中国矿业大学2008～2009学年第1学期。
自动控制原理》答案与评分标准 （a）卷。
一、 填空题（每小题3分，共30分）
1．自动控制系统的基本要求是稳定性 、快速性（动态性能）、 准确性 （稳态性能、控制精度、稳态误差、稳态精度）。
2．控制系统中基本控制方式有开环控制、闭环控制、复合控制。
说明：回答p、pi、pid或反馈控制等可给1分。
3．控制系统基本校正方式有串联校正、反馈校正、复合校正（前馈校正） 。
说明：回答滞后、超前和滞后超前可给1分。
4．线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
5．线性系统稳定判据中劳斯表第一列元素符号改变2次，代表特征方程式根的具有正实部根个数是 2 。
6．根据主导极点法，可以将闭环传递函数。
降阶为。说明：分子为100可扣1分。
7．闭环系统的开环传递函数的零点和极点均位于复平面的左边平面，称该系统为最小相位系统。
8．单位负反馈系统的开环传递函数分别为和，它们的阶跃响应中调节时间最小的是，理由（基于闭环特征根位于s平面位置说明）是说明：第1空1分，理由2分；选择错，理由正确可给分；
利用等效阻尼计算调节时间公式进行说明理由，也可得分。
9．设闭环控制系统，如果扰动信号为单位阶跃信号，控制器gc(s)应包含积分环节，则扰动作用下的稳态误差0。
10．控制系统中，pid控制器主要作用： 提高系统的稳态性能和改善系统的动态性能。
说明：只要回答中，含有提高“稳态”和改善“动态”，可得满分。
二（10分）、求如图所示系统的闭环传递函数（任选方块图等效变换或者mason公式两种方法之一）。
共有3个回路，2个前向通道：
(2分)2分)
2分)2分)
2分)三（20分）、系统是反馈系数为的负反馈二阶控制系统，它的阶跃响应曲线，如图所示。
1）（12分）试根据图中标注的量计算系统参数k，t和；
2）（8分）当输入为r(t)=1+2t，求稳态误差为多少？
解： （2分）
（2分）（3分）
（3分）4分）
（2分）2分）
（2分）四（10分）、控制系统的框图如图所示，试绘制以为变量的根轨迹草图，并求出根轨迹分离点对应的参数值。
图（3分）解：系统开环传函为
闭环传函为
闭环特征方程为：
2分）方程两边同时除以。
2分）按常规根轨迹做图，起点：，终点分离点d=-1，分离点对应的，分离角9003分）
五（10分）、某单位负反馈系统的开环传递函数为。
1）（5分）利用奈奎斯特判据，确定系统稳定的k值范围；
2）（5分）绘制系统k=2的奈奎斯特曲线。
解：（1）系统的开环频率特性。
3分）临界稳定条件：
2）系统的开环频率特性。
2分）3分）奈奎斯特曲线。
六、（20分）如下图所示，未校正最小相位系统的开环对数幅频渐近特性曲线和校正装置的对数幅频渐近特性曲线。
1) （5分）确定未校正系统的开环传递函数；
2) （5分）计算未校正系统的截止频率和相角裕度；
3) （5分）写出校正装置的传递函数；
4) （3分）画出校正后系统的开环对数幅频特性渐近线；
5) （2分）写出校正后系统的开环传递函数。
解：(1) （5分）确定未校正系统的开环传递函数。
2) （5分）计算未校正系统的截止频率和相角裕度。
系统的开环频率特性：
先绘制未校正系统对数幅频特性渐近线图。
未校正系统相角裕度：
(3)（5分）写出校正装置的传递函数，4) （3分）画出校正后开环对数幅频特性渐近线图。
5) （2分）校正后系统的开环传递函数。
练习题答案
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