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      自動(dòng)控制理論試題(一)

      時(shí)間:2024-07-31 04:11:16 自動(dòng)化畢業(yè)論文 我要投稿
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      自動(dòng)控制理論試題(一)

      本試題分兩部分,第一部分為選擇題,1頁(yè)至2頁(yè),第二部分為非選擇題,2頁(yè)至8頁(yè),共8頁(yè),共8頁(yè);選擇題20分,非選擇題80分,滿分100分?荚嚂r(shí)間150分鐘。

      自動(dòng)控制理論試題(一)

      第一部分 選擇題

      一、單項(xiàng)選擇題(本大題共15小題,前10小題每題1分,后5小題每題2分,共20分)在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的,請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。
      1.實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)大部分是                               【   】
         A.一階系統(tǒng)   B. 二階系統(tǒng)   C. 低階系統(tǒng)  D. 高階系統(tǒng)
      2.若開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)H(s)不存在復(fù)數(shù)極點(diǎn)和零點(diǎn),則             【   】
         A. 沒有出射角和入射角         B. 有出射角和入射角
          C.有出射角無(wú)入射角落           D.無(wú)出射角有入射角
      3.若開環(huán)傳遞函數(shù)為, 此時(shí)相位裕量和K的關(guān)系是    【   】
          A. 隨K增加而增大        B.隨K增大而減小
             C.以上都不是             D.與K值無(wú)關(guān)
      4.超前校正裝置的最大超前相角                                    【   】
          A.       B.       C.       D.
      5.對(duì)于同一系統(tǒng)的狀態(tài)變量和狀態(tài)空間描述具有                      【   】
          A. 狀態(tài)變量具有唯一性,狀態(tài)空間描述具有非唯一性
          B. 狀態(tài)變量具有非唯一性,狀態(tài)空間描述具有唯一性
          C. 狀態(tài)變量具有非唯一性,狀態(tài)空間描述也具有非唯一性
          D. 狀態(tài)變量具有唯一性,狀態(tài)空間描述也具有唯一性
      6.在工程問(wèn)題中,常用______數(shù)學(xué)模型來(lái)表達(dá)實(shí)際的系統(tǒng)。         【   】
          A. 精確的   B. 復(fù)雜的    C. 簡(jiǎn)化的    D. 類似的
      7. 正弦輸入函數(shù)r(t)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是                  【   】
          A.r               B.
          C.          D.
      8.二階振蕩環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性的高頻段的漸近線斜率為_______dB/dec。 【   】
          A.40         B. -20       C. -40       D. 0
      9.欲改善系統(tǒng)動(dòng)性能,一般采用                 【   】
          A.增加附加零點(diǎn)            B. 增加附加極點(diǎn)
          B.同時(shí)增加附加零點(diǎn),極點(diǎn) D.A,B,C均不行而用其它方法
      10.在各種校正方式中,______是最常見的一種,常加在系統(tǒng)中能量最小的地方。  【   】
          A.并聯(lián)校正     B.串聯(lián)校正    C.局部反饋校正        D.前饋校正
      11.設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,       要使系統(tǒng)穩(wěn)定,K值的取值范圍為    【   】
          A.K>0      B. K<40     C. 0<K<40     D. 0<K<30
      12.一階系統(tǒng)G(s)的單位脈沖響應(yīng)是y(t) = _______。    【   】
          A.   B.    C.       D. Ke-t/T
      13.設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性為G(jω) = ,則其頻率特性的極坐標(biāo)圖的奈氏曲線
      與負(fù)虛軸交點(diǎn)的頻率值ω_____rad/s。                                     【   】
          A.0.1     B. 1      C. 10        D. 2
      14.負(fù)載效應(yīng)_______。
          A.不僅存在于電氣環(huán)節(jié),在其它類型的環(huán)節(jié)上也可能存在
          B.不存在于電氣環(huán)節(jié),只存在于其它類型的環(huán)節(jié)
          C.只存在于電氣環(huán)節(jié),不存在于其它類型的環(huán)節(jié)
          D.任何環(huán)節(jié)都不存在
      15.若系統(tǒng)具有狀態(tài)可控性,則常系數(shù)a,b的關(guān)系應(yīng)滿足   。          【   】
       A.a-b≠0   B. 2b2-b-a≠0   C.a-b=0   D.2b2-b-a=0
       
      第二部分  非選擇題

      一、填空題(本大題共10小題, 每小題1分,共10分)
      16.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差一般要求在被控量穩(wěn)定值的______以內(nèi)。
      17.在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中,_________是被控對(duì)象。
      18.采用拉氏變換,可將系統(tǒng)的________ 方程轉(zhuǎn)換成________方程求解。
      19.控制系統(tǒng)的分析和綜合方法有________,時(shí)域法,根軌跡法,狀態(tài)空間法等。
      20.當(dāng)K>0時(shí),0型系統(tǒng)的奈氏圖始于________的有限值處。
      21.比例環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性L(ω)=               。
      22.閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)有_____,_____和頻帶寬度ωb。
      23.如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)零點(diǎn)之間,那么這兩個(gè)零點(diǎn)之間必定存在__________。
      24.超前校正裝置的奈氏曲線為一個(gè)____________。
      25.在給定時(shí)刻t,狀態(tài)向量X(t)在狀態(tài)空間中是_________。
      三、名詞解釋題(本大題共5小題,每小題2分,共10分)
      26.連續(xù)控制系統(tǒng)
      27.特征方程式
      28.二階系統(tǒng)(附微分方程式或傳遞函數(shù)描述)
      29.頻率特性
      30.漸近穩(wěn)定性
      四、簡(jiǎn)答題(本大題共6小題,每小題4分,共24分)
      31.對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求是什么?
      32.某環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)方程為y,試寫出該環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),并畫出其階躍響應(yīng)曲線。
      33.控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)有哪幾種?試寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。
      34.設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,試問(wèn)G(s)是否為最小相位傳遞

      函數(shù)?為什么?
      35.已知負(fù)反饋系統(tǒng)的奈氏圖如下圖所示,設(shè)開環(huán)增益K=500,在S平面右半部開環(huán)極點(diǎn)數(shù)P=0,試確定K為何值時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定,為何值時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定。
      36.如何充分發(fā)揮滯后──超前校正裝置的作用?
      五、計(jì)算題(本大題共4小題,共36分)
      37.(8分)已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為                   
       求:1)r(t)=1(t)時(shí)的輸出y(t);
      求調(diào)整時(shí)間。
      38.(8分)設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為 ,其中z1>a>0,試?yán)L
      制根軌跡的大致圖形。
      39.(10分)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:
          (1)試?yán)L制開環(huán)系統(tǒng)的極坐標(biāo)草圖;
          (2)確定相頻特性(ω)=對(duì)應(yīng)的頻率值ωg及幅值|G(jωg )|。
      40.(10分)設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)空間描述中,矩陣A,B,C分別為
       
      試判斷系統(tǒng)的可控性和輸出可控性。

       

      二000年下半年高等教育自學(xué)考試全國(guó)統(tǒng)一命題考試

      自動(dòng)控制理論試題參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

      (電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)·本科)

      一、單項(xiàng)選擇題(本大題共15小題,前10小題1分,后5題每小題2分,共20分)
      1.D     2. A     3. B     4. A     5.C    6. C     7. C     8. C     9. A    10. B
      11.D    12. C    13. B    14. A    15. B
      二、填空題(本大題共10小題, 每小題1分,共10分)
      16.2%或5%        17. 發(fā)電機(jī)     18.微分,代數(shù)    19. 頻域法     
      20.正實(shí)軸         21.20lgk       22. 諧振峰值Mr,諧振頻率ωr
      23.會(huì)合點(diǎn)         24. 半圓       25.一個(gè)點(diǎn)
      三、名詞解釋(本大題共5小題,每小題2分,共10分)
      26.其信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)的控制系統(tǒng)。
      27.傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式稱為系統(tǒng)的特征方程式。
      28.由二階微分方程或傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)稱為二階系統(tǒng)。
         二階系統(tǒng)的微分方程為
       式中──阻尼比,ωn──自然振蕩頻率
       x(t)──輸入信號(hào),y(t)──輸出信號(hào)
       二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為
       注:微分方程或傳遞洗耳恭聽數(shù)不寫扣1分)
       29.線性定常系統(tǒng)在正弦輸入時(shí),穩(wěn)態(tài)輸出yss(t)與輸入x(t)的振幅比和相位移
       隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為系統(tǒng)的頻率特性           (1分)
       即                               (1分) 
      30.指系統(tǒng)沒有輸入作用時(shí),僅在初始條件作用下,輸出能隨時(shí)間的推移而趨于零(指系統(tǒng)的平衡狀態(tài)),稱為漸近穩(wěn)定性。
      四、簡(jiǎn)答題(本大題共6小題,每小題4分,共24分)
      31.【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
          對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求為三個(gè)方面:穩(wěn)定性,快速性和準(zhǔn)確性。
        1)穩(wěn)定性,是最基本的要求,不穩(wěn)定的控制系統(tǒng)是不能工作的。
        2)快速性,在穩(wěn)定前提下,希望過(guò)渡過(guò)程越快越好。
        3)準(zhǔn)確性,希望動(dòng)態(tài)偏差和靜態(tài)偏差越小越好。
                  每種要求各1分,綜合敘述1分)
      32.【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
       傳遞函數(shù)為                          (2分)
       y(s)
                          t                                  (2分)

       階躍響應(yīng)曲線
      33.【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
      階躍函數(shù)
       式中x0──階躍進(jìn)函數(shù)的幅值。
      斜坡函數(shù)
       式中v──斜坡函授數(shù)的斜率
      拋物線函數(shù)
       式中R──常數(shù)
      脈沖函數(shù)
       式中R──常數(shù) ω──無(wú)窮小值
      正弦函數(shù)x(t) = Asin(ωt+θ)
       式中A──正弦函數(shù)的最大幅值
       ω──角頻率
          θ──相位角
      (注:答對(duì)4種以上得滿分,答對(duì)1種得1分)
      34.【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
      由勞斯判據(jù)判斷開環(huán)極點(diǎn)是否位于S平面左半部
       S3                 1          10
       S2            10          1
       S1          9.9         0
       S0           1
      由勞斯判據(jù)知開環(huán)極點(diǎn)全部位于S平面左半部       3分
      2)G(s)的開環(huán)零點(diǎn)z=-2位于S平面左半部,故系統(tǒng)為最小相位系統(tǒng)。     1分
      35.【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
       25<K<104, 0<K<10時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定                2分
       10<K<25, K>104時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定                  2分
      36.【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
        滯后部分設(shè)置在低頻段,(2分)超前部分設(shè)置在中頻段 2分
      五、計(jì)算題(本大題共4小題,共36分,各小題分標(biāo)在題后)
      36.(8分)【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
      解:系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為
      37.(8分)【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
         解:系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為
                         2分
                     2分
       1)                            2分
      當(dāng)Δ=±2%時(shí),一階系統(tǒng)的ta=4T=4×0.05=0.2秒               (2分)
      38.(10分)【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
         39.(10分)【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
      解:求 (1)      (2分)
          1)當(dāng)   (2分)
       當(dāng)  (2分)
       極坐標(biāo)草圖如右圖所示(2分)
                    2)寫出   (2)        (1分)
           (1分)
       由題意知
       即        (1分)
       將ωg=1代入(2)式,得           (1分)
      40.(10分)【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】
          解:可控性判斷矩陣為P=[B AB A2B A3B]
                                (1分)
       


                                1分
                              1分

                                  1分
          
      顯見RankP<4, 系統(tǒng)不可控。
      輸出可控矩陣為(∵D=0)
      CP = [CB  CAB   CA2B   CA3B]
                               3分

      ∴系統(tǒng)輸出可控。                                          1分

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