創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天《自動控制原理B》試題A卷謎底之答祿夫天創(chuàng)作創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天一、單項選擇題（今大年夜題共5小題,每題2分,共10分）1．若某負反應(yīng)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳達函數(shù)為5,則該系統(tǒng)的閉s(s1)環(huán)特點方程為(D).A．s(s1)0B.s(s1)50C.s(s1)10D.與能否為單元反應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)2．梅遜公式主要用來（C）.A.判斷穩(wěn)固性B.計算輸入偏差3．對于傳達函數(shù),缺點的說法是(B).傳達函數(shù)只合用于線性定常系統(tǒng)；傳達函數(shù)不但取決于系統(tǒng)的構(gòu)造參數(shù),給定輸入和擾動對傳達函數(shù)也有影響；傳達函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式；閉環(huán)傳達函數(shù)的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)固性.4．一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)（C）.A．那時間常數(shù)較大年夜時有超調(diào)B．有超調(diào)C．無超調(diào)D．那時間常數(shù)較小時有超調(diào)創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天假如輸入信號為單元斜坡函數(shù)時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差為無量大年夜,則此系統(tǒng)為（A）A．0型系統(tǒng)B.I型系統(tǒng)D.III型系統(tǒng)二、填空題（今大年夜題共7小題,每空1分,共10分）得分1．一個自動控制系統(tǒng)的性能要求能夠歸納為三個方面：___穩(wěn)固性、迅速性、__正確性___.2.對控制系統(tǒng)建模而言,同一個控制系統(tǒng)能夠用分歧的數(shù)學(xué)模型來描繪.3.控制系統(tǒng)的基本控制方式為開環(huán)控制和閉環(huán)控制.某負反應(yīng)控制系統(tǒng)前向通路的傳達函數(shù)為G(s),反應(yīng)通路的傳達函數(shù)為H(s),則系統(tǒng)的開環(huán)傳達函數(shù)為G(s)H(s),系統(tǒng)的閉環(huán)傳達函數(shù)為G(s).1G(s)H(s)5開環(huán)傳達函數(shù)為G(s)H(s)K(s2)(s1),其根軌跡的起點為s(s4)(s22s2)0,4,1j.當欠阻尼二階系統(tǒng)的阻尼比減小時,在單元階躍輸入信號作用下,最大年夜超調(diào)量將增大年夜.7.串通方框圖的等效傳達函數(shù)即是各串通傳達函數(shù)之積.三、簡答題（此題10分）圖1為水溫控制系統(tǒng)表示圖.冷水在熱互換器中由通入的蒸汽加熱,進而獲取必定溫度的熱水.冷水流量改動用流量計測量.試繪制系統(tǒng)方框圖,并說明為了堅持熱水溫度為希望值,系統(tǒng)是怎樣工作的？系統(tǒng)的被控對象和控制裝置各是什么？圖1水溫控制系統(tǒng)原理圖解工作原理：溫度傳感器不斷測量互換器出口處的實質(zhì)水溫,并在溫度控制器中與給定溫度對比力,若低于給定溫度,其偏差值創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天使蒸汽閥門開大年夜,進入熱互換器的蒸汽量加大年夜,熱水溫度升高,直至偏差為零.假如因為某種原由,冷水流量加大年夜,則流量值由流量計測得,經(jīng)過溫度控制器,開大年夜閥門,使蒸汽量增添,提早進行控制,實現(xiàn)按冷水流量進行順饋補償,保證熱互換器出口的水溫不發(fā)生大年夜的揮動.此中,熱互換器是被控對象,實質(zhì)熱水溫度為被控量,給定量（希望溫度）在控制器中設(shè)定；冷水流量是擾亂量.系統(tǒng)方塊圖如圖解1所示.這是一個按擾亂補償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng).圖1水溫控制系統(tǒng)方框圖得分四、計算題（今大年夜題共3小題,每題10分,共30分）1.一階系統(tǒng)如圖2所示,要求系統(tǒng)閉環(huán)增益K2,調(diào)理時間ts0.4（秒）（5%）.試確立參數(shù)K1,K2的值.圖2一階系統(tǒng)方塊圖K111.解：系統(tǒng)閉環(huán)傳達函數(shù)為：(s)sK1K2sK1K2sK1K21s1K1K2（4分）令閉環(huán)增益K12,得：K20.5（3分）K2令調(diào)理時間ts3T30.4,得：K115.（3分）K1K2創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天系統(tǒng)靜態(tài)構(gòu)造圖如圖3所示,求閉環(huán)傳達函數(shù)C(s).R(s)圖3控制系統(tǒng)的構(gòu)造方框圖解：法一：梅森增益公式圖中有1條前向通路,3個回路（4分）C(s)P11G1G2G3R(s)1G1G2G2G3G1G2G3

（6分）法二：構(gòu)造圖的等效化簡因此：C(s)G1G2G3R(s)1G1G2G2G3G1G2G33.已知二階系統(tǒng)s22n2,(n0),定性畫出當阻尼比n0,01,1和10時,系統(tǒng)在s平面上的階躍響應(yīng)曲線.解：五、綜合應(yīng)用（今大年夜題共3小題,共40分）1.（此題15分）已知系統(tǒng)的開環(huán)傳達函數(shù)為G(s)K,s(s1)(0.2s1)1）試繪制系統(tǒng)的根軌跡圖（計算漸近線的坐標、分別點、與虛軸交點等）;2）為使系統(tǒng)的階躍響應(yīng)出現(xiàn)衰減振蕩形式,試確立K的取值范圍.K5K解：G(s)s(s5)(s1)s(s1)(0.2s1)（1）系統(tǒng)有三個開環(huán)極點：p10,p21,p35（1分）創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天①實軸上的根軌跡：,5,1,0（1分）a②漸近線：a

01532(2k1)3,3（2分）③分離點：111dd05d1（2分）解之得：d10.47,d23.52(舍去).④與虛軸的交點：特點方程為D(s)s36s25s5K0令Re[D(j)]62Im[D(j)]3

5K050解得5K6（3分）與虛軸的交點（0,5j）.根軌跡如圖解(a)所示.（3分）（2）因為分別點d10.47K*0.23對應(yīng)的K55出現(xiàn)衰減振蕩形式,K的取值范圍為0.23K6（3分）（此題10分）已知單元負反應(yīng)系統(tǒng)的開環(huán)傳達函數(shù)為G(s)K,試求：s312s220s（1）利用Routh判據(jù)確立使系統(tǒng)穩(wěn)固的K值范圍；2）當輸入分別為單元階躍響應(yīng)、單元斜坡函數(shù)和單元拋物線函數(shù)時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差分別為若干？創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天創(chuàng)作時間：二零二一年六月三十天解：D(s)s312s220sK0這是一個I型系統(tǒng),則Kp,KvK/20,Ka0,即有essp10,單元階躍輸入1Kpessp1單元斜坡輸入20/KKvessp1單元拋物線輸入Ka3．（此題15分）電子心臟起博器心律控制系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖5所示,此中模擬心臟的傳達函數(shù)相當于一純積分環(huán)節(jié).圖5電子心律起搏器系統(tǒng)（1）若0.5對應(yīng)最正確響應(yīng),問起博器增益K應(yīng)取多大年夜？（2）若希望心速為60次/min,并忽然接通起博器