二000年下半年高等教育自學(xué)考試全國統(tǒng)一命題考試自動(dòng)控制理論試題(電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)?本科)本試題分兩部分，第一部分為選擇題，1頁至2頁，第二部分為非選擇題，2頁至8頁，共8頁，共8頁；選擇題20分，非選擇題80分，滿分100分?？荚嚂r(shí)間150分鐘。第一部分選擇題、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)過程的控制系統(tǒng)大部分是一階系統(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【】沒有出射角和入射角有出射角和入射角沒有出射角和入射角有出射角和入射角有出射角無入射角落D.無出射角有入射角TOC\o"1-5"\h\z若開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=擊%),此時(shí)相位裕量和K的關(guān)系是【】隨K增加而增大B.隨K增大而減小C.以上都不是D.與K值無關(guān)超前校正裝置的最大超前相角【】.P-1.。+1P-1。+1A.sin-1B.sin-1C.cos-1D.cos-1-一-p+1p—1p+1p—1對(duì)于同一系統(tǒng)的狀態(tài)變量和狀態(tài)空間描述具有狀態(tài)變量具有唯一性，狀態(tài)空間描述具有非唯一性狀態(tài)變量具有非唯一性，狀態(tài)空間描述具有唯一性狀態(tài)變量具有非唯一性，狀態(tài)空間描述也具有非唯一性狀態(tài)變量具有唯一性，狀態(tài)空間描述也具有唯一性在工程問題中，常用數(shù)學(xué)模型來表達(dá)實(shí)際的系統(tǒng)?！尽?/p>

A.精確的B.復(fù)雜的C.簡(jiǎn)化的D.類似的TOC\o"1-5"\h\z正弦輸入函數(shù)r(t)的數(shù)學(xué)表達(dá)式是【】A.r(t)=sinwtrB.r(t)=sin(①t+0)C.r(t)=Asin(wt+0)D.r(t)Acos(wt+0)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?！尽緼.40B.-20C.-40D.0欲改善系統(tǒng)動(dòng)性能，一般采用【】增加附加零點(diǎn)B.增加附加極點(diǎn)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?！尽緼.并聯(lián)校正B.串聯(lián)校正C.局部反饋校正D.前饋校正設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，“°七…、要使系統(tǒng)穩(wěn)定，K值的取值范圍為【】S(S+1)(S+5)A.K>0B.K<40C.0<K<40D.0<K<30―K一階系統(tǒng)G(s)=—-G(s)的單位脈沖響應(yīng)是y(t)=?！尽縏s+1kA.K(1一e-1/T)B.t-T+Te-t/TC.—e-t/Td.Ke"T?、1設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性為G(j3)=G(jw)=一—，則其頻率特性的極坐標(biāo)圖的奈氏曲線(1+jw)2與負(fù)虛軸交點(diǎn)的頻率值3rad/s?！尽緼.0.1B.1C.10D.2負(fù)載效應(yīng).A.0.1B.1C.10D.2A.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)只存在于電氣環(huán)節(jié)，不存在于其它類型的環(huán)節(jié)任何環(huán)節(jié)都不存在若系統(tǒng)X=[一:X+[￡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/0B.2b2-b-a/0C.a-b=0D.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)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)。在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，是被控對(duì)象。采用拉氏變換，可將系統(tǒng)的方程轉(zhuǎn)換成方程求解?？刂葡到y(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。當(dāng)K>0時(shí)，0型系統(tǒng)的奈氏圖始于的有限值處。比例環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性L(?)=。閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)有,和頻帶寬度3b。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)之間必定存在超前校正裝置的奈氏曲線為一個(gè)。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)連續(xù)控制系統(tǒng)特征方程式二階系統(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(t)=x(t-t)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。33.34.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。10(s+2)設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=一一三一-，試問G(s)是否為最小相位傳遞S3+10S2+10S+1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)揮滯后一一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G0（s）10s10求：1）r（t）=1（t）時(shí)的輸出y（t）；2）求調(diào)整時(shí)間匚（2%）。38.（8分）設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H9（s）（sj）.1）jj，其中Z]>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：G（s）0.8s(s2s1)（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（）180（?）=對(duì)應(yīng)的頻率值氣及幅值|G（j氣）|。40.（10分）設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)空間描述乂AXycxBu中，矩陣A,B,C分別為1000102000ABC-4,-3,1,16-23033-2002試判斷系統(tǒng)的可控性和輸出可控性。一、單項(xiàng)選擇題(本大題共15一、單項(xiàng)選擇題(本大題共15小題1.D2.A3.B4.A6.C7.C8.C9.A11.D12.C13.B14.A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)前10小題1分，后5題每小題2分，共20分)5.C10.B15.B二、填空題(本大題共10小題，16.2%或5%17.發(fā)電機(jī)20.正實(shí)軸21.20lgk23.會(huì)合點(diǎn)24.半圓三、名詞解釋(本大題共5小題,每小題1分，共10分)18.微分，代數(shù)19.頻域法22.諧振峰值Mr，諧振頻率3r一個(gè)點(diǎn)每小題2分，共10分)其信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)的控制系統(tǒng)。傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式稱為系統(tǒng)的特征方程式。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'2'(t)+2&①"(t)+①2y(t)=必2x(t)TOC\o"1-5"\h\zJJIul-J-J|/vvyjz|_E-x-J刀j?/\Z\Zdt2計(jì)dtnn式中&阻尼比，3n自然振蕩頻率x(t)輸入信號(hào)，y(t)輸出信號(hào)?、Y(s)①2二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)-=X(s)s2+2妙s+o2nn注：微分方程或傳遞洗耳恭聽數(shù)不寫扣1分)線性定常系統(tǒng)在正弦輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出y(t)與輸入x(t)的振幅比X=\G(jo)|和相位移ss(1分)°=G(沁)隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為系統(tǒng)的頻率特性G(扣)即G(jo)=|G(jo)\ej/g(jo)=M(o)ej°(o)(1分)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。

(1分)四、簡(jiǎn)答題(本大題共6小題，每小題4分，共24分)【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。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?？焖傩?，在穩(wěn)定前提下，希望過渡過程越快越好。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)【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】階躍響應(yīng)曲線（2分）（2分）【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】[0,tV0階躍函數(shù)x(t)=<階躍響應(yīng)曲線（2分）（2分）IX0,t-式中X—階躍進(jìn)函數(shù)時(shí)儷值。[0,tV0斜坡函數(shù)x(t)={[vt,t>0式中v——斜坡函授數(shù)的斜率、[0,tV0拋物線函數(shù)x(t)={1wnKt2,t>0

12式中R——常數(shù)'0,tV04）脈沖函數(shù)x（t）=<K,0VtV￡￡0,t>￡式中R常數(shù)3無窮小值5)正弦函數(shù)x(t)=Asin(?t+9)式中A——正弦函數(shù)的最大幅值3——角頻率

,相位角（注：答對(duì)4種以上得滿分，答對(duì)1種得1分）【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】1）由勞斯判據(jù)判斷開環(huán)極點(diǎn)是否位于S平面左半部TOC\o"1-5"\h\zS3110S2101S19.90So1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【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【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）（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（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10Y（s）E100.59八G（s）====2分X（s）]+10s+200.05s+1s+1010Y(s)=s+20?R(s)=s(s+20)=W~-^~)2ss+202分1)y(t)=L-1Y(s)]=如-e-20t)22分（2分）當(dāng)^=±2%時(shí)，一階系統(tǒng)的t「4T=4X0.05=0.2秒（10分）【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】A39.（10分）【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】0.8解：求該沁）=沁（1一必2+加）（2分）39.（10分）【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】0.8解：求該沁）=沁（1一必2+加）（1）1）當(dāng)ST0時(shí)以^s'ts,。（s）t-90。（2分）（2分）當(dāng)們73時(shí),"(S)T0,0(s)T-270°(2分)極坐標(biāo)草圖如右圖所示（2分）0.82)寫出G(j①)|=一,①七(1-①)2=S2S0(s)=-(90°+tg-1廠打)s（2）（1分）（1分）由題意知0(s)=-(90°+tg-1―」)=-180°1-s2①（1分）（1分）即tg-11——g—=90。，解得①=l(rad/s)將七二1代入(2)式，得G(jsg)|=0-840.（10分）【參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】（1分）（1分）解：可控性判斷矩陣為P=[BABA2BA3B]AB=-6