自动控制原理下册期末 九套试题

四 川 大 学 期 末 考 试 试 题（卷二）

（2002——2003学年第2 学期）

课程号： 课序号： 课程名称： 自动控制原理 任课教师：王建 成绩： 适用专业年级：00303031、32、33 学生人数： 130 印题份数：135 学号： 姓名： 一 判断题（20分） 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。请把答案写在下面的括号内。 1、（ ）系统闭环暂态频域性能指标包括带宽频率、谐振频率、谐振峰值。 2、（ ）如果两个系统的稳定程度相仿，则截止频率大的系统，带宽频率也大。 3、（ ）在控制工程实践中，PD控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。 4、（ ）无源校正网络中，超前校正类似于PID控制。 5、（ ）对于二阶线性系统，谐振峰值只与阻尼比有关。阻尼越大，谐振峰值越大。 6、（ ）利用频率分析法进行串联校正的原则是：低频段增益充分大、中频段对数幅频特性斜率为 -20dB/dec,高频段增益尽量减小。 7、（ ）进行串联超前校正时，应使最大超前角频率尽量与校正后的截止频率接近。 8、（ ）进行串联滞后校正时，应使最大滞后角频率尽量远离校正后的截止频率。 9、（ ）香农定理给出了保证采样后的系统能够无失真地复现原连续信号的最低采样频率。 10、（ ）零阶保持器采用恒值外推原理，将离散信号转换成连续信号。 11、（ ）离散系统的闭环脉冲传递函数与采样器的具体放置位置无关。 12、（ ）采样周期的大小不影响系统的稳定性。 13、（ ）某线性定常离散系统的闭环特征根为-1+j,-1-j,则该系统的单位阶跃响应为振荡收敛的模态。 14、（ ）非线性系统的稳定性与输入及初始条件无关。 15、（ ）非线性系统的平衡点不止一个。 16、（ ）自激振荡现象只可能存在于非线性系统中。 17、（ ）相平面法适用于分析常见非线性特性和一阶、二阶线性环节组合而成的非线性系统。 18、（ ）当相轨迹图中存在有极限环时，此系统将出现自激振荡现象。 19、（ ）无论线性系统还是非线性系统，其动态特性均可由下面形式的状态空间模型表示。 ???Ax?Bu?x ?y?Cx?Du20、（ ）对于线性定常单输入单输出系统，其传递函数模型及状态空间模型均为系统的完全描述。 二 计算题（20分） 设单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?as?1，试确定相角裕度为30度时的a值，并求此时的幅s2值裕度。 三 计算题（30） 某离散系统结构图如下图所示：T为采样周期，T=1秒。 T R(s) 11?e?Ts- ss?1C(s)

注： 1．试题字迹务必清晰,书写工整。 本题 2 页，本页为第 1 页

2．题间不留空，一般应题卷分开。 教务处试题编号： 3．务必用A5纸打印。 学号 姓名 1、 求系统闭环脉冲传递函数φ(z)。 2、 判定该系统的闭环稳定性。

3、 求系统的单位阶跃响应，计算前五个采样点处的值。 4、 求系统单位阶跃输入下的稳态误差。

a(1?e?aT)z附：Z[ ]?s(s?a)(z?1)(z?e?aT)四、（30分）

已知系统的状态空间模型为

???11??0???x???x??1?u

0?2??????y??10?x?

（1） 画出该系统的状态变量图。

（2） 写出该系统的输入输出传递函数。 （3） 判定该系统的可控性。 （4） 判定该系统的可观性。

（5） 写出其对偶系统的状态空间模型。

本题 2 页，本页为第 2 页

教务处试题编号：

四 川 大 学 期 末 考 试 试 题（卷一）

（2002——2003学年第2 学期）

课程号： 课序号： 课程名称： 自动控制原理 任课教师：王建 成绩： 适用专业年级：00303031、32、33 学生人数： 130 印题份数： 学号： 姓名： 四 判断题（20分） 判断下列说法是否正确，请把答案写在下面的括号内。正确的打√，错误的打×。 1、（ ）系统闭环暂态频域性能指标包括相穿频率、幅穿频率、相角裕度、幅值裕度。 2、（ ）采用无源串联校正将不可避免的造成开环增益的下降。 3、（ ）在控制工程实践中，PD控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。 4、（ ）无源校正网络中，超前校正类似于PI控制。 5、（ ）对于二阶线性系统，谐振峰值只与阻尼比有关。阻尼越大，谐振峰值越大。 6、（ ）利用频率分析法进行串联校正的原则是：低频段增益充分大、中频段对数幅频特性斜率为-20dB/dec,高频段增益尽量减小。 7、（ ）进行串联滞后校正时，应使最大滞后角频率尽量与校正后的截止频率接近。 8、（ ）进行串联超前校正时，应使最大超前角频率尽量远离校正后的截止频率。 9、（ ）香农定理给出了保证采样后的系统能够无失真地复现原连续信号的最低采样频率。 10、（ ）离散系统的闭环脉冲传递函数与采样器的具体放置位置有关。 11、（ ）采样周期的大小不影响系统的稳态误差。 12、（ ）采样周期的大小不影响系统的稳定性。 13、（ ）某线性定常离散系统的闭环特征根为-0.5+j,-0.5-j,则该系统的单位阶跃响应为振荡收敛的模态。 14、（ ）非线性系统的稳定性与系统本身特性及外界条件均有关。 15、（ ）非线性系统的平衡点不止一个。 16、（ ）自激振荡现象只可能存在于非线性系统中。 17、（ ）相平面法适用于分析常见非线性特性和线性环节组合而成的非线性系统。 18、（ ）无论线性系统还是非线性系统，其动态特性均可由下面形式的状态空间模型表示。 ???Ax?Bu?x ?y?Cx?Du19、（ ）对于线性定常单输入单输出系统，其传递函数模型及状态空间模型均为系统的完全描述。 20、（ ）某系统完全可观测，则它的对偶系统也一定完全可观。 二、（30分） 已知系统的状态空间模型为 ??11??0?????x?x??1?u 02??????y??10?x?（1） 求其状态转移矩阵。 （6） 画出该系统的状态变量图。 （7） 写出该系统的输入输出传递函数。 （8） 判定该系统的可控性。 （9） 判定该系统的可观性。 （10） 写出其对偶系统的状态空间模型。 注：1．试题字迹务必清晰,书写工整。 本题 2 页，本页为第 1 页

2．题间不留空，一般应题卷分开。 教务处试题编号： 3．务必用A5纸打印。

学号： 姓名： 三、（30分） 某离散系统结构图如下图所示：T为采样周期，T=1秒。 T R(s) 21?e?Ts 1、 求系统开环脉冲传递函数G(z)。 2、 求系统闭环脉冲传递函数φ(z)。 3、 判定该系统的闭环稳定性。 4、 求系统的单位阶跃响应，计算前五个采样点处的值。 5、 求系统单位阶跃输入下的稳态误差。 - ss?1C(s) a(1?e?aT)z附：Z[ ]??aTs(s?a)a(z?1)(z?e)四、（20分） 非线性系统的结构图如下图所示,（其中非线性环节的输入输出分别为e、u，图中k=1表示该直线的斜率）。输?及e作为相平面的坐标轴，试回答下列问题： 入信号r(t)为0。若以e1. 写出开关线方程。 2. 写出按开关线方程所划分的各个区域内的微分方程。 3. 写出各个区域的等倾线方程。 4. 确定奇点的位置及类型。 k=1 r c e u 1-22 - 2 s(s?1) 本题 2 页，本页为第 2 页

教务处试题编号：

四 川 大 学 期 末 考 试 试 题 A卷

（2003 ——2004 学年第 2 学期）

课程号：30310830 课序号： 0 课程名称：自动控制原理 任课教师：王建 成绩： 适用专业年级：01303031—34 学生人数：130 印题份数：135 学号： 姓名：

考 试 须 知

四川大学学生参加由学校组织或由学校承办的各级各类考试，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》和《四川大学考场规则》。有考试违纪作弊行为的，一律按照《四川大学学生考试违纪作弊处罚条例》进行处理。

四川大学各级各类考试的监考人员，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》、《四川大学考场规则》和《四川大学监考人员职责》。有违反学校有关规定的，严格按照《四川大学教学事故认定及处理办法》进行处理。

一、（20分）简要回答下列问题： 1、 控制系统设计（综合）的目的是什么？它与系统的分析有何区别？ 2、 画出常见的串联校正、前馈校正的方框图；写出PI、PD、PID控制器的传递函数。 3、 若相平面图中有封闭的曲线存在，则该系统一定存在有自激震荡现象。以上说法对吗？简单说明理由。

二、（20分）看图回答问题：

某最小相位系统校正前后开环伯德图如下图所示： 其中，L1,φ1为校正前的伯德曲线，L2,φ2为校正后的伯德曲线，L3,φ3为校正装置的伯德曲线。

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