西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别： 网教 专业：电气工程及其自动化 课程名称【编号】： 自动控制原理 【1038】 A 卷大作业 满分：100 分一、名词解释（共 3 题，选作 2 题，每题 15 分，共 30 分）1.什么是自动控制，反馈控制和自动控制系统？答：自动控制：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器)，使机器、设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。反馈控制：将取自被控量的反馈信息，用于不断的修正被控量与输入之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务就是反馈控制。自动控制系统：由被控对象和自动控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，称为自动控制系统。2.什么是偶极子，闭环主导极点和主导极点分析法？答：（1）闭环主导极点：系统的动态性能基本上由接近虚轴的闭环极点确定。这样的极点，称为闭环主导极点（2）偶极子：如果闭环零、极点相距很近，那么这样的闭环零、极点常称为偶极子（3）主导极点分析法：在工程计算中，采用主导极点代替系统全部闭环极点来估算系统性能指标的方法，称为主导极点法。3.什么是频率响应、幅频特性和相频特性？答：频率响应：控制系统对正弦输入信号的稳态正弦响应。幅频特性：即输出信号与输入信号的幅值之比随 w 变化的特性。相频特性：即输出信号与输入信号的相位差（或相移）随 w 变化的特性。二、简答题（共 2 题，每题 15 分，共 30 分）1.二阶系统的特征根有哪些不同形式，分别称为什么系统，其阶跃响应有何特点？答：（1）当 0 < < 1 时，特征根为一对具有负实部的共轭复根， ，称为欠阻尼系统，系统的阶跃响应为衰减的振荡过程。 （2）当 =1 时，特征根为一对等值的负实根，如图 ，称为临界阻尼系统，系统的阶跃响应为非振荡过程。 （3）当 >1 时，特征根为一对不等值的负实根， ，称为过阻尼系统，系统的阶跃响应为非振荡过程。 （4）当 =0 时，特征根为一对幅值相等的虚根， 称为零(无)阻尼系统，系统的阶跃响应为持续的等幅振荡。 （5）当-1<ξ< 0 时，特征根为一对具有正实部的共轭复根， 称为负阻尼系统，使得系统的响应表现为幅值随时间增加而发散。 （6）当 < -1 时，特征根为一对不等值的正实根， 称为负阻尼系统。 2.试说明采用控制系统的结构图作为数学模型有何优点？并说明结构图等效变换的原则？答：1）应用控制系统结构图可以很容易对结构图进行化简，从而简化复杂控制系统的分析和计算，同时它能直观地表明控制信号在系统内部的动态传递关系，此外结构图既适合于线性系统也可用于非线性系统。2）在简化过程中应遵循变换前后变量关系保持等效的原则，即变换前后前向通路中传递函数的乘积应保持不变，回路中传递函数的乘积应保持不变。3）应用控制系统结构图可以很容易对结构图进行化简，从而简化复杂控制系统的分析和计算，同时它能直观地表明控制信号在系统内部的动态传递关系，此外结构图既适合于线性系统也可用于非线性系统。4）在简化过程中应遵循变换前后变量关系保持等效的原则，即变换前后前向通路中传递函数的乘积应保持不变，回路中传递函数的乘积应保持不变。三、计算题（共 2 题，每题 20 分，共 40 分）1.单位负反馈系统如图所示：s(Ts+1)R(s)C(s)K ﹣+单位负反馈系统(1) 求系统的闭环传递函数，并确定系统特征参数与实际参数的关系。(2) 若 K = 16(rad/s)、T = 0.25(s)，试计算系统 ， ， ， ， ， 。- 1 - 2.系统的特征方程为： ，试判断系统的稳定性。答：系统的特征方程为： ，试判断系统的稳定性。P2-64根据特征方程做出劳斯表为劳斯阵第一列有负数，系统是不稳定的。其符号变化两次，表示有两个极点在 s 的右半平面。- 2 -