吉大20年9月课程考试《自动控制原理》离线作业考核试题【标准答案】

吉林大学网络教育学院




2019-2020学年第二学期期末考试《自动控制原理》大作业






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作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。

一 综合题 (共3题 ，总分值30分 )
1. 已知下列系统开环传递函数（参数K，T，Ti>0；i=1，2，…，6）：
 
   
其系统开环幅相曲线分别如图（1）～（10）所示，试根据奈氏判据判定各系统的闭环稳定性，若系统闭环不稳定，确定其s右半平面的闭环极点数。 （10 分）
2. 设单位反馈控制系统的开环传递函数
 
要求：
(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)；
(2) 确定系统的临界稳定开环增益Kｃ；
(3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K。
（10 分）
3. 试用等倾线法证明
 
相轨迹中有两条过原点直线，其斜率分别为微分方程的两个特征根。 （10 分）

二 作图题 (共6题 ，总分值60分 )
4. 已知单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略画出相应的闭环根轨迹图(要求算出起始角θpi)：
  （10 分）
5. 设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。如果该系统为单位反馈控制系统，试确定其开环传递函数。
  （10 分）
6. 试绘制   的相轨迹（T>0，M>0）。 （10 分）
7. 设热水电加热器如图所示。为了保持希望的温度，由温度开关接通或断开电加热器的电源。在使用热水时，水箱中流出热水并补充冷水。试说明系统工作原理并画出系统原理方框图。   （10 分）
8. 已知开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环根轨迹图。
  （10 分）
9. 液位自动控制系统原理图如图所示。在任何情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。
 
（10 分）

三 计算题 (共2题 ，总分值10分 )
10. 由运算放大器组成的控制系统模拟电路如下图所示，试求闭环传递函数Uo(s)/Ui(s)。
  （5 分）
11. 已知控制系统结构图如下图所示。试写出系统在输入r(t)、扰动n(t) 分别作用下输出C(s)的表达式，以及系统在输入r(t)、扰动n(t)同时作用下输出C(s)的表达式。   （5 分）