1、貴州大學2009-2010學年第一學期考試試卷 A選礦自動化參考答案及評分標準一、計算題（共60分）1、已知二階控制系統，其閉環傳遞函數為，求其自然振蕩角頻率和阻尼比，并求上升時間、峰值時間、回復時間，超調量。（6分）解：二階控制系統的標準形式為(1分)對比得：，解得：（1分）所以自然振蕩角頻率為5 rad/s,阻尼比為0.6.上升時間（1分）峰值時間（1分）回復時間；（1分）超調量（1分）2、簡化下列自動控制系統結構方框圖，并寫出簡化后的傳遞函數。（10分）轉換：(2分)(2分)(2分)(2分)因此，其傳遞函數為： (2分)3、設單位反饋系統的開環傳遞函數為，求取K的取值范圍并判斷系統的穩定

2、性。（10分）解：，其閉環傳遞函數為：(2分）特征方程為列寫勞斯判據：（1分） （1分）（1分）（1分） 若使系統穩定，則（2分）解得：，沒有交集，解矛盾，因此沒有適合的使系統穩定。(2分）4、 單位負反饋的開環傳遞函數為,試繪制其根軌跡。（10分）解：（1）系統有三個開環極點沒有開環0點，根軌跡起于點，終止于無窮遠處，共有三條根軌跡。(1分)（2）由法則4可知道，實軸上的根軌跡區間為：。(1分)（3）根軌跡漸進線與正實軸的夾角：(1分) 有（4）根軌跡漸進線與正實軸的交點(1分)(5)分離點(1分) 解得，根據實軸上的根軌跡區間可以知道，并不在根軌跡上，故舍去，是分離點。實軸上的分離點的分離

3、角為。 （6）根軌跡與虛軸的交點令帶入特征方程，并令實部虛部為0，有：解得：(1分)根據以上條件，繪制根軌跡如下圖：(4分)5、已知一反饋系統的開環傳遞函數為，試求相位裕量為50°時的的值，并求此時的幅值裕量。（10分）解：令，帶入得（1分）根據上式，幅值，相頻（2分）根據題意有： ，此時，（2分）聯立兩式解得：（1分）此時，（2分）所以有：，。（2分）6、已知換熱器出口溫度自動控制系統中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某一設定值。流程圖見圖1。圖1中，TT為溫度測量變送器，TC為溫度調節控制器。(14分) 此系統是前饋控制系統還是反饋控制系統？是開環控制系統還是閉環控制系統？ 請畫出

4、自動控制系統的方框圖,并分析圖中每一個環節的作用。TT冷物料熱物料蒸汽TC 方框圖中各環節的輸入信號和輸出信號是什么？整個系統的輸入信號和輸出信號是什么？偏差信號，控制信號，操縱變量又是什么？ 當出現擾動時,本系統是怎樣進行調節的? 圖1 換熱器溫度控制流程圖解：此控制系統是反饋控制系統，閉環控制系統。(2分)系統自動控制的方框圖見圖2。 （3分） TCTT換熱器電動閥x0y（溫度）比較+-xeuQ給定值實測值反饋系統執行器控制對象干擾圖2 溫度控制系統方框圖 圖中，TT環節為測量溫度，并把溫度的非電量信號變成電量信號。比較環節把溫度的電量信號和設定值相比較。TC環節計算溫度調節的信號并把它傳

5、給執行器。執行器和一個變速電動機相連，推動閥門的開啟和關閉。（2分）如圖2的方框圖中，檢測環節的輸入信號是熱物料的實際溫度，輸出信號是這一溫度變成的電流信號；調節器的輸入信號是和溫度有一一對應關系的電流信號和給定值信號，輸出值為兩種信號相減的偏差信號，執行器吸收調節器的偏差信號為輸入信號，輸出為推動閥門開閉的電流信號或電壓信號。（2分）整個系統的輸入信號為給定值信號和干擾信號，輸出信號為實際的溫度信號。（1分）偏差信號為給定值信號和實際測量值信號的差值信號；控制信號為經過控制器計算而得的信號，它是閥門開閉的推動信號；操縱變量是指閥門的開閉大小的信號。（2分） 當出現干擾時，溫度測量變送器將檢測到變化的值