重庆大学 自动控制原理(1) 课程试卷
2010 ~2011 学年 第1 学期
开课学院：自动化学院 课程号： 17001030
考试日期：
考试方式：
考试时间： 120 分钟
一、（20分）水箱液位控制系统如图1所示。

系统运行过程中无论用水流量如何变化(由阀门Q 2操纵)，希望水面高度(液位)H 保持不变。

1、简述工作原理。

2、画出系统的原理方块图，并指明被控对象、检测元件、执行元件、被控量、给定值和干扰。

3、该系统是开环还是闭环控制系统？是定值还是随动控制系统？
二、（20分）已知机械系统的各环节或元件的输入输出微分方程组为：
12110210022,(),()11,,i i F F F F f x x F k x x z F y F x z y f k =+=-=-⎧⎪
⎨
===+⎪⎩ 其中 1212,,,f f k k 均为已知参数。

1. 根据所给出的微分方程组，写出经拉普拉斯变换得到的代数方程组；
2. 绘制各环节或元件的方框图；
3. 绘制出以i x 为输入，o x 为输出的系统动态结构图；
4. 求出该系统的闭环传递函数。

三、（15分）控制系统结构如图 2所示。

试确定使阻尼比为0.5时的t k 值，并比较两个系统的性能指标。

四、（15分）系统开环传递函数为32(1)
()56k s G s s s s
+=++。

试概略绘出闭环系统根
轨迹，并求系统稳定的k 值范围。

命题人：
组题人：
审题人：
命题时间：
教务处制
学院
专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
图1 液位控制系统示意图
()a
()b
图 2 系统结构图
五、（15分）系统开环幅相特性曲线如图4所示，其开环传递函数在s 右半平面上的极点个数为P ，试判别闭环系统的稳定性。

六、（15分）单位负反馈系统开环传递函数为()(1)
k
G s s s =
+。

若要求系统开环截止频率 4.4 /s c rad ω≥，相角裕度45γ≥，在单位斜坡输入信号作用下，稳态误差0.1ss e ≤，试求无源超前网络参数。

(a)
(b)
(c)
图3 开环幅相特性曲线。