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西南大学2020年春季自动控制原理【1038】课程考试大作业参考答案

线性定常系统又称之为线性时不变系统,满足线性性与时不变性。线性定常系统是定常系统的特例,但只要在所考察的范围内定常系统的非线性对系统运动的变化过程影响不大,那么这个定常系统就可看作是线性定常系统。对于线性定常系统,不管输入在哪一时刻加入,只要输入的波形是一样的,则系统输出响应的波形也总是同样的。线性定常系统的分析和设计均比时变系统或非线性系统容易得多,是自动控制理论中最成熟的部分。
3、什么是控制系统的分析、控制系统的设计和控制系统的校正?
二、简答题(共2题,每题20分,共40分)
1.简述根轨迹作图步骤?
答:一、标注开环极点和零点,纵横坐标用相同的比例尺;
三、n-m条渐近线;
三、实轴上的根轨迹;
四、根轨迹的分离点、会合点;
五、根轨迹的出射角、入射角;
六、根轨迹与虚轴的交点;
结合根轨迹的连续性、对称性、根轨迹的支数、起始点和终点,闭环极点与闭环极点之和及之积等性质画出根轨迹。它满足系统叠加性与均匀性的特点,同时,当系统中某个参数值随时间而变化时,整个特性也随时间而变化。线性时变系统的主要表示方式有状态方程和结构图,它的主要特征有能控性、能观性和稳定性分析。
2、什是传递函数、闭环传递函数及开环传递函数?
答:传递函数是指零初始条件下线性系统响应(即输出)量的拉普拉斯变换(或z变换)与激励(即输入)量的拉普拉斯变换之比。记作G(s)=Y(s)/U(s),其中Y(s)、U(s)分别为输出量和输入量的拉普拉斯变换。传递函数是描述线性系统动态特性的基本数学工具之一,经典控制理论的主要研究方法——频率响应法和根轨迹法——都是建立在传递函数的基础之上。传递函数是研究经典控制理论的主要工具之一。
S31 -3
S2ε
-3ε-4
S1ε< 0
S04
由劳斯表可知,第1列有两次符号变化,故系统不稳定。正实部根的个数为两个。
2.概略开环幅相曲线应该反映开环频率特性的哪些要素?
答:(1)开环幅相曲线的起点与终点;(2)开环幅相曲线与实轴、虞轴的交点;(3)开环幅相曲线的变化范围。
四、计算题(共1题,每题30分,共30分)
1.设闭环系统的特征方程为 试用劳斯判据判断其稳定性,若系统不稳定,确定正实部根的个数。
解:劳斯阵列表为
西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷
学期:2020年春季
课程名称【编号】: 自动控制原理【1038】 A卷
考试类别:大作业满分:100 分
一、名词解释(共3题,选做2题,每题15分,共30分)
1.什么是线型系统、线性定常系统和线性时变系统?
答:线性系统是指同时满足叠加性与均匀性(又称为齐次性)的系统。所谓叠加性是指当几个输入信号共同作用于系统时,总的输出等于每个输入单独作用时产生的输出之和;均匀性是指当输入信号增大若干倍时,输出也相应增大同样的倍数。对于线性连续控制系统,可以用线性的微分方程来表示。
在负反馈闭环系统中: 假设系统单输入R(s);单输出C(s),前向通道传递函数G(s),反馈为负反馈H(s)。此闭环系统的闭环传递函数为 G(s)/[1+开环传递函数]。
开环传递函数是指一个开环系统(如滤波器)的输出与输入之比与频率的函数关系,即系统的频率域特性。常用其振幅频率特性和相位频率特性(函数)表示。传递函数表达了系统的本身特性而与输入量无关。开环传递函数=G(s)*H(s)
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