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2019-2020學(xué)年第二學(xué)期期末考試《自動控制原理》大作業(yè)


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作業(yè)要求：大作業(yè)要求學(xué)生手寫完成，提供手寫文檔的清晰掃描圖片，并將圖片添加到word文檔內(nèi)，最終wod文檔上傳平臺，不允許學(xué)生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文檔格式），如有雷同、抄襲成績按不及格處理。

一 綜合題 (共3題 ，總分值30分 )
1. 已知下列系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)（參數(shù)K，T，Ti>0；i=1，2，…，6）：
  
   
其系統(tǒng)開環(huán)幅相曲線分別如圖（1）～（10）所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判定各系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性，若系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定，確定其s右半平面的閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)。 （10 分）
2. 設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)
  
要求：
(1) 畫出準(zhǔn)確根軌跡(至少校驗(yàn)三點(diǎn))；
(2) 確定系統(tǒng)的臨界穩(wěn)定開環(huán)增益Kｃ；
(3) 確定與系統(tǒng)臨界阻尼比相應(yīng)的開環(huán)增益K。
（10 分）
3. 試用等傾線法證明
  
相軌跡中有兩條過原點(diǎn)直線，其斜率分別為微分方程的兩個(gè)特征根。 （10 分）

二 作圖題 (共6題 ，總分值60分 )
4. 已知單位反饋控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試概略畫出相應(yīng)的閉環(huán)根軌跡圖(要求算出起始角θpi)：
  （10 分）
5. 設(shè)二階控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖所示。如果該系統(tǒng)為單位反饋控制系統(tǒng)，試確定其開環(huán)傳遞函數(shù)。
  （10 分）
6. 試?yán)L制   的相軌跡（T>0，M>0）。 （10 分）
7. 設(shè)熱水電加熱器如圖所示。為了保持希望的溫度，由溫度開關(guān)接通或斷開電加熱器的電源。在使用熱水時(shí)，水箱中流出熱水并補(bǔ)充冷水。試說明系統(tǒng)工作原理并畫出系統(tǒng)原理方框圖。   （10 分）
8. 已知開環(huán)零、極點(diǎn)分布如圖所示，試概略繪出相應(yīng)的閉環(huán)根軌跡圖。
  （10 分）
9. 液位自動控制系統(tǒng)原理圖如圖所示。在任何情況下，希望液面高度c維持不變，試說明系統(tǒng)工作原理，并畫出系統(tǒng)原理方框圖。
  
（10 分）

三 計(jì)算題 (共2題 ，總分值10分 )
10. 由運(yùn)算放大器組成的控制系統(tǒng)模擬電路如下圖所示，試求閉環(huán)傳遞函數(shù)Uo(s)/Ui(s)。
  （5 分）
11. 已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。試寫出系統(tǒng)在輸入r(t)、擾動n(t) 分別作用下輸出C(s)的表達(dá)式，以及系統(tǒng)在輸入r(t)、擾動n(t)同時(shí)作用下輸出C(s)的表達(dá)式。   （5 分）