自动控制原理期末考试试题及解析

"自动控制原理期末考试题A卷包含了填空题、选择题、系统方框图分析、开环传递函数稳定性和根轨迹等相关知识点，主要涉及控制系统的基础理论和实际应用。" 这篇文档是一个关于自动控制原理的期末考试试题，涵盖了多个核心概念，包括控制系统的基本元素、性能指标、采样定理、传递函数、稳定性分析以及根轨迹法。 1. **控制系统基本概念**：填空题中提到了水箱水温控制系统，其中受控对象是水箱的水温，被控量则是水温。自动控制的性能要求通常包括稳定性、快速性和准确性。 2. **系统性能指标**：调节时间是衡量系统响应阶跃输入达到设定值所需的时间，体现了系统的快速性；稳态误差则反映了系统在长时间运行后能否准确保持在期望值，体现了准确性。 3. **根轨迹分析**：根轨迹是闭环系统特征根随开环增益变化的轨迹，它起始于开环传递函数的零点，终止于开环传递函数的极点或无穷远。 4. **PID控制器**：PID控制器的输入-输出关系在时域是比例项P、积分项I和微分项D的组合，对应的传递函数形式为比例+积分+微分。 5. **香农采样定理**：确保信号无损恢复的采样周期T应满足采样频率大于信号最高频率的两倍，即T < 1/(2ωh)。 6. **选择题**涉及了传递函数计算、误差定义、系统性能分析、最小相位系统识别以及开环增益计算等知识点。 7. **系统方框图和传递函数**：要求画出信号流图并求解传递函数，这是控制系统分析的重要步骤。 8. **系统稳定性**：通过开环传递函数确定系统的稳定性条件，比如K的取值范围。 9. **根轨迹分析**：包括出射角的确定、与虚轴的交点、根轨迹图的绘制以及闭环系统复数极点位置的推导。 10. **对数幅频特性曲线**：由对数幅频特性曲线可以推导出开环传递函数，并进一步分析系统的稳定性和性能。 这份试卷综合考察了学生对自动控制原理的理解，包括理论知识和实际应用技能，是评估学生控制理论掌握程度的有效工具。