自动控制原理期末考试题解析：关键概念与系统分析

自动控制原理期末考试题包含了一系列关于自动控制理论的基础概念和问题。以下是部分知识点的详细解析： 1. 单项选择题 - 第1题考查的是闭环控制系统的特征方程。开环传递函数为[pic]，负反应控制系统意味着特征方程的极点位于s轴右侧，闭环系统中，由于负反馈的作用，闭环特征方程通常会改变极点位置，选项D暗示了特征方程可能与系统是否为单位反应系统有关，但具体形式需要根据闭环传递函数确定，题目未给出闭环形式，因此答案可能是D。 - 第2题梅逊公式主要用于计算闭环系统的传递函数，它提供了一种计算闭环系统零、极点位置的方法，从而推导出传递函数，因此正确答案是C。 - 第3题传递函数只适用于线性定常系统，它只依赖于系统的物理参数，不考虑输入和扰动的影响，所以B选项错误。 - 第4题一阶系统在阶跃输入下，由于没有积分环节，不会出现超调，因此答案是C，无超调。 - 第5题当稳态误差为无穷大时，系统无法完全跟踪阶跃输入，说明系统没有比例环节，即为0型系统，答案是A。 2. 填空题 - 自动控制系统的主要性能要求包括稳定性、快速性和准确性。 - 控制系统建模允许使用多种数学模型，如微分方程、传递函数或状态空间模型等。 - 开环传递函数为系统前向通道和反馈通道的组合，题目中的传递函数关系未给出具体数值，但描述了计算方法。 - 根轨迹分析涉及开环传递函数的根，起点通常是开环传递函数的零点和极点。 - 欠阻尼二阶系统的阻尼比影响系统的响应特性，阻尼比减小，超调量增大。 - 串联方框图中，每个环节的传递函数相乘得出总传递函数。 3. 简答题 - 图1所示的水温控制系统中，被控对象是热交换器，因为它是受控对象，其输出（热水温度）需要维持在期望值。控制装置包括温度传感器、温度控制器和蒸汽阀门。系统的工作原理是通过闭环控制：实际水温与设定温度的偏差驱动蒸汽阀门调节，增加蒸汽流量以改变热交换器的热量传递，从而调整热水温度。 这份考试题涵盖了自动控制原理的基本概念，如闭环系统特征、传递函数、系统稳定性、性能指标、控制方式以及具体应用实例分析，旨在考察学生对理论知识的理解和实际问题的解决能力。