2023学年重庆学动控制原理课程期末试卷答案
（20）带保护套热电偶传热程方程组描述
式中
：介质温度：热电偶温度：套温度
：热电偶热容 ：套热容
：套热电偶间热阻 ：介质套间热阻套热电偶传递热量：介质套传递热量
选定作输入作输出完成求
1根方程组画出该程动态结构图
2整理出间传递函数
二（20）系统动态结构图图1示求输入r(t)单位阶跃时超调量峰值时间
图 1
1试确定KKt值
2确定KKt值输入r(t)单位阶跃时系统稳态误差少？
三（15）设单位负反馈系统开环传递函数
1 试绘制系统根轨迹致图形（需出相应计算）讨参数K系统稳定性影响
2 增加零点时根轨迹形状？该零点系统稳定性影响
3 问中增加零点时根轨迹形状？作出什初步结？
四（20）系统开环传递函数：
1 绘制系统开环幅频渐特性(需标注段折线斜率转折频率)求出系统相位裕量
2 系统中串联例微分环节绘制校正系统开环幅频渐特性求出校正系统开环截止频率相位裕量
3 较前计算结果说明相稳定性较系统数幅频特性中频段应具形状
五（15）描述函数法分析图2示系统稳定性判断系统否振振求振频率振幅中：
M
0
图 2
六（10）已知采样周期T1s求图3示系统闭环脉传递函数F(z)
图 3
参考答案
解答(20)
1首先题中方程转化拉普拉斯域方程时画出相应部分结构图模块：（12分）
(a)
(b)
(c)
(d)
综合四步画出系统结构图：（4分）
2 整理出系统传递函数：（4分）
二解答：（20％）
1系统闭环传递函数：（13分）
标准二阶传递函数相
：
2系统I型系统单位阶跃 （7分）
三解答：（15分）
1（1）根轨迹起点系统开环极点：
根轨迹终点系统开环零点：三穷开环零点
（2）分支数： n3分支数3
（3）系统中m＝0n＝3渐线3条
渐线倾角：
渐线交点：
（4）根轨迹实轴分布： 2 ~ ∞间
2．（1）根轨迹起点系统开环极点：
根轨迹终点系统开环零点：两穷开环零点
（2）分支数： n3 分支数3
（3）系统中m＝1n＝3渐线2条
渐线倾角：
渐线交点：
（4）根轨迹实轴分布： 2 ~ 1间
系统中加入开环零点系统根轨迹左偏移增加系统相稳定性减系统响应调节时间
3 （1）根轨迹起点系统开环极点：
根轨迹终点系统开环零点：两穷开环零点
（2）分支数： n3 分支数3
（3）系统中m＝1n＝3渐线2条
渐线倾角：
渐线交点：
（4）根轨迹实轴分布： 3 ~ 2间
加入零点z3根轨迹然会左偏移零点位置离虚轴较远根轨迹没完全偏移左半面引入零点越虚轴根轨迹左方移动越显著
四解答（20％）
1 系统低频段斜率：40dBdec
系统转折频率：
系统40dBdec斜率穿0分贝线
开环截止频率：
系统高频段斜率：60dBdec
2 系统低频段斜率：40dBdec
系统转折频率：
系统20dBdec斜率穿0分贝线
开环截止频率：
系统高频段斜率：40dBdec
3系统应该20dBdec穿0分贝线中频段定宽度较开环截止频率
五解答：（15％）
（1）系统线性部分：
绘制线性部分奈氏曲线：线性部分I型系统起始负虚轴穷远处
G(jw)曲线负实轴交点：
（2）系统非线性部分理想继电器负倒描述函数：
A：0 → ∞时
（3）曲线 曲线相交A点穿出曲线A点
振点振频率振振幅方程导出：
六解答：（10％）
令
系统闭环脉传递函数：
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（20）带保护套热电偶传热程方程组描述
式中
：介质温度：热电偶温度：套温度
：热电偶热容 ：套热容
：套热电偶间热阻 ：介质套间热阻套热电偶传递热量：介质套传递热量
选定作输入作输出完成求
1根方程组画出该程动态结构图
2整理出间传递函数
二（20）系统动态结构图图1示求输入r(t)单位阶跃时超调量峰值时间
图 1
1试确定KKt值
2确定KKt值输入r(t)单位阶跃时系统稳态误差少？
三（15）设单位负反馈系统开环传递函数
1 试绘制系统根轨迹致图形（需出相应计算）讨参数K系统稳定性影响
2 增加零点时根轨迹形状？该零点系统稳定性影响
3 问中增加零点时根轨迹形状？作出什初步结？
四（20）系统开环传递函数：
1 绘制系统开环幅频渐特性(需标注段折线斜率转折频率)求出系统相位裕量
2 系统中串联例微分环节绘制校正系统开环幅频渐特性求出校正系统开环截止频率相位裕量
3 较前计算结果说明相稳定性较系统数幅频特性中频段应具形状
五（15）描述函数法分析图2示系统稳定性判断系统否振振求振频率振幅中：
M
0
图 2
六（10）已知采样周期T1s求图3示系统闭环脉传递函数F(z)
图 3
参考答案
解答(20)
1首先题中方程转化拉普拉斯域方程时画出相应部分结构图模块：（12分）
(a)
(b)
(c)
(d)
综合四步画出系统结构图：（4分）
2 整理出系统传递函数：（4分）
二解答：（20％）
1系统闭环传递函数：（13分）
标准二阶传递函数相
：
2系统I型系统单位阶跃 （7分）
三解答：（15分）
1（1）根轨迹起点系统开环极点：
根轨迹终点系统开环零点：三穷开环零点
（2）分支数： n3分支数3
（3）系统中m＝0n＝3渐线3条
渐线倾角：
渐线交点：
（4）根轨迹实轴分布： 2 ~ ∞间
2．（1）根轨迹起点系统开环极点：
根轨迹终点系统开环零点：两穷开环零点
（2）分支数： n3 分支数3
（3）系统中m＝1n＝3渐线2条
渐线倾角：
渐线交点：
（4）根轨迹实轴分布： 2 ~ 1间
系统中加入开环零点系统根轨迹左偏移增加系统相稳定性减系统响应调节时间
3 （1）根轨迹起点系统开环极点：
根轨迹终点系统开环零点：两穷开环零点
（2）分支数： n3 分支数3
（3）系统中m＝1n＝3渐线2条
渐线倾角：
渐线交点：
（4）根轨迹实轴分布： 3 ~ 2间
加入零点z3根轨迹然会左偏移零点位置离虚轴较远根轨迹没完全偏移左半面引入零点越虚轴根轨迹左方移动越显著
四解答（20％）
1 系统低频段斜率：40dBdec
系统转折频率：
系统40dBdec斜率穿0分贝线
开环截止频率：
系统高频段斜率：60dBdec
2 系统低频段斜率：40dBdec
系统转折频率：
系统20dBdec斜率穿0分贝线
开环截止频率：
系统高频段斜率：40dBdec
3系统应该20dBdec穿0分贝线中频段定宽度较开环截止频率
五解答：（15％）
（1）系统线性部分：
绘制线性部分奈氏曲线：线性部分I型系统起始负虚轴穷远处
G(jw)曲线负实轴交点：
（2）系统非线性部分理想继电器负倒描述函数：
A：0 → ∞时
（3）曲线 曲线相交A点穿出曲线A点
振点振频率振振幅方程导出：
六解答：（10％）
令
系统闭环脉传递函数：
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