西北工业大学鱼雷自动控制系统期末考试试题A
西北工业大学本科自动控制原理期末试题参考答案
D( z ) = ( z − 1)( z − e −T ) + KTz = z 2 − (1 + e −T − KT ) z + e −T =0
D(1) = KT > 0 −T D (−1) = 2(1 + e ) − KT > 0 e −T < 1
K >0 2(1 + e −T ) < K T
综合之： 0 < K < （3） （5 分）
2(1 + e −T ) T =1 = 2.736 T
z →1
K v = lim( z − 1)G ( z ) = lim
z →1KT KTz =源自−T 1 − e −T z −eT =1, K =1
e(∞ )
r ( t )=t
=
AT AT (1 − e −T ) = Kv KT
ω = 3 K * = 54
4 <K <6 9
4 < K
*
< 54
σ
0 0
即：
↑
4 （3） （3 分）依根轨迹， < K < 6 时， K ↑ ⇒ t s ↑ 9 e ↓
ss
四． （共 15 分） 解 （1） （5 分） （2） （5 分）
−Ts KTz 1 K 1 − e Z G( z) = Z ⋅ = s ( z − 1)( z − e −T ) s + 1 s
（3） （3 分）依图
ω c = 10
γ = 180° + arctan
10 10 10 − 90° − arctan − 2 × arctan = 63.6° 100 3 0 .3
西北工业大学考试试题(A卷)-----答案 (20140624)
八、(本题10分)电路如图所示，设运放为理想运放，三极管的 。 （1） 求出三极管的C、B、E各极的电位值； （2） 若电压表的读数为200mV，试求三极管的电流放大系数
的值。
【解】（1）利用虚短、虚断的概念得：
(2)三极管的β值：
故电流放大系数为
九、(5分)电路如图4所示，试合理连线，引入合适组态的反馈满足要求：减小放大电路从信 号源索取的电流，并增强带负载能力。
等于各级电压放大倍数之积； B)
等于输入级的输入电阻； C)
等于输出级的输出电阻； D)
等于各级电压放大倍数之和。 (6)用恒流源电路代替差动放大电路中的射极电阻
，可以提高电路的( D ) A)|
|； B)|
|； C)
； D) 。 (7)下图所示电路中，晶体管能够取得合适的静态工作点的电路为（ B
）。
又有 故
六、(本题8分) 图6所示电路中，三端稳压器LM78L15的1、3端电压 U13≥4V才能正常工作，最大输出电流为0.1A；输入电压UI=35V，A 为理想运放。试回答：1．若R1=R2=1kΩ，则UO为多少？2．若R2为 负载电阻，求其电流的表达式？R1的最小值为多少？若R1=300Ω， 则R2的最大值为多少？
1．UO=30V；（2分） 2．；（2分） ；（2分） R1=300Ω时，，（2分） 七、（本题15分）（作业4-6 ） 电路见图P4-6(a)。已知和管的，，, kΩ，，， 。 （1） 若，求； （2） 若，试画出波形图； （3） 若，试求允许的最大变化范围；
解： （1）
（2） 其波形如图P4-6(b)所示。
；C）2β； D）1+β （11）功率放大电路的最大输出功率是 （ A ）。
西北工业大学自动控制期末试卷
考试试卷第 1 页 共 3页（勤奋、求是、创新、奉献）2006～ 2007 学年第 1 学期考查试卷主考教师： 刘 瑾学院 _________________ 班级 __________ 姓名 __________ 学号 ___________《自动控制理论B 》课程试卷A（本卷考试时间 90 分钟）题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总得分 题分 15 10 10 10 15 20 20得分一、求下图所示系统的传递函数)(/)(0s U s U i （15分） (1) (2)(7分)Uo(s)U i (s)(8分)(1))1()()(3132320+++-=CS R R R R CS RR s U s U i (2)在线性电路的计算中，引入了复阻抗的概念，则电压、电流、复阻抗之间的关系，满足广义的欧姆定律。
即：)()()(s Z s I s U = 如果二端元件是电阻R 、电容C 或电感L ，则复阻抗Z (s )分别是R 、1/C s 或L s 。
用复阻抗写电路方程式：sC S I S V R S U S U S I sC S I S I S U R S U S U S I c c c c C r 222221212111111)()(1)]()([)(1)]()([)(1)]()([)(⋅=-=⋅-=⋅-=二、某系统在输入信号r(t )=(1+t )1(t )作用下，测得输出响应为：t e t t c 109.0)9.0()(--+= （t ≥0）已知初始条件为零，试求系统的传递函数)(s φ。
(10分) 解 因为22111)(ss s s s R +=+=)10()1(10109.09.01)]([)(22++=+-+==s s s s s s t c L s C 故系统传递函数为11.01)()()(+==s s R s C s φ三、设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。
西北工业大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《电力拖动自动控制系统》网课测试题答案卷4
长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。
住在富人区的她全文为Word 可编辑，若为PDF 皆为盗版，请谨慎购买！ 西北工业大学智慧树知到“电气工程及其自动化”《电力拖动自动控制系统》网课测试题答案（图片大小可自由调整） 第1卷 一.综合考核(共10题) 1.当可逆系统进入制动状态时，直流PWM 功率变换器把机械能变为电能回馈到直流侧，由于二极管整流器导电的单向性，电能不可能通过整流器送回交流电网，只能向滤波电容充电，使电容两端电压升高，称作泵升电压。
()A.错误B.正确2.比例积分控制综合了比例控制和分控制两种规律的优点，又克服了各自的缺点，扬长避短，互相补充。
() A.错误B.正确3.控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输出信号的抗扰性能指标。
() A.错误B.正确4.异步电动机的稳态数学模型包括稳态时的等值电路和机械特性。
() A.错误B.正确5.闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，为此所需付出的代价是需增设运算放大器以及转速检测装置。
()A.错误B.正确6.积分控制可以使直流调速系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
()A.错误B.正确7.静差率和机械特性硬度是一回事。
() A.错误B.正确8.比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，比例部分能快速响应控制作用，积分部分能最终消除稳态偏差。
()A.错误B.正确9.逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
()A.错误B.正确10.通过坐标系转换，可以找到与交流三相绕组等效的直流电动机模型。
()A.错误B.正确第1卷参考答案 一.综合考核 1.参考答案：B2.参考答案：B3.参考答案：A4.参考答案：B5.参考答案：B6.参考答案：B7.参考答案：A8.参考答案：B9.参考答案：A10.参考答案：B。
西北工业大学09-10第二学期计算机控制系统试题
考生班级
学
号
姓
名
一、填空题（25 分，每空 1 分） 1、 计算机控制系统的主要组成部件包括 6 个部分， 分别为： 、 、 、 。 ； （2） 。 、 五种方法。 、 、
2、零阶保持器具有如下两种特性： （1）
3、计算机控制系统连续域－离散化设计方法中的离散化方法有 、 、 、
4、某系统的 Z 传递函数为 G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.5)(z-0.2) ，可知该系统的稳定性 。 是 5、计算机控制系统的信号转换中，用理想采样信号代替有限脉冲宽度采样信号的条 件是（1） ； （2） 。 6、计算机控制系统采样信号的幅值量化有两种方法,分别为 和 。 7、数字 PID 控制中，积分项的主要作用是 ；微分项的主要 作用是 。 8、计算机控制系统过程通道的模拟输入通道中，AD 转换器的转换时间是指： 。 9、过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，计算机 控制系统中常见的过程通道包括 、 、 、 。
五、 （15 分）求下图所示系统的闭环脉冲传递函数或 Y(z)。
R(s) _ G1 (s) Y(s)
H1 (s)
H2 (s)
（a）
R(s) G1(s) G2(s) Y(s)
H(s)
（b） 六、(15 分) 已知某单位负反馈连续控制系统控制器的传递函数为：
D(s) = ( s + 1) U ( s) ， T=0.5 秒。要求： = ( s + 0.2) E ( s )
共2页 第1页
西北工业大学命题专用纸
二、简答题（15 分，每小题 5 分） 1、简述计算机控制系统信号采样中前置滤波器的概念以及其作用。 2、简述采样定理的主要内容，并分析如果不满足采样定理时可能出现的现象。 3、简述模拟控制器离散化方法中脉冲响应不变法的变换准则及其特点。 三、 分）试用留数法求下列拉氏变换的 z 变换 （5 1 F(s) = (s+1)(s+3) 四、 分）已知采样系统结构如下图所示，采样周期 T=1s ，试画出 A、B、C 各点 （5 的精确波形图，设 r(t)=1(t) 。
鱼雷自动控制系统设计-西北工业大学
1)
T 0.05
Gy'
(s)
v0
(3s 1)(4s s( s 1)
1)
23.5(0.21s 1)(0.06s s(0.33s 1)
1)
n0 2.84 K 4
T 0.05
0.33
3 0.21 4 0.06
v0 23.5
T1 1.22
设计环控制系统的原则是先内环，后外环。内
环设计时先不考虑外环，使内环达到一定的相角
T " Tm
1 Km d
，相当于 20dB / dec ，幅频特性的频段
延长，增加了系统的稳定度。
二、用作图法绘制反馈校正幅频特性曲线的简便方法
Ug(s)
-
- U0(s)
G1(s)
Km s(Tms 1)
Uf(s)
H (s) d s f s 1
图8.16 电深控装置的小回路结构图
系统的开环传递函数等于内环的开环传递函数
6.鱼雷横滚控制系统的设计。
§8-2 鱼雷自动控制系统设计的一般步骤
根据设计任务书，确定控制系统的性能指标 选择系统方案、设计控制规律 确定所采用的技术 软硬件与结构设计 硬件的工程实现 仿真实验 海上航行试验
§8-3 鱼雷自动控制系统设计的基本问题
稳定问题
（1）稳定雷体轴在空间的角位置或角速度 （2）改善雷体角运动的阻尼特性 （3）稳定鱼雷的静态传递系数及动态特性 （4）保证鱼雷质心运动的稳定性
4.96 1.67
2.97
L(dB) 20
20lg K 13.1 20lg K 4.45
0.1
20
90o 180o
20dB / dec c
1
c'
《自动控制原理》西北工业大学参考题整理
《自动控制原理》西北工业大学参考题整理西北工业大学《自动控制原理》参考习题1-3、1-4；2-1(c)&(d)、2-6、2-8、2-10、2-11、2-12、2-133-1、3-3、3-4、3-6、3-7、3-9、3-11、3-13、3-15、3-16、3-17、3-21、3-22、3-23、3-24、3-28（1）、3-38、3-394-2、4-3（1）&（3）5-1、5-2（1）、5-3、5-6、5-9（1）&（2）&（3）、5-11（1）、5-13（1）~（4）6-2、6-3、6-4、6-5（1）、6-6、6-7、6-8、6-10（1）、6-12、6-13、6-16第一章习题及答案1-3、1-41-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
05-06西北工业大学本科自动控制原理期末试题(一)参考答案
4% £¤AU¦VW786qr0123s G(S) =
K
Dnò@9@A 15 BC
a) b)
DÉ7r(t8) =X2Ht E62KQDP¯ò78
6XYbcs
s(0.1s +1)(0.2s +1)
DF (°G
0.25 K
T
ï5þ%31£ðÿ¤ñÔ@Ep9@ÄÊA7U872586Bq6Crq0r1³233´µG(S)G,HLòG(ωÊ) zÖIÍÎaÏdPÐp6³3´µG L C (ω)
N (S )
% A N(S) = 0 % C 1+ N(S) = 0
DB%%iN9(S)+sMA(S)U=V0 W78
4%SAUVW78D0123s G(S)DVW0123s H(S)DBCH g6bc E(S)iBEHg6bc E*(S) 7@
% A E(S) = H (S) ⋅ E*(S )
C % 2s +1 0.5s +1
D% 0.1s +1 10s +1
二、分析计算题 （共 80 分）
1
%£¤78íî
ï
1
ðñ
Dò0123
C R
(S (S
) )
óôõ 15 ö÷
R(S)
G1
G4
G2
G3
C(S)
H1
ï 1
2
%78íî
ï
2
ðñDnò78
6Õøù σ
%
zøú
Q
t
s
û
óôõ 10 ö÷
r(t) = R ⋅1(t)
P
B%h r(t) = R ⋅1(t) QDBEUpiBCUp6XYbcP
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西北工业大学鱼雷自动控制系统期末考试试题A（一）
诚信保证
本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。
本人签字：
编号：
西北工业大学考试试题（卷）
200X－200X学年第X学期
开课学院航海学院课程鱼雷自动控制系统学时 32
考试日期考试时间2小时考试形式（）（）卷题号一二三四五六七总分得分
考生班级学号姓名
一、填空题（每空1分，共39分）
1．鱼雷的控制装置主要由、、、四个部分组成。
2．地面坐标系与雷体坐标系之间的位置可用、、三个角度来确定。
雷体坐标系和速度坐标系之间的位置可用、来确定。
地面坐标系和速度坐标系之间的位置可用、、三个角度来确定。
3．鱼雷所受的俯仰力矩与流体动力参数、、有关。
4．鱼雷空间一般运动方程组由、、三部分组成。
鱼雷空间一般运动方程组简化的常用方法是和。
注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。
2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。
共3页第1页
5．在总体设计时，对于没有横滚控制的鱼雷，为了补偿双螺旋桨产生的失衡力矩，可采用的措施；为了增加鱼雷直航时的横滚稳定性，可采
用的措施；为了减小回旋横滚，还采用了垂直鳍舵不对称配置。
这种配置方式是垂直鳍，垂直舵是，前者可以直航横滚角，回旋横滚角；后者可以直航横滚角，回旋横滚角。
6．测量鱼雷的姿态可用自由度陀螺仪，它主要利用陀螺的特性；测量鱼雷转动的角速度可用自由度陀螺仪，它主要利用陀螺的特性。
7．舵机按操舵的功用可分为：、、；按采用的能源可分为：电动舵机、和。
电动舵机的伺服功率放大器一般由和两部分组成。
二、简答题（每小题6分，共24分）
1、解释鱼雷弹道的袋形深度的概念；
2、鱼雷为什么要设定自由角？
3、说明横滚对鱼雷航行的影响。
4、鱼雷的深度控制系统中，深度调节系数和纵倾调节系数对系统稳定性
有什么样的影响？
三、控制系统传递函数为（19分）
试用极点配置方法，确定反馈增益矩阵，使闭环系统的特征值为
，，
教务处印制共3页第2页
四、鱼雷航向控制系统如下图所示：（18分）
图中，鱼雷航向控制系统的开环传递函数为
试用渐近稳定频域判据,求该非线性系统的渐近稳定条件。
教务处印制共3页第3页
自动控制系统
A卷评分标准
一、填空题（每空1分，共38分）
1．设定和/或指令装置；敏感元件；信息处理器；伺服机构
2．俯仰角；偏航角；横滚角；攻角；侧滑角；弹道倾角；弹道偏角；倾斜角
3．鱼雷的速度；攻角；横舵偏角
4．鱼雷运动学方程；鱼雷动力学方程；几何学方程；线性化；分组
5．重心侧移；重心下移；上小下大；上大下小；增大；减小；减小；减小6．双；定轴；单；进动
7．横舵机；直舵机；差动舵机；气动舵机；液压舵机；功率放大器；伺服电动机
二、简答题（每小题6分，共24分）
1、指鱼雷发射后形成的袋形弹道的最大深度，水上发射时，袋形深度指从水面
到鱼雷最大下潜深度的距离，水下发射时，袋形深度指发射重心线到鱼雷最大下潜深度的距离。
2、自由角指为了使鱼雷在设定深度上航行，必须保持平衡，可在鱼雷发射之前
预先将横舵转动一个角度，这个预先设定的横舵角习惯上称为自由角。
由于加入自由角后，当鱼雷在设定深度上航行时，其攻角和舵角分别等于平衡攻角和平衡舵角，所以消除了深度偏差。
3、横倾角的存在引起航行偏差，航行偏差随横倾角的增大而增大；
横倾角的存在将使鱼雷左右回旋时回旋半径不对称，回旋半径不对称性随直航横倾的增大而增大；
横倾的存在将导致自导系统作用距离减小。
4、过大，纵倾调节作用相对于深度条件作用就可以忽略不计，会使系统稳定
性变坏；过小，鱼雷受到扰动之后，其运动可能是稳定的，但却不能恢复到原来的定深线上，而是稳定在一个新的深度上航行，深度偏差的值取决于初始条件，因此不能太大，也不能太小。
过大，纵倾调节作用所占的比重增加，深度调节作用相对纵倾调节作用非常小，可忽略不计，系统变得不稳定。
过小，纵倾调节系统的开环传递函
数特征根在右半S平面，系统也不稳定，因此不能太大，也不能太小。
三、（20分）
由于在传递函数中没有零极点对消现象，所以该单输入－单输出系统是完全
可控和完全可观测的。
其可控标准形实现为
反馈向量可写成
闭环系统的特征方程为
按给定极点，系统的特征方程应为
令上面两式中的同次项的系数相等，可得
，，
四、（18分）
由于开环传递函数为
根据继电控制系统地频域判据：
第一条：如果且的零点有负实部，则系统渐近稳定。
由于这里，不符合条件。
第二条：如果，，，且的零点有
负实部，则系统渐近稳定。
可得
如果，则闭环继电控制系统是渐近稳定的。