自动控制原考试模拟题

1、东北大学自动控制原理 模拟试题及答案（一）所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、简答：（合计25分, 共5个小题，每题5分）1） 控制系统的阶次是如何定义的？答：系统传递函数特征方程s算子的最高阶次就是控制系统的阶次。2） 如何从微分方程求得传递函数？需满足什么条件？答：在零初始条件下，对微分方程用拉普拉斯变换，就可以求得传递函数。3） 系统闭环频宽的含义？答：闭环对数幅频特性曲线中，3dB对应的频率，就是系统的闭环频宽。负实轴Nyquist图Bode图0dB线0dB线上0dB线下p线4） 简述Nyquist图和Bode图的对应关系。答：5） 列表阐述0、I、II型系统分别对单位

2、阶跃、斜坡和加速度信号的响应误差。k000kk阶跃斜坡加速度0型I型II型二、改错：（合计15分, 共5个小题，每题3分）6） II型系统的Bode图幅频特性曲线中，穿越频率和开环增益的值相等；I型系统 不相等7） 劳斯稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性，不可以判断相对稳定性； 可以8） 命题a： 阻尼比决定了超调量的大小。 命题b：相位裕量决定了超调量的大小。 命题a和命题b是矛盾的。 不矛盾9） 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。10） 开环11） 5）Mason增益公式适用于线性和非线性定常系统。 线性定常系统 12） （本题合计25分）13） 已知单位负反馈系统的开环传递

3、函数为，14） 绘制该系统的根轨迹；（10分）15） 为保证该系统稳定,试确定K的取值范围；（5分）16） 若该系统存在二阶闭环主导极点,并该主导极点的阻尼比为0.5，求系统的性能指标。（10分）( )17） 解:0L(w)/dB-20w/(rad/s)1-40-6025开环传递函数为: 1)绘制系统根轨迹18） 起点:0,-1,-2 终点:无穷远19） 实轴根轨迹: (-¥,-2) , -1,020） 渐近线与实轴交点: -1 交角 60,180,30021） 分离点: -0.423,-1.577(舍去)22） 与虚轴交点: s=jw 代入 得 23）24） 2) 25） 3) 2

4、6） 特征根的和27）28）29）30）31）32）（本题合计35分）某单位负反馈最小相位系统,其闭环对数幅频特性曲线如图所示，试求：1） 系统的闭环传递函数；（5分）2） 求系统的开环传递函数并绘制开环Bode图；（10分）3） 求该系统的相位裕量，并判断稳定性；（10分）4） 如果信号作为闭环系统的输入，请写出输出信号的表达式。（10分）解：1）2）3） 因为是一型系统，所以穿越频率所以系统稳定。4）所以=0.5923东北大学自动控制原理 模拟试题及答案（二）所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案，共20分）1、一阶系统的闭环极点

5、越靠近S平面原点：A、准确度越高 B、准确度越低 C、响应速度越快 D、响应速度越慢2、已知系统的传递函数为，其幅频特性应为：A、 B 、 C 、 D、 3、下列串联校正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是：A、 B 、 C 、 D、 4、 适合应用传递函数描述的系统是：A、单输入，单输出的线性定常系统； B、单输入，单输出的线性时变系统；C、单输入，单输出的定常系统； D、非线性系统。5、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差之间有如下关系：A、 B 、C 、 D、6、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的

6、：A、闭环零点和极点 B、开环零点 C、闭环极点 D、阶跃响应二、分析计算题 （共80分） 1、系统结构如图1所示，试求系统的超调量和调节时间。 （本题10分） R(S) C(S) 图1 2、某单位反馈系统的开环传递函数为 （本题15分） （1） 绘制从0 变化的根轨迹（要求出：分离点、与虚轴的交点等）；（2） 求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益的取值范围。3、已知系统结构如图2所示，求传递函数（本题15分）R(S) C(S) 图24、已知最小相位系统的开环对数幅频特性和串联校正装置的对数幅频特性 如图3所示：（本题25分） （1） 写出原系统的开环传递函数G(S),并求其相角裕度 ； （2）

7、 写出校正装置的传递函数； （3） 画出校正后系统的开环对数幅频特性，并求其相角裕度 。 50db -2040db30db 10db -4000.010.1 0.321 10 20 -20db -60-30db-40db图35、 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试求：（本题15分）（1） 使系统稳定的值；（2） 若r(t) = 2t 2时，要求系统的稳态误差为0.25，问应取何值。答案一、 答案：C D B A B C A D C B 评分标准：每小题2分二、1、答案：评分标准：10分，每一问5分2、答案：（1） （2） 评分标准：15分 第一问10分，第二问5分3、答案：评分标准：15

8、分（按步骤给分）4、答案： （1） K=100 (2) (3) 评分标准：25分 第一问10分，第二问5分，第三问10分5、 答案：（1） （2） K=8评分标准： 15分 第一问8分，第二问7分第四模块 期末试题东北大学20102011学年第1学期期末考试自动控制原理考试试题（A）所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 6、 已知系统输入为，输出为，试求下述系统传递函数(运算放大器为理想放大器)（15分） R1 (a) C R2 (b) C R R （提示：运算放大器输入电流为0，正、反相端电压相等） 第2页(共 页) 二、试简化下图所示系统方框图求其传递函数(10分)G1G2G3H

9、1H2R(s) C(s)三、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为在以为横坐标，为纵坐标的平面上，试确定系统稳定的区域。(10分) 四、已知二阶系统方框图如图所示 R(s) C(s)如要求：(1）由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为0.25(2) 系统的暂态调节时间秒（误差带）试求二阶系统闭环传函。(10分)六、已知最小相位系统的开环对数幅频渐近曲线如图所示，试写出对应的开环传递函数,并求图（a）所示系统的相角裕度和增量裕度。(20分)() () -40 +20 -20 1 w 0.1 1 10 w -40 (a) (b) () -20 w 0.01 100 -40 -60 (c )七、已知系

10、统单位阶跃响应为，试求系统频率特性表达式。（10分）东北大学20092010学年第1学期期末考试自动控制原理考试试题（A）所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 一、R- C网络如图所示。图中ui(t)为输入量，uo(t)为输出量。(12分)试R1R2判断该网络的稳定性。uo(t)ui(t)C2C1二、在零初始条件下对单位反馈系统施加设定输入信号r(t)=1(t)+t×1(t),测得系统的输出函数为C(S)=5（S+1）/S2（S+5），试求系统的开环传递函数，并计算系统在单位阶跃输入和单位斜坡输入下的稳态误差，以及阶跃函数输入下系统的调节时间和超调量。(14分)三、系统特征方程如下所示，试判断各系统的正实部根的个数（12分）（1）3S4+10S3+5S2+S+2=0(2) S6+S5-2S4-3 S3-7S2-4S-4=0 得分阅卷人四、设单位负反馈控制系统的开环传递函数为Ks(s+4)(s+10) G(s)= 确定使系统闭环输出响应为持续振荡时的K值及响应的的振荡频率。（12分）KS2(1+Ts) 五、一单位反馈系统，其开环传递函数 G(s)= （1）试用奈氏判据判断系统稳定性。（2）试用对数频率稳定判据判断系统稳定性。(12分)六、负反馈的开环传递函数Ks(s+1