自动控制原理习题.doc

第一套一、单项选择填空（每小题4分，共20分） 1. 系统不稳定时，其稳定误差为（ ） 1）+ 2）- 3）0 4）以上都不对2. -型渐近对数幅频特性描述的闭环系统一定（ ）1）稳定 2）不稳定 3）条件稳定 4）说不清3. 由纯积分环节经单位反馈而形成的闭环系统超调量为（ ）1）0 2）16.3% 3）无超量 4）以上都对4. 描述函数描述了（ ）系统的性能。1）非线性系统 2）本质非线性系统 3）线性、非线性系统 4）以上都错5. 采样周期为（）的系统是连续系统。）需经严格证明）以上都错二、简化结构图求传递函数C(s)/R(s) (每小题分，共分) 1.R(s)N(s)C(s)- R(s)C(s)-2.三、单位负反馈系统的零初始条件下的单位阶跃响应为 (每小题5分，共20分) 1. 析开环、闭环稳定性；2. 超调量；3. 求0.02L()时，调节时间；4. 求阶跃响应时的稳态误差。 四、单位负反馈系统的开环传递函数为 (每小题分，共分) 1. 绘制闭环根轨迹图； 2. 决定闭环稳定的k1的范围。五、单位负反馈系统开环传递函数为 (每小题分，共分) 1. 绘制开环伯德图；2. 分析闭环稳定性。第四套一、对自动控制系统基本的性能要求是什么？其中最基本的要求是什么？（5分）二、已知系统结构图如图1所示。（20分）1）求传递函数E(s)/R(s) 和 E(s)/N(s)。2）若要消除干扰对误差的影响（即E(s)/N(s)=0），问G0(s)=?N(S)G0(S)K4C(S)E(S)R(S)-K1图1三、已知系统结构图如图2所示，要求系统阻尼比。（20分）1） 确定Kf值并计算动态性能指标tp，%，ts；（提示：，）2）求在r（t）=t，作用下系统的稳态误差。R(S)C(S)2-KfS图2四、已知系统的结构图如图3所示。（14分）1）画出变化时的系统根轨迹，求出渐进线、分离点、与虚轴交点；2）求使系统稳定时开环增益的取值范围。C(S)R(S)E(S)-图3五、已知某系统的开环传递函数为， 分别应用劳斯判据、奈奎斯特判据判断闭环系统的稳定性。（16分）六、已知某单位负反馈最小相位系统A的开环频率特性如图4所示。（16分）1） 求出系统A的开环传递函数，并计算相角裕度；2） 如把曲线1的abc 改成abc而成为系统B，试比较系统A与系统B的性能。dBa-20b-40-40b-20-202c511/21/4-40-60曲线1图4七、试述三频段（即系统的开环对数幅频特性曲线的低、中、高频段）与系统性能的关系。（9分）六第二套第五套一、 填空题 (82分)1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 、 和 。2、 条件下，控制系统的 称为传递函数。3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有 、 、 等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、等方法。5、线性系统的频率特性是角频率的函数，常记为 ，其中是幅频特性，是 之比，是相频特性，表示 。6、奈奎斯特稳定判据中，NPZ，其中的N、P、Z分别表示。7、PID控制器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为。 8、最小相位系统是指 。二、 控制系统结构图如图1（左）所示。(44=20分)（1） 希望系统的所有特征根位于s平面上s=-2的左侧区域，且不小于0.5，试画出特征根在s平面的分布范围（用阴影线表示）。（2） 当特征根在阴影线范围内时，试求K，T的许可取值范围。（3） 试求出系统跟踪单位斜坡输入时的稳态误差（4） 为使上述稳态误差为零，让单位斜坡信号先通过一个PD校正装置，如图1（右）所示，试求出合适的Kc值。图1三、 已知单位负反馈系统的开环传函为，要求：（1）、当K从0到正无穷大时，绘制系统闭环根轨迹，（分离点已求出d=-0.182）。（2）、确定保证系统稳定的K值范围。(10+6分)四、 已知一单位负反馈系统，其开环传递函数为 ，试用奈氏判据判断系统的稳定性(注意讨论K取不同值的情况)。(20分)五、 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定使相角裕度为45o时的 值 。(16分)六、 论述串联校正(超前校正)对控制系统的性能影响，并简述串联校正的设计步骤。(12)一、（10分）已知系统的传递函数且初始条件为，。试求阶跃输入作用时，系统的输出响应。二、简化结构图求传递函数G(s)/R(s) （每小题分共分）R(s)-C(s)-1. R(s)C(s)-2三、控制系统的开环特征方程为S3+S3+S=0,试组织任-单位负反馈闭环系统：(每小题10分，共20分) P=0sjs1. 绘制闭环系统结构图；2. 分析闭环系统的稳定性。四、系统的开环根轨迹如图所示 （每小题5分，共15分） 1. 要求系统闭环极点为S1,2 =-1j1； 2. 应该在误差通道至少增加什么环节，绘制相应结构图；3. 求这时系统的相应开环传递函数。五、单位负反馈系统的开环传递函数为 （每小题5分，共20分） 1. 绘制开环伯德图且分析闭环稳定性；2. 要使系统开环有2-1-3型渐近对数且闭环特征的系统，应加入何种最简单的校正装置；1）写出校正装置的传递函数；2）绘制校正后的系统开环伯德图。 六、设单位反馈系统开环传递函数为 (19分)试设计无源校正网络，使已校正系统的相角裕度不小于45，截止频率不低于50。、设一单位反馈系统其开环传递函数为 (2分)若使系统的稳态速度误差系数，相位裕量不小于，增益裕量不小于10dB，试确定系统的串联校正装置。第六套1.若某系统在阶跃输入作用r(t)=1(t)时,系统的零初始条件下的输出响应为 ：,（10分）试求：系统的传递函数和脉冲响应.（15分）2.如图是垂直起降飞机的高度控制系统结构图. (1)当k=1时,判断系统是否稳定; (2)试确定使系统稳定的k值范围. R(s)C(s)(-)（ 20分）3 某单位负反馈系统的开环传递函数为：(1) 求系统阶跃响应中含分量()时的K值范围(其中,a0, (2) 概略绘制系统的根轨迹();(3) 求出系统有一个闭环极点为-2时的闭环传递函数. （10分）4线性系统的状态空间表达式如下所示，试求其解。 （15分）5.设单位反馈系统的开环传递函为： 试求：系统在单位阶跃输入下的动态性能. （30分）6.已知开环系统传递函数 试求：(1)K=1时,系统的幅值裕度和相角裕度; (2)闭环临界稳定时的开环增益; (3)在(1)的K值下,如果开环传递函数中增加一个延迟时间的延迟环节,问系统是否稳定;若使系统稳定,延迟时间应不大于多少? 第七套七、 填空题 (82分)1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 、 和 。2、 条件下，控制系统的 称为传递函数。3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有 、 、 等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、等方法。5、线性系统的频率特性是角频率的函数，常记为 ，其中是幅频特性，是 之比，是相频特性，表示 。6、奈奎斯特稳定判据中，NPZ，其中的N、P、Z分别表示。7、PID控制器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为。 8、最小相位系统是指 。八、 控制系统结构图如图1（左）所示。(44=20分)（5） 希望系统的所有特征根位于s平面上s=-2的左侧区域，且不小于0.5，试画出特征根在s平面的分布范围（用阴影线表示）。（6） 当特征根在阴影线范围内时，试求K，T的许可取值范围。（7） 试求出系统跟踪单位斜坡输入时的稳态误差（8） 为使上述稳态误差为零，让单位斜坡信号先通过一个PD校正装置，如图1（右）所示，试求出合适的Kc值。图1九、 已知单位负反馈系统的开环传函为，要求：（1）、当K从0到正无穷大时，绘制系统闭环根轨迹，（分离点已求出d=-0.182）。（2）、确定保证系统稳定的K值范围。(10+6分)十、 已知一单位负反馈系统，其开环传递函数为 ，试用奈氏判据判断系统的稳定性(注意讨论K取不同值的情况)。(20分)十一、 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定使相角裕度为45o时的 值 。(16分)十二、 论述串联校正(超前校正)对控制系统的性能影响，并简述串联校正的设计步骤。(12)第八套十三、 填空题 (82分)1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 、 和 。2、 条件下，控制系统的 称为传递函数。3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有 、 、 等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、等方法。5、线性系统的频率特性是角频率的函数，常记为 ，其中是幅频特性，是 之比，是相频特性，表示 。6、奈奎斯特稳定判据中，NPZ，其中的N、P、Z分别表示。7、PID控制器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为。 8、最小相位系统是指 。二、写出图1所示系统的传递函数。(12分)G1（S）G2（S）G3（S）H2（S）H3（S）H1（S）C（S）R（S）图1三、 控制系统结构图如图2（左）所示。(44=20分)（9） 希望系统的所有特征根位于s平面上s=-2的左侧区域，且不小于0.5，试画出特征根在s平面的分布范围（用阴影线表示）。（10） 当特征根在阴影线范围内时，试求K，T的许可取值范围。（11） 试求出系统跟踪单位斜坡输入时的稳态误差（12） 为使上述稳态误差为零，让单位斜坡信号先通过一个PD校正装置，如图1（右）所示，试求出合适的Kc值。图2四、 已知系统的结构图如图3所示。(18分)R（S）C（S）E（S）图31 画出变化时的系统根轨迹，求出渐进线、分离点、与虚轴交点；2 求使系统稳定时开环增益的取值范围。五、 已知一单位负反馈系统，其开环传递函数为 ，试用奈氏判据判断系统的稳定性(注意讨论K取不同值的情况)。(20分)六、试综述经典控制理论中，时域分析法、复域分析法、频域分析法在分析系统性能的稳、快、准方面的特点及方法。(14分)第九套一、 对控制系统基本的性能要求是什么？其中最基本的要求是什么？(5分)二、 写出下图所示系统的传递函数。(8分)G1（S）G2（S）G3（S）H2（S）H3（S）H1（S）C（S）R（S）三、 已知单位反馈系统的开环传递函数为，试求输入分别为和时，系统的稳态误差。(12分)四、 已知单位负反馈系统的开环传函为，要求：（1）、当K从0到正无穷大时，绘制系统闭环根轨迹，（分离点已求出d=-0.182）。（2）、确定保证系统稳定的K值范围。(8+6分)五、 已知某系统的开环传递函数为， 应用奈氏判据判断闭环系统的稳定性。(15分)六、 设某控制系统的开环传递函数为。(21分)1 绘出系统的Bode图，并在图上标出相角裕量和幅值裕量；2 若采用传递函数为的串联校正装置，试绘出校正后系统的Bode图，并在图 上标出相角裕量和幅值裕量；3 讨论校正后系统的性能有何改进。七、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定使相角裕度为45o时的 值 。(16分)八、 论述串联校正(超前校正)对控制系统的性能影响，并简述串联校正的设计步骤。(9分)第十套七、 对控制系统基本的性能要求是什么？其中最基本的要求是什么？（5分）八、 写出下图所示系统的传递函数。（15分）G1（S）G2（S）G3（S）H2（S）H3（S）H1（S）C（S）R（S）九、 已知单位反馈系统的开环传递函数为，试求输入分别为和时，系统的稳态误差。（15分）十、 已知系统的结构图如下图所示。（15分）R（S）C（S）E（S）3 画出变化时的系统根轨迹，求出渐进线、分离点、与虚轴交点；4 求使系统稳定时开环增益的取值范围。十一、 已知某系统的开环传递函数为， 应用奈氏判据判断闭环系统的稳定性。（15分）六、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定使相角裕度为45o时的 值 。(20分)七、试简述PID调节器各部分的作用。（15分）1）P的作用；2）I的作用；3）D的作用。班级： 姓名： 学号： 密 封 线 题 号 1 2 3 4 5 6 7 总 分 得 分1（10分）某复合控制系统如图1所示： 求取系统的传递函数； 要使系统对于任何输入无静差，应如何选取。图1 2（20分）系统结构如图2所示，若要求系统在输入作用下的静态误差，试确定参数的取值范围。 图2 3（15分）系统结构如图3所示，试确定阻尼比时的值，并求出这时系统阶跃响应的调节时间和超调量。图34（15分）系统结构如图4所示，绘出该系统以为参变量的根轨迹，并指出系统稳定的值范围。 图45（10分）单位反馈系统的开环传递函数 （），画出对应的曲线，并用稳定判据给出闭环系统稳定的条件。6（20分） 已知系统串联校正前后的对数幅频特性折线图和如图5所示： 图5 绘制出校正装置的对数幅频特性折线图，求出校正装置的传递函数，并确定采用的为何种校正装置. 确定校正前及校正后系统的开环传递函数、.7（10分）离散系统如图6所示，已知，为采样周期，试证明系统的稳定条件是 图6班级 姓名 学号 密 封 线 课程名称：自动控制原理 课程号：050512、050529 使用专业：自动化、测控题号一二三四五六七总分得分一. 求取图1所示系统的传递函数Y(S)/U(S)？（10分） 图1二. 设有一系统的闭环传递函数为，为了使系统对单位阶跃输入的响应有约的超调量和2秒的过渡过程时间（允许误差范围为），试求值应等于多大？（10分）三. 线性系统稳定的充分必要条件是什么？（5分）已知一控制系统如图2所示，试确定使系统稳定的K的取值范围？（10分） 图2四. 应用根轨迹法确定使图3所示系统阶跃响应无超调的K值范围？（15分）图3五. 对于图4所示系统，试求r（t）= 4 + 6t，f（t）= -1（t）时系统的静态误差ess ？（20分） 图4六. 已知某最小相位系统的开环折线对数幅频特性如图5所示图5求出系统的开环传递函数G0（S） （7分）画出开环相频特性曲线 （8分）求出截止角频率c （5分）七. 图6所示采样系统的，试判断该采样系统的稳定性？（10分） 图6考生出勤纪律状态表（监考、巡视教师填写）状态（缺考、违纪、作弊、严重作弊）认定教师签字违纪作弊行为说明阅卷成绩登记表（阅卷、核分教师填写）题号一二三四总分得分阅卷人一、判断对错（10小题，每小题2分，共20分）1对1对于欠阻尼的二阶系统：（1）阻尼系数保持不变，无阻尼自振角频率越大，系统超调量越大。（ ） （2（2）阻尼系数保持不变，无阻尼自振角频率越大，系统调节时间越小。（ ） （3）无阻尼自振角频率保持不变，阻尼系数越大，系统的谐振峰越大。（ ）（4）无阻尼自振角频率保持不变，阻尼系数越大，系统的谐振频率越大。（ ）2对于线性定常的负反馈控制系统：（1） 它的传递函数与外输入信号无关。（ ）（2） 它的稳定性与外输入信号无关。（ ）（3） 它的稳态误差与外输入信号无关。（ ）（4） 为了达到某一性能指标，校正装置是唯一的。（ ）3对于线性采样控制系统：（1） 系统的稳定性与采样频率无关。（ ）（2）它的稳态误差与采样频率无关。（ ）二、选择（4小题，每题5分，共20分）1单位负反馈控制系统开环传递函数，在单位加速度信号作用下，系统的稳态误差为：（ ）（a）01 （b）001 （c）0 （d）2已知某最小相位系统的开环传递函数的Nquist图如图1所示，该系统为：（ ）（a）0型系统 （b）I型系统 （c）II型系统 （d）以上答案都不对3典型欠阻尼二阶系统，闭环极点的分布如图2所示，在单位阶跃信号的作用下，系统的超调量为：（ ）（a）367% （b）177% （c）163% （d）无法确定4线性离散系统如图3所示，则为：（ ）（a） （b） （c） （d）以上答案都不对三、填空（4小题5空，每空4分，共20分）1控制系统的框图如图4所示，当输入信号为r（t）=2sin4t时，系统的稳态误差为 。2某单位负反馈系统的开环传递函数为，由于k选择不当致使系统处于临界稳定状态，振荡频率为 。3控制系统的框图如图5所示，当F（s）=0，系统的闭环传递函数为 ，如果干扰F（s）对输出C（s）没有影响，则系统中的 。4已知单位反馈系统的开环脉冲传递函数为，系统是否稳定 。四计算（4小题，每题10分，共40分）1单位负反馈系统的开环传递函数为：，（1）k=20，画Nyquist曲线并用Nyquist稳定性判据判断系统闭环稳定性；（2）用根轨迹法判断系统稳定的k的取值范围；（3）k=20，画出对数幅频特性图，并求出截止角频率和相角稳定裕量；（4）若要求，试确定需串联什么样的校正环节（不必设计具体的校正环节，只需说明串联超前、滞后还是滞后超前校正环节），并说明理由。一、填空题（共7题，每空2分，共20分）1.系统的开环传递函数为，那么该系统的开环增益K = 。2.零阶保持器的传递函数为 。3.二阶系统的特征方程的两个根为和，经校正后仍为二阶系统，但其特征根沿圆周移至和 处，如图所示，问 ： 校正后系统过渡过程的振荡强度 。（减弱/不变/增强） 校正后二阶系统的 不变。 （阻尼系数/无阻尼自振角频率） 图4.在频率法校正中，对于串联滞后校正网络利用的是其 ，对于串联超前校正网络利用的是其 。5.线性离散系统稳定的充分必要条件是 。6.单位负反馈系统的开环传递函数为，当为系统的输入时，系统的稳态输出为 。7.振荡环节存在谐振峰时， 谐振峰值= ，谐振峰点的角频率= 。二、每个命题都有一个错误，请改正（共10题，每题2分，共20分）1.线性定常系统的传递函数，定义为系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2.传递函数的分子就是系统的特征方程式，分母中s算子的最高阶次就表示系统的阶次。3.对于最小相位系统，附加闭环零点，将使系统超调量减小。4.非最小相位系统是指系统开环传递函数不存在右半复平面零极点的系统。5.Nyquist稳定性判据描述为：如果开环Wk(s)是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕（-1，j0）点P圈。6.对象为惯性环节，即，为形成“二阶工程最佳”模型，应选用PI调解器。7.对于线性连续系统，模条件是确定s平面上根轨迹的充分必要条件。8.对于局部反馈校正，在局部反馈回路的开环幅值远小于1的条件下，局部反馈回路的特性主要取决于反馈校正装置，而与被包围的部分无关。9.系统的响应速度和带宽近似成反比关系。10.线性连续系统的开环传递函数为，则其静态速度误差系数。三、计算题（共60分）1.（8分）系统结构如图2所示，求传递函数。 图22.（12分）已知系统如图3，其闭环极点为一对共轭复数如图4 图3 图4 要求： 计算系统的阻尼比和无阻尼振荡频率，确定系统参数K、T之值； 计算暂态性能指标：超调量%，调整时间。3. (15分)设系统、有相同的根轨迹如图5所示，系统有一个闭环零点（-2），系统没有闭环零点。 求系统、的开环传递函数； 由根轨迹求取系统稳定的根轨迹增益K的取值范围； 画出一种系统的可能的结构图 。 图54.（10分）图6中广义对象传递函数 图6 试设计串联校正装置，使校正后系统具有“二阶工程最佳”模型（调节时间 要最小）； 说明所选为何种校正装置；5.（15分）已知一离散系统的结构如图7所示 图7 其中， 求该离散系统的误差脉冲传递函数。 求当T=1s，r(t)=1(t)时系统的稳态误差。注: ， 学生班级_学生学号：学生姓名：_装订线装订线装订线试卷须与答题纸一并交监考教师装订线装订线装订线1.解 （8分） 取 ，则 ，系统对任何输入无静差。（2分） 2.解 首先考虑系统的稳定性 系统开环传递函数 系统特征方程为： 稳定条件为：且 故 （6分） 再考虑稳态误差 故 （13分） 综合： （1分）3.解 系统闭环传递函数 对照二阶系统的传递函数可得： 和 当时可解得： （9分） ；（3分） （3分）5. 解 S平面D形围线的选取及映射后G平面的映射轨迹如下 曲线如图中红色曲线。（5分）计算红色曲线与负实轴交点： 得： 此时 由稳定判据可知：当时闭环系统是稳定的。（5分）4. 解 原系统可等效成： 系统开环传递函数 分离、会合点： 根轨迹与虚轴交点：和 系统以K为参变量的根轨迹如右图所示 ： （12分）使系统稳定的K值范围为： （3分） 6. 解 校正装置的对数幅频特性折线图Lwc （8分） 令 T1 = 1/1 T2 = 1/2 T3= 1/3 T4 = 1/4 则校正装置的传递函数： Wc(S) = （T2S+1）（T3S+1）/（T1S+1）（T4S+1） （3分） 采用的为滞后超前校正装置 （3分） 确定校正前及校正后系统的开环传递函数W(S)、Wk(S). 校正前系统的开环传递函数: W(S) = K/S（T3S+1） 又由 20 20lgK/1 = 0 可得：K = 101 所以W(S) = 101/S（T3S+1） （3分） 校正后系统的开环传递函数： Wk(S) = K（T2S+1）/S（T1S+1）（T4S+1） K = 101Wk(S) = 101（T2S+1）/S（T1S+1）（T4S+1） （3分）7. 证明 采样系统的开环脉冲传递函数： （3分）特征方程为： （2分）令 代入上式可得： （3分）由二阶系统稳定的充要条件可得： 且 即 （2分） 答案要点：1. 解：将原框图化简为 故系统系统的传递函数=2. 解：由已知可得 联立可解得：，3. 解：线性系统稳定的充分必要条件是：它的微分方程的特征方程的全部根都是负实数或实部为负的复数，亦即：全部根都位于复数平面的左半平面。由系统结构图可的系统特征方程为： S（0.1S+1）（0.25S+1）+ K = 0 即： 0.025S3 + 0.35S2 + S + K = 0根据三阶系统routh判据结论可知，要使该系统稳定需满足： K 0 且 1 * 0.35 0.025 *K K的取值范围为： 0 K 14 4. 解：系统根轨迹如下图：其中分离点为-1.172，会合点为-6.828由根轨迹的模条件可求得： K1=0.686 K2=23.32故系统阶跃响应无超调的K值范围为：0 K0.686 和 23.31 K+5. 解：求给定作用下的静态误差= E（S）=*（+） ess1 =SE(S)=0.6求扰动作用下的静态误差= E（S）=*（-） ess2 =SE(S)=0.25故系统的静态误差ess = ess1+ ess2 = 0.856. 解 系统的开环传递函数由可解得K=8 故 开环相频特性曲线如下图： 0 0.8 -90 -135 -180 由可解得2.537. 解：采样系统的特征方程为 1+，即 法1：直接求解可得闭环特征根为 即 由于这两个特征根都位于z平面的单位圆内，故系统是稳定的。法2：令代入中得利用Routh判据同样可以判定此系统是稳定的。课程名称：自动控制原理（A） 考试班级：自动化04、电气04、仪表04一 判断对错（每小题2分，共20分）1.（1）（ F ） （2）（ T ） （3）（ F ） （4）（ F ）2.（1）（ T ） （2）（ T ） （3）（ F ） （4）（ F ）3.（1）（ F ） （2）（ F ）二 选择（每小题5分，共20分）1.（ d ） 2（ b ） 3（ c ） 4（ d ）三 填空（每空4分，共20分）1. 其中 2. 3. ； 4. 稳定四 计算（每小题10分，共40分）1. 解：（1） 与坐标轴交点： 虚部为0，与实轴有一个交点 与虚轴没有交点，Nyquist曲线如图（1）n=-1，p=0，不稳定（1） Nyquist曲线图 （2）根轨迹图解：（2）开环极点：0，-0.5，-5渐近线：3条， =-1.83分离点会合点：s=-0.24 s=-3.42(舍)与虚轴交点：把代入闭环特征方程： k=5.5根轨迹如图（2）所示，由根轨迹可知，系统稳定的k的取值范围为：k5.5解：（3）对数幅频特性图如图（3）=（3） 对数幅频特性图解：（4） 所以不能用超前校正 若选=1.5 求得 不能用滞后校正所以需要串联滞后超前校正一. (每空2分，共20分)1. 15 2. 3. 减弱 无阻尼自振角频率 4. 高频衰减特性 、相位超前特性 5. 离散系统特征方程的根的模均小于1 6. 7. 、二. (每题2分，共20分) 1.线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2.传递函数的分子就是系统的特征方程式，分母中s算子的最高阶次就表示系统的阶次。 分母3.对于最小相位系统，附加闭环零点，将使系统超调量减小。 增大4.非最小相位系统是指系统开环传递函数不存在右半复平面零极点的系统。 最小相位系统 （或改为）存在5.Nyquist稳定性判据描述为：如果开环Wk(s)是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕（-1，j0）点P圈。 逆6.对象为惯性环节，即，为形成“二阶工程最佳”模型，应选用PI调解器。 I调解器7.对于线性连续系统，模条件是确定s平面上根轨迹的充分必要条件。 角8.对于局部反馈校正，在局部反馈回路的开环幅值远小于1的条件下，局部反馈大于1回路的特性主要取决于反馈校正装置，而与被包围的部分无关。 9.系统的响应速度和带宽近似成反比关系。 正比10.线性连续系统的开环传递函数为，则其静态速度误差系数。 三. 1. （8分）-要过程 2. （2分） （2分）； 故 （4分） （2分） (5%)（2分）3. 系统、的开环传递函数 （4分） 系统稳定的根轨迹增益K的范围为 （6分）-要过程 系统：（5分） 4. 串联校正装置 （7分）-要过程 （结果4分，过程3分） PI调节器 （3分）5. 该离散系统的误差脉冲传递函数 E(Z)/R(Z) = 1/（1 + GGh(Z) （4分） GGh(Z) = Z10（1-e-TS）/S（S+1） = 10（1-Z-1）* Z1/S（S+1） = 10（1-Z-1）* Z1/S 1/（S+1） = 10（1-Z-1）* 1/（1-Z-1） 1/（1- e-T Z-1） = 10（1- e-T）Z-1/（1- e-T Z-1） （6分） E(Z)/R(Z) =（1- e-T Z-1）/（1+10 Z-1-11 e-T Z-1） 求当T=1，r(t)=1(t)时系统的稳态误差 E(Z) =（1- e-1 Z-1）/（1+10 Z-1-11 e-1 Z-1）* （1-Z-1）（3分） 所以系统的稳态误差： =（ 1- e-1）/11*（ 1- e-1） = 1/11 = 0.091 （2分）第三套一、 若某系统在阶跃输入作用时，系统在零初始条件下的输出响应为 ，试求系统的传递函数和脉冲响应。（15分）二、 设线性系统结构如图： C（s）(-)(-)(-)R（s）求：（1） 传递函数（2） 传递函数 （10分）三单位反馈系统的开环传递函数为 （1）试确定使系统稳定的参数（开环增益K，阻尼比）范围。 （2）取=2，并保证系统极点全部位于s=-1的左面，试确定此时开环增益K的范围。（15分）四已知系统结构图如图所示，-r(t)c(t)-e(t)（1）当=0时，试确定系统的阻尼比，固有频率和单位斜坡输入时系统的稳态误差。（2）当=0.6时，试确定系统中的值和单位斜坡输入时的稳态误差。（3）若要使=0.6，斜坡函数输入下的稳态误差，试确定系统中的值。此时放大系数应为多少？（20分）五已知控制系统前向通道和反馈通道传递函数分别为， （1）。绘制从0变化时系统的根轨迹，确定使闭环系统稳定的值的范围。 （2） 若已知系统闭环极点，试确定系统的闭环传递函数。（15分）六已知最小相位系统的对数幅频特性如图所示，试确定系统的传递函数。（10分）402005w1=0.1L(w)dB-20dB/dec-40A5.6-6010030w2w3w4w520七，已知开环系统传递函数为， 试求：（1） K=1时，系统的幅值裕度和相角裕度；（2） 闭环临界稳定时的开环增益；（15分）自动控制原理习题习 题 11有一水位控制装置如图所示。试分析它的控制原理，指出它是开环控制系统 闭环控制系统？说出它的被控量，输入量及扰动量是什么？绘制出其系统图。2 某生产机械的恒速控制系统原理如图所示。系统中除速度反馈外，还设置了电流正反馈以补偿负载变化的影响。试标出各点信号的正负号并画出框图。3图示为温度控制系统的原理图。指出系统的输入量和被控量，并画出系统框图。4