自动控制考精彩试题三(及问题详解)

1、实用文档一、(6 分) 判断题1.线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。（）2.传递函数中的 s 是有量纲的。（）3.系统的脉冲响应反映了系统的静、 动特性，可作为系统的数学模型。 （）4.线性系统的稳定性只与系统的结构有关。 （）5.闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无起调的。（）6.稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统。（）7.幅频特性相同的系统相频特性必相同。 （）8.单位负反馈系统的开环传递函数为2)1(stsk，式中0,0 tk, 则该系统的稳定性与的大小无关（）9.当系统输入正弦信号时，系统的稳态输出称之为频率特性。（）10. 由最大相位系统的bode图，当0l时，

2、若180，则由该系统所得的单位负反馈系统必稳定。 （）11. 单位负反馈系统的开环系统的中频段决定了系统的动静态性能。（）12. 串联滞后矫正是利用矫正网络的滞后特性从而改善系统性能的。（）二、(10 分) 求图示系统的传递函数)()(srsc。三、(18 分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为)5(100)(sssg，1试求出该系统的单位阶跃响应的起调量和调整时间，并画出阶跃响应的大致图形，在图上表出性能指标svpttt,，%的定义 (取 5%)；2为了改善系统性能， 对该系统实施速度反馈， 试画出速度反馈系统的方块图。为使系统的阻尼比为0.7 ，速度反馈系数为多少？四、(18 分) 设某控

3、制系统如图所示，误差定义为)()()(tctrte，试选择参数 z实用文档和 b 的值，使系统对速度输入信号)()(tatr的稳定误差为 0。五、(10 分) 该控制系统的结构如图，现在为了使系统特征方程的根的实数部分小于-1 ，试确定传递函数k 的数值范围。六、(15 分) 设单位负反馈系统的开环传递函数为) 3()2()()(2*sskshsg，试作出相应的根轨迹图，确定使系统的开环放大倍数2k且系统增益裕度3 的*k值的范围。七、计算作图题 (10 分) 已知单位负反馈的开环传递函数如下：试画出极坐标图，要求画出相角裕量和幅值裕量。 1.2)1(10)(.2)12.0(100)(sssg

4、sssg七、计算作图简答题 (10 分) 已知某单位负反馈系统，矫正前的开环传递函数为)11.0(100)(sssg，矫正后的开环传递函数为)0112.01)(11 .0()004471(100)(sssssg，试求：1 矫正前后系统的静态速度误差系数，穿越频率c及相位裕度。2 矫正装置是那种类型？3 说明矫正后的系统，哪些方面的特性得到了改善？哪些方面会多出新问题？实用文档答案：一 （12分） 1.f; 2.t 3.t 4.f 5.t 6f 7.f 8.t 9.f. 10.t 11.f 12.f 二（10 分）523432433321)1 ()()(kkkskkstkkstkkkskksrs

5、css三 （18分）解： 1;)5(100)(sssg1005100)(2sss为典型二阶系统，10n（弧度 / 秒） ，25.010*25；)(2.110*25.033%5 .44%100*%21stens210010015(100)()2sksst10n（弧度 / 秒） ，实用文档7 .010*21005ttk得09.0tk四 （ 10 分）解：)(1)()1()()()()()()()(1)()()()()(121221111212211212211srksttsttbkkszkttsttsrssrscsrseksttsttkbzssrscs当attr)(时，2)(satr, askbk

6、kkzkttsaksttsttbkkszkttsttssseessss)1 (111)()1 ()(lim)(lim111112121212211112122100当111211,kkbktt时，0sse五 （10 分）188k六 （ 15 分）解：开环极点3,232, 1pp实用文档实轴上根轨迹3,(渐进线180,60373223aa与虚轴交点01216723ksss3s 1 16 2s 7 12k1s71216k0s12k临界稳定时的100ckk（令071216k得到）此时，由2s行0)12(72ks即0=112+s72，得42, 1js。由于开环放大倍数12kk要求2k即24k又增益裕度

7、为kkc，要求3kkc即3100k实用文档3100k所以当310024k时，能满足2k，增益裕度3的要求。七 （ 10 分）（1）hc,22,8.12（2）hc,10,3.84八 （ 15 分）1校正前：55.17),/1(62.31),/1(100sskcv；校正后：43.49),/1 (72.44),/1(100sskcv2相位超前校正。稳定误差未变。快速性和稳定性得到了改善。不过，系统抗高频干扰的能力有所下降。（二）一选择题：（10 分）1有串联矫正环节s.s.)s(gc11012701是属于（） 。（1）相位超前矫正；（2）相位滞后矫正；实用文档（3）增益调整；（4）相位矫正超前矫正。

8、2某系统的传递函数为)s)(s()s(g161318，其极点是（） 。;61s,31(4)s6;s3,(3)s;61-s,31(2)s-6;s-3,(1)s3. 设系统开环传递函数为)s(g，函数),s(g)s(f1则)s(g与)s(f（） 。（1）极点相同；（2）零点相同；（3）零极点都相同；（4）零极点都不同。4一个单位负反馈系统为i 型系统，开环增益为 k，则在t)t (r输入下，此系统的（） 。（1）稳态速度误差是；（2）稳态加速度误差不是；（3）稳态速度误差是k1；（4）稳态位置误差是k1。5已知系统频率特性为15j，则该系统可表示为（） 。1111154531525122jtgjt

9、gjtgjtge)(;e)(;e)(;e)(. 6对欠阻尼系统，为提高系统的相对稳定性，可以（） 。（） 增大系统的固有频率；（）减小系统的固有频率；（）增加阻尼；（）减小阻尼。7线性系统的传递函数)s(g（） 。（） 随着输入的该变而变化； （）代表了系统本身的物理结构；（） 取决于系统本身的多态特性。仅于系统的结构参数有关。8将系统的输出不断的全部或部分的返回输入，成为（） 。（） 调整；（）测量；（）矫正；（）反馈。9 （2 分）若要求在基本保持原系统的稳定性和频带宽的前提下，提高系统的控制精度，减小稳态误差，则通常较有效的措施是采用（） 。（） 提高开环增益，且串联相位滞后矫正；（）

10、单纯的提高开环增益；（） 不提高增益，单纯的采用相位滞后矫正；（） 提高开环增益，且串联相位超前矫正。二 （12分）实用文档控制系统的结构如图所示，1k和2k分别为前向通道和反馈通道的增益常数，现要求系统的前向通道的传递函数为)s)(s(s)s()s(e)s(c20510100，试确定满足此要求的1k和2k的值以及反馈通道的传递函数)s(h。三 （15分）计算作图题：已知某单位反馈系统的开环传递函数为)s(s)s(g110，(1) 试求该系统在单位阶跃信号作用下的超调量和调整时间（取%） ；(2) 为了使系统阻尼比为0.7 ，对系统实施速度反馈， 试画出速度反馈的系统方块图，并求出速度反馈系数

11、；(3) 画出单位阶跃响应的大致图形，在图上标出性能指标%,t ,t ,tsrp的定义。四 （10分）已知一稳定系统的闭环传递函数为011101asa.sasasa)s(nnn，误差定义为)t (c)t (r)t (e，试求系统对输入为22102trtrr)t (r时，系统的稳态sse误差。五 （10分）设单位反馈系统的开环传递函数为)s)(s(sk)s(g6131， 若要求闭环特征方程的根的实部均小于 -1 ，问 k 值应取在什么范围内？如果要求实部均小于-2，情况又如何？六 （13分）计算作图题：用根轨迹法确定图示系统无超调的k 值范围。实用文档七 （5 分）设单位反馈系统的开环传递函数为

12、21sas)s(g，试确定使相角裕量等于45时的a 值。八 （10分）对于图示的二阶系统，试画出开环闭环频率特性的bode图。在 bode图上标出代表频域性能指标的c（开环截止频率）（相角裕量） 谐振峰值rm及带宽频率b，并定性说明这四个参数与时域性能的关系。九 （15分）最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，试求：(1) 系统的开环传递函数；(2) 作出开环系统的幅相曲线，并用奈奎斯特稳定判据闭环系统的稳定性；(3) 计算系统的相角裕度；(4) 试求静态误差系数v,pkk和ak。答案：1（1） 2.(2) 3.(1) 4.(4) 5.(2) 6.(3) 7.(3) 8.(4) 9.(1)(

13、2分) 实用文档二.(12 分) )s(h)s(sk)s(h)s(s)s(sk)s(e)s(c2525215211由)s)(s(s)s()s(h)s(sk205101002521取10555021s)s(s)s(h,k,k有1055s)s(s)s(h)s)(s(s)s()s(s)s)(s(s)s(s)s(s)s(s)s(h)s(sk20510100510105101001051051002521三.(15 分 ) (1)秒秒）弧度63560100163101580102121nsnt%.%*e%/(. (2) 3430701021011010101102.k.ks)k(s)stttnt解得：（令实用文档(3). 四.(10 分 ) )s(rasasa.sassa.sas)s(rasasa.sasasa)s(r)s()s(r)s(c)s(r)s(e)t (c) t (r) t (ennnnnnnnn0122112211012211011当22102trtrr)t (r时32210srsrsr)s(r02232210012211221100arasrsrsrasasa.sassa.sasslim)s(selimennnnnnssss五.(10 分 ) 914951k)( (2)无论 k 为何值