河北大学自动控制原理考核试题以及答案汇总

1、河北大学课程考核试卷（20052006 学年第一学期）考核科目 自动控制原理 课程类别 必修 考核方式 闭卷 卷别 A得分评卷人一、简答：（共 30分，每小题 10 分）一二三四五六七八九十十一总分1、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图2、以闭环传递函数G(s)ks(T1s 1)(T2s 1)为例在 NYQUIST图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。3、什么叫自持振荡，说明非线性系统中自持振荡与极限环的关系得分评卷人二、已知系统结构图如图所示，试画出信号流图，求出系统的传递函数。 （共 10 分）C(s)G(s)得分评卷人15 分)、已知反馈系统的闭环传递函数为Ks(s 1)(

2、0.05s 1)A-2-1（1）试确定使系统稳定的 K的取值范围。（10 分）（2）若要求系统对于输入 r（t）= t 作用下的静态误差 eSS0.1 ，试确定 K 的取值范 围。（ 5 分）得分评卷人1）四、已知最小相位系统闭环对数幅頻特性图如图所示。 （共 15分）画出相应的对数相频特性草图。 （32）3）4） c。（2 分） 写出相应的传递函数。 （5 分） 若保持系统的静态特性不变，要在求出其闭环截止角频率提高系统的相角稳定裕量的同时，增强系统的抗噪能力，应采用何种校正方式 （5 分）得分评卷人五、已知系统的闭环传递函数为G(s)Ks(Ts 1)2绘制负反馈的根轨迹图，并确定使系统稳定

3、的 K值范围。 （共 15 分）得分评卷人六、某采样控制系统的结构如图所示，已知=1.2s，G1(s) 2S 11G2（s）。试判断系统的稳定性。2 6S 1(15 分 )A-2-2河北大学课程考核试卷（20052006 学年第一学期）考核科目 自动控制原理 课程类别 必修 考核方式 闭卷 卷别 A 一、简答：（共 30 分，每小题 10 分）3、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。2、什么叫稳定裕量，在如下所示的图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。、已知系统结构图如图所示，试求出系统的传递函数。 （共 10 分）B-2-1、已知反馈系统的闭环传递函数为G(s)K(s 1)s2

4、 (s 3)(s 6)(共 10 分)（1）试确定使系统稳定的 K 的取值范围。（5 分）（2）若要求系统对于输入 r（t）= t2 作用下的静态误差 eSS0.5，试确定 K 的取值范 围。（ 5 分）四、已知最小相位系统闭环对数幅頻特性图如图所示，写出相应的传递函数。（ 共10 分）五、已知单位负反馈系统的闭环传递函数为 G（s）。（共 10 分）s（T1s 1）（T2 s 1）1）2）试概略画出 G（ s）对应的 Nyquist 图。（5 分） 由 Nyquist 稳定判据给出闭环系统稳定的条件。 （5 分）六、已知系统的闭环传递函数为 G（s）K(s 2)(s 3)s(s 1)绘制负反

5、馈的根轨迹图，并确定使系统处于欠阻尼的 K值范围。 （共 15 分） 七、某采样控制系统的结构如图所示，已知 =1，求：（1）求系统的脉冲传递函数。 （10 分）（2）求系统稳定的 K值范围。 （5 分）R(t)Y(t)河北大学课程考核试卷2006 2007学年第 1 学期2004级 电气自动化、自动化 专业（类）考核科目 自动控制原理 课程类别 必修 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 A （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、简答题：（共 30 分）1、某系统的特征方程为 （s 1）（s 3）（s2 2s 2） 0，请写出系统的固有运动模态。 （5 分）2、在下图中标

6、出相角稳定裕量和增益稳定裕量。 （5 分）L （ ） （dB）3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较） 。（5 分）4、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。 （10 分）5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？（5 分）二、系统的特征方程为 S3 2S2 S 2 0 ，用 Routh 判据判定系统的稳定性。 （10 分）四、某系统的动态方框图如图所示，试计算当 r（t） 1 t，n（t） t 时，系统的静态误差 ess。（10 分）五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（为校正前，为校正后）。（共 15 分）1、试

7、写出系统校正前后的传递函数。 （ 5 分）2、说明应用的是什么校正方法（超前 校正或滞后校正）。（5 分）3、并画出校正环节的对数幅频特性图和对数相频特性图。（5 分）K六、已知系统的闭环传递函数为 G（s） s（TsK 1）2 绘制负反馈的根轨迹图， 并确定使系统稳定的 K 值范围。 （共 15 分）七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为 T1秒，回答下列问题。（共 10分）1、求系统的脉冲传递函数。 （5 分）2、求使系统稳定的 K 值。（5 分）河北大学课程考核试卷2006 2007 学年第 1 学期 2004 级 电气自动化、自动化 专业（类） 考核科目 自动控制原理 课程类别 必修

8、 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 B （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、简答题：（共 30 分）2、某系统的特征方程为 （s 1）（s 3）（s2 2s 2），写出系统的固有运动模态。（5 分）3、在下面的 Nyquist 图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。 （5 分）4、什么叫自持振荡，说明自持振荡产生的原因。 （5 分）4、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。 （10 分）5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？（5 分）二、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数。（共 10 分）G(s)K s(s 1)(0.05s

9、1)、已知反馈系统的闭环传递函数为试确定使系统稳定的 K 的取值范围。（10 分）B21四、如图所示系统，假设输入信号是斜坡函数，试证明通过适当地调节 K d ，可使 系统关于输入量响应的静态误差为零 （系统的误差定义为 e（t） r（t） c（t） ）。（10分）r(t)K d s 1Kc(t)s(Ts 1)五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（为校正前， 为校正后）。（15 分）1、试写出系统校正前后的 传递函数。（10 分）2、说明应用的是什么校正 方法（超前校正或滞后 校正）。（5 分）六、已知系统的闭环传递函数为 G（s） K（ s 2）（s 3） ，绘制负反馈

10、的根轨迹图， s（s 1）并确定使系统处于欠阻尼的 K 值范围。（15 分）七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为 T1秒，回答下列问题。（共 10分）1、求系统的脉冲传递函数。 （5 分）2、求使系统稳定的 K 值。（5 分）河北大学课程考核试卷2007 2008学年第一学期 2005 级自动化、电气工程及其自动化专业（类） 考核科目 自动控制原理 课程类别 必修课 考核类型 考试 考核方式 闭卷 （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、填空题（共 20 分）1、建立控制系统的数学模型的方法有方法和 方法。（4 分）2、已知系统的特征方程为 （ 1）（ 2 1） 0 则系

11、统固有的运动模态为、和 。（ 6 分）1 1s3、已知系统的传递函数为 1 e 3 ，则系统的单位阶跃响应为。（4 分）S14、1 型系统可以跟踪阶跃输入信号， 跟踪斜坡输入信号，跟踪加速度输入信号。 （6 分）1、炉温控制系统原理图如下所示、简答题（共 20 分）画出系统方框图， 说明各元器件的作用。（10 分）2、什么是极限环，说明极限环可能对系统运动产生的影响。 （10 分）、求解下图所示系统的传递函数 C（s）/R（s） 。（10 分）21C(s)四、已知最小相位系统的闭环对数幅频特性曲线如图下图所示，试确定系统的闭环传递函数，并求出相角稳定裕量。 （10 分）K s(T1s 1)(T

12、2s 1)五、系统的闭环传函为 G（s）H（s）试判别其闭环系统的稳定性10分）六、单位负反馈系统闭环传递函数为G(s)ks(s 3)(s 7)绘根轨迹图并确定使系统阶跃响应具有欠阻尼特性的 k 的取值范围。（15 分）七、采样系统如下图所示， 采样周期 T=0.4s。试求使系统稳定的 K值范围。（15 分）R(s)1 e TsKss(s 2)C(s)22河北大学课程考核试卷2007 2008学年第一学期 5005 级自动化、电气工程及其自动化专业（类） 考核科目 自动控制原理 课程类别 必修课 考核类型 考试 考核方式闭卷 卷别 B （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、

13、填空题（共 20 分）1、建立控制系统的数学模型的方法有方法和 方法。（4 分）2、已知系统的特征方程为 （ 3）（ 2 3 2） 0 ，则系统固有的运动模态 为 、 和。（6分）3、已知系统的传递函数为1 ，则系统的单位阶跃响应为 。（4 分）2S 14、设单位反馈系统的闭环传递函数为 G（s） 2 10 ，当系统的输入为单位阶跃 s2（Ts 1）信号1（t）时，系统的静态误差为，当系统的输入为 1（t） 0.5t 时，系统的静态1误差为 ，当系统的输入为 t 1 t 2时，系统的静态误差为。（6分）2二、简答题（共 20 分）1、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。 （10

14、 分）2、什么是自激振荡？说明自激振荡产生的原因。 （10 分）、求解下图所示系统的传递函数 C（s）/R（s） 。（10 分）B 2 1四、最小相位系统闭环对数幅频特性如下图所示， 求系统的闭环传递函数。（10 分）L( )/dB40dB / dec20dB / dec0dB640dB / dec4.55 10/(rad /s)五、系统的闭环传函为 G(s)H(s) s(2s 1)(s 1)，试用奈氏判据判别其闭环系统的稳定性。(10 分)六、已知系统的闭环传递函数为： G(s)K(s 2)(s 3) ，s(s 1)K 0 。试画出系统的15 分)T1 秒。(共 15分)根轨迹，并分析增益对

15、系统阻尼特性的影响。七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为TTs1eKCssR1、求系统的脉冲传递函数。 (10 分)2、求使系统稳定的 K 值范围。(5 分)B 2 2河北大学课程考核试卷2008 2009学年第 1 学期2006级 电气自动化、自动化 专业（类）考核科目 自动控制原理 课程类别 必修 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 A （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、填空题（共 13 分）5、经典控制理论， 系统性能分析主要包括三方面内容， 即 、 和。（3 分）6、按输入 /输出信号的数目分类，控制系统可分为系统和系统。（4分）7、系统的相角裕量越大，超

16、调越；截至频率越高，快速性越 ，抗高频干扰的能力越。（6 分）二、简答题：（共 22 分）1、什么是保持器？说明保持器的作用。 （6 分）2、何为稳定性，线性控制系统的稳定性有何特征？（ 10 分）3、什么是自激振荡？说明自激振荡产生的原因。 （6 分）三、计算题（共 40 分）1、某系统结构如下图， n（t） 0.1*1（t） ，为使其稳态误差 ess 0.05，试求K1的数值 范围。（15 分）2、最小相位系统的闭环对数幅频特性如下图所示。 （15 分）（1）求系统的闭环传递函数。（2）求相位裕度 和幅值裕度 h 。A2120lgG /dB40dB / dec0dB63、图中 G1(s)=

17、 4 ，G2(s)= 1 。采样周期 1. 2秒，求闭环 Z传递函数。( 10 分) 2s 1 6s 1四、综合分析题(共 25 分)1、已知反馈系统的闭环传函为 G(s)H(s) 10 试用奈氏判据判断系统 (5s 1)(10s 1)的闭环稳定性。(10 分)2、 单位反馈控系统的闭环传递函数为 G(s) K(1 s) ，K的变化范围为 0，试s(s 2)绘制系统的根轨迹。(15 分)河北大学课程考核试卷2008 2009学年第 1 学期2006级 电气自动化、自动化 专业（类）考核科目 自动控制原理 课程类别 必修 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 B （注：考生务必将答案写在答题纸上

18、，写在本试卷上的无效）一、填空题（共 13 分）1. 反馈控制系统可分为 反馈和反馈控制系统， 通常所说的反馈控制系统为系统。（ 3 分）2. 集中参数系统由 描述，分布参数系统要用描述。（4 分）3. 在系统校正中，在原点附近增加一闭环偶极子， 基本上不改变系统的 特性， 其作用主要是。（6 分）二、简答题：（共 22 分）1. 何为最少拍控制系统（ 6 分）2. 什么是稳态？说明稳态与系统的微分方程的解的关系。 （10 分）3. 说明非线性控制系统描述函数分析方法的应用条件。 （6 分）三、计算题（共 40 分）1. 设复合控制系统如下图所示， 图中 r（t） 1 t ，n（t） 0.1s

19、in100t 。试求系统在 r （t）和 n（t）同时作用下的稳态误差。 （15分）sn(t)r(t)11ss1c(t)K，幅值穿越频率2. 最小相位系统闭环伯德图如图所示。计算闭环放大系数相位裕度 ，相位穿越频率 g和幅值裕度 20lg h 。（15分）B21sc(t)G1(s)G2(s)3.。(10 分)r(t)2s 1四、综合分析题(共 25 分)3、系统的闭环传函为 G(s)H (s)sK2(TT12ss 11) (T1 T2 )，试用奈氏判据判别其闭环k(s 1)2系统的稳定性。( 10 分)4、负反馈系统的闭环传递函数 G(s)H(s) 2绘制根轨迹。(15 分)s2(0.1s 1

20、)8、某系统的特征方程为 （s 1）（s 3）（s2 2s 2） 0 ，请写出系统的固有运动模态。答案：特征根： -1， 3， 1+j， 1-j ；运动模态 e t，e3t，et sint，etcost9、在下图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。L ( ) (dB)3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较） 。 答案：与线性控制系统相比非线性控制系统表现出如下的特征： （1）非线性控制系统的运动不满足态的迭加原理。（2）可能存在多个平衡点，其稳定性与系统输入和初始条件有关。（3）可能存在有自持振荡现象。（4）频率响应发生畸变4、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构

21、方框图。 答案：闭环控制系统的基本组成：检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给 定元件、校正元件及被控对象。典型结构方框图5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？答案：超调量、过渡过程时间、振荡次数、延迟时间、上升时间、峰值时间。、系统的特征方程为 SRouth 判据判定系统的稳定性。答案：311022201000200SSSS2S2 S 2 0 ，用G1G2G3三、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数。特征根中有一对纯虚根存在，系统处于临界稳定。答案：结构图化简( 5 分)，G(s) 1 G1G2H1 G2H1 G2G3H2四、某系统的动态方框图如图所示，试计算

22、当 r(t) 1 t，n(t) t 时，系统的静态 误差 ess。essrN(s)essness0 。五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示(为校正前， 为校正后)3、试写出系统校正前后的传递 函数。4、说明应用的是什么校正方法 (超前校正或滞后校正) 。10(5s 1)s(0.1s 1)(s 1)( 25s 1)答案：校正前 G(s)5、并画出校正环节的对数幅频 特性图和对数相频特性图。0.4 0.2-90°应用的是滞后校正。10 s(0.1s 1)(s 1)校正后 G(s)K六、已知系统的闭环传递函数为 G(s) s(TsK 1)2 绘制负反馈的根轨迹图， 并

23、确定使系统稳定的 K 值范围答案：根轨迹图渐近线： 60 ,18023T分离点:3T 2s2 2Ts 1 011 s1 0,s2 T1 ,(舍),s3 31T与虚轴的交点： 得 1 k 2TT2系统稳定的 K 的取值范围： 0 k 2七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为T1 秒，回答下列问题。1、求系统的脉冲传递函数。2、求使系统稳定的 K 值。1)G(z) z 1C(z) G(z) KR(z) 1 G(z) z (K 1)T2) 0 K 2 时系统稳定5、某系统的特征方程为 (s 1)(s 3)(s2 2s 2)，写出系统的固有运动模态。答案：特征根：-1， -3 ，-1+j ， -1-

24、j ；运动模态 e t ，e 3t， e tsint ，e t cost6、在下面的 Nyquist 图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。7、什么叫自持振荡，说明自持振荡产生的原因。 答案：自持振荡是非线性系统中存在的周期性的等幅振荡。自持振荡产生的原因是 系统中存在有稳定的极限环4、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。 答案：反馈控制系统的基本组成：检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给 定元件、校正元件及被控对象。典型结构方框图5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？ 答案：超调量、过渡过程时间、振荡次数、延迟时间、上升时间、峰值时间。、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数答案：H(s)G1G2 G1G3H1 G31 G1H1 G1G2H 2 G1G3H1H2 G3H2G(s)、已知反馈系统的闭环传递函数为Ks(s 1)(0.05s 1)试确定使系统稳定的 K 的取值范围G(s) 答案：Ks(s 1)(0.05s 1) ，特征方程： s(s 1)(0.05s 1) K 0ROUTH 表。S30.051S21.05KS11.05-0.05KS0K系统稳定的 K 取值范围 0<K<21。四、如图所示系统，假设输入信号是斜坡函数，试证明通过适当地调节 Kd