自动控制原理试卷及答案

1、R1+ ：-u1(t)C1C2U2(t)2、（12分）具有单位负反馈系统的开环传递函数为 G（s）46s(s4 2s3 24 s248s 23)自动控制原理试卷B （01）一、问答题（30分）1 .试画出一般自动控制系统的原理结构图，并简要说明各部分的作用？ （6分）2 .什么是最小相位系统和非最小相位系统？最小相位系统的主要特点是什么？ （6分）3 .试画出超前网络的伯德图，并说明其特点以及用频率法超前校正的使用条件？ （6分）4 .写出绘制根轨迹的条件方程？ （6分）5 .试回答下列问题：（6分）（1） 进行校正的目的是什么？为什么不能用改变系统开环增益的办法来实现？（2） 在什么情况下采

2、用串联滞后校正？它主要能改善系统哪方面的性能？二、综合计算题（70分）1、（12分）画出下图所示电路的方框图（或信号流图），并求传递函数 Us）。Ui（s）R2- +(1)(2)(3)四、（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)ks(s 6)( s 3)试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。3、（16分）最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如下图所示，试求:系统的开环传递函数；绘出对应的对数相频特性的大致形状;判断闭环稳定性及根的分布情况。（1）绘制系统的根轨迹（0k ）;（2）求系统临界稳定的 k值与系统的闭环极点。五、(15分)已知系统结构图如图所示，试求当

3、 r(t) t 1(t),n(t) 1(t)时，系统的稳态误差 essR(s)自动控制原理试卷 B (01)参考答案 一、问答题略。二、综合计算题U2(s)u?(syR1clR2c2s2 (R1cl R2C2oR1c2)s 12、系统临界稳定，左半平面 1个根，右半平面0个根，虚轴上0 1(10s 1) 一 _3、(1) Gk(s)； (2)图略；(3)闭环不稳定,s2(s 1)4个根。2个右根。4、根轨迹略。临界稳定k=162,闭环极点：-9,j3V25、ess21、已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为h(t) 1 1.8e4t 0.8e9t(t 0),试求系统的传递函数及单位脉冲响应。

4、（10分）2、下图是温度计系统的方框图，现在用温度计测量盛在容器的水温，发现一分钟时间才能指示出水温的 98%勺数值，如果给容器加热，使水温以10C/分的速度线性变化，问温度计的稳态指示误差有多大。（10分）比较项目 系统振荡频率 （高低）阻尼系数（人中小）衰减速度 （快慢）i121113in143、已知4个二阶系统的闭环极点分布如下图所示，试按表格形式比较它们的性能。（14分）4、系统如下图所示，试求（1）当r（t） 1（t）,n（t） 1时系统的稳态误差ess；_E(5)1C(s)TSg（2）若要减小稳态误差，则应如何调整K1,K2?（3）如分别在扰动点之前或之后加入积分环节，对稳态误差有

5、何影响？（14分）团5、（9分）已知系统开环幅相频率特性如下图所示，试根据奈氏判据判别系统的稳定性 ，并 说明闭环右半平面的极点个数。其中 p为开环传递函数在 s右半平面极点数，Q为开环系 统积分环节的个数。6、(14分)某单位负反馈系统的开环传递函数为K(0.5s 1)2(0.5s 1)(2s 1),要求:(1) 绘制K由0一+8变化的根轨迹图，并写出绘制步骤；(2) 确定系统稳定是的 K的取值范围是多少？7、最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示，试求：(1)系统的开环传递函数 G(s);(2)画出对应的对数相频特性曲线的大致形状；(3)求出相位稳定裕量。(小数点后保留2位)(15分)R

6、(s) N(s)自动控制原理试卷 B （#）参考答案1、36传递函数：G(s) ，单位脉冲响应：g(t) 7.2(e e ),t 0(s 4)(s 9)2、 ess=3、比较项目 系 统、振荡频率 （高低）阻尼系数（人中小）衰减速度 （快慢）i1低中慢2高小慢111低中慢3高中快iii1低中慢4低大快,一114、(1) ess ；(2)适当增加 K1,减小essn,增加 K2,减小essr ; (3)扰1 K1K2 K1动点之前加入积分环节，有利于消除essn ,但ess增加；之后加入积分环节，有利于消除essr。5、（1）闭环稳定，z=0; （2）闭环不稳定，z=1; （3）闭环稳定，z=0

7、。6、（1）根轨迹图略；（2）系统稳定K107、（1）开环传递函数 G（s） ; （2）图略。（3）2.850s（10s 1）（0.05s 1）8、C(s) R(s) C(s)G1G2。G4G5)1 G1G2 G4G5 G2G5 G1G2G4G5 (G2 G3)(1 G4G5)N(s) 1 G1G2 G4G5 G2G5 G1G2G4G5自动控制原理试卷 B (3)1、(10分)具有单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) _s(s42s3 24s2 48s 23)试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。2、(10分)已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) K一，在正弦信号r

8、(t) sin10ts(Ts 1)作用下，闭环系统的稳态响应cs(t) sin(10t )，试计算K,T的值。2K3、(10分)已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) K大,求当相位裕量Y(0.01S 1)3=45时的K值。4、(10分)已知单位负反馈系统的闭环零点为-1 ,闭环根轨迹起点为 0, -2, -3,试确定系统稳定时开环增益的取值范围。5、(15分)控制系统结构如下图所示。(1)试确定系统无阻尼自然振荡频率，阻尼比和最大超调量；(2)若串联比例微分校正装置 1 Ts使系统成为临界阻尼系统，试确定 T的值； (3)确定校正后系统在单位斜坡输入下的稳态误差。R .首 r 14.4

9、C(s),f _s(1 0.1s)6、(15分)某系统方框图如图所示，试求传递函数G(s) ,Ge(s)R(s)E(s)R(s)7、(15分)有一控制系统如图所示。已知系统的闭环极点是s1,21 43 o(1) 确定此时增益k和速度反馈系数kv的值；(2)若kv为(1)确定的常数，请以 k为参变量画出根轨迹。* 1 kvs8、(15分)已知系统开环传递函数为KA 试用奈奎斯特稳定判据判断其稳定性。s(s 1)1 ) K 10,求出处于临界稳定的 T|值;2 ) T 1时，讨论K的稳定范围。自动控制原理试卷 B (03)参考答案1、系统临界稳定，左半平面1个根，右半平面0个根，虚轴上4个根。2、

10、K 10,T 0.1。3、K 21。自动控制原理试卷 B (#)1、(15分)已知系统初始条件为零，其单位阶跃响应为h(t) 1 0.2e 60t 1.2e10t(t 0),试求：(1)系统的闭环传递函数;(2)系统的阻尼比和无阻尼自振频率(3)系统的超调量 。2、(10分)具有单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)43s(s42 s34624s2 48s 23)试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。3、(12分)系统方框图如图所示，试求传递函数gKGeE(s)雨2K(0.5s 1)(0.5s 1)(2s 1)6、(12分)求如图所示电路的微分方程，并求传递函数明其特性(是超

11、前还是滞后)。U2(s)/U1(s),画出其伯德图并说4、(15分)某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)(3) 绘制K由0一+8变化的根轨迹图，并写出绘制步骤；(4) 确定系统稳定是的 K的取值范围是多少？(5) 要使闭环稳定且为欠阻尼时K的取值范围是多少？5、(12分)已知系统结构图如图所示，试求当 r(t) 0.5t 1(t),n(t) 2 1(t)时，系统的稳态误差 ess ?7、（9分）已知系统开环幅相频率特性如下图所示，试根据奈氏判据判别系统的稳定性 ，并 说明闭环右半平面的极点个数。其中 p为开环传递函数在 s右半平面极点数，Q为开环系 统积分环节的个数。K8、已知系统的传递函

12、数为G（s）s(s 1)(4s 1),试绘制系统的开环幅相频率特性曲线并求闭环系统稳定的临界增益K值。（15分）自动控制原理试卷 B (#)参考答案1、(1)闭环传递函数 G(s) 七600; (2)=, n = ； (3)%=0。s2 70s 600)2、系统临界稳定，左半平面1个根，右半平面0个根，虚轴上4个根。3 C(s)4E(s) s3 3s2 2s、R(s) s3 3s2 2s 4, R(s) s3 3s2 2s 4 4、(1)根轨迹图略； 系统稳定1K; (3) K5、ess26U2(s)/U1(s)R1R2c?S2 (R R2C2)s 1，伯德图略，是超前的。RR2CGS2 (R

13、 R2c2 RCz)s 17、(1)闭环稳定，z=0; (2)闭环不稳定，z=1 ; (3)闭环稳定，z=0。8、频率特性曲线略。临界增益K=自动控制原理试卷 B （05）一、填空 （10分）1 .为了减小稳态误差，可 2 .用曲线表示系统（或环节）3 .闭环零点是由前向通道的 4 .按给定值的变化规律不同，系统可划分为 系统三种。5 .根据校正装置与被控对象的联接方式划分, 据校正装置的构成元件划分，有正装置的特性划分，有 6 . 一般根轨迹的幅值条件前向通道积分环节个数或的频率特性，常使用三种方法。和反馈通道的开环增益。系统、构成。 系统、有 校正和校正和校正；根 校正；根据校校正和校正。

14、二、基本概念题（30分）1 .已知单位负反馈系统的闭环零点为 时开环增益的取值范围。（8分）-1 ,闭环根轨迹起点为0, -2 , -3 ,试确定系统稳定2 .设系统的闭环传递函数为 G（s）10,人，、一，求当输入信号频率 s 1f=1/2 兀 HZ,振幅 Ar=10,初始角为00时，系统的稳态输出。(8分)3.某系统开环零、极点分布如下图，其中-P为极点，-Z为零点，试绘制系统的一般根轨迹草图。（6分）-F1-Z1-P2-e-ZLX(b)4.闭环系统传递函数为G(s)s2 2ns,若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃n响应的超调量小于%调节时间小于峰值时间小于，试在S平面上绘出满足要求的闭环

15、极点可能位于的区域。（8分）三、综合计算题：（60分）r(t) (1 t) 1(t),测得1、（ 15分） 在零初始条件下对单位反馈系统施加设定输入信号5t一系统的输出响应为y（t） （t 0.8） 1（t） 0.8e y（t）。试求系统的开环传递函数,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上升时间、 调整时间和超调量。2、（15分）已知控制系统的方块图如图所示。试求系统的传递函数YS。3、(15分)某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) K(s 1)s(s 3)试：(1)画出K由g +8变化的根轨迹；(2)求出系统稳定且为欠阻尼时的开环增益K的范围。4、15

16、分)已知最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示， 试求(1)系统的开环传递函数 G(s)；(2)画出对应的对数相频特性曲线的大致形状；(3)求出相位稳定裕量，并分析系统的稳定性。自动控制原理试卷 B (05)参考答案一. 填空1、增加，增大2、奈奎斯特区县、bode图、尼科尔斯3、零点、极点4、定值、随动、程控5、串联、反馈、无源、有源、超前、滞后6、G(s)H(s)1、G(s)H(s) 2k 1800二、基本概念题1. K 02. cs(t) 50 2sin(t 450),t 03. 根轨迹草图略。4. 0.5;0.5; d 0.5 ,图略。三、综合计算题1 1、开环传递函数 Gk(s)

17、，单位阶跃输入 ess=0,单位斜坡输入 ess=，上升时间、调 0.2s节时间，无超调量。c Y(s)G1(G2G3 G4)2、 oR(s) 1 G1G2H1 G2G3H2 G1G2G3 G4H 2 G1G43、根轨迹略，系统稳定且为欠阻尼时3K9。4、(1)系统的开环传递函数 G(s) 10.5，1) *2)特性曲线略;(3)闭环稳定，41.630s2(0.1s 1)自动控制原理试卷 B (#)一、基本概念题：(30分)1 .自动控制系统的组成主要有那些环节？画出简单控制系统的方框图。2 .系统在给定值单位阶跃扰动时输出响应形式为衰减振荡过程，试在阶跃响应曲线上标出系统的主要性能指标调节时

18、间、峰值时间和超调量。3 .什么是控制系统的频率特性？控制系统的频率特性有哪些表示方法？4 .试分别写出下述典型环节的传递函数：比例环节、积分环节、一阶惯性环节、一阶微分 环节、二阶振荡环节。5 .频域分析法中系统的动态性能指标有哪些？二、填空题(10分)1 .按给定值的变化规律不同，系统可划分为 系统、 系统、 系统三种。2 .传递函数与系统的结构参数 ,与输入量的形式和大小3 .欠阻尼二阶系统的阻尼比越小，系统的平稳性越 。4 .控制系统的稳定性与结构 关，与外作用 关。5 .控制系统的稳态误差与结构参数 关，与外作用 关。三、综合计算题(60分)1. (12分)闭环系统的特征方程 S6

19、3s5 9s4 18s3 22s2 12s 12 0 ,试用劳斯判据判断系统的稳定性，并说明特征根在S平面上的分布。2、(12分)求下列方框图的传递函数C(s) C(s)R(s), N(s)OR(s)3、(12分)系统结构如下图所示，试求当r(t) (1 t) 1(t),n(t) 0.5t 1(t)时系统的稳态e$s 4、(12分)已知单位负反馈系统的开环传递函数为1(s K)4s2(s 1)(1)试绘制K由0(2)求出临界阻尼比变化的闭环根轨迹图;1时的闭环传递函数。(1)系统的开环传递函数5、(12分)某最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如下图所示，试求2、C(s) R(s) C(s)

20、 N(s)自动控制原理试卷 B (06)参考答案综合计算题1.系统临界稳定，2对纯虚根，2个左半平面根。1 G1G1G21 G1G2Hl G1 G2 H1 G1H1, 。G2G1G21 G1G2HlG1 G2 H1G1H13、ess=。4、(1)根轨迹图略；(2)1时闭环传递函数 G(s)(s )27(s |)(s 1)2385、(1)系统的开环传递函数 G(s)10(0.2s 1)(0.5s 1);(2)相频特性曲线略。自动控制原理试卷 B (7)前向通道积分环节个数或 开环增益。和反馈通道的 构成。 系统、 系统、一、填空(10分)1 .为了减小稳态误差，可 2 .闭环零点是由前向通道的

21、3 .按给定值的变化规律不同，系统可划分为 系统三种。4 .根据校正装置与被控对象的联接方式划分，据校正装置的构成元件划分，有 装置的特性划分，有 校正和5 .传递函数与系统的结构参数有 校正和 校正；根校正和 校正；根据校正校正。,与输入量的形式和大小，使超调量6 .减小阻尼比使二阶系统单位斜坡响应的稳态误差 7 .控制系统的稳态误差与结构参数 关，与外作用关。8 .偶极子是指一对靠得很近的 环零极点。二、(8分)某校正装置的电路如图1所示，试计算此电路的传递函数，并判断其是超前校正装置还是滞后校正装置。图1校正装置的电路三、(10分)激光打印机利用激光束为计算机实现快速打印。通常我们用控制

22、输入r(t)来对激光束进行定位，因此会有 Y(s)25(s 100) R(s),其中，输入r(t)代表了激光束s 60s 500的期望位置。(1)若r(t)是单位阶跃输入，试计算输出y(t) ； (2)求 y(t)的终值。四、(10分)系统的特征方程分别为:654s 4s 4s,324s 7s 8s 10 0判断系统的稳定性，给出系统闭环特征根在s平面的分布情况。五、(12分)人们设计了一种能够控制患者麻醉期间平均动脉血压的医疗系统。动脉血压反映了外科手术时的麻醉深度。干扰D(s)。该控制系统的框图如图 外科手术干扰D(s)2所示，其中外科手术的影响表示为R(s)预期的血压图2血压控制系统(1

23、)当干扰为D(s)1 ,-时，确定系统的稳态误差假设R(s) 0； s(2)当输入为斜坡信号r(t) t,t 0时，确定系统的稳态误差假设D(s) 0；(3)当K 10,定性地绘制干扰输入为单位阶跃信号时，系统的瞬态响应y(t)曲线假设 r(t) 0。六、(15分)为了平衡在弯道上产生的巨大离心力，高速列车配备了倾斜控制系统，其控制系统方框图如下图所示。绘出系统的根轨迹图，并画出 的大致形式。k* 2时，系统的单位阶跃响应曲线控制器动态特性r (t )预期, 倾斜度七、(15分)已知两系统的开环对数幅频特性如图所示，试问在系统(O当系统受到输入信号CS。a)中加入何样的串九、(10分)给定系统

24、的方框图如下图所示 ，试求闭环传递函数R(s)自动控制原理试卷 B (07)参考答案 一、填空二、是滞后校正装置,Uo(s)Ui(s)RCs ORCs 1三、(1) y(t) 1 1.125e 10t0.125e 50t,t 0； (2) y(t)的终值=1。四、闭环不稳定。2个右半平面根，2个左半平面根，2个虚根五、(1) ess=0; (2) ess=k/4 ; (3)曲线略。六、曲线略。七、校正前八、Cs(t)1Ki(-s 1)Gi(s)5s( s 1)( s1.51004、,5sin(2t 18.4),t 0K2s 1)；校正后G2(s)1)11s(3 s 1)(前s 1)G1 G2G

25、1G2H1自动控制原理试卷 B (08一、(15分)判断下列说法是否正确，在正确的前面画“T，在错误的前面画“F。每小题正确得1分，不判断不得分，判断错误扣1分。1 .对于欠阻尼的二阶系统：()当阻尼比 保持不变时，无阻尼自振荡频率越大，系统的超调量也越大；()当阻尼比 保持不变时，无阻尼自振荡频率越大，系统的调节时间ts越小；()当无阻尼自振频率n不变时，阻尼比 越大，系统的谐振峰值 Mr越大；()当无阻尼自振频率n不变时，阻尼比 越大，系统的谐振频率越小。2 .对于线性定常的负反馈控制系统：()它的传递函数与外输入信号无关；()它的稳定性与外输入信号无关；()它的稳态误差与外输入信号无关；

26、()它的特征方程是唯一的。()为了达到某一性能指标，校正装置是唯一的。3 .对于串联校正：()若采用无源校正，只能构成滞后校正；不能构成超前校正。()若采用有源校正，既能构成滞后校正；又能构成超前校正。4 .根轨迹的模值方程可用于()绘制根轨迹；()确定根轨迹上某点所对应的开环增益；()确定实轴上的根轨迹；()确定根轨迹的起始角与终止角。；二、(13分)某系统方框图如下图所示，求：(1)以R(s)为输入，分别以C(s), E(s)为输出的闭环传递函数；(2)以N(s)为输入，分别以C(s), E(s)为输出的闭环传递函数；(3)系统的开环传递函数。三、(12分)某系统方框图如下，求传递函数42

27、,附R(s) N(s)四、(15分)系统方框图如图所示，试求当r(t) (1 0.5t)1(t),n(t) (1 0.1t)1(t)时系统总误 差ess 0.4时K的取值范围。R(s)五、(15分)已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) (S 2)(KS 1)s(s 1)(1)试绘制K由0变化的闭环根轨迹图；(2)用根轨迹法确定在欠阻尼状态下的K值范围。(3)求闭环极点出现重根时的闭环传递函数。六、(10分)系统闭环特征方程为D(s) s6 4s5 4s4 4s3 7s2 8s 10 0 试判定闭环稳定性，并确定所有特征根的分布。七、(20分)系统结构图以及校正后的对数幅频特性渐近线如下图

28、所示。(清华1996年试题)求：(1)写出串联校正装置的传递函数G校(s);说明是什么型式的校正；(2)画出G校s的幅频特性渐近线，标明各转折点角频率；(3)计算校正后的相角裕量。R(s)Go(s)80s(s 2)(s 20)自动控制原理试卷 B (08)参考答案一、1、FTFT, 2、TTFT, 3、FT, 4、TTFFC(s)GC(s) G2 E(s) 1 E(s)G2 H二、R(s) 1 G1G2H ,NS 1 G1G2H ,丽 1 G1G2H ,NS) 1 G1G2HB(s) G1G2H二 C(s)G2G3 G2G3 C(s)G3。G2)_、 R(s) 1 G1G2G3 G2N(s)

29、1 G1G2G3 G2s 22s 2四、15=K30五、(1)根轨迹图略；(2)欠阻尼状态下0K1, (3)重根时G(s)六、闭环不稳定。2个右半平面根，2个左半平面根，2个虚根七、(1)校正后的传递函数:G(s)K(s 1) s(10s 1)(0.1s 1)(0.05s 1)滞后超前网络：Gjiao (s)25(s 1)(0.5s 1)(10s 1)(0.1s 1)(2)图略。(3)39.20自动控制原理试卷 B (09) 一、基本概念题(40分)0)，1、(7分)已知系统初始条件为零，其单位阶跃响应为h(t) 1 0.2e 60t 1.2e 10t (t试求：(1)系统的闭环传递函数;(2

30、)系统的阻尼比和无阻尼自振频率(3)系统的超调量。2、(12分)某系统方框图如下图所示，求：(1)以R(s)为输入，分别以C(s), B(s), E(s)为输出的闭环传递函数;(2)以N(s)为输入，分别以C(s), B(s), E(s)为输出的闭环传递函数。3、(12分)已知系统的传递函数分别为(1) G(s)T1s 1T2s 1; G(s)T2s 1；(3) G(s)T2s 1；(其中 T1 丁2 0)试分别画出以上三个系统的伯德图。4、(9分)已知系统的开环零、极点分布如下图所示，试大致描绘出一般根轨迹的形状。(a)(b)(c)、综合计算题(60分)1、(10分)画出下图所示电路的动态结

31、构图(或信号流图),并求传递函数U2(s) 5(s) 0Ri + rR2CZI%(t)C1C2U2(t)2、(10分)具有单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)464_ 3 2 2_s(s4 2s3 24s2 48s 23)试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。3、 (12分)某系统方框图如下图所示，试：(1)绘制系统的一般根轨迹并写出绘制步骤;(2)应用根轨迹法分析系统稳定时K的取值范围。4、(12分)已知系统结构图如图所示，试求当 r(t) t 1(t),n(t) 1(t)时，系统的稳态误差5、(16分)已知系统如下图1所示，原系统 G(s)的开环对数幅频特性如图2所示，

32、希望设计一个串联校正环节 Gc(s),使系统校正后变为型，2阶。且单位阶跃响应为y(t) 12 e 10t sin(10t 45 )求出校正环节的传递函数及参数，并画出校正后和校正环节的L()。图1自动控制原理试卷 B (09)参考答案-、基本概念题1、(1)闭环传递函数G(s)600s2 70s 600),n = ；(3)% =0C(s)G1G2B(s)R(s)1G1G2 H,R(s)C(s)G2B(s)N(s)1G1G2 H,N(s)G1G2H,E(s)雨11G1G2HE(s)G2H - N(s)G2H1G1G2H3、伯德图略。4、根轨迹略。二、综合计算题U2(s)U1(s)2R1C1 R

33、2c 2 s(R1C1R2C2 RiC2)s 12、系统临界稳定，左半平面 1个根，右半平面0个根，虚轴上4个根。3、根轨迹略。0K34、ess 25、校正环节的传递函数 Gc(s)0.1s 1自动控制原理试卷 B (10)一、基本概念1、(8分)已知系统初始条件为零，其单位阶跃响应为h(t) 1 0.2e 60t 1.2e10t(t 0),试求：(1)系统的闭环传递函数；(2)系统的阻尼比和无阻尼自振频率 n；(3)系统的超调量。2、(12分)某系统方框图如下图所示，求：(1)以R(s)为输入，分别以C(s), B(s), E(s)为输出的闭环传递函数；(2)以N(s)为输入，分别以C(s)

34、, B(s), E(s)为输出的闭环传递函数。3、(10分)已知系统的传递函数分别为/、 Ts 1G房；G(3)G(s)T1s 1T2s 1其中T1 丁2 0 ,试分别画出以上三个系统的伯德图。4、(10分)试回答下列问题：(1)进行校正的目的是什么？为什么不能用改变系统开环增益的办法来实现?(2)在什么情况下采用串联滞后校正？它主要能改善系统哪方面的性能？二、综合计算题(60分)1、(10分)画出下图所示电路的方框图(或信号流图)，并求传递函数 UB3(s)46432s(s 2s 24s48s 23)2、(10分)具有单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭

35、环特征根的分布情况。3、(14分)最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如下图所示，试求:(4)系统的开环传递函数；(5)绘出对应的对数相频特性的大致形状;(6)判断闭环稳定性及根的分布情况。1s(s 1)4、(14分)某系统方框图如下图所示， 试：(1)绘制系统的一般根轨迹并写出绘制步骤；(2)应用根轨迹法分析系统稳定时K的取值范围。R(s)K0.5s 15、(12分)已知系统结构图如图所示，试求当ess ?r(t) t 1(t),n(t) 1(t)时，系统的稳态误差自动控制原理试卷 B (11)参考答案、基本概念1、(1)闭环传递函数G(s)600s2 70s 600),n = ；(3)%

36、 =0C(s)雨C(s)N)G1G2B(s)E(s) 1, G1G2H , 1 G1G2 H R(s)R(s) 1 G1G2 HG2B(s)E(s) G2H,G2 H ,1 G1G2H N(s)N(s)1 G1G2H3、伯德图略。4、略。二、计算1、方框图略。U2(s)U1(s)20R1C1R2c2s2(R1C1R2C2ROs 12、系统临界稳定，左半平面 1个根，右半平面0个根，虚轴上4个根。0 1(10s 1) 一 _ .，一3、(1) Gk(s) 2)； (2)图略；(3)闭环不稳定，2个右根。s (s 1)4、根轨迹略。0K35、ess2以R(s)为输入,(2)以N(s)为输入,Gi(

37、s)B(s)E(s)R(s)G2(s)N(s)M (s)H(s)自动控制原理试卷B (11) 一、基本概念题(40分)1、(8分)已知系统初始条件为零，其单位阶跃响应为h(t) 1 0.2e 60t 1.2e10t(t 0),试求：(1)系统的闭环传递函数;(2)系统的阻尼比和无阻尼自振频率(3)系统的超调量。2、(12分)某系统方框图如下图所示，求:分别以C(s), B(s), E(s)为输出的闭环传递函数;分别以C(s), B(s), E(s)为输出的闭环传递函数。3、(10分)已知系统的传递函数分别为(1) G(s)T1s 1T2s 1; G(s)T2s 1；(3) G(s)T2s 1其

38、中T1 丁2 0 ,试分别画出以上三个系统的伯德图。4、(10分)试回答下列问题：(1)进行校正的目的是什么？为什么不能用改变系统开环增益的办法来实现?(2)在什么情况下采用串联滞后校正？它主要能改善系统哪方面的性能？二、综合计算题(60分)1、(10分)画出下图所示电路的方框图(或信号流图)，并求传递函数 UBU1(s)U1 (t) 士士 U2(t)C1C22、(14分)最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如下图所示，试求:(1)系统的开环传递函数；(2)绘出对应的对数相频特性的大致形状；（3）判断闭环稳定性及根的分布情况。3、（10分）系统闭环特征方程为 s5 2s4 s 2 0,试判定

39、闭环稳定性，并确定所有特征（D绘制系统的一般根轨迹并写出绘制步骤；（2）R(s)r(t) (4t 1) 1(t), n(t) (t 1) 1(t)时总的稳态误差根的分布。4、（14分）某系统方框图如下图所示， 试:应用根轨迹法分析系统稳定时K的取值范围。5、系统方框图如图所示，若要求当ess 1 ,求K的取值范围。（12分）自动控制原理试卷 B （13）h(t) 1 1.8e 4t0.8e9t(t 0),试求系、基本概念题1、(1)闭环传递函数G(s)600s2 70s 600)=, n = ；(3)% =0。C(s)G1G2B(s)R(s)1G1G2 H,R(s)C(s)G2B(s)N(s)

40、1G1G2 H,N(s)E(s) G1G2H, R(s) E(s) G2H - N(s)1G1G2HG2H1G1G2H3、伯德图略。4、略。二、综合计算题U2(s)U1(s)2R1C1R2 c 2s(R1C1R2C2 RG)s 10 1(10s 1)2、(1) Gk(s)1(1) ； (2)图略；(3)闭环不稳定，2个右根。s2(s 1)3、系统不稳定，右半平面 1个根，虚轴上4个根。4、根轨迹略。0K1、已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为统的传递函数及单位脉冲响应。（10分）2、系统结构如下图所示，试求当输入r（t） sin 2t时系统的稳态输出C(s)S+1Cs(t) 。 (10 分

41、)（是超前还是滞4、系统闭环传递函数为2 nG-s22,若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃响应的超调量小于 %调节时间小于6s,峰值时间小于，试在 极点可能位于的区域。（8分）s平面上绘出满足要求的闭环5、单位负反馈系统开环奈氏曲线分别如下图所示，试确定系统右半平面的闭环极点数，并判断闭环稳定性。其中分别为右半平面和原点出的极点数, （8分）6、某系统闭环特征方程为D(s) s6 5s57s4 5s3 7s2 5s 6 0,试判定闭环稳定性,并确定闭环系统在右半平面、左半平面和虚轴的极点个数。(12 分)7、已知系统的结构图如下，试求传递函数C,ER（s） R（s）(14 分)3、试求下图所示

42、无源校正网络的的传递函数，画出其伯德图并说明其特性 后）。（10分）8、下图所示为最小相位系统开环对数幅频特性渐近线，试求该系统的相位裕量和在 ,、1 2 ,r(t) 2t2作用下的稳态误差。(14分)9、已知系统的方框图如下，若要求 r(t)=(1+t)1(t), n(t)=1(t)求K的取值范围。(14分)时总的稳态误差essW ,N自动控制原理试卷 B (12)参考答案参考答案1、传递函数：G(s)36(s 4)(s 9)，单位脉冲响应：g(t) 7.2(e 4t e 9t ),t2、Cs(t) sin(2t4450),t03、Ui(s)R1R2 cs4、5、6、7、8、U2(s)0.5

43、;(1) z=0,Ri0.5; d 0.5,图略。闭环稳定；(2) z=0,闭环稳定闭环不稳定，2个右根。4个左根。C(s) G1G2 G2 E(s)R(s) 1 G1G2R(s)73.77o,ess 0.019、 20 K 241 G21 G1G2自动控制原理试卷 B （13）一、基本概念题（40分）1、已知单位负反馈系统的开环传递函数为- 2s 1G（s），试求系统的单位脉冲响应和单位 s阶跃响应。（9分）2、试求下图所示无源校正网络的的传递函数，画出其伯德图并说明其特性（是超前还是滞后）。（10分）(9分)3、已知系统的开环零、极点分布如下图所示，试大致描绘出一般根轨迹的形状。O-X R

44、e Q X X0Re0-0 X XRe00r。（ 12104、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G（s） ，试求：（1）系统的时域指标:s（0.1s 1）超调量 、峰值时间tp、调节时间ts； （2）频域指标：谐振峰值 M、谐振频率分）二、综合计算题（60分）C(s) C(s)- 。 (10 分) R(s) N(s)1、某系统方框图如下图所示，试求系统的传递函数K(s 1)2、某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)飞一L一，若使系统以n 2rad/ss as 2s 1的频率振荡，试确定振荡时的K和a值。（10分）3、已知一复合控制系统的方框图如下，r（t） 2t 1（t）试求:（1）无补偿通

45、道 Ks时，系统的稳态误差;（2）加入补偿通道 Ks后系统的稳态误差。（12分）0 25（s a）4、某单位负反馈系统的开环传递函数为G（s） 一2-试绘制以a为可变参数根轨迹s （s 1）的大致图形，并由根轨迹图回答下述问题：1）确定系统临界稳定时的a值及在系统稳定范围内 a值的取值范围。2）确定系统阶跃响应无超调时a的取值范围。3）确定系统阶跃响应有超调时a的取值范围。4）系统出现等幅振荡时的振荡频率。（14分）5、已知两系统的开环对数幅频特性如图所示，试问在系统（a）中加入何样的串联环节可以达到系统（b）。（14分）自动控制原理试卷 B (13)参考答案、基本概念题1、单位脉冲响应:g(t) 2e t te t,t 0；单位阶跃响应：c(t)