《自动控制原理》试题(卷)与答案解析(A26套)

1、.自动控制原理试卷 A<1>1 9 分设单位负反馈系统开环零极点分布如图所示, 试绘制其一般根轨迹图。其中 -P 为开环极点 ,-Z,试求系统的传递函数及单位脉冲响应。.3. 12 分当从 0 到变化时的系统开环频率特性G jH j如题 4 图所示。 K 表示开环增益。 P 表示开环系统极点在右半平面上的数目。v 表示系统含有的积分环节的个数。试确定闭环系统稳定的K 值的范围。ImImIm004. 12 分已知系统结构图如下 , 试求系统的传递函数C (s)E(s)2K0,R( s)R(s)0Re5. 15 分已知2K系统结构图0如下Re ,G5试绘制 K2由K0 +0变化R的e根

2、轨迹, 并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单R调衰减时K 的取值范E围。Cv3, p a0G1G2 v G40, p0G3 b题 4 图G6v0, p2c题 2 图6. 15 分某最小相位系统用串联校正, 校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线<1>、<2>所示 , 试求校正前后和校正装置的传递函数G1 (s), G2 (s), Gc ( s), 并指出 GcS 是什么类型的校正。7 15分离散系统如下图所示, 试求当采样周期分别为T=0.1秒和 T=0.5秒输入r (t )( 32t )1(t ) 时的稳态误差。8 12 分非线性系统线性部分的开环频率特性曲线与非线

3、性元件负倒数描述曲线如下图所示, 试判断系统稳定性, 并指出1、 根轨迹略 ,1N ( x)和 Gj 的交点是否为自振点。参考答案 A<1>2、 传递函数G(s)36(s4)( s；单位脉冲响应9)c(t )7.2e 4t7.2e 9t(t0) 。3、 根轨迹略。衰减振荡时待定参数的取值范围为1 k12 ；单调衰减时待定参数的取值范围为 k12 。6、校正前G1( s)s(0.1s1；1)( 0.01s1)校正后G1( s)s(100s10(10s1)( 0.1s1)；1)( 0.01s1)滞后校正网络G1 (s)10(10s1)。(100 s1)7、 脉冲传递函数G( z)10T

4、,T=0.1时, p1, kp, kv1,ess0.2 。T=0.5 时系统不z1稳定。8、 a 系统不稳定 , 在 A、B 交点处会产生自振荡。 A 为稳定的自振荡 ,B 为不稳定的自振荡；b 系统不稳定 , 交点处会产生稳定的自振荡； c 系统不稳定 , 在 A、 B 交点处会产生自振荡。 A 为不稳定的自振荡 ,B 为稳定的自振荡； d 系统不稳定 , 在 A、B 交点处会产生自振荡。 A 为不稳定的自振荡 ,B 为稳定的自振荡。自动控制原理试卷 A21. 10 分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)4S( S, 求该系统的单位脉冲5)响应和单位阶跃响应。2. 10 分设单位负反

5、馈系统的开环传递函数为G(s)K ( K S30) , 若选定奈氏路径如图ab 所示 , 试分别画出系统与图a 和图 b 所对应的奈氏曲线, 并根据所对应的奈氏曲线分析系统的稳定性。3. 10 分系统闭环传递函数为G( s)2nns222 , 若要使系统在欠阻尼情况下的单n位阶跃响应的超调量小于16.3%, 调节时间小于 6s, 峰值时间小于 6.28s, 试在 S 平面上绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。8 分4. 10 分试回答下列问题：1 串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能？2 从抑制扰动对系统的影响这一角度考虑, 最好采用哪种校正方式？5. 15 分对单位负反馈系统进行串联校

6、正, 校正前开环传递函数G(s)KS( S22S1) , 试绘制K 由 0 +变化的根轨迹。若用角平分线法进行校正超前, 使校正后有复极点13j , 求校正装置22Gc (s)SZcSPc( ZcPc ) 及相应的 K 值。6. 15 分已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如下图所示分段直线近似表示7. 1（5 分1）题试7写图出系a统所的示传为递一函个数具有G间<隙s>非；线性的系统, 非线性环节的负倒幅相特性与线性（ 2）画出对应的对数相频特性的大致环节的频率特形性状如；题6 图b 所示。这两条曲线相交于在稳定（的3自）持在振图荡上。标出相位裕量。B1 和 B2 两点 , 判断两

7、个交点处是否存Im8. 15 分某离散控制系统如下图, 采样周期 T=0.2 秒, 试求闭环稳B 定的 K1、0ReK2 的取值范围。2X tKbb1、系统的单位脉冲响应c( t)4 est s参4 考答案 A2A41 s 4 t 2e(t0)1K1, b133B1N A单位阶跃响应为c(t )14 e t1 e 4t( t0)G j题 7 图3<a>32、 aN=P-2a-b=0-2 0-1=2 ；bN=Q+P-2a-b= 3+0-2 0.5题-07=2图<b>系统不稳定 , 有两个根在右半平面。3、0.5;0.5;d0.5 , 图略。4、从根轨迹校正法看 , 串联校

8、正可以使根轨迹向左边靠近实轴的方向移动, 所以可以提高稳定性、加快调节速度和减小超调。从频率特性校正法看, 可以提高相角裕量和穿越频率。5、 轨迹略。 Gcs0.5 , K2 。s16、 1 传递函数G(s)2( 2s1)；2、3 略。s( 4s1)(0.5s1)7、 B1 产生不稳定的自振荡；B2 产生稳定的自振荡。8 、 0k110,0k221.63 。自动控制原理试卷 A31、10 分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)6s( s, 试求系统的单位脉冲5)响应和单位阶跃响应。2、 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

9、益的取值范围。3、 10 分已知系统的结构图如下, 试求：（ 1）闭环的幅相特性曲线；（ 2）开环的对数幅频和相频特性曲线；（ 3）单位阶跃响应的超调量%,调节时间 ts ；（ 4）相位裕量 , 幅值裕量 h。4、 10 分题 4 图所示离散系统开环传递函数Go s10s s1的 Z 变换为：G z10 1e 1 zR sC sGo sz1 ze 1T1试求闭环系统的特征方程, 并判定系统的稳定性。注： e2.72 。题 4 图5. 15 分最小相位系统用串联校正, 校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线<1>、 <2>所示 , 试求校正前后和校正装置的传递函数G1

10、(s), G2 (s), Gc ( s) , 并指出 GcS 是什么类型的校正。( K1)(S1) 26. 15 分已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)(S1) 2, 试绘制 K 由 0 +变化的根轨迹 , 并确定系统阶跃响应为衰减振荡时K 的取值范围。7. 15 分已知系统结构图如下图所示, 试求传递函数C (s)E(s),。R( s)R(s)8. 15 分线性二阶系统的微分方程为(1)ee0,( 2)ee1 。试用直接积分法法绘制相轨迹 , 并确定奇点位置和类型。参考答案 A31、单位脉冲响应为c(t )e 2te 3t(t0)单位阶跃响应为c(t )112te6213te3(t0)

11、2、开环传递函数为k * s(s( s1)2)( s3), 系统稳定的开环增益kk *参数取值范围是 k0 。63、图形略。12 图形略；3 t s6;4、系统不稳定。%16.3% ；445 , kg。5、校正前G1( s)40, 校正后G2 ( s)2.5(4s1),s(10s1)s(10s1)( 0.25s1)超前校正装置的传递函数为Gc ( s)0.625( 4s(0.25s1) 。1)6、根轨迹略。单位阶跃响应为衰减振荡过程的参数取值范围是k2 。7、 c( s)R( s)1,s21E( s)R( s)1C( s)R( s)11 s21 。8、 1 以原点为中心点的圆； 2 以 1,0

12、 为中心点的圆。相轨迹图略。自动控制原理试卷 A41. 9 分设单位负反馈系统开环零极点分布如图所示, 试绘制其一般根轨迹图。其中 -P 为开环极点 ,-Z为开环零点2. 10 分已知某系统初始条件为零, 其单位阶跃响应为h(t )11.8e 4t0.8e9t (t0) , 试求系统的传递函数及单位脉冲响应。3. 10 分系统闭环传递函数为G( s)2ns22s2 , 若要使系统在欠阻尼情况下的单位nn阶跃响应的超调量小于16.3%, 调节时间小于 6s, 峰值时间小于 6.28s, 试在 S 平面上绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。4. 8 分已知一单位负反馈系统的开环传递函数为用奈氏判

13、据判定闭环系统的稳定性。G( s)K( Ks11) , 画出其奈氏曲线并5. 12 分已知系统结构图如下, 试绘制 K 由 0 +变化的根轨迹, 并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时K 的取值范围。.6. 12 分某最小相位系统用串联校正, 校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线<2>、<1>所示 , 试求校正前后和校正装置的传递函数的校正。G1 (s), G2 (s), Gc ( s), 并指出 GcS 是什么类型7. 15 分题 6 图示采样系统的结构框图。已知采样周期T=1 秒。RT1 求使系统稳定的 k 值；2 当 k=1 时, 求系统的单位阶跃响应1

14、e TskCss题 6 图3 求单位阶跃扰动下的稳态误差。8. 12 分已知系统结构图如下 , 试求系统的传递函数C( s) 。R( s)9. 12 分非线性系统线性部分的开环频率特性曲线G与4 非线性元件负倒数描述曲线如下图所R s示, 并指出G1和 Gj 的交G点是否为自振点C。s试判断系统稳定性1N ( x)G23H1H 2题 7 图.参考答案 A41、根轨迹略 ,.2、传递函数G(s)36(s4)( s；单位脉冲响应9)c(t)7.2e 4t7.2e 9t(t0) 。3、0.5;0.5;d0.5 , 图略。4、图形略；闭环系统不稳定。5、根轨迹略。 衰减振荡时待定参数的取值范围为1 k

15、12 ；单调衰减时待定参数的取值范围为6、校正前k1G1( s)2 。s(0.1s1；1)( 0.01s1)校正后G1( s)s(100s10(10s1)( 0.1s1)；1)( 0.01s1)滞后校正网络G1 (s)10(10s1)。(100 s1)7、<1> 0k2<2>y<nT>=1n =1<3> ess=08、 C( s)R(s)1G1G2 H 1G1G 2G3 G1G2G 3G1G4G2G 3 H 2。G1G 49、 a 系统不稳定 , 在 A、B 交点处会产生自振荡。 A 为稳定的自振荡 ,B 为不稳定的自振荡；b 系统不稳定 , 交

16、点处会产生稳定的自振荡；c 系统不稳定 , 在 A、B 交点处会产生自振荡。A 为不稳定的自振荡 ,B 为稳定的自振荡； d 系统不稳定 , 在 A、 B 交点处会产生自振荡。 A 为不稳定的自振荡 ,B 为稳定的自振荡。自动控制原理试卷 A5一、基本概念题：35 分1. 某系统在单位阶跃输入及零初始条件下的输出响应为传递函数和单位斜坡响应。 9 分C(t)1 e te2 t , 求系统的2. 单位负反馈系统开环奈氏曲线分别如下图所示, 其中分别为右半平面和原点出的极点数,试确定系统右半平面的闭环极点数, 并判断闭环稳定性。 6 分3. 某系统闭环特征方程为D (s)s62s58s412s32

17、0s216s160 , 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。10 分4. 控制系统如下图所示, 已知 r<t>=t,n<t>=1<t>,求系统的稳态误差, 并说明要想减小稳态误差应采取什么措施。 10 分二综合分析计算题： 65 分1. 13 分试求下图所示无源网络的传递函数, 其中 R1=R2=1 ,L=1H,C=1F, 并求当 u1 (t)5sin 2t时系统的稳态输出。2. 12 分求图示离散系统输出Cz 的表达式。3. 14 分某系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示, 其中曲线 1 和曲线 2 分别表示校正前和校

18、正后的 , 试求解：（ a）确定所用的是何种性质的串联校正, 并写出校正装置的传递函数Gcs 。（ b）确定校正后系统临界稳定时的开环增益值。（ c）当开环增益 K=1 时, 求校正后系统的相位裕量和幅值裕量h。4. 14 分某系统方框图如下 , 若要求 r<t>=1<t>时, 超调量 % 16.3%, 峰值时间tp 秒 ,试绘制 K 由 0 +变化的根轨迹。 在根轨迹图上标出满足性能要求的根轨迹, 并求出相应点的取值范围。5. 12 分已知非线性系统微分方程为?xx0 , 试用直接积分法求该系统的相轨迹, 并研究其极性。一、基本概念题1、 传递函数为G(s)s22 s

19、s23s参考答案 A52；单位斜坡响应为2c(t)te te 2t 。2、 1 系统稳定；2 系统稳定。3、 系统不稳定 , 左半平面 2 个根 , 虚轴上 4 个根, 右半平面没有根。4 、 ess11。k1k2k1二、综合分析计算题s11、 传递函数G( s)s22s2 ；系统在特定输入下的稳态输出为u 2 (t)2.5 sin( 2t53.1 ) 。2、1 c( z)G1 (z)R( z)；2 c( z)1G1G2 ( z)G1R( z)G1 ( z)G 3 ( z)。1G1( z)G 2 (z)G3 (z)3、1 校正前G (s)k (10s1)；1校正后G1(s)s( s1) 2 (

20、0.01s1)k；s(0.1s1)( 0.01s1)(s1) 2滞后 - 超前校正网络Gc ( s)(0.1s。1)(10 s1)2k=110； 3C1,83.72kg3.3 。4、根轨迹略 , 相应点的取值范围为d1,0.5 。5、开关线为x=0, 在开关线左侧相轨迹是以原点为鞍点的双曲线, 在开关线右侧相轨迹是以原点为中心点的圆。相轨迹图略。自动控制原理试卷 A6一 、12 分某系统方框图如图所示。试求传递函数Y(s) , R( s)E( s)R( s)二、12 分某系统方框图如图 , 若要求r (t)1(t) 时：超调量%16.3 %,峰值时间 t p秒。试绘制 K 由< 0,&g

21、t;变化的根轨迹。在根轨迹图上标出满足性能要求的根轨迹, 并求相应 K 的.取值范围。三、12 分典型二阶系统的开环传递函数为当取 r ( t)2sin t时, 系统的稳态输出为css ( t)2sin(t450 ) , 试确定系统参数,n四、 12分对下图所示的系统, 试求：当 r<t>= 1<t>和n<t>=1<t> 时系统的稳态误差 ess ；五、14 分系统结构图如下, 要求：1 绘出系统稳定时奈奎斯特曲线的大致图形。2 在奈奎斯特图上证明系统临界稳定时的0.01 。100Y (s)六、14 分某最小相位系统采R用( s串) 联滞后校正

22、s(s1)Gc (s)Ts aTs1 , 校正前开环对数幅频特性渐近1线如图。要求校正后幅值穿越频率s1w 'e , 均为给定正常数。试求校正装置传递函c题 6l图, c, d, ess数 Gc (s) 和校正后开环传递函数G(s) 。七、12 分某采样系统如图。若要求当r (t)43t 时 e*1。求 K 的取值范围。八、12 分某系统运动方程为：当.ee11.：e0 ；当.ee11.：ee10 。试在e.e2222相平面上绘制由e(0).e(0)1 开始的相轨迹 , 并由相轨迹确定到达稳定所需的时间。参考答案 A61、 Y( s)R( s)0.5s24 s,3.5E(s)R(s)s

23、24ss24 s33.52、 2K2.83、4、 ess1.5,n13.4115、证明略。K 1K 2K 16、 Gc (s)Ts aTs1 , 校正后1G(s)K (Ts1)11, Kc,c22lle7、3.75< k<5。s( Ts1)(sl1)(s1)d8、开关线左侧相轨迹为-1,0为圆心的圆 , 右侧为平行横轴的直线。6.71 秒。自动控制原理试卷 A71 10 分设系统开环极点×、零点分布如题1 图所示。试画出相应的根轨迹图。ImjImjIjm2、 10 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0Re00明闭环右半平面的极点

24、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ReRe.abImj0cImj0.分环节的个数。3、 15 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、 10 分已知单位负反馈系统的开环传递函数为单位阶跃响应。G(s)2s12, 试求系统的单位脉冲响应和s5、 10 分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KsR( s)E( s)2 KK s(0.25s1)C(

25、s)6、 15 分系统结构如图所示：1 当选择校正装置Gc (s)kc 时, 分析系统稳定性；2 当选择校正装置Gc (s)10s0.01 s1 时, 分析系统稳定性 , 若系统稳定计算1c 和 ；（ 3）确定校正后的系统型别及开环增益。7、 15 分设离散控制系统结构如图所示。<1> 求 C(Z ) / R( Z ) 和 E(Z ) / R( Z) ；<2>为保证系统稳定 k 和 T之间应满足什么关系。r(t)e(t )TK1 e Tss1(s 2)c(t)8、 15 分应用描述函数法分析非线性系统。首先应该归化系统模型。试将下列非线性系统化为符合要求的形式。 N&l

26、t;A>为非线性环节参考答案 A71、根轨迹略。2、 a 不稳定 , 右半平面有两个根。 b 系统稳定。 c 不稳定 , 右半平面有两个根。3、根轨迹略。 0k3 。4、 c(t )2e tte t(t0);c(t )1e tte t(t0) 。5、 1 无补偿时ess12 ；有补偿时kess1k 2k 2。6、 1 系统不稳定。2 系统稳定 ,c7、10,83.72。32 型系统 ,k=1 。8、方框图略。各系统的线性部分为a G(s) H (s) ；b G(s)H (s)；cks。1G( s)Js2k自动控制原理试卷 A81、 10 分系统方框图如下图所示, 若系统单位阶跃响应的超调

27、量输入时 ess=0.25, 试求：（ 1） , n, K, T 的值；（ 2）单位阶跃响应的调节时间t s, 峰值时间 t p。%16.3% , 在单位斜坡R( s)E( s)K1s( s1)C( s)Ts12、 15 分某系统方框图如下图所示, 试求系统的传递函数C(s) , R(s)E(s) 。R(s)3、具有扰动输入的控制系统如下图所示, 求：当 r ( t)10 分n1 (t )n2 (t)1( t) 时系统的稳态误差。4、 15 分已知最小相位系统的开环对数幅频渐近线如下图所示：1 试写出系统的开环传递函数, 并计算各参数；2 概略画出开环对数相频特性的大致曲线。5、 20 分系统

28、结构如图所示：(1)用根轨迹的角平分线法将主导极点设计在SA2j 23 处, 试确定校正装置G ( s)kszc中的 k 、 z 和p 参数；ccspcccc2 确定校正后的系统型别及开环增益；3 计算校正后的超调量和调节时间；4 计算校正后的c 和 。6 、 15 分分析下图所示的二阶采样系统, 试求在带与不带零阶保持器的两种情况下, 当T1, k01 时, 闭环系统的脉冲传递函数。R(s),2T1e Tssk0s( s1)C( s)注： z 1z, z 1Tzz1zaT 。2sz1s( z1)saze7、15 分已知系统结构图, 设 mJ绘制相轨迹。1 , 假定初始条件为2参考答案 A8e

29、( 0)6, e(0)0 , 求系统相轨迹方程及r (t)e( t)xeMs10-My1Js2c(t )1、 10.5,n2, k4,T0.25 ； 2 t s3 s( 4 s), t p1.81 s 。2、 c( s)G 2 G3G1G2 G3G1G 2; E( s)1 G2G2G3。R( s)12G1G2G1G2R(s)12G1G2G1G23、 ess4、图略。1。G(s)100( 1 s1)16,0.433, k100,T1 。( 1 s2160.35s1)(1s1)165005、 1pc8,zc2, kc32 ； 2 校正后的系统型别为2, 开环增益为 8； 3 t s2 s,%16.

30、3% ； 4c4,36.86 。6、不带零阶保持器G( z)0.63 zz20.73z0.37；带保持器G( z)0.37 z z2z0.26。0.367、图略。开关线为 ee0 , 相轨迹起于右侧 6,0处为张口向左的抛物线, 抛物线方程为e2e6 ；左侧的抛物线方程为e2e4 。在开关线处交替 , 自动控制原理试卷 A91、 10 分已知系统的单位阶跃响应为C (t )5(1e 0. 5t )(t0) , 试求系统的传递函数G( s)及调节时间ts (0.02) 。2 、 10 分某闭环系统的特征方程为生等幅振荡的 k 值。D (s)s46s3( k2) s23ks2k0 , 试求系统产3

31、、 12 分某系统方框图如下 , 试求：1 C(s) ,E(s) ；2 C( s), E( s) 。R(s)R(s)N( s)N ( s)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。5、 15 已知单位反馈系统的开环传递函数为Gk sK, K0 。s 2s1 21 绘制开环频率特性的极坐标图从；2 根据奈奎斯特稳定判据判断系统的稳定性；3 当系统不稳定时 , 计算闭环系统在右半平面的极点数。6、 15 分已知单位负反馈系统的开环传递函数G( s)400 s2 ( 0.01s, 试从以下三种串联校正1)网络中选择一种使系统的稳定程度最好。G c1 ( s)s

32、1,Gc 2 ( s)0.1 s1, Gc3 (s)( 0.5s1) 2。10s10.02 s1(10s1)(0.04s1)7、 15 分设一采样系统如图所示, 采样周期 Ts=1。1 求闭环 z 传递函数。2 试求其在阶跃输入下的输出c<kT s>8、 14 分试绘制 xxx0 方程所描述系统的根轨迹。1、 G( s)2、k=452 s1, t s8 s 。参考答案 A93、根轨迹略。4、图略。5、图略。选择超前校正时, 网络校正的动态效果最好。6、图略。开关线为x=0；左侧相轨迹以原点为焦点的向心螺旋线；右侧为以原点为鞍点的双曲线。相轨迹在开关线处光滑连接。自动控制原理试卷 A

33、<10>一、 12 分典型二阶系统的开环传递函数为当取r ( t)2sin t 时, 系统的稳态输出为css ( t)2sin(t450 ) , 试确定系统参数,n二、12 还是滞后分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<是超前三、12分某闭环系统的特征方程为D (s)s46s3(k2) s23ks2k0 , 试求系统产生等幅振荡的 k 值。四、13 分某单位负反馈系统的开环传递函数为G( s)1( Ks2s 1)( s, 试绘制系统 K 由1)0变化的根轨迹 , 写出绘制步骤 , 并说明闭环系统稳定时K 的取值范围。13 分五、13 分

34、系统方框图如图所示 , 试求当r (t )(10.5t)1(t ), n( t)(10.1t )1( t) 时系统总误差ess0.4 时 K 的取值范围。六、12 分某采样系统如图。若要求当r (t)43t 时 e*1。求 K 的取值范围。ss七、14 分某最小相位系统用串联校正, 校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线<2>、<1>所示 , 试求校正前后和校正装置的传递函数G1 (s), G2 (s), Gc ( s), 并指出 GcS 是什么类型的校正。八、12 分已知系统结构图如下 , 试求系统的传递函数C ( s)E( s),R( s)R( s)参考答案 A&

35、lt;10>1、1.5,n3.42、 U 1 (s)U 2 (s)R1R2 CsR1R2, 超前3、k=4。4、零度根轨迹 , 图略。 1<K<145、15<=K<306、3.75< k<5。7、校正前G1( s)s(0.1s1；1)( 0.01s1)校正后G1( s)s(100s10(10s1)( 0.1s1)；1)( 0.01s1)滞后校正网络G1 (s)10(10s1)。(100 s1)8 、 C sR s2ss32.5s257.5s, E s14R ss32.5 s2s32.5 s26.5s157.5s14一、问答题 30 分自动控制原理试卷

36、A111. 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. 相平面分析法使用的局限性是什么？6 分5. 写出绘制根轨迹的条件方程？6 分二、10 分已知系统由如下方程组成, 试画出该系统的方框图或信号流图, 并求出闭环传递函 数 Y(s) 。X (s)三、10 分一系统如下图所示 1 要使系统闭环极点在5j 5 处, 求相应的K 1 , K 2 值； 2 设计G1 (s) 使系统在r (t ) 单独作用下无稳态

37、误差； 3 设计G2 ( s) 使系统在n(t ) 单独作用下无稳态误差。四、10 分已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)s( sk。6)(s3)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、10 分试回答下列问题, 着重从物理概念说明： 1 有源校正装置与无源校正装置有何不同特点？在实现校正规律时, 它们的作用是否相同？2 相位滞后网络的相位角是滞后的, 为什么可以来改善系统的相位裕量？3 滞后从抑制噪音的角度考虑, 最好采用哪种校正形式？六、10 分某单位负反馈系统前向通路上有一个描述函数为N ( A)je4 非线性环节 , 线性部A分的传递函数为的参数。

38、G( s)30s(s2), 试用描述函数法确定系统是否产生自振荡？若存在求自振荡七、10 分离散系统方框图如下图所示。当输入k 的取值范围。r (t )2 1(t ) , 要求稳态误差e* ss0.1 , 求RsT =0.11eCTsks1、 略。参考答案 A<11>s( s1)2、 1 K 150, K 21 ,G150s K 2 s, G 2s14、 1 根轨迹略。2k=162 。3 系统的闭环极点：-9,5、略。j 326、2, A5.37、 18K20.1自动控制原理 A<12一、填空 15 分1. 在 古 典 控 制 理 论 中 , 描 述 控 制 系 统 的 数

39、学 模 型 有 -、等。2. 为了减小稳态误差, 可 -前向通道积分环节个数或-开环增益。3 PID 控制器的传递函数为 -,其中积分时间越大, 积分作用越 -,微分时间越大 , 微分作用越 -。4利用 " 三频段 " 的概念 , 可以由开环频率特性方便地分析系统特性。低频段斜率和位置决定了系统的 -；中频段斜率、开环截止斜率及中频段长度表征了系统的-；高频段特性则反映了系统的。5非线性系统的分析设计方法有-、-、-等。6 对 于 用 闭 环 脉 冲 传 递 函 数 描 述 的 采 样 控 制 系 统 , 系 统 稳 定 的 充 分 必 要 条 件 是。二、10 分系统方框

40、图如下图所示 , 试用梅逊公式求出它们的传递函数三、15 分已知某控制系统的结构图如下图所示：C( s) 。R(s)图中 ,R(s) 和 N (s) 分别是系统的给定输入和扰动输入量,C(s) 是输出量。求：（ 1） 确定系统在给定r (t )1(t)作用下的动态性能指标超调量% 和调节时间ts ；（ 2） 确定系统在给定信号r (t)0.2 t 和扰动信号n(t )1(t) 共同作用下的稳态误差ess 。四、15 分如下图所示的控制系统。试画出系统随参数a 变化的根轨迹 , 并确定使闭环主导极点的阻尼比为 0.5 时的 a 值。五、15 分系统结构图以及校正后的对数幅频特性渐近线如下图所示。

41、resa10y求：1 写出串联校正装置的传递函数s G8校 (s) ；说明s是( s什1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。R(s)E(s)G 校 sL-20Go s-40C(s)Go ( s)s( s802)(s20)六、15 分已知系统结构如 下 图 所示, 求系统的稳态误差。0 0.010.11r<t>et T=0 。1-2051020-40cTs100-60k1, Tt1s, r (t)(1t)1(t )七、15 分非线性系统如下e*图1 所示,tG( j1e 1),Ns ( A)曲线如下图ks2(s所示1)。（ 1） 判断系统是否存在自振荡？若存在, 求出自振荡频率和相应的开环增益k；（ 2） 试定性分析 , 当 k 增大时 , 系统的自振荡振幅和频率会怎样变化？1、 略。参考答案 A<12>k+j1350 +2、 ess=0.153、 根轨迹略。NA图 1s(s1)K ( s