自动控制原理典型考试试题

1、«自动控制原理典型考试试题(时间120分钟)院/系专业姓名学号第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求一、(共15分)已知系统的结构图如图所示。请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。、(共15分)已知系统的结构图如图所示。试求传递函数Cs),c(s)。R(s)N(s)三、(共15分)已知系统的结构图如图所示。试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。四、(共15分)系统结构图如图所示，求X(s)的表达式N(s)OC(s)OR(s)五、(共15分)已知系统的结构图如图所示。试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s

2、)和C(s)/D(s)六、(共15分)系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数七、(R(s)第三章：主要包括稳、准、快3个方面稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。相对稳定性判断，主要是稳定度问题，就是要求所有极点均在s=-a垂线左测问题，就是将s=w-a代入D(s)=0中，再判断稳定快速性主要是要记住二阶系统在0<E<1时的单位阶跃响应公式以及指标求取的公式。准确性主要是稳态误差的公式以及动态误差级数两方面之=0.7和响应单位斜坡函数的稳态一、(共15分)某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比误差为ess=0.25，试确定系统参数

3、Kt。、(共10分)设图(a)所示系统的单位阶跃响应如图(b)所示。试确定系统参数K1,K2和a。、(共15分)已知系统结构图如下所示。求系统在输入Kt)=t和扰动信号d(t)=1(t)作用下的四、(共10分)已知单位负反馈系统的开环传递函数为：KG(s)-2(s2)(s-4)(s6s25)试确定引起闭环系统等幅振荡时的K值和相应的振荡频率co五、(15分)设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=K(s1)s31s22s1若系统以2rad/s频率持续振荡，试确定相应的K和a值六、(共15分)系统结构图如图所示。(1)为确保系统稳定，如何取K值?(2)为使系统特征根全部位于s平面s=-1的左侧,

4、K应取何值?(3)若r(t)=2t+2时，要求系统稳态误差ess<0.25,K应取何值?s(0Is+1)(0-2s+1)s(s3)(s5)六、(15分)单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=为使系统特征根的实部不大于-1，试确定开环增益的取值范围。六、(15分)系统结构图如图所示R(s).s(0.1s1)(0.25s1)C(s)A求:1 .为使系统闭环稳定，确定K的取值范围。2 .当K为何值时，系统出现等幅振荡，并确定等幅振荡的频率。3 .为使系统的闭环极点全部位于s平面的虚轴左移一个单位后的左侧，试确定K的取值范Ho七、(15分)系统结构图如图4所示,图4题图(1)(2)已知系统的传递

5、函数为Cs)Rs)62s*25s6设系统初始条件为C(0)=-1C(0)=0,试求系统的单位阶跃响应C(t)和脉冲响应h(t)。1.2t九、已知二阶系统的单位阶跃响应为h(t)=10-12.5esin(1.6t53.1)试求系统的超调量仃%、峰值时间tp和调节时间ts。十、简答题(共15分)已知一控制系统的结构图如下(1)确定该系统在输入信号r(t)=1(t)下的时域性能指标：超调量仃,调节时间ts和峰值时间tp；(2)当r(t)=21(t),n(t)=41(t)时，求系统的稳态误差。(15分)已知系统结构图如题图所示(1) 求引起闭环系统临界稳定的K值和对应的振荡频率o；2c(t)=12e2

6、+e，试(2) r(t)=t时，要使系统稳态误差essE0.5，试确定满足要求的K值范围。十二、(15分)已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为求系统的传递函数和脉冲响应。十三、(15分)单位反馈系统的开环传递函数G(s)=4一，求单位阶跃响应h(t)和调节时s(s5)间5432十四、(15分)已知系统白特征方程D(s)=s+2s+2s+4s+11s+10=0,试判别系统的稳定性，并确定在右半s平面根的个数及纯虚根。十五、(15分)已知系统白特征方程D(s)=s5+3s4+12s3+24s2+32s+48=0,试判别系统的稳定性，并确定在右半s平面根的个数及纯虚根。卜六、系统结构图如题3-2

7、5图所示，要使系统对r(t)而言是II型的，试确定参数K0和丁的值。题军系统结构图第四章：主要是根轨迹的绘制问题一、(共15分)K已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：G(s)=Ks(0.01s1)(0.02s1)要求：(1)绘制系统根轨迹图。(2)确定系统的临界稳定开环增益Kc。二、(共15分)已知单位反馈系统的特征方程为：s2(s+10)+K(s+1)=0,(1) 试绘制根轨迹，并说明过渡过程为单调变化和振荡时K值的取值范围。G(s户K(s2-2s5)(s3)(s-1)(2) 求具有最小阻尼比的主导极点及K值三、(共15分)已知单位反馈控制系统的开环传递函数为:要求：(1)绘制系统根轨迹图

8、。(2)确定系统的稳定时系统的开环增益K的范围。(3)若取k=0.8,当系统输入为单位阶跃函数时，求系统的稳态误差和系统的稳态终值。四、(共15分)设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=K(1_s)s(s2)(1) 试绘制其根轨迹(2) 并求出使系统产生重实根和纯虚根的K*值。K值范围*K(s1)(3) 请求出闭环系统稳定，且对应的阶跃响应为单调曲线时，所对应的G(s)=2五、绘图题(共15分)设单位负反馈控制系统开环传递函数为：S(s*2)(s*4)(1) 绘制出系统的根轨迹图；(2) 确定使系统稳定的临界开环增益KC,并求出纯虚根的值。六、实系数特征方程32A(s)=s5s(6a)sa=

9、0要使其根全为实数，试确定参数a的范围。第五章：主要要掌握(1)给定系统的开环传递函数，求输入为正弦时稳态误差和稳态输出。(2)能正确绘制开环极坐标图，并用乃氏稳定判据判断稳定性，补画是容易出错的地方。(3)对于对数频率特性要能根据开环传递函数画开环对数频率特性图，同时也要求能根据开环频率特性图求出开环传递函数。(4)要能求相角裕度和增益裕度、(共15分)某最小相位控制系统其单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=1s(s1)C(t)以及稳态误差es&试求：当系统的输入为r(t)=2sin(5t+30°)时系统的稳态输出二、计算题(共15分)某最小相位控制系统其单位反馈系统的开

10、环传递函数的对数幅频曲线如下图所示:LL(w)试求：当系统的输入为r(t)=2sin(5t+30°)时系统的稳态输出C(t)。三、(共15分)某单位反馈系统的开环传递函数为G二12(as1)s(s1)(s2)求(1).当a=0时，绘制系统的开环幅相曲线，并用奈氏稳定判据判断系统的稳定性以及求出系统的幅值裕度h(2)当a=0时，在输入r(t)=2sin8t时，若使系统稳态输出与输入信号反相，确定a的值四、判断题(共15分)已知系统开环传递函数为G(s)H(s)=K(-s1)s(Ts+1).K/，T>0试概略绘制系统的奈奎斯特曲线，并讨论系统的稳定性。五、已知系统开环传递函数G(s

11、)H(s)二K(S-1)S(S1)试绘制奈氏图，并根据奈氏判据，判断系统的稳定性:六、判断题(共15分)设系统的开环传递函数为-14sG(s)H(s)=-.s2(1+s)(1+2s)，要求用乃氏判据判断闭环系统的稳定性。七、判断题(共15分)已知单位负反馈系统开环传递函数(1)(2)4k(-s1)G(s)=,k>0s(s-1)0绘制k=6时的乃氏曲线，并用乃氏判据判断系统的稳定性；给出系统稳定时k的范围。七、已知系统开环传递函数10(s2-2s5)G(s)二(s2)(s-0.5)试概略绘制幅相特性曲线，并根据奈氏判据判定闭环系统的稳定性。八(10分)已知系统的开环传递函数(1)绘出a从0

12、1修时系统的根轨迹(2)使系统稳定且为过阻尼状态时的saG(s)=-2,要求s(s6s7)(要求出分离点、渐近线、与虚轴的交点等)a的取值范围。九、已知系统开环传递函数-10G(s)-2s(0.2s20.8s-1)试根据奈氏判据确定闭环系统的稳定性。WW主要是3种校正方法的应用，同时还要一个就是综合校正包括前馈校正和反馈校正、设计题(共15分)设某单位反馈系统的开环传递函数为设计串联校正装置使使校正后G(s)=K=12及4>40KS(S1)二、计算题(共10分)设某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=设计串联校正装置使使校正后Kv之5及V>45三、设计题(共15分)已知单位负反馈

13、系统开环传递函数为Go(s)二Ks(0.1s1)(0.2s1)110dB,截止频率不若要求校正后的静态速度误差系数等于30s,相位裕度不低于403，幅值裕度不小于小于2.3rad/s,设计串联校正装置。四、计算题(共10分)已知控制系统的结构图如下，其中已知量k1,k2,T1,T2均大于零。式2+1)；为提高系统的控制精度，使系统由I型提高到m型，加入了前馈校正as2bsGc(s)=，试求a,b值。已知e(t)=r(t)c(t)T2s1五、设单位反馈系统的开环传递函数G(s)=Ks(s1)(0.25s1)要求校正后系统的静态速度误差系数Kv>5(rad/s),截止频率coc>2(r

14、ad/s),相角裕度丫>45计串联校正装置。T=0.1s,K=1,(5分)的稳态误差e(：)(5分)（5分）二、计算题(共15分)离散系统方框图如图所示，采样周期T=0.2so当r(t)=2x1(t)+t时，要使系统的稳态误差小于0.25,试确定K值。三、(每小题5分，共15分)某含有零阶保持器的采样系统结构如图所示，试求：(1) 当采样周期T=1s时系统的临界开环增益Kcc；(2) 求T=1s,K=1时系统单位阶跃响应C(kT)(3) 求系统在阶跃输入信号作用下的稳态误差。第七章离散系统的求解主要包括稳定性判断、稳态误差的求取以及阶跃响应的求取、计算题(共15分)设离散系统如下图所示，其中ZOH为零阶保持器,1 .试求静态误差系