自动控制考试题三

1、、（6分）判断题线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。（）传递函数中的s是有量纲的。（）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。 （ ）线性系统的稳定性只与系统的结构有关。（）闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无起调的 稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统1.2.3.4.5.6.7.8.幅频特性相同的系统相频特性必相同。（ 单位负反馈系统的开环传递函数为 k（ts21）sO（ ），式中k 0,t0,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L 0时，若180，则由该系统

2、所得的单位负反馈系统必稳定。（）11.12.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。 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。O二、（10分）求图示系统的传递函数C（s）R（s）三、（18分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为 G（s）二，s（s 5）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tp,tv，ts， %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，速度反馈系数为多少四、（18分）设某控制系统如图所示，误差定义为 e（t） r（t）

3、 C（t），试选择参数 和b的值，使系统对速度输入信号r（t） a（t）的稳定误差为0。K0 -ZF +5（7；如皿+ 1）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G(s)H(s)k2(s 2) (s 3)，试、瓷s(s + 5)作出相应的根轨迹图，确定使系统的开环放大倍数k 2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.G(s)100s(0.2s 1)2.G(s)10(s 1)s2七

4、、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G(s)100s(0.1s 1)矫正后的开环传递函数为G（s）辿丫爲00鹽2s），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答案:(12 分)6F二(10 分)C(s)R(s)s3kKskzksks(1k3k4T)s2kskqSkskzks三. ( 18分)解:1. G(s)100 ； s(s 5)'100 为典型5s 100阶系统，01（弧度/秒）,2*100.25;%44.5%e 1*100%(s)

5、100s2(15 100kt)s 10001 n（弧度/秒），2* 100.7K(s)四. （10分）/、 C(s) / a、&(s)(zs b) 2-R(s)T,T2s(T2)s 1 k,E(s) R(s) C(s)解：R(s) (s)R(s)2bk-)R(s)TiT2s(T2k,z)s (1 k,当 r(t) at 时，R(t)a2 , slim ss 0T1T2S2(T1T1T2S2ess00 sE(s)T2 k1z)s (1k1bk1) a(T1 T2)s 1 心sT|T2s(T| T2 )s 1 k,T1 T2 k1z1 k1k1 bk1(1 k1)saT1 T 21 &am

6、p;当 ,b1 时，ess 0k1k1五. (10分)8 K 18六. (15分)解：开环极点P1,22, P33实轴上根轨迹（，33 2 2渐进线""360 ,180与虚轴交点32s 7s 16s K 12 0s3116s27K 1216K 1271 s临界稳定时的KK c100K12(令16 *70得至U)此时，由s2行7 s2(K12) 0即 7 s2 + 112 = 0 ,得s1,2j4。由于开环放大倍数 KK12要求K2 即 K 24K又增益裕度为-，要求心3 即 1003KKKK所以当24 K 100时，能满足K 2，增益裕度3的要求。3七. (10分)(1)

7、12.8 , c 22, h1'Imn-0 +0飞(2)84.3 ,c10,hTim八. (15分)1. 校正前：Kv 100(1/s), c 31.62(1/s),17.55 ;校正后：K；100(1/s), C 44.72(1/s), '49.432. 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。一.选择题：(10分)1 .有串联矫正环节Gc(s)10.11s(1)相位超前矫正;(3)增益调整；(2)相位滞后矫正；(4)相位矫正 超前矫正2.某系统的传递函数为G(s)18，其极点是(3s1)(6s1)11(1)s-3, s -6

8、;(2)s,s -;3611(3)s3, s 6;(4)s3,s6 ;3.设系统开环传递函数为G(s)，函数F(s) 1 G(s),则G(s)与F(s)()(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r(t) t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-；(4)稳态位置误差是丄。kk5 .已知系统频率特性为 一5一，则该系统可表示为()°j 1(1)5ejtg(2)jtg 15(3) 5e 阳1 ;(4)亍5e 阳6. 对欠阻尼系统，为提咼系统的相对

9、稳定性，可以()o(1)增大系统的固有频率；(2)减小系统的固有频率；(3)增加阻尼；(4)减小阻尼。7. 线性系统的传递函数G(s) ()o(1) 随着输入的该变而变化；(2)代表了系统本身的物理结构；(2) 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()o(1)调整； (2)测量； (3)矫正； (4)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()(1) 提高开环增益，且串联相位滞后矫正；(2) 单纯的提高开环增益；(3) 不提高增益，单纯的采用相

10、位滞后矫正；(4) 提高开环增益，且串联相位超前矫正。控制系统的结构如图所示，ki和k 2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鬻启笃，试确定满足此要求的k1和k2的值以及反馈通道的传递函数H(s)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 G(s),s(s 1)(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%); 为了使系统阻尼比为，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；(3) 画出单位阶跃响应的大致图形，在图上标出性能指标 tp,tr,ts, %的定义。四. (10分)已知一稳定系统的闭环传

11、递函数为(s)a Sa oan1s，误差定义a 1s a o为e(t) r (t) c(t)，试求系统对输入为r(t)Ro R1t RTt2时，系统的稳态*误差五. (10分)设单位反馈系统的开环传递函数为G (s)ks(1 s 3)(1 s6)，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。疋(0盛+1)C(s)s(0.5ff + l)七. （5分）设单位反馈系统的开环传递函数为G（s）竺J，试确定使相角裕量等于45时的sa值。八. （10分）对于图示的二阶系统，试画出开环

12、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Mr及带宽频率b，并定性说明这四个参数与时域性能的关系(0<007)C(s)s(s +)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 ;答案：1 . (1)2.(2)3.(1)4.(4)5.(2)6.(3)7.(3)8.(4)9.(1)(2 分)二 .(12 分)2C(s)s(s 5)2心k1 -E(s) 1 s2(1 10kt )s H(s) s(s

13、 5)2H(s)s(s 5)2k is(s 5) 2H (s)100(s10)s(s 5)(s20)k150,k 25, H '(s)s(s 5)s 10有 h(s) 吐®100(s10)s(s 5)(s10)10s(s5)s 10 2k 1100s(s 5)2H(s) s(s 5)10s(Cjs 10100(s10)s(s 5)(s20)三. (15分)10.1582.10103.16(弧度/秒)(1)% e 1 2 * 100%60.5%n(s)10ts10110kt2.10令0.7解得：kt 0.343.四. (10分)e(t) r(t) c(t)E(s) R(s) C(s)R(s) (s)R(s)a 1s a 01 - k rR(s)s a n 1 s a 2s a 1s a 0nn 12s a n 1S a 2 s1nan 1s2a 2sR(s)当 r(t)RoRitR(s)RosRis理t2时2R2sa 1sesslim sE (s)s 0nslim s s 0 n s 0 sa 2R 2a 0ann 1an 1sn 11s2.a 2S2a ?s a SRi-2s149五. （10分）5 k-2.