自动控制原理试卷及答案

1、自动限制原理试题及答案一、填空题(每空 1 分,共 15 分)1、反应限制又称偏差限制,其限制作用是通过与反应量的差值进行的.2、复合限制有两种根本形式：即按的前馈复合限制和按的前馈复合限制.3、两个传递函数分别为 G(s)与 G(s)的环节,以并联方式连接,具等效传递函数为G(s),那么 G(s)为(用 G(s)与 G2(s)表示)o4、典型二阶系统极点分布如图 1 所示,那么无阻尼自然频率n,阻尼比,该系统的特征方程为该系统的单位阶跃响应曲线为5、假设某系统的单位脉冲响应为g(t)10eo.2t5e0.5t,那么该系统的传递函数 G(s)为.6、根轨迹起始于,终止于.7、设某最小相位系统的

2、相频特性为()tg1()900tg1(T),那么该系统的开环传递函数为 08、PI 限制器的输入一输出关系的时域表达式是,其相应的传递函数为,由于积分环节的引入,可以改善系统的性能.、选择题(每题 2 分,共 20 分)1、采用负反应形式连接后,那么()A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提升;G 一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除；D 需要调整系统的结构参数,才能改善系统性能.2、以下哪种举措对提升系统的稳定性没有效果().4、系统在r(t)t2作用下的稳态误差ess,说明()A、型别 v2;B、系统不稳定；C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节5、对于以下

3、情况应绘制 00 根轨迹的是()A、增加开环极点；BC、增加开环零点；D3、系统特征方程为D(s)s32s2A、稳定；BC、临界稳定；D、在积分环节外加单位负反应;、引入申联超前校正装置.3s60,那么系统()、单位阶跃响应曲线为单调指数上升;、右平平面闭环极点数 Z2.A、主反应口符号为“-；B、除Kr外的其他参数变化时；10s110sle2s1B、C、s10.1s10.5s1三、8 分试建立如图 3 所示电路的动态微分方程,并求传递函数图 3 四、共 20 分系统结构图如图 4 所示:1、写出闭环传递函数s以助表达式；4分Rs2、要使系统满足条件：0.707,02,试确定相应的参数 K 和

4、；4分3、求此时系统的动态性能指标00,ts用44 分G非单位反应系统;、根轨迹方程标准形式为GsHs6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标A、超调%B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tp系统系统系统图 2A、系统B、系统C、系统D、都不稳定8、假设某最小相位系统的相角裕度0,那么以下说法正确的选项是A、不稳定；BG 稳定；D9、假设某串联校正装置的传递函数为A、超前校正 B、滞后校正、只有当幅值裕度kg1时才稳定；g、不能判用相角裕度判断系统的稳定性.0a,那么该校正装置属于.100s1C、滞后-超前校正 D、不能判断10、以下串联校正装置的传递函数中,能在c1处提供最

5、大相位超前角的是:0.1s110s17、开环幅频特性如图 2 所示,那么图中不稳定的系统是4、rt2t时,求系统由rt产生的稳态误差ess；4 分5、确定Gns,使干扰nt对系统输出ct无影响.4分五、共 15 分某单位反应系统的开环传递函数为GsKr2:ss31、绘制该系统以根轨迹增益 Kr为变量的根轨迹求出：渐近线、别离点、与虚轴的交点等；8分2、确定使系统满足01的开环增益K的取值范围.7分六、共 22 分某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线Lo如图 5 所示:iL(tOI此110.1OJ1J10100ADO、S3 对数幅频特性曲线对数幅频特性曲线1、写出该系统的开环传递函数G0s;8分

6、2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性.3 分3、求系统的相角裕度.7 分4、假设系统的稳定裕度不够大,可以采用什么举措提升系统的稳定裕度？4 分试题一答案一、填空题每题 1 分,共 15 分1、给定佰2、输入;扰动;3、Gs+0s；4、无；0.707;s22s20;衰减振荡一2105s0.2ss0.5s5、6、开环极点;开环零点7K(s1)7、-ii8、u(t)KJe(t)e(t)dt;Kn1一：稳态性能TTs二、判断选择题每题 2 分,共 20 分1、D2、A3、C4、A5、D三、8 分建立电路的动态微分方程,并求传递函数.解：1、建立电路的动态微分方程6、A7、B8、1

7、0、根据 KCL 有Ui(t)u0(t)R1dUi(t)U0(t)Cu0(t)RT(2分du0(t)RIR2c0(RIR2)u0(t)dtdui(t)R1R2cdtR2Ui(t)(2分2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得R1R2csU0(s)(R1R2)U0(s)R1R2CsUi(s)R2Ui(s)(2得传递函数G(s)U0(s)Ui(s)R1R2CsR1R2csR2R1R2(2四、共 20 分解：1、4 分(s)C(s)_R(s)1s2KsK2ns22ns2、(4 分)224n2240.7073、(4 分)00e124.320044ts,2.83sn21.414K11Gn(s)5、(4分)

8、令：n(s)=0N(s)得：Gn(s)sK系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益K的取值范围：4Kr54,3分4、4 分Ks(sK)1s(s1)KK1v1五、共 15 分1、绘制根轨迹(8 分)1 系统有有 3 个开环极点 起点2实轴上的轨迹：5,-3及:0、(-3,-3、0)；-3,无开环零点有限终点；1 分1 分333 条渐近线：a60,180,、,12别离点：0得dd3一2Krdd3(5)与虚轴交点：D(s)s36s29sImD(j)390ReD(j)62Kr0Kr绘制根轨迹如右图所示.2d4Kr03542、7 分开环增益 K 与根轨迹增益 K 的关系：Gs2s(s3)2得KKr.9(1 分

9、)系统稳定时根轨迹增益 K的取值范围：Kr54,(2 分)KrKr92系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围：4K61 分9六、共 22 分解：1、从开环波特图可知,原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节.K故其开环传函应有以下形式GsK-2分s-s1s112由图可知：1 处的纵坐标为 40dB,那么L120lgK40,得 K1002 分110和2=1002分2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性:jj1j1101003、求系统的相角裕度对最小相位系统0o临界稳定4、4分可以采用以下举措提升系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联

10、滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加 PI 或 PD 或 PID 限制器；在积分环节外加单位负反应.故系统的开环传函为G0s1002 分s,ss1-10100开环频率特性G0j1001 分开环幅频特性A1002110,2-11001 分开环相频特性:0s90otg10.1tg10.011 分求幅值穿越频率,令A01002102一1100c31.6rad/s3分0c90otg10.1ctg10.01cc90otg13.16tg10.316180o2分1800c180o180o02 分试题二一、填空题每空 1 分,共 15 分1、在水箱水温限制系统中,受控对象为,被控量为.2、自动限制系统有两种

11、根本限制方式,当限制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为;当限制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为;含有测速发电机的电动机速度限制系统,属于 3、稳定是对限制系统最根本的要求,假设一个限制系统的响应曲线为衰减振荡,那么该系统.判断一个闭环线性限制系统是否稳定,在时域分析中采用在频域分析中采用.4、传递函数是指在初始条件下、线性定常限制系统的与之比.5、设系统的开环传递函数为K2451,那么其开环幅频特性为,相频特性s2Ts1为.6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系,开环频域性能指标中的幅值穿越频率c对应时域性能指标,它们反映了系统动态过程的.二、选择题

12、每题 2 分,共 20 分1、关于传递函数,错误的说法是A 传递函数只适用于线性定常系统；B 传递函数不仅取决于系统的结构参数,给定输入和扰动对传递函数也有影响；C 传递函数一般是为复变量 s 的真分式；D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性.2、以下哪种举措对改善系统的精度没有效果.A、增加积分环节 B、提升系统的开环增益 KG 增加微分环节 D、引入扰动补偿3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴,那么系统的A、准确度越高 B、准确度越低C、响应速度越快 D、响应速度越慢50,那么该系统的开环增益为2s1s5A、50B、25C、10D5、假设某系统的根轨迹有两个起点位于原点,那么说明该系统.

13、A、含两个理想微分环节 B、含两个积分环节C、位置误差系数为 0D、速度误差系数为 06、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标4、系统的开环传递函数为A、超调%B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tp7、某些系统的开环传递函数如下,属于最小相位系统的是AK2B、C、2KD、112ss1ss5sss1s2s8、假设系统增加适宜的开环零点,那么以下说法不正确的选项是.A、可改善系统的快速性及平稳性；B、会增加系统的信噪比;C、会使系统白根轨迹向 s 平面的左方弯曲或移动；D、可增加系统的稳定裕度.9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的.A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能

14、 D、快速性10、以下系统中属于不稳定的系统是五、 共 15 分某单位反应系统的开环传递函数为GSHSKrS1,试:ss31、绘制该系统以根轨迹增益 Kr为变量的根轨迹求出：别离点、与虚轴的交点等；8 分2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围.7 分六、共 22 分反应系统的开环传递函数为GsHs-,试：ss11、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；10 分2、假设给定输入 r=2t+2 时,要求系统的稳态误差为,问开环增益 K 应取何值.7 分3、求系统满足上面要求的相角裕度.5 分试题二答案一、填空题每题 1 分,共 20 分1、水箱;水温2、开环限制系统;闭环限制系统；闭环限

15、制系统3、劳斯判据；奈奎斯特判据4、生；输出拉氏变换;输入拉氏变换_K221T、5、/;arctan180arctanT或：180arctan2十211T2/6、调整时间ts;快速性二、判断选择题每题 2 分,共 20 分1、B2、C3、D4、C5、B6、A7、B8、B9、A10、DA、闭环极点为s1,21j2的系统 B、闭环特征方程为s122s10的系统C、阶跃响应为ct201e0.4t的系统D、脉冲响应为ht8e0.4t的系统三、8 分写出以下图所示系统的传递函数汨结构图化简,梅逊公式均可Rs四、共 20 分设系统闭环传递函数(s)C(s)R(s)1_22ZTs2Ts1n、Pii解：传递函

16、数 G(s):根据梅逊公式G(s)装山一(1分)R(s)4 条回路：L1G2(s)G3(s)H(s),L2G4(s)H(s),L3GI(S)G2(S)G3(S),L4G1(s)G4(s)无互不接触回路.(2分)Li1G2(S)G3(S)H(S)G4(S)H(S)GI(S)G2(S)G3(S)GI(S)G4(S)(2 分)三、8 分写出以下图所示系统的传递函数Cs结构图化简,梅逊公式均可Rs特征式:2 条前向通道:FGISG2SG3S ,P2GISG4S,2分P22GISG2SG3SGISG4S1G2SG3SHSG4SHSGISG2SG3SGIS G4S分四、共 20 分解：系统的闭环传函的标准

17、形式为:S122T2S22TS1S222nnS1、0.2T0.08S时,ts2、Z1-20.252.7%tp4T0.80.08S0.4时,tstp4TT0.04S时,ts0.40.16S时,tstp4Ttp40.080.21.6S4分_0.08,1-0.220.26Se0.8Z140.080.84T0.821.5%0.4S40.040.40.4Z1e40.160.4n0.08,10.8225.4%0.4S3分0.42S4分0.04 八,=2：0.14S10.42M225.4%1.6S3分Ty00.55S.10.423、根据计算结果,讨论参数、T 对阶跃响应的影响.6 分1系统超调只与阻尼系数有

18、关,而与时间常数 T 无关,增大,超调2当时间常数 T 一定,阻尼系数增大,调整时间ts减小,即暂态过程缩短;加,即初始响应速度变慢；2 分3当阻尼系数一定,时间常数 T 增大,调整时间ts增加,即暂态过程变长;加,即初始响应速度也变慢.2 分五、共 15 分1系统有有 2 个开环极点起点：0、3,1 个开环零点终点为：-1;2实轴上的轨迹：-8,-1及0,3;3求别离点坐标111g,彳寸d11,Q23d1dd3分别对应的根轨迹增益为Kr1,Kr4求与虚轴的交点系统的闭环特征方程为ss3Krs120,即s(Kr3)sKr0令 s2Kr3sKrsj0,得品Kr3根轨迹如图 1 所示.图 12、求

19、系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围系统稳定时根轨迹增益 K的取值范围：Kr3,系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益K的取值范围：Kr3-9,开环增益 K 与根轨迹增益 K的关系：K工3系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围：K13六、共 22 分K解：1、系统的开环频率特性为GjHjj1jKc幅频特性：A一,相频特性：90arctan.12起点:0,A(0),(0)90;(1分)终点:,A()0,()180;(1分)%减小；2 分峰值时间tp增峰值时间tp增2 分2 分2 分2 分2分3分1分1 分2 分2 分0:90180,图2曲线位于第 3 象限与实轴无交点.1 分开

20、环频率幅相特性图如图 2 所示.判断稳定性：开环传函无右半平面的极点,那么 P0,极坐标图不包围一 1,j0点,那么 N0根据奈氏判据,Z=P-2N=0 系统稳定.3 分2、假设给定输入 rt=2t+2 时,要求系统的稳态误差为,求开环增益 K：系统为 1 型,位置误差系数 KP=8,速度误差系数 KV=K,2 分(2 分)3、满足稳态误差要求系统的相角裕度：令幅频特性：A1,得c2.7,oooc90arctanc90arctan2.7160,相角裕度：180c18016020试题三考生考前须知：1、第五题、第六题任选其一.一、填空题每空 1 分,共 20 分1、对自动限制系统的根本要求可以概

21、括为三个方面,即：、快速性和.2、限制系统的称为传递函数.一阶系统传函标准形式是,二阶系统传函标准形式是.3、在经典限制理论中,可采用、根轨迹法或等方法判断线性控4、限制系统的数学模型,取决于系统和,与外作用及初始条件无关.5、线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为,横坐标为.6、奈奎斯特稳定判据中,Z=P-R,其中 P 是指,Z 是指,R 指.7、在二阶系统的单位阶跃响应图中,ts定义为.%是.8、PI 限制规律的时域表达式是.PID 限制规律的传递函数表达Kv0.25,(3 分)故满足稳态误差要求的开环传递函数为G(s)H(s)8s(s1)2 分1 分2 分,那么其开环幅频特性为s(T1s1

22、)(T2s1)为 O二、判断选择题(每题 2 分,共 16 分)1、关于线性系统稳态误差,正确的说法是：()A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差；C、增大系统开环增益 K 可以减小稳态误差；D 增加积分环节可以消除稳态误差,而且不会影响系统稳定性.2、适合应用传递函数描述的系统是().A单输入,单输出的线性定常系统；B、单输入,单输出的线性时变系统；G 单输入,单输出的定常系统；D 非线性系统.3、假设某负反应限制系统的开环传递函数为一一,那么该系统的闭环特征方程为()s(s1)A、s(s1)0B、s(s1)50C、s(s1)10D、与是否为单位反应系统有关4、非单位负反应系统,其前向通道传

23、递函数为 G(S),反应通道传递函数为 H(S),当输入信号为 R(S),那么从输入端定义的误差 E(S)为()AE(S)R(S)G(S)B、E(S)R(S)G(S)H(S)C、E(S)R(S)G(S)H(S)D、E(S)R(S)G(S)H(S)5、以下负反应系统的开环传递函数,应画零度根轨迹的是().*AK(2s)BKCKDK(1s)A、BC2Ds(s1)s(s1)(s5)s(s3s1)s(2s)6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段7、单位反应系统的开环传递函数为G(s)2史(2s1),当输入信号是r(t)22tt2s(s6s1

24、00)时,系统的稳态误差是()A、0;B、oo；C、10;D、208、关于系统零极点位置对系统性能的影响,以下观点中正确的选项是()式是9、设系统的开环传递函数为,相频特性B、稳态误差计算的通用公式是esslims02_s2R(s)1G(s)H(s)如果闭环极点全部位于 S 左半平面,那么系统一定是稳定的.稳定性与闭环零点位置无如果闭环系统无零点,且闭环极点均为负实数极点,那么时间响应一定是衰减振荡的;超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率,与其它零极点位置无关；如果系统有开环极点处于 S 右半平面,那么系统不稳定.、(16 分)系统的结构如图 1 所示,其中G(s)k(0.5s1),输入信号

25、为单位斜坡函s(s1)(2s1)数,求系统的稳态误差(8 分).分析能否通过调节增益 k,使稳态误差小于(8 分).R(s)G(s)图1四、(16 分)设负反应系统如图 2,前向通道传递函数为G(s)二,假设采用测速负反应s(s2)H(s)1kss,试画出以ks为参变量的根轨迹(10 分),并讨论ks大小对系统性能的影响(6分).五、系统开环传递函数为G(s)H(s)81s),k,T均大于0,试用奈奎斯特稳定判据s(Ts1)判断系统稳定性.(16 分)第五题、第六题可任选其一六、最小相位系统的对数幅频特性如图 3 所示.试求系统的开环传递函数.(16 分)dBA、关;B、C、D、R(s)20R

26、(s)-1010-20CO2cos(s1)-40-40七、设限制系统如图 4,要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于,相角裕度不小于 40,幅值裕度不小于 10dB,试设计串联校正网络.16 分试题三答案一、填空题每题 1 分,共 20 分1、稳定性或：缸平稳性；准确性或：稳态精度,精度12、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值；GsTs11、y(或：G(S)nTS2TS15、20lgA或：L；lg或：按对数分度6、开环传函中具有正实部的极点的个数,或：右半 S 平面的开环极点个数;闭环传函中具有正实部的极点的个数或：右半 S 平面的闭环极点个数,不稳定的根的个数；奈氏

27、曲线逆时针方向包围-1,j0整圈数.7、系统响应到达并保持在终值 5%或 2%误差内所需的最短时间或:调整时间,调节时间;-1,Gc(s)Kp(1s)(Ts9、A,2；2;90tg1T1tg/2.T11.T21二、判断选择题每题 2 分,共 16 分1、C2、A3、B4、D5、A6、D7、D8、A三、16 分3、劳斯判据或:4、结构；参数时域分析法;奈奎斯特判据或：频域分析法响应的最大偏移量htp与终值h的差与h的比的百分数-h(tp)h()S(或：一p100%,超h()一遇8、m(t)Kpe(t)JTit0e(t)dtt(或：Kpe(t)Kiedt);3Ki、或：KpLKds)sS1)K(2

28、 分)s(s1)(2s1)解：I 型系统在跟踪单位斜坡输入信号时,稳态误差为 ess2 分Kv而静态速度误差系数KvlimsG(s)H(s)limss0s0稳态误差为11,八、essT04%KvK1要使ess0.2必须 K5,即 K 要大于 5.(6 分)0.2但其上限要符合系统稳定性要求.可由劳斯判据决定其上限.系统的闭环特征方程是D(s)s(s1)(2s1)0.5KsK2s33s2(10.5K)sK0(1分)构造劳斯表如下s3210.5Ks23K30.5K3K为使首列大于 0,综合稳态误差和稳定性要求,当 5K6 时能保证稳态误差小于.(1 分)四、 (16 分)10解：系统的开环传函G(

29、s)H(s)(1kss),其闭环特征多项式为D(s)s(s2)2D(s)s2s10kss100,(1分)以不含ks的各项和除万程两边,得10kss2s22s101,令10ksK,得到等效开环传函为*K12分s2s10参数根轨迹,起点：1j3,终点：有限零点Z10,无穷零点(2分)实轴上根轨迹分布：一 0(2 分)2实轴上根轨迹的别离点：令-s2s100,得dsss2100,s,2103.16合理的别离点是 s1氏3.16,(2 分)该别离点对应的根轨迹增益为K；s2s10_4.33,对应的速度反应时间常数ss10*ks10.4331分10根轨迹有一根与负实轴重合的渐近线.由于开环传函两个极点P

30、I,21j3,一个有限零点z10且零点不在两极点之间,故根轨迹为以零点Z10为圆心,以该圆心到别离点距离为半径的圆周.根轨迹与虚轴无交点,均处于 s 左半平面.系统绝对稳定.根轨迹如图 1 所示.4 分讨论ks大小对系统性能的影响如下：1、当0ks0.433时,系统为欠阻尼状态.根轨迹处在第二、三象限,闭环极点为共腕的复数极点.系统阻尼比随着ks由零逐渐增大而增加.动态响应为阻尼振荡过程,ks增加将使振荡频率d减小d飞2,但响应速度加快,调节时间缩短ts35.1n分.一一一.,.、一一.、一2、当ks0.43训此时K4.33,为临界阻尼状态,动态过程不再有振荡和超调.1分3、当ks0.433或

31、K4.33,为过阻尼状态.系统响应为单调变化过程.1分图 1 四题系统参数根轨迹五、16 分解：由题：G(s)H(s)K(1-s),K,T0,s(Ts1)系统的开环频率特性为0,A(0),(0)90;(1分)与实轴的交点：令虚频特性为零,即1实部GjxHjxK2分开环极坐标图如图 2 所示.4 分由于开环传函无右半平面的极点,那么 P当 K1 时,极坐标图不包围1,j0点,系统稳定.1 分当 K1 时,极坐标图穿过临界点1,j0点,系统临界稳定.1 分当 K1 时,极坐标图顺时针方向包围GjHj开环频率特性极坐标图_2K(T)j(1T)_22(1T)(2 分)起点:,A()0,()2700;(

32、1分)0(-1,j0)点一圈N2(NN)2(01)2按奈氏判据,Z=PN=2.系统不稳定.(2 分)闭环有两个右平面的极点.六、(16 分)解：从开环波特图可知,系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节.1,、K(s1)故其开环传函应有以下形式 G(s)-1(8 分)21s(s1)2由图可知：1 处的纵坐标为 40dB,那么L(1)20lgK40,得 K100(2 分)又由 1 和=10的幅值分贝数分别为 20 和0,结合斜率定义,有故所求系统开环传递函数为七、(16 分)ig*040解得1与 3.16rad/s(2 分)同理可得20(10)220lg1lg220lg30

33、,1210001210000得100rad/s(2 分)100(G(s)s2(s101)(2 分)解：(1)、 系统开环传函G(s),输入信号为单位斜坡函数时的稳态误差为s(s1)1KvHm)sG(s)H(s)1,由于要求稳态误差不大于,取 K20K20G(s)s(s1)(5分)(2)、校正前系统的相角裕度计算:L()20lg2020lg20lg21202,0L(c)20lg0c220得c4.47rad/sc1800900tg14.4712.60;而幅值裕度为无穷大,由于不存在x.(2分)(3)、根据校正后系统对相位裕度的要求,确定超前环节应提供的相位补偿角4012.6532.4330(2分)

34、(4)、校正网络参数计算1sinm1sin330am03.41sinm1sin33(5)、超前校正环节在m处的幅值为:10lga10lg3.45.31dBL(m)L(c)20lg2020lg；20lg(；)215.31解得cB6(2分)(6)、计算超前网络在放大倍后,超前校正网络为(7)校验性能指标相角裕度180tg1(0.3066)90tg16tg1(0.096)430由于校正后的相角始终大于180,故幅值裕度为无穷大.符合设计性能指标要求.(1 分)(2 分)使校正后的截止频率c发生在m处,故在此频率处原系统的幅值应为-a3.4,cc1T、a11m/a6.3.40.09Gc(s)1aTs1

35、Ts10.306s10.09s校正后的总开环传函为:Gc(s)G(s)20(10.306s)s(s1)(10.09s)(2 分)0.1s10.5s110s1试题四一、填空题(每空 1 分,共 15 分)1、对于自动限制系统的性能要求可以概括为三个方面,即：、和,其中最根本的要求是.2、假设某单位负反应限制系统的前向传递函数为G(s),那么该系统的开环传递函数为.3、能表达限制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法,叫系统的数学模型,在古典控制理论中系统数学模型有、等.4、判断一个闭环线性限制系统是否稳定,可采用、等方法.5、设系统的开环传递函数为 K,那么其开环幅频特性为,s(TiS1)(T

36、2s1)相频特性为.6、PID 限制器的输入一输出关系的时域表达式是,其相应的传递函数为.7、最小相位系统是指.二、选择题(每题 2 分,共 20 分)1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)=1+G(s)H(s),错误的说法是()A、F(s)的零点就是开环传递函数的极点B、F(s)的极点就是开环传递函数的极点C、F(s)的零点数与极点数相同DF(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、负反应系统的开环传递函数为G(s)22s1一,那么该系统的闭环特征方程为s26s100().As26s1000B、(s26s100)(2s1)0Cs26s10010D、与是否为单位反应系统有关3、一阶系统的闭环极点越

37、靠近 S 平面原点,那么().A准确度越高 B、准确度越低 C、响应速度越快 D、响应速度越慢4、系统的开环传递函数为100,那么该系统的开环增益为().(0.1s1)(s5)A、100B、1000C、20D、不能确定5、假设两个系统的根轨迹相同,那么有相同的：A、闭环零点和极点 B、开环零点 C、闭环极点 D、阶跃响应6、以下串联校正装置的传递函数中,能在c1处提供最大相位超前角的是().八10s110sle2s10.1s1A、B、C、D、7、关于 PI 限制器作用,以下观点正确的有A、可使系统开环传函的型别提升,消除或减小稳态误差；B、积分局部主要是用来改善系统动态性能的；C、比例系数无论

38、正负、大小如何变化,都不会影响系统稳定性；D 只要应用 PI 限制规律,系统的稳态误差就为零.8、关于线性系统稳定性的判定,以下观点正确的选项是.A、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数;B、无论是开环极点或是闭环极点处于右半 S 平面,系统不稳定；C、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数,系统不稳定；D、当系统的相角裕度大于零,幅值裕度大于 1 时,系统不稳定.9、关于系统频域校正,以下观点错误的选项是A一个设计良好的系统,相角裕度应为 45 度左右；B、开环频率特性,在中频段对数幅频特性斜率应为 20dB/dec；G 低频段,系统的开环增益主要由系统动态性能要

39、求决定；D 利用超前网络进行串联校正,是利用超前网络的相角超前特性.10、单位反应系统的开环传递函数为Gs2102s1-,当输入信号是ss6s100rt22tt2时,系统的稳态误差是A、0B、ooC、10D、20三、写出以下图所示系统的传递函数S包结构图化简,梅逊公式均可.8 分Rs四、共 15 分某单位反应系统的闭环根轨迹图如以下图所示1、写出该系统以根轨迹增益 K*为变量的开环传递函数；7 分2、求出别离点坐标,并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数.8 分图所示,原系统的幅值穿越频率为c24.3彳ad/s:共 30 分1、写出原系统的开环传递函数G0s,并求其相角裕度0,判断系统的稳定性；

40、10 分五、系统结构如以下图所示,求系统的超调量2孕和调节时间ts.12 分六、最小相位系统的开环对数幅频特性S(S51fC(s)明和串联反正装置的对数幅频特性Lc如下25R(s)2-2-12、写出校正装置的传递函数Gc(s);(5 分)3、写出校正后的开环传递函数G0(s)Gc(s),画出校正后系统的开环对数幅频特性LGC(),并用劳斯判据判断系统的稳定性.(15 分)3、微分方程传递函数(或结构图信号流图)(任意两个均可)4、劳思判据根轨迹奈奎斯特判据K_oi_i_5、A(),2,2；()90tg(Ti)tg).(T)21,(T2)216、mKpe?0atMtKp誓GcsKp1s7、S 右

41、半平面不存在系统的开环极点及开环零点二、判断选择题(每题 2 分,共 20 分)1、A2、B3、D4、C5、C6、B7、A8、C9、C10、D三、(8 分)写出以下图所示系统的传递函数 C0(结构图化简,梅逊公式均可).R(s)n、Pii解：传递函数 G(s):根据梅逊公式G(s)2山(2 分)R(s)3 条回路：LG1(s)H1(s),L2G2(s)H2(s),L3G3(s)H3(s)(1分)1 对互不接触回路:L1L3G1(s)H1(s)G3(s)H3(s)(1 分)31LiL1L31GsH1sG2sH2sG3SH3SGSH1SG3SH3S2分i11 条前向通道:RGSG2SG3S,112

42、分G(s)迪乙Ga(2R(s)1G(s)H1(s)G2(s)H2(s)G3(s)H3(s)GKs)H1(563(s)H3(s)2 分四、共 15 分1、写出该系统以根轨迹增益 K*为变量的开环传递函数；7 分2、求出别离点坐标,并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数.8 分解：1、由图可以看出,系统有 1 个开环零点为:分,而且为零度根轨迹.别离点 d1为临界阻尼点,d2为不稳定点.五、求系统的超调量和调节时间tso12 分解：由图可得系统的开环传函为：GsTss5由于该系统为单位负反应系统,那么系统的闭环传递函数为,(s)恐25s(s5)1-25s(ss(s255)25525s52(2 分)与二阶系统的标准形式解得n0.55所以%5