《自动控制原理》试卷答案套

1、自动控制原理试卷及答案套自动控制原理试卷及答案套51/51自动控制原理试卷及答案套自动控制原理试卷A(1)1（9分）设单位负反响系统开环零极点分布以下列图，试绘制其一般根轨迹图。（其中-P为开环极点,-Z，试求系统的传达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点GjHj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。试确定闭环系统牢固的K值的范围。ImImIm0002K0Re2K0Re2K0Rev3,p0v0,p0v0,p2（a）（b）（c）题4图4（12分）已知系统结构图以下，试求系统的传达函数G5C(s)E(s),

2、R(s)R(s)REG1G2G4G6题2图G3C5（15分）已知系统结构图以下，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（15分）某最小相位系统用串通校正，校正前后对数幅频特点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达函数G1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么种类的校正。7（15分）失散系统以以下列图所示，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点曲线与非线性元件负倒数描绘曲线以以下列图所示，试判断系统牢固性，

3、并指出1和G（j）的交点可否为自振点。N(x)参照答案A(1)1、根轨迹略，2、传达函数G(s)36；单位脉冲响应c(t)7.2e4t7.2e9t(t0)。(s4)(s9)1,K113、K,K222C(s)G1G2G3G1G3G54、G2G3G6G1G3G5G2G4G6R(s)1G1G2G4E(s)G1G1G3G5G6R(s)1G1G2G4G2G3G6G1G3G5G2G4G65、根轨迹略。衰减振荡时待定参数的取值范围为1k12；单调衰减时待定参数的取值范围为k12。6、校正前G1(s)1；s(0.1s1)(0.01s1)校正后G1(s)10(10s1)；s(100s1)(0.1s1)(0.01

4、s1)滞后校正网络G1(s)10(10s1)。(100s1)10T7、脉冲传达函数G(z)z1，T=0.1时，p1,kp,kv1,ess0.2。T=0.5时系统不牢固。8、（a）系统不牢固，在A、B交点处会产生自振荡。A为牢固的自振荡，B为不牢固的自振荡；（b）系统不牢固，交点处会产生牢固的自振荡；（c）系统不牢固，在A、B交点处会产生自振荡。A为不牢固的自振荡，B为牢固的自振荡；（d）系统不牢固，在A、B交点处会产生自振荡。A为不牢固的自振荡，B为牢固的自振荡。自动控制原理试卷A（2）41（10分）已知某单位负反响系统的开环传达函数为G(s)，求该系统的单位脉S(S5)冲响应和单位阶跃响应。

5、2（10分）设单位负反响系统的开环传达函数为KG(s)S3(K0)，若选定奈氏路径如图（a）（b）所示，试分别画出系统与图（a）和图（b）所对应的奈氏曲线，并依照所对应的奈氏曲线解析系统的牢固性。23（10分）系统闭环传达函数为G(s)n，若要使系统在欠阻尼情况下的2s22nn单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调治时间小于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地域。（8分）4.（10分）试回答以下问题：1）串通超前校正为什么能够改进系统的暂态性能？2）从控制扰动对系统的影响这一角度考虑，最好采用哪一种校正方式？5（15分）对单位负反响系统进行串通校正，校正

6、前开环传达函数G(s)K，S(S22S1)试绘制K由0+变化的根轨迹。若用角均分线法进行校正（超前），使校正后有复极点13j，求校正装置Gc(s)SZc(ZcPc)及相应的K值。22SPc（15分）已知最小相位系统的对数幅频特点曲线以以下列图所示（分段直线近似表示）1）试写出系统的传达函数G(s)；2）画出对应的对数相频特点的大体形状；7（15分）题7图（a）所示为一个拥有缝隙非线性的系统，非线性环节的负倒幅相特点与线性环节的频率特点如题6图（b）所示。这两条曲线订交于B1和B2两点，判断两个交点处可否存在牢固的自持振荡。ImReXtKB20b4Ass1s2bK1,b11B1NAGj题7图(a

7、)题7图(b)8（15分）某失散控制系统以以下列图，采样周期T=0.2秒，试求闭环牢固的K1、K2的取值范围。参照答案A（2）1、系统的单位脉冲响应c(t)4et4e4t(t0)33单位阶跃响应为c(t)14et1e4t(t0)332、（a）N=P-2（a-b）=0-2（0-1）=2；（b）N=（Q+P）-2（a-b）=（3+0）-2（0.5-0）=2系统不牢固，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，串通校正能够使根轨迹向左侧凑近实轴的方向搬动，所以能够提高牢固性、加快调治速度和减小超调。从频率特点校正法看，能够提高相角裕量和穿越频率。5、轨迹略。Gcs

8、0.5,K2。s16、1）传达函数G(s)2(2s1)s(4s；（2）、（3）略。1)(0.5s1)7、B1产生不牢固的自振荡；B2产生牢固的自振荡。8、0k110,0k221.63。自动控制原理试卷A（3）1、（10分）已知某单位负反响系统的开环传达函数为G(s)6，试求系统的单位脉s(s5)冲响应和单位阶跃响应。2、（10分）已知单位负反响系统的闭环零点为-1，闭环根轨迹起点为0，-2，-3，试确定系统稳准时开环增益的取值范围。3、（10分）已知系统的结构图以下，试求：1）闭环的幅相特点曲线；2）开环的对数幅频和相频特点曲线；3）单位阶跃响应的超调量%，调治时间ts；（4）相位裕量，幅值裕

9、量h。4、（10分）题4图所示失散系统开环传达函数Gos10变换为：的Zss1101e1zRsGosCsGzz1ze1T1试求闭环系统的特点方程，并判断系统的牢固性。题4图注：e2.72。5（15分）最小相位系统用串通校正，校正前后对数幅频特点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达函数G1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么类型的校正。6（15分）已知单位负反响系统的开环传达函数为G(s)(K1)(S1)2，试绘制K由0(S1)2+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）已知系统结构图以以下列图所示，试求传达函数C(

10、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，并确定奇点地址和种类。参照答案A（3）1、单位脉冲响应为c(t)e2te3t(t0)单位阶跃响应为c(t)11e2t1e3t(t0)6232、开环传达函数为k*(s1)，系统牢固的开环增益k*参数取值范围是k0。s(s2)(sk3)63、图形略。（1）（2）图形略；（3）ts6;%16.3%；（4）45,kg。4、系统不牢固。5、校正前G1(s)40，校正后G2(s)2.5(4s1)，s(10ss(10s1)(0.25s1)1)超前校正装置的传达函数为Gc(s)0.625

11、(4s1)。(0.25s1)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)11，E(s)1C(s)11。R(s)s2R(s)R(s)s218、（1）以原点为中心点的圆；（2）以（1，0）为中心点的圆。相轨迹图略。自动控制原理试卷A（4）1（9分）设单位负反响系统开环零极点分布以下列图，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()11.84t0.8e9t(t0)，hte试求系统的传达函数及单位脉冲响应。23（10分）系统闭环传达函数为G(s)n2，若要使系统在欠阻尼情况下的单nss22n位阶跃响

12、应的超调量小于16.3%，调治时间小于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地域。4（8分）已知一单位负反响系统的开环传达函数为G(s)K(K1)，画出其奈氏曲线s1并用奈氏判据判断闭环系统的牢固性。5（12分）已知系统结构图以下，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通校正，校正前后对数幅频特点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达函数G1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么种类的校正。7（15分）题6图示采样系统的结构框图。已知采

13、样周期T=1秒。RT1eTskssC题6图1）求使系统牢固的k值；2）当k=1时，求系统的单位阶跃响应3）求单位阶跃扰动下的稳态误差。8（12分）已知系统结构图以下，试求系统的传达函数C(s)。R(s)G4RsCsG1G2G3H19（12分）非线性系统线性部分的开环频率特点曲线与非线性元件负倒数描绘曲线以以下列图所示，试判断系统牢固性，并指出1和G（j）的交点可否为自振点。N(x)参照答案A（4）1、根轨迹略，2、传达函数G(s)(s36；单位脉冲响应c(t)7.2e4t7.2e9t(t0)。4)(s9)3、0.5;0.5;d0.5，图略。4、图形略；闭环系统不牢固。5、根轨迹略。衰减振荡时待

14、定参数的取值范围为1k12；单调衰减时待定参数的取值范围为k12。6、校正前G1(s)1；s(0.1s1)(0.01s1)校正后G1(s)10(10s1)；s(100s1)(0.1s1)(0.01s1)滞后校正网络G1(s)10(10s1)(100s1)。7、(1)0k2(2)y(nT)=1n=1(3)ess=0C(s)G1G2G3G1G4。8、G1G2G3G2G3H2R(s)1G1G2H1G1G49、（a）系统不牢固，在A、B交点处会产生自振荡。A为牢固的自振荡，B为不牢固的自振荡；（b）系统不牢固，交点处会产生牢固的自振荡；（c）系统不牢固，在A、B交点处会产生自振荡。A为不牢固的自振荡，

15、B为牢固的自振荡；（d）系统不牢固，在A、B交点处会产生自振荡。A为不牢固的自振荡，B为牢固的自振荡。自动控制原理试卷A（5）一、基本看法题：（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C(t)1ete2t,求系统的传达函数和单位斜坡响应。（9分）2单位负反响系统开环奈氏曲线分别以以下列图所示，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，并判断闭环牢固性。（6分）3.某系统闭环特点方程为()62s58s412s320s216s160，试判断闭环稳Dss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）控制系统以以下列图所示，已知r(t)=

16、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用什么措施。（10分）二综合解析计算题：（65分）1（13分）试求以下列图所示无源网络的传达函数，其中R1=R2=1，L=1H，C=1F，并求当u1(t)5sin2t时系统的稳态输出。2（12分）求图示失散系统输出C（z）的表达式。3（14分）某系统的开环对数幅频特点曲线以以下列图所示，其中曲线（1）和曲线（2）分别表示校正前和校正后的，试求解：（a）确定所用的是何种性质的串通校正，并写出校正装置的传达函数Gc（s）。b）确定校正后系统临界稳准时的开环增益值。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

17、分）某系统方框图以下，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。参照答案A（5）一、基本看法题1、传达函数为G(s)s22s2；单位斜坡响应为c(t)tete2t。s23s22、（1）系统牢固；（2）系统牢固。3、系统不牢固，左半平面2个根，虚轴上4个根，右半平面没有根。114、ess。k1k2k1二、综合解析计算题1、传达函数G(s)s1；22ss2系统在特定输入下的稳态输出为u2(t)2.

18、5sin(2t53.1)。G1(z)R(z)2、（1）c(z)；1G1G2(z)G1(z)G3(z)G1R(z)（2）c(z)。1G1(z)G2(z)G3(z)3、（1）校正前G1(s)k(10s1)；1)2(0.01ss(s1)校正后G1(s)k；1)(0.01ss(0.1s1)滞后-超前校正网络Gc(s)(s1)2。1)(10s(0.1s1)（2）k=110；（3）C1,83.72kg3.3。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A（6）一、（12分）某

19、系统方框图以下列图。试求传达函数Y(s)，E(s)R(s)R(s)0.5R(s)E(s)1y(s)11s1s2s32二、（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，并求相应的取值范围。R(s)1Y(s)s23Ks1三、（12分）典型二阶系统的开环传达函数为2nG(s)s(s2n)当取r(t)2sint时，系统的稳态输出为css(t)2sin(t450)，试确定系统参数,n四、（12分）对以下列图所示的系统，试求：当r(t)=1(t)和n(t)=1(t)时系统的稳态误差ess；五、

20、（14分）系统结构图以下，要求：（1）绘出系统稳准时奈奎斯特曲线的大体图形。（2）在奈奎斯特图上证明系统临界稳准时的0.01。100Y(s)R(s)s(s1)s1六、（14分）某最小相位系统采用串通滞后校正Gc(s)Ts1，校正前开环对数幅频特点渐aTs1近线如图。要求校正后幅值穿越频率wce（l,c,d,e,均为给定正常数）。试求校正装置传达函数Gc(s)和校正后开环传达函数G(s)。L(db)20db/dec40db/decw(rad/s)0dbelcd60db/bec七、（12分）某采样系统如图。若要求当r(t)43t时ess*1。求K的取值范围。REE*eTsY1K(0.4s1)T1.

21、2sss八、（12.11.11.分）某系统运动方程为：当ee：e0；当ee：ee10。试2222.在ee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牢固所需的时间。参照答案A（6）1、Y(s)s20.53.5,E(s)s24s3R(s)4sR(s)s24s3.52、2K2.83、1.5,n3.44、ess111K1K2K15、证明略。6、Gc(s)Ts1，校正后G(s)K(Ts1),Kc2,c2aTs1s(Ts11)(1lle1)(ss1)ld7、3.75k5。8、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A（7）1（10分

22、）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。ImjImjImj0Re00ReRe（a）（b）（c）ImImjj00ReRe（d）（e）题1图2、（10分）已知系统开环幅相频率特点以以下列图所示，试依照奈氏判据鉴识系统的牢固性,并说明闭环右半平面的极点个数。其中p为开环传达函数在s右半平面极点数，Q为开环系统积分环节的个数。ImIm0Im0ReReRe101100p0p0p0Q1Q3Q00(a)(b)(c)3、（15分）某系统方框图以以下列图所示，试：（1）绘制系统的一般根轨迹并写出绘制步骤；（2）应用根轨迹法解析系统稳准时K的取值范围。R(s)K1C(s)0.5s1s

23、(s1)4、（10分）已知单位负反响系统的开环传达函数为2s1G(s)2，试求系统的单位脉冲响应s和单位阶跃响应。5、（10分）已知一复合控制系统的方框图以下，r(t)2t1(t)试求：（1）无补偿通道Ks时，系统的稳态误差；KsR(s)E(s)KC(s)2Ks(0.25s1)（2）加入补偿通道Ks后系统的稳态误差。（12分）6、（15分）系统结构以下列图：R(s)Gc(s)1C(s)s2（1）当选择校正装置Gc(s)kc时，解析系统牢固性；（2）当选择校正装置Gc(s)10s1时，解析系统牢固性，若系统牢固计算c和；0.01s1（3）确定校正后的系统型别及开环增益。7、（15分）设失散控制系

24、统结构以下列图。(1)求C(Z)/R(Z)和E(Z)/R(Z)；(2)为保证系统牢固k和T之间应满足什么关系。r(t)e(t)T1eTs1c(t)Ks(s2)8、（15分）应用描绘函数法解析非线性系统。第一应该归化系统模型。试将以下非线性系统化为吻合要求的形式。（N(A)为非线性环节）N(A)G(s)(a)H(s)G(s)H(s)N(A)(b)1KJs2(c)N(A)s参照答案A（7）1、根轨迹略。2、（a）不牢固，右半平面有两个根。（b）系统牢固。（c）不牢固，右半平面有两个根。3、根轨迹略。0k3。4、()2ettet(0);()1ettet(t0)。cttct5、（1）无补偿时ess1；

25、有补偿时ess1k2。2k2k6、（1）系统不牢固。（2）系统牢固，c10,83.72。（3）2型系统，k=1。7、G(z)0.5k(1e2T);ze2Tc(z)0.5k(1e2T)e2T);E(z)ze2TR(z)ze2T0.5k(1R(z)ze2T0.5k(1e2T)e2T0.5k(1e2T)18、方框图略。各系统的线性部分为（a）G(s)H(s)；（b）G(s)H(s)；（c）ks。1G(s)Js2k自动控制原理试卷A（8）1、（10分）系统方框图以以下列图所示，若系统单位阶跃响应的超调量%16.3%，在单位斜坡输入时ess=0.25,试求：（1），n，K，T的值；R(s)E(s)1C(

26、s)Ks(s1)Ts1（2）单位阶跃响应的调治时间ts，峰值时间tp。2、（15分）某系统方框图以以下列图所示，试求系统的传达函数C(s),E(s)。R(s)R(s)G3(s)R(s)E(s)C(s)G1(s)G2(s)3、拥有扰动输入的控制系统以以下列图所示，求：当r(t)n1(t)n2(t)1(t)时系统的稳态误差。（10分）N1(s)N2(s)R(s)12C(s)0.1s1s(s1)4、（15分）已知最小相位系统的开环对数幅频渐近线以以下列图所示：（1）试写出系统的开环传达函数，并计算各参数；（2）大体画出开环对数相频特点的大体曲线。L()(dB)41.25404020050041004

27、05、（20分）系统结构以下列图：用根轨迹的角均分线法将主导极点设计在SA2j23处，试确定校正装置Gc(s)szc中的kc、zc和pc参数；R(s)Gc(s)1C(s)kcpcss22）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治时间；（4）计算校正后的c和。6、（15分）解析以下列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，闭环系统的脉冲传达函数。R(s)1eTsk0C(s)Tss(s1)注：z1z，z1(zTz，z1z。sz1s21)2sazeaT7、（15分）已知系统结构图，设m1，假定初始条件为e(0)6,e(0)0，求系统相轨迹J2

28、方程及绘制相轨迹。e(t)xeMy1c(t)s1Js2r(t)0-M参照答案A（8）1、（1）0.5,n2,k4,T0.25；（）ts3sstp1.81s。2(4),2、c(s)G2G3G1G2G3G1G2;E(s)1G2G2G3。R(s)12G1G2G1G2R(s)12G1G2G1G23、ess1。1s1)100(14、图略。G(s)16,0.433,k100,T11。(20.35s1)1616s1)(s5005、（1）pc8,zc2,kc32；（2）校正后的系统型别为2，开环增益为8；（3）ts2s,%16.3%；（4）c4,36.86。6、不带零阶保持器G(z)z20.63z；带保持器G

29、(z)0.37z0.26。0.73z0.37z2z0.367、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A（9）1、（10分）已知系统的单位阶跃响应为C(t)5(1e0.5t)(t0)，试求系统的传达函数G(s)及调治时间ts(0.02)。2、（10分）某闭环系统的特点方程为D(s)s46s3(k2)s23ks2k0，试求系统产生等幅振荡的k值。3、（12分）某系统方框图以下，试求：（1）C(s),E(s)；（2）C(s),E(s)。R(s)R(s)N(s)N(s)N(s)R(s)E(s

30、)G2C(s)G1G34、（9分）已知系统的开环零、极点分布以以下列图所示，试大体描绘出一般根轨迹的形状。ImImIm0ReReRe005、（15）已知单位反响系统的开环传达函数为K2，K0。Gkss2s1（1）绘制开环频率特点的极坐标图（从）；2）依照奈奎斯特牢固判据判断系统的牢固性；3）当系统不稳准时，计算闭环系统在右半平面的极点数。6、（15分）已知单位负反响系统的开环传达函数400，试从以下三种串通G(s)s2(0.01s1)校正网络中选择一种使系统的牢固程度最好。Gc1(s)s1，Gc2(s)0.1s1，Gc3(s)(0.5s1)2。10s10.002s1(10s1)(0.04s1)

31、7、（15分）设一采样系统以下列图，采样周期Ts=1。1）求闭环z传达函数。2）试求其在阶跃输入下的输出c(kTs)R(s)1C(s)s(s1)Ts8、（14分）试绘制xxx0方程所描绘系统的根轨迹。参照答案A（9）1、5G(s)2s1,ts8s。2、k=4c(s)G1G2G3G2G3E(s)1G2G2G3R(s)1G2G1G2G3;G1G2G33、R(s)1G2c(s)G3E(s)G3N(s)1G2G1G2G3;G1G2G3N(s)1G24、根轨迹略。5、图略。6、图略。选择超前校正时，网络校正的动向收效最好。7、G(z)0.63z;(z)z20.63z;c(z)0.63z11.10z21.

32、21z3(z1)(z0.37)0.74z1.378、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。相轨迹在开关线处圆滑连接。自动控制原理试卷A(10)一、（12分）典型二阶系统的开环传达函数为2G(s)n2n)s(s当取r(t)2sint时，系统的稳态输出为css(t)2sin(t450)，试确定系统参数,n二、（12分）试求以下列图所示无源校正网络的的传达函数，画出其伯德图并说明其特点(是超前还是滞后)。CR1U1R2U2三、（12分）某闭环系统的特点方程为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

33、响系统的开环传达函数为12s，试绘制系统K由G(s)1)(s(Ks1)0变化的根轨迹，写出绘制步骤，并说明闭环系统稳准时K的取值范围。（13分）五、（13分）系统方框图以下列图，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。N(s)R(s)E(s)1KC(s)s(s2)s3六、（12分）某采样系统如图。若要求当r(t)43t时ess*1。求K的取值范围。REE*1eTsYK(0.4s1)T1.2sss七、（14分）某最小相位系统用串通校正，校正前后对数幅频特点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达函数G

34、1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么种类的校正。C(s)E(s)八、（12分）已知系统结构图以下，试求系统的传达函数,参照答案A(10)1、1.5,n3.42、U1(s)R1R2CsR2，超前U2(s)R13、k=4。4、零度根轨迹，图略。1K145、15=K306、3.75k5。7、校正前G1(s)1；s(0.1s1)(0.01s1)校正后G1(s)10(10s1)；s(100s1)(0.1s1)(0.01s1)滞后校正网络G1(s)10(10s1)。(100s1)8、Cs2s5,Ess32.5s26.5s15Rss32.5s27.5s14Rss32.5s27.5s14自

35、动控制原理试卷A（11）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相平面解析法使用的限制性是什么？（6分）5写出绘制根轨迹的条件方程？（6分）二、（10分）已知系统由以下方程组成，试画出该系统的方框图或信号流图，并求出闭环传达函数Y(s)。X(s)X1(s)G1(s)X(s)G1(s)G7(s)G8(s)Y(s)X2(s)G2(s)X1(s)G6(s)X3(s)X3(s)X2(s)Y(s)G5

36、(s)G3(s)Y(s)G4(s)X3(s)三、（10分）一系统以以下列图所示1）要使系统闭环极点在5j5处，求相应的K1,K2值；2）设计G1(s)使系统在r(t)单独作用下无稳态误差；3）设计G2(s)使系统在n(t)单独作用下无稳态误差。G1(s)G2(s)N(s)R(s)K11C(s)s1sK2s1四、（10分）已知单位负反响系统的开环传达函数为k。G(s)s(s6)(s3)（1）绘制系统的根轨迹（0k）；（2）求系统临界牢固的k值与系统的闭环极点。五、（10分）试回答以下问题，重视从物理看法说明：1）有源校正装置与无源校正装置有何不相同特点？在实现校正规律时，它们的作用可否相同？2）

37、相位滞后网络的相位角是滞后的，为什么能够来改进系统的相位裕量？3）滞后从控制噪音的角度考虑，最好采用哪一种校正形式？j六、（10分）某单位负反响系统前向通路上有一个描绘函数为e4N(A)非线性环节，线性A30，试用描绘函数法确定系统可否产生自振荡？若存在求自振部分的传达函数为G(s)s(s2)荡的参数。七、（10分）失散系统方框图以以下列图所示。当输入r(t)21(t)，要求稳态误差e*ss0.1,求k的取值范围。R（s）T=0.11eTsCk（s）s(s1)参照答案A(11)1、略。2、Y(s)G2G3G4X(s)1G2G3G6G2G3G4G7G2G3G4G8G3G4G53、（1）K150,

38、K21,G1s,G2s50K2s14、（1）根轨迹略。（2）k=162。（3）系统的闭环极点：-9，j325、略。6、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，描绘控制系统的数学模型有、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。3PID控制器的传达函数为，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”的看法，能够由开环频率特点方便地解析系统特点。低频段斜率和地址决定了系统的；中频段斜率、开环截止斜率及中频段长度表征了系统的；高频段特点则反响了系统的。5非线性系统的解析设计方法有、等。6对于用闭环脉冲传达函

39、数描绘的采样控制系统，系统牢固的充分必要条件是。二、（10分）系统方框图以以下列图所示，试用梅逊公式求出它们的传达函数C(s)。R(s)R(s)1C(s)10ss1kS三、（15分）已知某控制系统的结构图以以下列图所示：N(s)R(s)E(s)200.1C(s)0.01s1s(0.5s1)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)作用下的动向性能指标（超调量%和调治时间ts）；（2）确定系统在给定信号r(t)0.2t和扰动信号n(t)1(t)共同作用下的稳态误差ess。四、（15分）以以下列图所示的控制系统。试画出系统随

40、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。resa10ys8s(s1)五、（15分）系统结构图以及校正后的对数幅频特点渐近线以以下列图所示。求：（1）写出串通校正装置的传达函数G校(s)；说明是什么型式的校正；（2）画出G校s的幅频特点渐近线，注明各转折点角频率。E(s)GosC(s)G校s80R(s)Go(s)s(s2)(s20)100-60六、（15分）已知系统结构以以下列图所示，k1,T1s,r(t)(1t)1(t)，求系统的稳态误差。r(t)e（t）T=0。11eTsc（t）e*（t）kss(s1)七、（15分）非线性系统以以下列图1所示，G(j),12所示。曲

41、线以以下列图N(A)（1）判断系统可否存在自振荡？若存在，求出自振荡频率和相应的开环增益k；（2）试定性解析，当k增大时，系统的自振荡振幅和频率会怎样变化？+jkN（A）s(s1)1350+EA-/4w图2参照答案A(12)1、略。2、C(s)11s1111k)sR(s)(1k)s2(13、ess=0.154、根轨迹略。5、（1）校正后的传达函数：G(s)K(s1)s(10s1)(0.1s1)(0.05s1)滞后超前网络：Gjiao(s)25(s1)(0.5s1)，(10s1)(0.1s1)（2）图略。（3）39.206、ess=17、存在牢固的自振荡。1,K3.14自动控制原理试卷A（13）

42、1(12分)一单位反响控制系统的开环传达函数为G(s)as1，式中a0.4,b0.5s(sb)（1）指出系统开环零点及开环极点；（2）指出系统闭环零点及闭环极点；（3）求出系统的阻尼比及自然振荡角频率n；（4）求当a0时系统的性能指标%,ts。2（10分）系统闭环特点方程为D(s)s64s54s44s37s28s100试判断闭环牢固性，并确定所有特点根的分布。3（10分）试求以下列图所示方块图的传达函数Y(s),Y(s),E(s),E(s),Z(s)。X(s)F(s)X(s)F(s)E(s)F(s)X(s)E(s)G(s)Y(s)Z(s)H(s)4（14分）设单位反响系统的开环传达函数为：G(s)5(1s)(s1)(Ts1)绘制T从0变化的根轨迹，并求出闭环系统在阶跃信号作用下，输出响应为单调衰减过程的T的范围。5（12分）已知两系统的开环对数幅频特点以下列图，试问在系统（a）中加入何样的串通环节能够达到系统（b）。（w）-20-4