经典控制理论考试试题

1经典控制理论习题解答第一章考试题库1、重庆三峡学院04至05学年度第2期自动控制原理课程考试试题册A卷（02级电信)一、填空（本题共20分，共10小题，每题各2分）l．自动控制是。2．反馈控制的基本原理是。3．一个反馈控制系统通常由、、、、、等几个部分组成。4．按给定量的运动规律，控制系统可分为、、。5．系统的频率特性是指。6．一个设计性能良好的控制系统，应当满足、、三个方面的要求。7．根轨迹的模值方程为,相角方程为。8．非线性特性的描述函数定义为。9．对于高阶系统，系统主导极点是指。10．采样系统的脉冲传递函数定义为：。二、（本题共15分）某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压ur是系统的输入量，箱体内液体的实际温度θ为输出量，插入箱体内的热电偶的输出Uθ与θ成正比。试分析该系统的工作原理并画出方框图。二、（本题共15分）测得某二阶系统的单位阶跃响应c(t)如图所示，已知该系统具有单位负反馈，试确定其开环传递函数。2四、（本题共15分，共2小题）1）设某系统的特征方程式为：，试用劳斯稳定判据判别系统的稳定性。2）下图表示开环传递函数G(s)的奈奎斯待图，P为G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。（a）（b）五、（本题共15分）已知最小相位开环系统的渐近对数幅频特性如图所示。试求取系统的开环传递函数。六、（本题共20分）已知单位反馈系统的开环传递函数为：试设计一个串联超前校正环节，使系统的相角裕量不小于45度，截止频率不低于50rad／s。3自动控制原理课程考试试题A卷评分标准一、（本题共20分，共10小题，每题各2分）1、在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。2、检测误差，用于纠正误差。3、控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。4、随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统5、线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。6、稳定性、快速性、准确性7、8、9、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响应中起主导作用，而其它极点距离虚轴较远，可以近似忽略。10、G（Z）=C（Z）/R（Z）。二、（本题共15分）三、（本题共15分）四、（本题共15分）1）不稳定，2）（a）不稳定、（b）不稳定五、（本题共15分）六、（本题共20分）42、重庆三峡学院04至05学年度第2期自动控制原理课程考试试题册B卷（02级电信）一、填空（本题共20分，共10小题，每题各2分）l．自动控制是。2．反馈控制的基本原理是。3．一个反馈控制系统通常由、、、、、等几个部分组成。4．按给定量的运动规律，控制系统可分为、、。5．系统的频率特性是指。6．一个设计性能良好的控制系统，应当满足、、三个方面的要求。7．根轨迹的模值方程为,相角方程为。8．非线性特性的描述函数定义为。9．对于高阶系统，系统主导极点是指。10．采样系统的脉冲传递函数定义为：。二、（本题共15分）电冰箱制冷系统工作原理如图。继电器的输出电压Ua就是加在压缩机上的电压。简述工作原理，指出控制对象、执行元件、测量元件、被控变量、参考输入，绘出系统元件框图。三、（本题共15分）已知系统结构图如图所示，单位阶跃响应的超调量为16．3％，峰值时间tp＝1秒．试确定参数τ、K。5四、（本题共15分，共2小题）1）设某系统的特征方程式为：，试用劳斯稳定判据判别系统的稳定性。2）下图表示开环传递函数G(s)的奈奎斯待图，P为G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。（a）（b）五、（本题共15分）已知某开环系统的传递函数为：试绘制该系统的Bode图。六、（本题共20分）设单位反馈I型系统原有部分的开环传递函数为：要求静态速度误差系数Kv≥8，相角裕量γ＞35度，设计串联校正装置。6自动控制原理课程考试试题B卷评分标准一、（本题共20分，共10小题，每题各2分）8、在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。9、检测误差，用于纠正误差。10、控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。11、随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统12、线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。13、稳定性、快速性、准确性14、8、9、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响应中起主导作用，而其它极点距离虚轴较远，可以近似忽略。10、G（Z）=C（Z）/R（Z）。二、（本题共15分）三、（本题共15分）四、（本题共15分）1）不稳定，2）（a）稳定，（b）稳定。五、（本题共15分）六、（本题共20分）74、重庆三峡学院2005至2006学年度第2期自动控制原理课程考试试题册A卷试题使用对象：物理与电子信息院（系）03级电子信息工程专业1、2班(本科)一、（本题20分）填空l．自动控制是指。2．PID控制器输入输出关系表达式为：u（t）=。3．改善二阶系统响应的措施有：、。4．开环对数幅率特性的低频段反映了系统的，中频段反映了系统的和，高频段反映了系统。5．系统的频率特性是指。6．根据开环频率特性曲线绘制闭环频率特性曲线的两种图线是：和。7．根轨迹的模值方程为,相角方程为。8．非线性特性的描述函数定义为。9．消除系统结构不稳定的措施可以有两种，一种是，另一种是。10．采样系统的脉冲传递函数定义为：。三、（本题10分）回答下列问题1、什么是主导极点？什么是主导极点分析法？2、简述绘制系统根轨迹图的步骤。四、（本题10分）系统结构图如图所示，试求系统的闭环传递函数C（S）/R（S）。四、（本题15分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为：)101.0()(ssKsG当K=10时，试求系统在单位阶跃函数输入时系统的阻尼比、无阻尼自然频率n、峰值时间pt、超调量%和调整时间st。-Rs()Cs()1Gs()2Gs()1Hs()--8五、（本题共15分）已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：)1)(1()(213210sTsTsKKKKsG输入信号为)(1)()(tbtatr，其中ba,为常数。试求系统稳态误差sse时，各参数应保持的关系。六、（本题15分，共2小题）1）已知某调速系统的特征方程式为：0)1(16705175.4123Ksss求该系统稳定的K值范围。2）下图表示开环传递函数G(s)的奈奎斯特图，P为G(s)的正实部极点数目，试判定闭环系统的稳定性。七、（本题15分）已知单位反馈系统的开环传递函数为：)2(4)(ssKsG试设计一个串联超前校正环节，使校正后系统的速度误差系数120sKv，相角裕量45。9重庆三峡学院2005至2006学年度第2期自动控制原理课程考试试题A卷评分标准命题人廖祥学使用于物理与电子信息院（系）03级电子信息工程专业1、2班（本科）一、（本题20分）15、在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。16、)()()()(0teKdeKteKtudtdDtIP17、误差信号的比例-微分控制、输出量的速度反馈控制。18、稳态精度，平稳性、快速性，对输入端高频信号的抑制能力。19、线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。20、等M、等N圆图，Nichole图。21、111niimiipszsK，,2,1,0,)12()()(11kkpszsniimii8、11212111arctanBAXBAXYN9、改变积分性质，引入比例-微分控制。10、)(/)()(zRzCzG。二、（本题10分）1、主导极点：如果系统中有一个(极点或一对)复数极点距虚轴最近，且附近没有闭环零点；而其它闭环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大5倍以上，则此系统的响应可近似地视为由这个（或这对）极点所产生。主导极点分析法：对于高阶系统，用主导极点对系统进行近似分析，从而将一个高阶系统简化为一阶或二阶的分析的方法。2、⑴分支数；⑵连续性与对称性；⑶起点与终点；⑷实轴上的根轨迹；⑸根轨迹的渐近线⑹根轨迹与实轴的交点；⑺出射角、入射角；⑻根轨迹与虚轴交点；（9)闭环极点和与积三、（本题10分）12121211)()(HGGGGGGsRsC四、（本题15分）stP36.0、%3.16%、stS7.0五、（本题15分）21213210TTTTKKKKb六、（本题15分）1）9.111K，2）临界稳定七、（本题15分）sssssG054.01277.014.184.42.4)(104、重庆三峡学院05至06学年度第2期自动控制原理课程考试试题册B（03级电信3班)一、（本题20分）填空l．自动控制是指。2．反馈控制的基本原理是。3．一个反馈控制系统通常由、、、、、等几个部分组成。4．按给定量的运动规律，控制系统可分为、、。5．系统的频率特性是指。6．一个设计性能良好的控制系统，应当满足、、三个方面的要求。7．根轨迹的模值方程为,相角方程为。8．非线性特性的描述函数定义为。9．消除系统结构不稳定的措施可以有两种，一种是，另一种是。10．采样系统的脉冲传递函数定义为：。二、（本题10分）回答下列问题1、简述绘制系统根轨迹图的步骤。2、频率特性法的主要特点是什么？三、（本题10分）通过方框图变换，求取下图所示系统的闭环传递函数。四、（本题15分）设一随动系统如图所示，要求系统的超调量为0.2，峰值时间stp1.0，试求：1）增益K和速度反馈系数。2）根据所求的值，计算该系统的。)(sR)(sCs1)1(ssK—srtt,-Rs()Cs()2Gs()2Hs()3Gs()1Hs()4Gs()1Gs()--+,K11五、（本题15分）已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：)104()12(10)(22sssssG试求当参考输入信号为221)(tttr时，系统的稳态误差。六、（本题15分）1）设某系统的特征方程式为：0516188234ssss，试用劳斯判据确定系统的稳定性。2）下图表示开环传递函数G(s)的奈奎斯待图，P为G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。七、（本题15分）设单位反馈系统原有部分的开环传递函数为：)5(500)(ssKsG要求静态速度误差系数1100sKv，相角裕量45，设计串联校正装置。12重庆三峡学院2005至2006学年度第2期自动控制原理课程考试试题B卷评分标准（03级电信3班）一、（本题共20分，共10小题，每题各2分）22、在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。23、检测误差，用于纠正误差。24、控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。25、随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统26、线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。27、稳定性、快速性、准确性28、111niimiipszsK，,2,1,0,)12()()(11kkpszsniimii8、11212111arctanBAXBAXYN9、改变积分性质，引入比例-微分控制。10、)(/)()(zRzCzG。二、（本题10分）１、答：⑴分支数；⑵连续性与对称性；⑶起点与终点；⑷实轴上的根轨迹；⑸根轨迹的渐近线，⑹根轨迹与实轴的交点；⑺出射角、入射角；⑻根轨迹与虚轴交点；9)闭环极点和与积。２、答：（1）频率特性具有明确的物理意义，它可以用实验的方法来确定，这对于难以列写微分方程式的元部件或系统来说，具有重要的实际意义。（2）由于频率响应法主要通过开环频率特性的图形对系统进行分析，因而具有