自动控制原理试题(含答案)

题号一二三四五六七总分分数1612241612911成绩一、（共16分，每空2分）填空题。1、根据有无反馈，控制系统可分为两类：（）。2、传递函数的定义是（）。3、233)(2ssssF的拉氏反变换为（）。4、非最小相位系统是指（）。5、某闭环传递函数为121)()(ssRsC的控制系统的截止频率b为（）srad/。6、线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于z平面（）。7、已知某控制系统开环传递函数为12s，则该系统的剪切频率c为（）srad/，相角储备为（）度。二、（共12分）系统的方块图如下，试求：1、通过方块图化简求闭环传递函数sRsC（用梅逊公式也可）。（8分）2、误差传递函数)()(sRsE。（4分）G1R(s)C(s)－＋－G7＋G5G2G3G6E(s)G4＋－三、（共24分）某单位负反馈控制系统如图，阻尼比5.0，试求：R(s)C(s)－＋)1(ssK1、系统类型、阶次。（2分）2、K、无阻尼振荡角频率n、有阻尼振荡角频率d的值。（6分）3、系统的开环传递函数)(sGK。（2分）4、静态误差系数Kp，Kv和Ka。（3分）5、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差sspe，ssve，ssae。（3分）6、峰值时间pt，最大超调量%p。（4分）7、输入信号为2)(tr时，系统的稳态输出)(c、输出最大值maxc。（4分）四、（共16分）传递函数题。1、（从图(a)，(b)中选作一题）求系统输入为ix，输出为ox时的传递函数)()(sXsXio。（6分）mfk2k1ixoxxixoR1R2C注：图(a)中，ix,ox是位移量；图(b)中，ix,ox是电压量。(a)(b)2、已知最小相位系统对数幅频渐近线如图，试求对应的传递函数)(sG。（6分）1/sraddBL/)(dB0200.5decdB/20decdB/03、已知采样控制系统如图所示，写出系统的闭环脉冲传递函数)()(zRzC。（4分）-+)(2sG)(sC)(1sG)(sH)(sR五、（共12分）1、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)42()(2sssKsGK，试确定使系统产生持续振荡的K值，并求振荡频率。（6分）2、下图中，图（a）为某一系统的开环幅相频率特性曲线，图（b）为另一系统的开环对数幅相频率特性曲线，PR为开环右极点数，试判断两个系统的闭环稳定性。（6分）ReIm0)(L)(0)()(jHjG)0,1(j2RP2RP（a）（b）燕山大学试卷密封线共8页第7页六、（共9分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为)2(4)(sssGK，试求：1、绘制开环对数幅频特性曲线的渐近线。（4分）2、输入为)902sin(2)(ttr时，闭环系统的稳态输出ssc。（5分）七、（共11分）图（a）、（b）中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，采用校正后，曲线由实线变为虚线，试问：1、串联校正有哪几种形式？（3分）2、图（a）、（b）应分别采取什么校正方法？（4分）3、图（a）、（b）所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？（4分）-1-1-2-2-1-2-2)(L)(L-10dB0dB注：-1表示-20dB/dec，-2表示-40dB/dec（a）（b）一、（共16分，每空2分）1、开环控制系统、闭环控制系统2、当初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比3、ttee224、若控制系统的传递函数中有零点或极点在复平面[s]的右半部，则称为非最小相位传递函数，相应的系统称为非最小相位系统5、0.56、以圆心为原点的单位圆内7、3，120二、（共12分）1、（8分）将A点后移G1R(s)C(s)－＋－G7＋G5G2G3G6/G4E(s)G4＋－G1R(s)C(s)－＋G7E(s)G2G3G41+G3G4G5+G2G3G6G1R(s)C(s)－＋－G7＋G5G2G3G6E(s)G4＋－AG1R(s)C(s)－＋G7＋G2E(s)－G3G41+G3G4G5G6/G4R(s)C(s)G1G2G3G41+G3G4G5+G2G3G6+G1G2G3G4G7所以，7432163254343211)()(GGGGGGGGGGGGGGGsRsC2、（4分）743216325436325437711)()(1)()()()()(GGGGGGGGGGGGGGGGGsRsCGsRsCGsRsRsE三、（共24分）1、1型、2阶（2分）2、K=1（2分）n=1srad/（2分）21nd866.023srad/（2分）3、)1(1)(sssGK（2分）4、)(lim0sGKKsp（1分）)(lim0ssGKKsv1（1分）0)(lim20sGsKKsa（1分）5、0)1/(1psspKe（1分）vssvKe/11（1分）assaKe/1（1分）6、3π223ππdpt3.63（2分）%3.16%100%100%225.015.01eep（2分）7、112)()()(2ssssGsRsCB；2112lim)(lim)(lim)(200ssssssCtccsst（2分）33.2%)1(2maxpc（2分）四、（共16分）1、（从图(a)，(b)中选作一题）。（6分）(a)解：列写动力学微分方程：0))((2122oiooxxkkdtdxftdxdm经拉式变换得：0)]()()[()()(212sXsXkksfsXsXmsoioo)()()()()()(21212sXkksXkksfsXsXmsiooo化简并整理，得：21221)()(kkfsmskksXsXio(b)解：采用运算电阻的方法：1)CR(R1CR1/CRRC/1R)()(212212sssssXsXio2、（6分）系统由一个比例环节和一个惯性环节组成。即1)(TsKsG由20lgK＝20得K＝10；转角频率T0.5，得T＝2。所以，1210)(ssG3、（4分）)()(1)()()(2121zHzGGzGGzRzC五、（共12分）1、（6分）方法一：系统的闭环传递函数为：KsssKsGB42)(23特征方程为：042)(23KssssD列劳斯表s314s22Ks1242Ks0K要使系统稳定，则0242;0KK。得：08K所以，使系统产生持续振荡的K值为：8K将8K代入特征方程，即0)2)(4(842)(223ssssssD解得其虚根为，2js。所以，振荡频率2方法二：系统临界稳定，所以过)0,1(j点，则sssKsssKsGK42)42()(232＝01)4(2)(32jjKjGK)4(232jK，即043所以，8K，22、（6分）（a）N＋－N－＝0－2＝0，ZR＝PR－2N＝6，所以闭环不稳定。（3分）（b）N＋－N－＝2－1＝1，ZR＝PR－2N＝0，所以闭环稳定。（3分）六、（共9分）1、（4分）)15.0(2)2(4)(sssssGK所以，2K，dBK62lg20lg20；2T-20dB/dec10-40dB/dec2dB62lg20dBL/)(1/srad2、（5分）闭环传函为424)(1)()(2sssGsGsGKKB，频率特性为244)(2jjGB2，144)2()4(4)(222A，即：1)2(A9042)(2arctg，即：90)2(2)2(2A；090)2(系统稳态输出为：tcss2sin2七、（共11分）1、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正。（3分）2、（a）串联相位滞后校正。（2分）（b）串联相位超前校正。（2分）3、相位滞后校正提高了低频段的增益，可减少系统的稳态误差。（2分）相位超前校正改善了系统的稳定性，使剪切频率变大，提高系统的快速性。（2分）