自动控制原理试题及答案

1、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()Gs，则该系统的开环传递函数为()Gs。2、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。3、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对应时域性能指标调整时间st，它们反映了系统动态过程的快速性4、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中P是指开环传函中具有正实部的极点的个数，Z是指闭环传函中具有正实部的极点的个数，R指奈氏曲线逆时针方向包围(-1,j0)整圈数。5、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率n2，阻尼比20.7072该系统的特征方程为2220ss，该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。1、关于传递函数，错误的说法是(B)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、系统特征方程为0632)(23ssssD，则系统(C)A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数2Z。3、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是(A)A、如果闭环极点全部位于S左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C、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；D、如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。4、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是(D)A、主反馈口符号为“-”；B、除rK外的其他参数变化时；C、非单位反馈系统；D、根轨迹方程（标准形式）为1)()(sHsG。5、已知开环幅频特性如图2所示，则图中不稳定的系统是(B)。系统①系统②系统③图2A、系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定6、若某串联校正装置的传递函数为1011001ss，则该校正装置属于(B)。A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断7、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的(D)。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8、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统(B)。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09、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：(C)A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差；B、稳态误差计算的通用公式是20()lim1()()ssssRseGsHs；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。10、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是(A)。A、*(2)(1)KsssB、*(1)(5Ksss）C、*2(31)Ksss－D、*(1)(2)Ksss11、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：CA、闭环零点和极点B、开环零点C、闭环极点D、阶跃响应12、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的(A)。A、稳态精度B、稳定裕度C、抗干扰性能D、快速性三、（共20分）系统结构图如图4所示：1、写出闭环传递函数()()()CssRs表达式；（4分）2、要使系统满足条件：707.0,2n,试确定相应的参数K和；（4分）3、求此时系统的动态性能指标st,00；（4分）4、ttr2)(时，求系统由()rt产生的稳态误差sse；（4分）5、确定)(sGn，使干扰)(tn对系统输出)(tc无影响。（4分）解：1、（4分）22222221)()()(nnnssKsKsKsKsKsKsRsCs2、（4分）2224222nnKK707.04K3、（4分）0010032.42e83.2244nst4、（4分）)1(1)(1)(2ssKssKsKsKsG11vKK414.12KssKAe5、（4分）令：0)()(11)()()(＝ssGssKsNsCsnn得：KssGn)(图4四、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rKGsss:1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）2、确定使系统满足10的开环增益K的取值范围。（7分）1、绘制根轨迹（8分）(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分）(2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）；（1分）(3)3条渐近线：180,602333a（2分）(4)分离点：0321dd得：1d（2分）432ddKr(5)与虚轴交点：096)(23rKssssD06)(Re09)(Im23rKjDjD543rK（2分）绘制根轨迹如右图所示。2、（7分）开环增益K与根轨迹增益Kr的关系：139)3()(22ssKssKsGrr得9rKK（1分）系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：54rK，（2分）系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：544rK，（3分）系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围：694K（1分）六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L如图5所示：1、写出该系统的开环传递函数)(0sG；（8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。（3分）3、求系统的相角裕度。（7分）4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4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。故其开环传函应有以下形式12()11(1)(1)KGssss(2分)由图可知：1处的纵坐标为40dB,则(1)20lg40LK,得100K(2分)1210和=100（2分）故系统的开环传函为1100110100)(0ssssG（2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：开环频率特性0100()1110100Gjjjj（1分）开环幅频特性022100()1110100A（1分）开环相频特性：110()900.10.01stgtg（1分）3、求系统的相角裕度：求幅值穿越频率，令022100()11110100A得31.6/crads（3分）11110()900.10.01903.160.316180ccctgtgtgtg（2分）0180()1801800c（2分）对最小相位系统0临界稳定4、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈。