自动控制原理考试试卷

第1页共13页自动控制原理试题2．（10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94teethtt，试求系统的传递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性jjHG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。试确定闭环系统稳定的K值的范围。4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)()(,)()(sRsEsRsC1．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(4)(SSsG，求该系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。3．（10分）系统闭环传递函数为2222)(nnnssG，若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调节时间小于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区域。（8分）ReIm00K20,3pv（a）ReIm00K20,0pv（b）ReIm00K22,0pv（c）题4图题2图1G2G3G5GCRE4G6G第2页共13页6．（15分）已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如下图所示（分段直线近似表示）1、．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(6)(sssG，试求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。3、（10分）已知系统的结构图如下，试求：（1）开环的对数幅频和相频特性曲线；（2）单位阶跃响应的超调量σ%，调节时间ts；（3）相位裕量γ，幅值裕量h。7．（15分）已知系统结构图如下图所示，试求传递函数)()(,)()(sRsEsRsC。（1）试写出系统的传递函数G(s)；（2）画出对应的对数相频特性的大致形状；（3）在图上标出相位裕量Υ。第3页共13页3．（10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94teethtt，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。8．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)()(sRsC。1．某系统在单位阶跃输入及零初始条件下的输出响应为,1)(2tteetC求系统的传递函数和单位斜坡响应。（9分）3.某系统闭环特征方程为01616201282)(23456sssssssD，试判定闭环稳定性，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）4.控制系统如下图所示，已知r(t)=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取什么措施。（10分）1．（13分）试求下图所示无源网络的传递函数，其中R1=R2=1Ω，L=1H，C=1F，并求当ttu2sin5)(1时系统的稳态输出。一、（12分）某系统方框图如图所示。试求传递函数)()(sRsY，)()(sRsE题7图1G2G3GsCsR4G1H2H第4页共13页11s21s31s)(sy)(sR)(sE5.02三、（12分）典型二阶系统的开环传递函数为)2()(2nnsssG当取ttrsin2)(时，系统的稳态输出为)45sin(2)(0ttcss，试确定系统参数n,2、（10分）已知系统开环幅相频率特性如下图所示，试根据奈氏判据判别系统的稳定性,并说明闭环右半平面的极点个数。其中p为开环传递函数在s右半平面极点数，Q为开环系统积分环节的个数。4、（10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为212)(sssG，试求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。5、（10分）已知一复合控制系统的方框图如下，)(12)(tttr试求：（1）无补偿通道Ks时，系统的稳态误差；（2）加入补偿通道Ks后系统的稳态误差。（12分）)(sR)(sCKsK2)125.0(ssK)(sEeRmI01000Qp)(a010Qp)(beRmI100)(ceRmI1030Qp第5页共13页1、（10分）系统方框图如下图所示，若系统单位阶跃响应的超调量%3.16%，在单位斜坡输入时ess=0.25,试求：（1）ξ，ωn，K，T的值；（2）单位阶跃响应的调节时间ts，峰值时间tp。4、（15分）已知最小相位系统的开环对数幅频渐近线如下图所示：（1）试写出系统的开环传递函数；（2）概略画出开环对数相频特性的大致曲线。3、（12分）某系统方框图如下，试求：（1）)()(,)()(sRsEsRsC；（2）)()(,)()(sNsEsNsC。5、（15）已知单位反馈系统的开环传递函数为212ssKsGk，0K。（1）绘制开环频率特性的极坐标图（从）；（2）根据奈奎斯特稳定判据判断系统的稳定性；（3）当系统不稳定时，计算闭环系统在右半平面的极点数。11.01s)1(2ss)(1sN)(2sN)(sC)(sR20100404050044025.410)(L)(dB)(sR)(sC)(sEK)1(1ss1Ts)(sC)(sN)(sR)(sE1G2G3G第6页共13页三、（15分）已知某控制系统的结构图如下图所示：)(sR)(sN)(sC101.020s)15.0(1.0ss)(sE图中，)(sR和)(sN分别是系统的给定输入和扰动输入量，)(sC是输出量。求：（1）确定系统在给定)(1)(ttr作用下的动态性能指标（超调量%和调节时间st）；（2）确定系统在给定信号ttr2.0)(和扰动信号)(1)(ttn共同作用下的稳态误差sse。一、（20分）判断下列说法是否正确，在正确的前面画“T”，在错误的前面画“F”。每小题正确得1分，不判断不得分，判断错误扣1分。1.对于欠阻尼的二阶系统：（）①当阻尼比保持不变时，无阻尼自振荡频率越大，系统的超调量%也越大；（）②当阻尼比保持不变时，无阻尼自振荡频率越大，系统的调节时间st越小；（）③当无阻尼自振频率n不变时，阻尼比越大，系统的谐振峰值rM越大；（）④当无阻尼自振频率n不变时，阻尼比越大，系统的谐振频率r越小。2.对于线性定常的负反馈控制系统：（）①它的传递函数与外输入信号无关；（）②它的稳定性与外输入信号无关；（）③它的稳态误差与外输入信号无关；（）④它的特征方程是唯一的。二、（12分）某系统方框图如下，求传递函数)()(,)()(sNsCsRsC。(4)．已知系统的开环传递函数为)(sKG在右半平面有两个极点，10,1,1.0KKK时的开环频率响应的Nyquist如图（A）（B）（C）所示，试用Nyquist判据确定K为哪一个值时，闭环系统是稳定的。第7页共13页ImRe01)(jKG010KImRe01)(jKG01.0KImRe01)(jKG01K（A）（B）（C）A：1.0K；B：1K；C：10K。6、（12分）已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图所示。求：（1）此时系统的相位裕度0？（2）若要使30，则要系统开环增益为多少？2、（10分）试建立题1图所示校正环节的动态结构图，并指出这是一个什么样的校正环节。4.（15分）当从0到变化时的系统开环频率特性jjHG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。试确定闭环系统稳定的K值的范围。L()(dB)[20][40][60]00.1C10题1图-+2RfRru1RCCuReIm00K20,3pv（a）ReIm00K20,0pv（b）ReIm00K22,0pv（c）题4图第8页共13页6．（15分）单位负反馈系统开环传递函数)101.0)(11.0(100)(ssssG。（1）求系统的穿越频率和相角裕量，并分析系统的稳定性；1、（12分）已知系统的传递函数分别为（1）11)(21sTsTsG；（2）11)(21sTsTsG；（3）11)(21sTsTsG；（其中)021TT试分别画出以上三个系统的伯德图。3、（12分）给定系统的动态结构图，如题1图所示。试求传递函数sRsC，sRsE。4、（12分）具有单位负反馈系统的开环传递函数为)2348242(46)(234ssssssG试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。2．10分）已知系统的传递函数为15.010)(ssG，求在频率HZf1幅值10mr的正弦输入信号作用下，系统的稳态输出的幅值和相位。4．（9分）已知系统开环幅相频率特性如下图所示，试根据奈氏判据判别系统的稳定性,并说明闭环右半平面的极点个数。其中p为开环传递函数在s右半平面极点数，为开环积分环节的个数。6．（16分）某最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示，要求：（1）写出系统的开环传递函数；（2）利用相位裕量判断系统的稳定性；（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。题1图1G2G3G5GCRE4G6G第9页共13页1.010c2040600)(L20三、（16分）已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如下图所示：1、试写出系统的传递函数G(s)。2、画出对应的对数相频特性曲线的大致形状，用奈氏判据分析稳定性。3、若系统稳定，在图上标出穿越频率和相位裕量Υ。40-40-20-40(dB))(L00-180-90)(o()120155-20二、（10分）控制系统如下图所示，已知ttr)(，)(1)(ttn，1T、2T、1K、2K均大于零，求系统的稳态误差，并说明要想减小稳态误差应采取什么措施。)(sR)(sC111sTK)1(22sTsK)(sN)(sE四、（9分）已知系统开环幅相频率特性曲线如下图所示，试根据奈氏判据判别系统的稳定性,并说明闭环右半平面的极点个数。其中p为开环传递函数在s右半平面极点数，Q为开环积分环节的个数。第10页共13页0)(beRmI1)(a0eRmI1030Qp011Qpe0)(c1mIeR00Qp0五、（15分）已知最小相位系统的开环对数幅频渐近线如下图所示：1、试写出系统的开环传递函数。2、概略画出开环对数相频特性的大致曲线。3、若系统稳定，在图上标出穿越频率和相角裕量。40-40-20-40(dB))(L00-180-90)(o()4500100第11页共13页四、（15分）已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示。1、求系统开环传递函数，用Routh判据判稳定性；2、绘制开环对数相频特性曲线，分析系统的稳定性；3、计算剪切频率和相角裕量；4、若系统稳定，确定系统在何种典型输入下有差？单位幅度输入时稳态误差是多少？三、（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为)1()1()(2TsssksGk，且~0:,0kT。1、用Routh稳定判据分析系统的稳定性；3、绘制Bode图及Nyquist曲线，由Nyquist稳定判据分析系统稳定性。四、（15分）已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示。1、求系统开环传递函数，用Routh判据判稳定性；；2、绘制开环对数相频特性曲线，分析系统的稳定性；3、计算剪切频率和相角裕量（小数点后保留1位）。4、若系统稳定，确定系统在何种典型输入下有差？单位幅度输入时稳态误差是多少？L第12页共13页7、最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示，试求：（1）系统的开环传递函数)(sG；（2）画出对应的对数相频特性曲线的大致形状；（3）求出相位稳定裕量。（15分）2、（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)1()(TssKsG，在正弦信号ttr10sin)(作用