自动控制原理试题答案与试题.doc

1、自动控制原理模拟试题 2一、填空题（每空 1 分，共 15 分） 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 。3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用 ；在频域分析中采用 。4、传递函数是指在 初始条件下、线性定常控制系统的 与 之比。5、设系统的开环传递函数为 ，则其开环幅频特性为 2(1)

2、KsT，相频特性为 。6、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 对应时域性能指标 ，它们反映了系统动态过程的 c。二、选择题（每题 2 分，共 20 分）1、关于传递函数，错误的说法是 ( )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、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益 K C、增加微分环节 D、引入扰动补偿3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 (

3、) 。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4、已知系统的开环传递函数为 ，则该系统的开环增益为 ( )。50(21)sA、 50 B、25 C、10 D、5 5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( ) 。 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 0 D、速度误差系数为 06、开环频域性能指标中的相角裕度 对应时域性能指标( ) 。A、超调 B、稳态误差 C、调整时间 D、峰值时间%sestpt7、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )A、 B 、 C 、 D、21Ks(1)5Ks） 2(1)Ks (1)2

4、Ks8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。A、可改善系统的快速性及平稳性； B、会增加系统的信噪比；C、会使系统的根轨迹向 s 平面的左方弯曲或移动； D、可增加系统的稳定裕度。9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( )。A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性10、下列系统中属于不稳定的系统是( )。 A、闭环极点为 的系统 B、闭环特征方程为 的系1,2sj210s统C、阶跃响应为 的系统 D、脉冲响应为 的系统0.4()tcte0.4()8thte三、(8 分)写出下图所示系统的传递函数 （结构图化简，梅逊公式均可） 。()CsR四、 （共 20

5、分）设系统闭环传递函数 ，试求：2()1CsRTs1、 ； ； ； 时单位阶跃响应的超调量 、0.2sT8.0.8. %调节时间 及峰值时间 。 （7 分）stpt2、 ； 和 ； 时单位阶跃响应的超调量 、4.s.4.sT16.调节时间 和峰值时间 。 （7 分）stpt3、根据计算结果，讨论参数 、 对阶跃响应的影响。 （6 分）五、(共 15 分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为 ，(1)()3rKsGSH试： 1、绘制该系统以根轨迹增益 Kr 为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等） ；（8 分）2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围。 （7 分）六、 （共 2

6、2 分）已知反馈系统的开环传递函数为 ，试： ()(1)KGsHs1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10 分）2、若给定输入 r(t) = 2t2 时，要求系统的稳态误差为 0.25，问开环增益K 应取何值。（7 分）3、求系统满足上面要求的相角裕度 。 （5 分）自动控制原理模拟试题 2一、填空题(每题 1 分，共 20 分)1、水箱；水温2、开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统3、稳定；劳斯判据；奈奎斯特判据4、零； 输出拉氏变换；输入拉氏变换5、 ； (或： )21KTarctn180arctnT 2180arctnT6、调整时间 ；快速性st二、判断选择题(每题 2 分，共 2

7、0 分)1、B 2、C 3、D 4、C 5、B 6、A 7、B 8、B 9、A 10、D三、(8 分)写出下图所示系统的传递函数 （结构图化简，梅逊公式均可） 。()sR解：传递函数 G(s):根据梅逊公式 （1 分）1()niPCsG4 条回路: , ，123()()LGsHs24()LsH无互不接触回路。 （2 分）3 1特征式： 4234123141()()()()()iLGsHssGssG（ 2 分 ）2 条前向通道: ；1231()(), Pss（2 分）242131412342314()()()()() ()GssGsCsGRsHs （1 分）四、(共 20 分) 解：系统的闭环传

8、函的标准形式为： ，221() nsTss其中 1nT1、当 时， 0.28Ts22/10./1.222%5.7%486.0.8.611snpdneTt ss（4 分）当 时， 0.8Ts22/10.8/1.222%5%44.0.8.411snpdneTt ss（3 分）2、当 时， 0.4Ts22/10.4/1.222%5.4%4.0.141snpdneTt ss（4 分）当 时， 0.416Ts22/10.4/1.222%5.4%46.0.16.514snpdneTt ss（3 分）3、根据计算结果，讨论参数 、 对阶跃响应的影响。 （6 分）T(1)系统超调 只与阻尼系数 有关，而与时间

9、常数 T 无关， 增大，超调%减小；（2 分）(2)当时间常数 T 一定，阻尼系数 增大，调整时间 减小，即暂态过程缩st短；峰值时间 增加，即初始响应速度变慢； （2 分）pt(3)当阻尼系数 一定，时间常数 T 增大，调整时间 增加，即暂态过程变 st长；峰值时间 增加，即初始响应速度也变慢。 （2 分）pt五、(共 15 分)(1)系统有有 2 个开环极点（起点）：0、3，1 个开环零点（终点）为：-1； （2 分） (2)实轴上的轨迹：（-，-1）及（0，3） ； （2 分）(3)求分离点坐标，得 ； 1d12, 3d（2 分）分别对应的根轨迹增益为 , 9rrK(4)求与虚轴的交点系

10、统的闭环特征方程为 ,即(3)(1)0rss 2(3)0rrsKs令 ,得 2(3)0rrsjsK3 r（2 分）根轨迹如图 1 所示。图 12、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围系统稳定时根轨迹增益 Kr 的取值范围： ， 3r（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： ， 39r（3 分） 开环增益 K 与根轨迹增益 Kr 的关系： 3r（1 分）系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围： 13K（1 分）六、 （共 22 分）解：1、系统的开环频率特性为 ()(1)KGjHjj（2 分）幅频特性： ， 相频特性：2()1KA（ 2 分）()9

11、0arctn起点： ；（1 分）0,(),()9A终点： ；（1 分） 08，0:()9018曲线位于第 3 象限与实轴无交点。 （1 分）开环频率幅相特性图如图 2 所示。判断稳定性：开环传函无右半平面的极点，则 ，0P极坐标图不包围（1，j0）点，则 N根据奈氏判据，ZP2N0 系统稳定。 （3 分）2、若给定输入 r(t) = 2t 2 时，要求系统的稳态误差为 0.25，求开环增益 K： 系统为 1 型，位置误差系数 K P = ，速度误差系数 KV =K ， （2 分）依题意： ， 20.5svAe（3 分）得 8K（2 分）故满足稳态误差要求的开环传递函数为 ()(1)GsHs3、满足稳态误差要求系统的相角裕度 ：令幅频特性： ，得 ， 28()1A2.7c（2 分）， ()90arctn90artn.160c （1 分）相角裕度 ： 18()182c（2 分）图 2