湖北理工学院自动控制理论试卷.doc

1、 1 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 本 试卷 * * * * 班级： * * * * * *学号： * * * * * *姓名： * * * * * * * 共 2 页 第 1 页 考试方式 闭卷笔试 制卷份数 100 ( )4、闭环系统特征方程为0)4(1 ss K ，其根轨迹在实轴上的分离点为 A、 -1.577 B、 -0.423 C、 -2 D、 -1.414 ( )5、对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程式的所有系数都是正数是系统稳定的 ( )。 A、充分条件， B、必要条件， C、充分必要条件， D、 以上都不是 得分 阅 卷人 三、判断题 （你认为下列命题是否正确，对正

2、确的就在题干前的括号内打 “”，错误的打 “”，每小题 2 分，共 10 分） ( )1、型系统极坐标图的奈氏曲线的起点是在相角为的无限远处。 ( )2、滞后 超前校正装置奈氏图的形状为一个圆。 ( )3、二阶系统的阻尼比在大于 1 的范围时，阶跃响应曲线为非周期过程。 ( )4、某线性离散系统其特征方程为 D(z)=Z2 Z+1，则其稳定。 ( )5、在伯德图中反映系统动态特性的是中频段。 得分 阅卷人 四、简答题： （每小题 5 分，共 20 分） 1、描述函数： 2、偶极子： 3、焦点： 4、传递函数： 得分 阅卷人 五、计算题（ 每小题 10 分，共 20 分） 1) 系统方框图如下

3、,用两种方法求出传递函数)S(R)S(C。（每种方法 5 分） 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分 阅卷人 核分人 得分 阅卷人 一、 填空题 （ 每 空 1 分，共 10 分 ） 1、典型二阶 振荡 环节，当 0, D、 T0）： （ 1）绘制奈奎斯特图（ 5 分）； （ 2）试讨论系统的稳定的稳定性（ 5 分）。 得分 阅卷人 七、 综合题 （ 10 分） 采样系统如图示，其中采样周期 T=1s, 当输入为单位斜坡输入时，求系统的稳 态误差 e( )。 )8.0(25ssKts R(s) E(s) C(s) - - K1 111zseTs111se(t) u(t) u*(t) r

4、(t) c(t) _ e*(t) G1(s) G2(s) H1(s) G3(s) H2(s) G4(s) - - - R(s) C(s) ssK )2(1 - - R(s) C(s) )1(10ss3 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 本 试 卷 * * * * 班级： * * * * * *学号： * * * * * *姓名： * * * * * * * 共 2 页 第 1 页 考试方式 闭卷笔试 制卷份数 210 ( )4、闭环系统特征方程为 0)8(1 ss K其根轨迹在实轴上的分离点为 A、 -1.577 B、 -0.423 C、 -4 D、 -1.414 ( )5、某典型二阶系

5、统参数为 =0.5, n=2，则取 5%误差带时，其调节时间为 A、 1秒 B、 3 秒 C、 4.5 秒 D、 8 秒 得分 阅卷人 三、判断题 （你认为下列命题是否正确，对正确的就在题干前的括号内打 “”，错误的打 “”，每小题 2 分，共 10 分） ( )1、 系统单位阶跃响应函数的拉氏变换等于系统的传递函数。 ( )2、 某系统闭环特征方程为 s3-3s2+2s+1=0 则该系统是一不稳定系统 。 ( )3、 对同一线性定常系统，其传递函数与输入形式有关。 ( )4、 某线性离散系统其特征方程为 D(z)=Z2-Z+1，则其稳定。 ( )5、 采样系统的采样周期 T 越大，系统稳定性

6、越好。 得分 阅卷人 四、简答题： （每小题 5 分，共 20 分） 1、描述函数 2、偶极子 3、传递函数 4、非线性控制系统 得分 阅卷人 五、计算题（ 每小题 10 分，共 20 分） 1、（ 10 分）某系统微分方程如下，式中 ， T， K1 K5 均为常数， r(t)为输入， c(t)为输出，画出动态结构图，并求传函 。 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分 登分人 核分人 得分 阅卷人 一、 填空题 （ 每 空 1 分，共 10 分 ） 1、 对自动控制系统的基本要求是 、 、 ； 2、 线性定常系统稳定的充要条件是 ; 3、 系统根轨迹方程式为 ; 4、 实轴上根轨迹段右

7、边开环零极点数之和应为 ； 5、二阶振荡环节满足 时，其幅频无振峰。 6、 线性定常系统误差取决于 和 。 得分 阅卷人 7、理想继电特性的描述函数是 ； 二、单项选择题 （从下列各题四个备选答案中选出 一 个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选者，该题不得分。每小题2 分，共 10 分） ( )1、 某系统微分方程描述为 c(t)+5c(t)+3c(t)=4r(t)+2r(t)则其传函为 A、35 242 ss sB、 4 322 s ss C、3542 ssD、 14 123 2 s ss ( )2、 某单位反馈系统开环传函为)( 2ass 若使其成为二阶最佳模型，则

8、a 值为 A、 2 B、 22 C、 2 D、 2/2 ( )3、开环放大 倍数为 K的 I 型系统的静态位置误差系数 Ka 为 A、 B、 0 C、 K D、 1/K 4 * 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 试 卷 * * * * * * 班级： * * * * * * * 学号： * * * * * * * 姓名： * * * * * * * * * * 共 2 页 第 2 页 x1(t)=r(t)-c(t) x2(t)= dttdx)(1 +K1x1(t) x3(t)=K2x2(t) x4(t)=x3(t)-K5c(t) )()(435 txKdt tdx )()()(54 tx

9、Ktcdt tdcT 2、（ 10 分）已知系统结构如图示： R(s)为输入， N(s)为于拢 系统单位阶跃响应的超调量为 16.3%，峰值时间为 1 秒，试求 K 及 a 值。 R(s)=1(t)时，求 ess 。 得分 阅卷人 六、 分析题（ 每小题 10 分，共 20 分 ） 1、 某单位负反馈系统，开环传函为)2)(1()( sss KsG，试作出根轨迹 ,并 讨 论其稳定性。 2、图示为一单位负反馈最小相位系统对数幅频。 写出开环传函 G(s)； 判别系统稳定性并求出 得分 阅卷人 七、综合题 （ 10 分） 求图示系统输出 Z 变换 c(z) )1(1ssas - - R(s) C

10、(s) K - - E(s) L(dB) -40 -20 -20 -40 1 2 10 40 R(S) G3(s) H(s) G1(s) G2(s) C(s) - 5 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 本 试卷 * * * * 班级： * * * * * *学号： * * * * * *姓名： * * * * * * * 共 2 页 第 1 页 考试方式 闭卷笔试 制卷份数 ( )4、闭环系统特征方程为 0)4(1 ss K其根轨迹在实轴上的分离点为 A、 -1.577 B、 -0.423 C、 -2 D、 -1.414 ( )5、某典型二阶系统参数为 =0.6, n=5，则取 5%误差

11、带时，其调节时间为 A、 1秒 B、 3 秒 C、 1 秒 D、 8 秒 得分 三、判断题 （你认为下列命题是否正确，对正确的就在题干前的括号内打 “”，错误的打 “”，每小题 2 分，共 10 分） ( )1、系统的乃氏曲线不包围 (-1,j0)时 ,系统一定稳定。 ( )2、 某系统闭环特征方程为 3s2+2s+1=0 则该系统是一稳定系统。 ( )3、 线性定常系统的传递函数与输入形式有关。 ( )4、 线性离散系统的特征方程的根位于 Z 平面单位圆内。 ( )5、 采样系统的采样周期 T 越大，系统稳定性越好。 得分 四、简答题： （每小题 6 分，共 18 分） 1、谐波线性化 2、

12、 主导极点 3、脉冲传递函数 得分 五、计算题（ 每小题 10 分，共 20 分） 1、（ 10 分）图示系统，画出动态结构图，并求传函。 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分 阅卷人 核分人 得分 一、 填空题 （ 每 空 1 分，共 10 分 ） 1、 对自动控制系统的基本要求是 、 、 ； 2、 传函分别为 G1(s)和 G2(s)的两环节串联后的等效传函为 ； 3、负反 馈 系统根轨迹方程标准式为 ; 4、 根轨迹起于开环 点，终于开环 点； 5、 线性定 常系统的稳定的必要条件是 ； 6、零阶保持器的传递函数是 ； 得分 7、理想继电特性的描述函数是 ； 二、单项选择题 （从

13、下列各题四个备选答案中选出 一 个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选者，该题不得分。每小题 2 分，共 10分） ( )1、 某系统微分方程描述为 c(t)+5c(t)+c(t)=r(t)则其传函为 A、123 142 ss sB、 4 322 s ss C、 1512 ssD、 14 123 2 s ss ( )2、 某单位反馈系统开环传函为)( 1ass 若使其成为二阶最佳模型，则 a 值为 A、 2 B、 22 C、 2 D、 2/2 ( )3、开环放大倍数为 K的 I 型系统的静态速度误差系数 KV 为 A、 B、 0 C、 K D、 1/K u1 u0 C R

14、R R C C 6 * 黄石理工学院 学年度 年级 专业 自动控制理论 * * * * * * 班级： * * * * * * * 学号： * * * * * * * 姓名： * * * * * * * * * * 共 2 页 第 2 页 2、（ 10 分）图示系统中，定义误差为 e(t)=r(t)-c(t)； 1）当 n(t)=0 时， r(t)=1(t)，取 K=10sec-1，求 c(t)及阶跃响应指标 ts和 % ； 2)当 r(t)=1(t)， )(11.0)( ttn 时，求系统的稳态误差。 得分 六、 分析题（ 每小题 10 分，共 20 分 ） 1、某负反馈系统，开环传函为)2

15、)(1()( sss KsG，试作出根轨迹 ,并 讨论其稳定性并求系统的临界 K 值。 2、某单位负反馈最小相位系统其 bode 图如图示。写出开环传函。 得分 七、综合题 （ 12 分） 求图示系统输出 Z 变换 c(z) )11.0( Kss- + r(t) n(t) c(t) L(dB) -40 -20 -20 -40 1 2 10 40 R(S) G3(s) H(s) G1(s) G2(s) C(s) - 7 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 本 试 卷 * * * * 班级： * * * * * *学号： * * * * * *姓名： * * * * * * * 共 2 页 第

16、 1 页 考试方式 闭卷笔试 制卷份数 ( )4、闭环系统特征方程为 0)8(1 ss K其根轨迹在实轴上的分离点为 A、 -1.577 B、 -0.423 C、 -4 D、 -1.414 ( )5、某典型二阶系统参数为 =0.5, n=2，则取 5%误差带时，其调节时间为 A、 1秒 B、 3 秒 C、 4.5 秒 D、 8 秒 得分 三、判断题 （你认为下列命题是否正确，对正确的就在题干前的括号内打 “”，错误的打 “”，每小题 2 分，共 10 分） ( )1、 系统单位脉冲响应函数的拉氏变换等于系统的传递函数。 ( )2、 某系统闭环特征方程为 s3-3s2+2s+1=0 则该系统是一

17、不稳定系统。 ( )3、 对同一线性定常系统，其传递函数与输入形式无关。 ( )4、 某线性离散 系统其特征方程为 D(z)=Z2+4Z+3，则其稳定。 ( )5、 采样系统的采样周期 T 越大，系统稳定性越好。 得分 四、简答题： （每小题 5 分，共 15 分） 1、描述函数 2、偶极子 3、传递函数 得分 五、计算题（ 每小题 10 分，共 20 分） 1、（ 10 分）某系统微分方程如下，式中 ， T， K1 K5 均为常数， r(t)为输入， c(t)为输出，画出动态结构图，并求传函。 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分 阅卷人 核分人 得分 一、 填空题 （ 每 空 1

18、分，共 10 分 ） 1、 对自动控制系统的基本要求是 、 、 ； 2、 线性定常系统的特征位于 则系统稳定； 3、 系统根轨迹方程标准形式为 ； 4、对 1800根轨迹，实轴上根轨迹段右边开环零极点数之和应为 ； 5、二阶振荡环节当 n 时的幅频为 ； 6、 线性定常系统误差取决于 和 。 得分 7、理想继电特性的描述函数是 ； 二、单项选择题 （从下列各题四个备选答案中选出 一 个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未选者，该题不得分。每小题 2 分，共 10分） ( )1、 某系统微分方程描述为 c(t)+5c(t)+3c(t)=4r(t)+2r(t)则其传函为 A、35

19、 242 ss sB、 4 322 s ss C、3542 ssD、 14 123 2 s ss ( )2、 某单位反馈系统开环传函为)( 2ass 若使其成为二阶最佳模型，则 a 值为 A、 2 B、 22 C、 2 D、 2/2 ( )3、开环放大倍数为 K的 I 型系统的静态位置误差系数 Ka 为 A、 B、 0 C、 K D、 1/K 8 * 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 本 试 卷 * * * * * * 班级： * * * * * * * 学号： * * * * * * * 姓名： * * * * * * * * * * 共 2 页 第 2 页 x1(t)=r(t)-c(

20、t) x2(t)= dttdx)(1 +K1x1(t) x3(t)=K2x2(t) x4(t)=x3(t)-K5c(t) )()(435 txKdt tdx )()()(54 txKtcdt tdcT 2、（ 10 分）已知系统结构如图示： R(s)为输入， N(s)为于拢 系统 单位阶跃响应的超调量为 16.3%，峰值时间为 1 秒，试求 K 及 a 值。 N(s)=1(t),R(s)=1(t)时，求 ess 。 得分 六、 分析题（ 每小题 10 分，共 20 分 ） 2、 某单位负反馈系统，开环传函为)2()( ss KsG，试作出根轨迹 , 并 讨 论其稳定性。 2、图示为一单位负反馈

21、最小相位系统对数幅频。 写出开环传函 G(s)； 判别系统稳定性并求出； 得分 七、综合题 （ 15 分） 求图示系统输出 Z 变换 c(z) )1(1ssas - - R(s) C(s) K - - E(s) L(dB) -40 -20 -20 -40 1 2 10 40 R(S) G3(s) H(s) G1(s) G2(s) C(s) - 9 黄石理工学院 年级 专业 自动控制理论 本科 试卷 * * * * 班级： * * * * * *学号： * * * * * *姓名： * * * * * * * 共 2 页 第 1 页 考试方式 闭卷笔试 制卷份数 ( )4、闭环系统特征方程为 0

22、)2)(1(1 sss K其根轨迹在实轴上的分离点为 A、 -1.577 B、 -0.423 C、 -0.5 D、 -1.414 ( )5、某典型二阶系统参数为 =0.5, n=2，则取 5%误差带时，其调节时间为 A、 1秒 B、 3.5 秒 C、 4.5 秒 D、 8 秒 得分 阅卷人 三、判断题 （你认为下列命题是否正确，对正确的就在题干前的括号内打 “”，错误的打 “”，每小题 2 分，共 10 分） ( )1、若 系统稳定则其稳态误差 为零。 ( )2、 某系统闭环特征方程为 s4-s3+3s2+2s+1=0 则该系统是一不稳定系统。 ( )3、 对同一线性定常系统，其传递函数与输入

23、形式有关。 ( )4、 某线性离散系统其特征方程为 D(z)=Z2+Z+1，则其稳定。 ( )5、线性定常 系统单位阶跃响应函数的拉氏变换等于其传函。 得分 阅卷人 四、简答题： （每小题 5 分，共 20 分） 1、描述函数 2、主导极点 3、焦点 4、某负反馈系统开环传函为 G(s)=K/(Ts-1),作奈氏图，说明其稳定性。 得分 阅卷人 五 、计算题（ 每小题 10 分，共 20 分） 1、（ 10 分）图示系统，画出动态结构图，并用两种方法求传函。 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分 阅卷人 核分人 得分 阅卷人 一、 填空题 （ 每 空 1 分，共 10 分 ） 1、 为

24、改善二阶系统响应特性，可采用的措施是 、 ； 2、 线性定常系统稳定的充要条件是 ； 3、 对自动控制系统的基本要求是 、 、 ； 4、 实轴上根轨迹段右边开环零极点数之和应为 ； 5、 当开环增益一定时，采样周期越长，采样系统稳定性越 ； 6、零阶保持器的传递函数是 ； 得分 阅卷人 7、理想继电特性的描述函数是 ； 二、单项选择题 （从下列各题四个备选答案中选出 一 个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。答案选错或未 选者，该题不得分。每小题2 分，共 10 分） ( )1、 某系统微分方程描述为 c(t)+2c(t)+3c(t)=r(t)+4r(t)则其传函为 A、123 142

25、ss sB、 4 322 s ss C、3242 ss sD、 14 123 2 s ss ( )2、 某单位反馈系统开环传函为)( 4ass 若使其成为二阶最佳模型，则 a 值为 A、 2 B、 22 C、 2 D、 2/2 ( )3、开环放大倍数为 K的 I 型系统的静态速度误差系数 KV 为 A、 B、 0 C、 K D、 1/K u1 u0 C R R R C C 10 * 黄石理工学 年级 专业 自动控制理论 试卷 * * * * * * 班级： * * * * * * * 学号： * * * * * * * 姓名： * * * * * * * * * * 共 2 页 第 2 页 2

26、、（ 10 分）已知系统结构如图示： a = 0 时，确定系统的阻尼比、自然频率 n 和单位阶跃作用下系统输出表式，超调量 %及稳态误差 ess 。 当要求系统具有最佳阻尼比时确定参数 a 值及单位斜坡函数输入时系统的稳态误差ess 。 得分 阅卷人 六、 分析题（ 每小题 10 分，共 20 分 ） 1、某负反馈系统，开环传函为)1( )1()( 2 Tss sKsG ，试作出 T 和 0） ,并 讨论其稳定性。 2、图示为一单位负反馈最小相位系统对数幅频。 写出开环传函 G(s)； 判别系统稳定性并求出。 得分 阅卷人 七、综合题 （ 10 分） 设离散系统如图示，其中采样周期 T=0.2s,K=10,r(t)=1+t+t2/2,试计算稳态误差e( )。 L(dB) -40 -20 -20 -40 0.1 0.2 1 4 )2(8ssas - - R(s) E(s) C(s) - - seTs1 K 21s0.5s - - T e*(t) e(t) c(t) r(t)