自动控制原理试卷、习题及答案2套.doc

1、第 1 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ (A )试卷一、系统结构如图所示，u1 为输入， u2 为输出，试求1求网络的传递函数 G(s)=U1(s)/U2(s)2 讨论元件 R1，R2，C1，C2 参数的选择对系统的稳定性是否有影响。 （15 分）2R1RC2C1U 2Ui2二、图示系统，试求，（1） 当输入 r(t)=0，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差 ess;（2） 当输入 r(t)=1(t)，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差 ess;（3） 若要减小稳态误差，则应如何调整 K1，K2？（15 分） )(sC)(sE)(sR 12sTK1sTK)(sN三已知单

2、位负反馈系统的开环传递函数为. )()(1Ts2KsG试确定当闭环系统稳定时，T，K 应满足的条件。 （15 分）四、已知系统的结构图如图所示， )(sC)(sE)(sR ).(1250ssK 150s.第 2 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 画出当 变化时，系统的根轨迹图；0:K（2） 用根轨迹法确定，使系统具有阻尼比 时，K 的取值及闭环极点（共轭复根） 。50.（15 分）五、已知最小相位系统的对数幅频特性渐近特性曲线，- 2 0 d b / d e c- 4 0 d b / d e c- 2 0 d b / d e c- 4 0 d b / d e cL ( w )

3、 / d bW0 . 2 5 0 . 5 1 22 . 51.试求系统的开环传递函数 G（s）;2.求出系统的相角裕量 ;3判断闭环系统的稳定性。 （15 分）六、设单位反馈系统的开环传递函数如下， 2s158)(Hs1. 试画出系统的乃奎斯特曲线;2. 用乃氏判据判断系统的稳定性（15 分）七、已知单位反馈系统的开环传递函数为1)s(24G)使设计一串联滞后校正装置，使系统的相角裕量 ，幅值裕量04，并保持原有的开环增益值。 （10 分）10dbKg第 3 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ B一试求图示系统的输出 z 变换 C(z).（20 分） )s(G1 )s(G4 )

4、s(G3)s(2_ )s(C)s(R_)s(R )s(C)s(G3T TT TT(a)(b)sG5 T)s(G2)s(G1)s(G4(a)二.闭环离散系统如图所示，其中采样周期 T=1s， （20 分）_)s(R)s(CT )1(sKse11 试求系统的开环脉冲传递函数 G(z);2 求系统的闭环脉冲传递函数 ；)z(3 确定闭环系统稳定时 K 的取值范围。（注： ）T22 ez)s1(Z,zT)s1(Z,z)s1( 第 4 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 设单位反馈线性离散系统如图所示，其中 T1 秒，试求取在等速度输入信号 r(t)=1 作用下，能使给定系统成为最少拍系

5、统的数字控制器的脉冲传递函数 D(z)。(20 分)_)s(R )s(CTTse-1Ts)1s(0)z(D保四.设非线性系统如图所示， (20 分)_)t(r )t(ce x-11 12s1. 试用解析法在 平面绘制起始于 的相轨迹；)c(2(0)c,()2. 求出相轨迹与坐标轴交点的值；3说明系统奇点的类型。五.非线性系统如图所示， （20 分）_)t(r )t(c2)1)(ss(5e11-1 试用描述函数法分析非线性系统的稳定性；第 5 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 若存在自持振荡，求振荡频率和振幅。（注：非线性环节的描述函数 ）A4.0)(N习题1-1 试列举几个日

6、常生中的开环控制及闭环控制系统，并说明其工作原理。1-2 仓库大门自动控制系统的原理如图所示，试说明其工作原理。1-3 图示为一水箱自动控制系统，试说明其工作原理。1-4 家用电器中，洗衣机是开环控制还是闭环控制？一般的电冰箱是何种控制？水习题 1-3图习题 1-2图放 大 电 机 开 门开 关关 门开 关第 6 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 图示为一压力控制系统，试说明其工作原理，并画出系统的结构图。习 题2-1 试求图示电路的微分方程和传递函数。2-2 移恒速控制系统的原理图如图所示，给定电压 ur 为输入量，电动机的转速 为输出量，试绘制系统的方框图，并求系统的传递

7、函数 。 （ML 为负载转矩，)(,sMULrJ 为电动机的转动惯量，f 为粘性摩擦系数， Ra 和 La 分别为电枢回路的总电阻和总电感，Kf 为测速发动机的反馈系数） 。习题 1-5 图放 大油空 气 喷 油 嘴炉 膛压 力 测 量 挡 板 烟 囱 执 行 元 件题 2-1 图题 2-2图第 7 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 图示电路，二极管是一个非线性元件，其电流 di和电压 之间的关系为 ，假设系统du)1(10026./6dudei工作在 u0=2.39V，i 0=2.1910-3A 平衡点，试求在工作点（u 0,i0）附近 f ( )的线性化方程。d2-4 试

8、求图示网络的传递函数，并讨论负载效应问题。2-5 求图示运算放大器构成的网络的传递函数。2-6 已知系统方框图如图所示，试根据方框图简化规则，求闭环传递函数。题 2-4 图题 2-3 图题 2-5 图第 8 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 分别求图示系统的传递函数 、 、 、)(1sRC)(12)(21sRC)(22-8 绘出图示系统的信号流图，并求传递函数 /G2-9 试绘出图示系统的信号流图，求系统输出 C(s)。题 2-6 图题 2-7 图 题 2-8 图题 2-9 图第 9 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 求图示系统的传递函数 C(s)/R(s)

9、。2-11 已知单位负反馈系统的开环传递函数 4)(123)(223ssG1. 试用 MATLAB 求取系统的闭环模型；2. 试用 MATLAB 求取系统的开环模和闭环零极点。2-12 如图所示系统1. 试用 MATLAB 化简结构图，并计算系统的闭环传递函数；2. 利用 pzmap 函数绘制闭环传递函数的零极点图。 1242ss 14232s1s 2s 21s20+- +-R(s) C(s)习 题3 1 已知系统在零初始条件下的脉冲响应函数如图所示，求其传递函数。3 2 系统在 作用下，系统响应 )(1)(ttr为 ，试求系统的传递函数。tetc109.)(3 3 设单位反馈的开环传递函数题

10、 2-10 图题 2-12 图题 3-1图第 10 页 共 32 页答案参见我的新浪博客：http:/ 4 设单位反馈二阶系统的单位阶跃响应如图所示。试确定系统的开环传递函数。3 5 单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试求系统的静态位置、速度、加速度误差系数。（1） )5.01)(2.01() sssG(2) )4()2K(3) )10)()22ssG(4) )(47)(23 6 图示系统传递函数为 nnmmassabbHGsRsC110 )()( 误差 e 定义为 r c ，且系统稳定，试确定系统在阶跃信号作用下稳态误差为零的充分条件。求出系统在等加速度信号作用下稳态误差为零时 的形式。)(sRC3 7 系统结构如图（a）所示，试计算在单位斜坡输入信号下的稳态误差，如果在输入端加入一比例微分环节如图（b） ，试证明适当选择参数 a 后，系统跟踪斜坡输入的稳态误差可以消除。3 8 单位反馈控制系统，要求（1）由单位阶跃函数输入引起的系统稳态误差为零；（2）整个系统的特征方程为 ，求满足上述条件的三阶开环传递04623ss题 3-4图题 3-6图(b)(a)题 3-7图