《自动控制原理》试题卷与答案A26套.doc

1、 自动控制原理试卷 A(1)1（9 分）设单位负反馈系统开 环零极点分布如图所示， 试绘 制其一般根轨迹图。（其中-P 为开环极点,-Z， 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 如题 4 图所示。 表示开jHGK环增益。 表示开环系统极点在右半平面上的数目。 表示系 统含有的积分环节的个数。试Pv确定闭环系统稳定的 值的范围。K4（12 分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数 )(,sREC5（15 分）已知系统结构图如下，试绘制 K 由 0+变化的根轨迹，并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时 K 的取值范围。ReIm0K2,3

2、pv（a）ReIm0K2,pv（b）ReIm0K22,pv（c）题 4 图题 2 图1G23G5RE466（15 分）某最小相位系统用串 联校正，校正前后 对数幅频 特性渐近线分别如图中曲线(1) 、(2)所示，试求校正前后和校正装置的 传递函数 ，并指出 Gc（S）是什么类型)(,),(21sGsc的校正。7（15 分）离散系统如下图所示，试求当采样周期分别为 T=0.1 秒和 T=0.5 秒输入时的稳态误差。)(123()ttr8（12 分）非线性系统线性部分的开 环频率特性曲线与非线 性元件负倒数描述曲线如下图所示，试判断系统稳定性，并指出 和 G（j）的交点是否为自振点。)(1xN参考

3、答案 A(1)1、 根轨迹略，2、 传递函数 ；单位脉冲响应 。)9(436)(ssG )0(2.7.)(94tetct3、 21,1K4、 6425316324211)( GGsRC6425316324211)(E5、 根轨迹略。衰减振荡时待定参数的取 值范围为 ；单调衰减时待定参数的取1k值范围为 。k6、校正前 ；)10.)(1.()1ssG校正后 ；).)(.)()1滞后校正网络 。)10(1s7、 脉冲传递函数 ，T=0.1 时， 。T=0.5 时系统不)zTG2.0,1,svpek稳定。8、 （a）系统不稳定，在 A、B 交点处会产生自振荡。 A 为稳定的自振荡， B 为不稳定的自

4、振荡；（b）系统不稳定，交点处会 产生稳定的自振荡；（c ）系统不稳定，在 A、B 交点处会产生自振荡。A 为不稳定的自振荡，B 为稳定的自振荡；（d）系统 不稳定，在 A、B 交点处会产生自振荡。A 为不稳定的自振荡，B 为稳定的自振荡。自动控制原理试卷 A（2）1（10 分）已知某单位负反馈系 统的开环传递函数为 ，求 该系统的单位脉冲)5(4)SsG响应和单位阶跃响应。2（10 分）设单位负反馈系统的开 环传递函数为 ，若 选定奈氏路径如图（a ）)0()3Ks（b）所示，试分别画出系统与图 （a）和图（b）所对应的奈氏曲线，并根据所对应的奈氏曲线分析系统的稳定性。3（10 分）系统闭环

5、传递函数为 ，若要使系统在欠阻尼情况下的单22)(nsG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）4.（10 分）试回答下列问题：（1）串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能？（2）从抑制扰动对系统的影响这一角度考虑，最好采用哪种校正方式？5（15 分）对单位负反馈系统进 行串联校正，校正前开 环传递 函数 ，试)12()SKsG绘制 K 由 0+变化的根轨 迹。若用角平分 线法进行校正（超前），使校正后有复极点，求校正装置 及相应的 K 值。j231 )()(cccPZSsG6. （

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）7（15 分）题 7 图（a ）所示为一个具有间隙非线性的系统，非线性环节的负倒幅相特性与线性环节的频率特性如题 6 图（b）所示。 这两条曲线相交于 和 两点，判断两个交点处是否存1B2在稳定的自持振荡。8、 （15 分）某离散控制系统如下图，采 样周期 T=0.2 秒，试求闭环稳定的 K1、K2 的取值范围。（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 。题 7 图 (a)214stXKb1,题 7 图(b)0ImAN1RejGB2参考答案 A（2）1、系统的

7、单位脉冲响应 )0(34)(tetct单位阶跃响应为 1tt2、（a）N=P-2（a-b）=0-2（0-1）=2；（b）N=（Q+P）-2（a-b）=（3+0）-2（0.5-0）=2系统不稳定，有两个根在右半平面。3、 ，图略。5.0;.;5.0d4、从根轨迹校正法看，串联校正可以使根轨迹向左边靠近 实轴的方向移动，所以可以提高稳定性、加快调节速度和减小超 调。从 频率特性校正法看，可以提高相角裕量和穿越频率。5、 轨迹略。 。2,1.KsGc6、 1）传递函数 ；（2）、（3）略。)15.0)(4)(s7、 B1 产生不稳定的自振荡； B2 产生稳定的自振荡。8、 。63.210,1k自动控

8、制原理试卷 A（3）1、（10 分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试求系统的单位脉冲响)5(6)sG应和单位阶跃响应。2、（10 分）已知单位负反馈系统 的闭环零点为-1， 闭环根轨迹起点为 0，-2，-3，试确定系统稳定时开环增益的取值范围。3、（10 分）已知系统的结构图如下，试求：、1、 闭环的幅相特性曲线；、2、 开环的对数幅频和相频特性曲线；、3、 单位阶跃响应的超调量 %，调节时间 ts；、4、 相位裕量 ，幅值裕量 h。4、（10 分）题 4 图所示离散系统 开环传递函数 的 变换为：10osGZ10ezzG试求闭环系统的特征方程，并判定系 统的稳定性。注： 。72.e

9、5（15 分）最小相位系统用串联 校正，校正前后 对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所示，试求校正前后和校正装置的传递函数，并指出 Gc（S）是什么类型的校正。)(,),(21sGsc6（15 分）已知单位负反馈系统 的开环传递函数为 ，试绘制 K 由2)1()(SKsG0+变 化的根轨迹，并确定系统阶跃响应为衰减振荡时 K 的取值范围。题 4 图RsCGo1T7（15 分）已知系统结构图如下 图所示， 试求传递函数 。)(,sREC8（15 分）线性二阶系统的微分方程 为 。试用直接积分法法绘制1)2(,0)1( ee相轨迹，并确定奇点位置和类 型。参考答案 A（3）1、单位脉冲

10、响应为 )0()(32tetct单位阶跃响应为 163ttt2、开环传递函数为 ，系 统稳定的开环增益 参数取值范围是 。)(2*sk 6*k0k3、图形略。 （1）（2）图形略；（3） ；（4） 。%3.16;st g,54、系统不稳定。5、校正前 ，校正后 ，)10(4)1sG)12.0)()(2ssG超前校正装置的传递函数为 。)15.0(46sc6、根轨迹略。单位阶跃响应为衰减振荡过程的参数取值范 围是 。2k7、 ， 。1)(2sRc)()(2sRCsE8、（1）以原点为中心点的圆；（2 ）以（1， 0）为中心点的圆。相轨迹图略。自动控制原理试卷 A（4）1（9 分）设单位负反馈系统

11、开 环零极点分布如图所示， 试绘 制其一般根轨迹图。（其中-P 为开环极点,-Z 为开环零点）2. （10 分）已知某系统初始条件 为零，其 单位阶跃响应为 ，)0(8.1)(94tetht试求系统的传递函数及单位脉冲响应。3（10 分）系统闭环传递函数为 ，若要使系统在欠阻尼情况下的单位22)(nssG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。4（8 分）已知一单位负反馈系 统的开环传递函数为 ，画出其奈氏曲 线并用)1()(KsG奈氏判据判定闭环系统的稳定性。5（12 分）已知系统结构图如下，试绘制 K 由 0+变化的根轨迹，并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时 K 的取值范围。6（12 分）某最小相位系统用串 联校正，校正前后 对数幅频 特性渐近线分别如图中曲线(2) 、(1)