自动控制原理考试试题库资料.pdf

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1、1 期末复习题 概念题 一、填空题 1、 把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统。 2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数和结构有关，与输入和初始条件 无关。 3、最大超调量只决定于阻尼比，越小，最大超调量越小。 4、 已 知 系 统 频 率 特 性 为 15 1 j ， 当 输 入 为ttx2sin)(时 ， 系 统 的 稳 态 输 出 为 1 1 sin(210) 101 ttg 。 5、校正装置的传递函数为 Ts aTs sGc 1 1 )(，系数a大于 1，则该校正装置为超前校 正装置。 6、如果 max 为)(tf函数有效频谱的最高频率，那

2、么采样频率 s满足条件max 2 s 时，采样函数)( * tf能无失真地恢复到原来的连续函数)(tf。 二、单选题 1、闭环控制系统的控制方式为D。 A. 按输入信号控制B. 按扰动信号控制 C. 按反馈信号控制D. 按偏差信号控制 2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是D 。 A. 1Ts K B. )(bsass ds C. )(ass K D. )( 2 ass K 3、 已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S平面极点数P=0， 系统型号1v， 则系统A 。 1 j 0 A.稳定B.不稳定C.临界稳定D. 稳定性不能确定 2 4、串联滞后校正

3、是利用B，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。 A 校正装置本身的超前相角B校正装置本身的高频幅值衰减特性 C校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减D校正装置富裕的稳态性能 5、设离散系统闭环极点为 iii zj，则C 。 A当0 i 时，其对应的阶跃响应是单调的； B当0 i 时，其对应的阶跃响应是收敛的； C当 22 1 ii 时，其对应的阶跃响应是收敛的； D当0 i 时，其对应的阶跃响应是等幅振荡。 三、是非题 1、 对于线性定常负反馈控制系统， (1)它的传递函数随输入信号变化而变化( ) (2)它的稳定性随输入信号变化而变化( ) (3)它的稳态误差随输入信号变化而变化(

4、) (4)它的频率特性随输入信号变化而变化( ) (5)它的特征方程是唯一的( ) (6)劳斯判据是根据系统闭环特征方程系数判别闭环系统稳定性的一种准则( ) (7)奈氏判据是根据系统闭环频率特性判别闭环系统稳定性的一种准则( ) 2. 减小或消除系统给定稳态误差的措施包括 (1) 减小系统开环增益( ) (2) 在系统的前向通路或主反馈通路设置串联积分环节( ) 3利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性和稳定裕量() 4、已知离散系统差分方程为)() 1(3)(2)1(3)2(krkrkckckc 则脉冲传递函数为 23 13 2 zz z () 3 计算题 一、某闭环控制系

5、统如图所示，其中 s s sG 1 1 ， 2 10 ( ) (10) Gs s s ，2Hs 1、试求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。 2、试用劳斯判据判断该系统的稳定性。 解答： 1、系统开环传递函数为 12 2 20(1) ( )( )( )( )( ) (10) s G s H sGs Gs H s ss 系统开环传递函数为 12 32 12 ( )( )10(1) ( ) 1( )( )( )102020 G s Gss s G s Gs H ssss 2、则其特征方程为 1( )( )0G s H s 即 32 1020200sss 由劳斯判据：根据特征方程的系数，列写劳斯表为

6、 3 2 1 0 120 1020 20 1020 1 90 20 200 s s s s 劳斯表中第一列系数均大于零，所以闭环系统稳定 G1(s)G2(s) R(s) C(s) H(s) E(s) 4 二、下图是简化的飞行控制系统结构图，试选择参数 1 K 和 t K ，使系统的 6 n 、 1。 25 (8)s s 1 K rc t K s 解答：系统的闭环传递函数为 1 1 2 11 11 2 22 25 25( )(8) 2525 ( )(825)25 1 (8)(8) 2 t t n nn K KC ss s K s R ssK KsK KK s ss s ss 令 2 1 1 25

7、36 82522 1 6 n tn K K K 得 1 1.44K，0.111 t K。 三、已知单位反馈系统开环传函为 5 ( ) (0.21) G s ss ， 1、求系统的、 n及性能指标 %和 s t（5） ； 2、分别求( )1r t，( )r tt， 2 ( )r tt时的稳态误差。 解答： 1、由闭环传递函数 2 222 ( )25 ( ) 1( )5252 n nn G s s G sssss 所以2 5 n 2 25 n 从而得出0.55 n 2 (/1) %100%16.3% n e 3.5 (5%)1.4 s n ts 5 2、该系统为型系统，开环增益5K ( )1r t

8、，()0 ss e ( )r tt， 11 () 5 ss e K 2 ( )r tt，( ) ss e 四、已知某个单位反馈控制系统，开环对数幅频特性分别如图所示，写出这个系统的开环传 递函数表达式并计算系统的截止频率 c 。 解答： 开环传递函数为 )1( 10 )( ss sG 由()0 c L得出 10 20log0 cc 所以103.16 c 或者由 200 20 log1log c 得出103.16 c 五、已知系统的开环传递函数为： 10 ( ) (0.11)(0.041) Gs sss 1、绘出对数渐近幅频特性曲线以及相频特性曲线； 2、确定系统的开环截止频率 c 和稳定裕度。

9、 6 解答： 1、该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的，K=10 20lgK=20dB 1 1 11 10 0.1T 2 2 11 25 0.04T 低频为积分放大环节，在1，K=20 分贝处作-20dB/dec 直线 在10处作 -40dB/10 dec 直线，在25处作60dB/10 dec 直线 011 ()900.10.04tgtg 因此相角从 -90 度单调递减到-270 度 2、 10 ()20log010010 0.1 cc cc L 0110 ()9010.4156.8 c tgtg 00 180()23.2 c 六、离散系统结构图如下图所示，采样周期0.5T秒。 1、

10、写出系统开环脉冲传递函数 )(zG ； 2、判断4K时系统稳定性。 7 解答：1、 1 2 111 ( )(1) 11(1)() Ts T KeKKTz G zZZZzZ ssssszze 代入0.5T，得 0.5 0.5 ( ) (1)() Kz G z zze 3、系统闭环特征方程为 0.520.50.5 ( )(1)()0.5(10.5)0D zzzeKzzeK ze 代入4K ，得 20.50.5 (1)0zeze 两个特征根为 1,2 0.20.75zj 由于 1,2 1z所以闭环系统稳定。 七、某离散系统如图所示。 1、写出系统开环脉冲传递函数( )G z； 2、判断该系统的稳定性

11、。 ( )r t ( )e t( )e t( )c t 0.2Ts 解答： 1、设 5 ( ) (10) Gs s s ，则开环脉冲传递函数为 10 1010 511 ( )( )()0.5 () (10)10 0.5 (1) 0.5() 1(1)() T TT GzG sZ s sss zzze zzezze 0.2T ，所以 2 2 0.5 (1) ( ) (1)() ze Gz zze 2、系统的闭环特征方程式为1( )0G z 即 2 2 0.5 (1) 10 (1)() ze zze 整理得 222 (1.50.5)0zeze 两个特征根为 1,2 0.350.11zj，由于1,21

12、z所以闭环系统稳定。 5 (10)s s ) 11.0( 1 SS 8 自 动 控 制 理 论 2011 年 7 月 23 日星期六 9 课程名称 : 自动控制理论（A/B 卷闭卷） 一、填空题（每空 1 分，共 15 分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈 量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式： 即按输入的前馈复合控制和按扰动 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G1(s)与 G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传 递函数为( )G s，则 G(s)为G1（s）+G2(s) （用 G1(s)与 G2(s) 表示） 。 4、典型二阶系统极点分布如图1 所示

13、， 则无阻尼自然频率 n 根号 2 ， 阻尼比根号 2/2 ， 该系统的特征方程为s2+2s+2 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减震荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为 0.20.5 ( )105 tt g tee， 则该系统的传递函数G(s)为10/（s+0.2s）+5/（s+0.5s）。 6、 根 轨 迹 起 始 于开 环 极 点， 终 止 于 开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为 101 ( )()90()tgtgT，则该系 统的开环传递函数为K（Xs+1）/s(Ts+1) 。 8、 PI 控 制 器 的 输 入 输 出 关 系 的 时 域表 达式 是u(t)=Kpe(t)+1/

14、t l e(t)dt， 其相应的传递函数为Kp1+1/Ts，由于积分环节的引入， 可以改善系统的稳态性能性能。 二、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1、采用负反馈形式连接后，则( D ) A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高； C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果( A )。 A、 增加开环极点； B、 在积分环节外加单位负反馈； C、增加开环零点； D、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为0632)( 23 ssssD，则系统( C ) 10 A、 稳定； B

15、、 单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C、临界稳定； D、右半平面闭环极点数 2Z 。 4、系统在 2 )(ttr作用下的稳态误差 ss e，说明 ( A ) A、 型别2v； B、系统不稳定； C、 输入幅值过大； D、闭环传递函数中有一个积分环节。 5、对于以下情况应绘制0根轨迹的是 ( D ) A、主反馈口符号为“ - ” ； B 、除 r K 外的其他参数变化时； C、 非单位反馈系统； D、 根轨迹方程（标准形式）为1)()(sHsG。 6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标 ( A ) 。 A、 超调%B、 稳态误差 ss eC、 调整时间 s tD、 峰值时间 p t

16、7、已知开环幅频特性如图2 所示， 则图中不稳定的系统是 ( B )。 系统系统系统 图 2 A、系统B、系统C、系统D、都不稳定 8、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是 ( C )。 A、不稳定； B、只有当幅值裕度1 g k时才稳定； C、稳定； D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。 9、若某串联校正装置的传递函数为 101 1001 s s ，则该校正装置属于 ( B )。 A、超前校正 B、滞后校正C、滞后 -超前校正 D、不能判断 10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1 c 处提供最大相位超前角的是： B A、 101 1 s s B、 101 0.11 s s

17、C、 21 0.51 s s D、 0.11 101 s s 11 三、(8 分)试建立如图 3 所示电路的动态微分方程，并求传递函数。 图 3 四、 （共 20 分）系统结构图如图4 所示： 1、写出闭环传递函数 ( ) ( ) ( ) C s s R s 表达式；（4 分） 2、要使系统满足条件：707.0,2 n , 试确定相应的参数K和；（4 分） 3、求此时系统的动态性能指标 s t,0 0 ；（4 分） 4、ttr2)(时，求系统由( )r t产生的稳态误差 ss e ；（ 4 分） 5、确定)(sGn，使干扰)(tn对系统输出)(tc无影响。（4 分） 五、( 共 15 分) 已

18、知某单位反馈系统的开环传递函数为 2 ( ) (3) r K G s s s : 1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、 与虚轴的交点等）；（8 分） 2、确定使系统满足10的开环增益K的取值范围。（7 分） 六、 （共 22 分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线 0( )L如图 5 图 4 12 所示： 1、写出该系统的开环传递函数)( 0 sG；（8 分） 2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。（3 分） 3、求系统的相角裕度。（7 分） 4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4 分） 增加串联超前校正装置；

19、增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环 零点；增加PI 或 PD 或 PID 控制器；在积分换届外加单位负反馈。 13 试题二 一、填空题（每空 1 分，共 15 分） 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温。 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，称为开环控制系统；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 为闭 环 控 制系 统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系 统。 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

20、为衰减振 荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域 分析中采用劳斯判据； 在频域分析中采用奈奎斯特 判据。 4、传递函数是指在零 初始条件下、 线性定常控制系统的输出拉氏变换 与输入拉氏变换之比。 5 、 设 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 2 (1) (1) Ks s Ts ， 则 其 开 环 幅 频 特 性 为，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 c对应时域性能指标 调整时间t（s），它们反映了系统动态 过程的快速性。 二、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1、关于传递函数，错误的说法是( B ) A

21、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( C )。 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(D ) 。 A、准确度越高B、准确度越低 14 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 50 (21)(5)ss ， 则该系统的开环增益为(C )。 A、 50 B、25 C、10 D、5 5、若某

22、系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( B ) 。 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0D、速度误差系数为0 6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标 ( A ) 。 A、超调%B、稳态误差 ss eC、调整时间 s tD、峰值时间 p t 7、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(B ) A、 (2) (1) Ks s s B 、 (1) (5 K s s s） C 、 2 (1) K s ss D、 (1) (2) Ks ss 8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( B )。 A 、 可改善系统的快速性及平稳性； B

23、、 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 )。 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( D )。 A、 闭环极点为 1,2 12sj的系统 B、闭环特征方程为 2 210ss的系统 C、阶跃响应为 0.4 ( )20(1) t c te的系统 D 、脉冲响应为 0.4 ( )8 t h te的系统 三、(8 分) 写 出 下 图所 示 系 统 的传 递 函数 ( ) ( ) C s R s （结 构图化简，梅 逊公式均可）。 15

24、四、 （共 20 分）设系统闭环传递函数 22 ( )1 ( ) ( )21 C s s R sT sTs ，试求： 1、0.2；sT08.0；0.8；sT08.0时单位阶跃响应的超调量%、 调节时间 s t 及峰值时间 p t 。 （7 分） 2、4 .0；sT04.0和4 .0；sT16.0时单位阶跃响应的超调量%、 调节时间 s t 和峰值时间 p t 。 （7 分） 3、根据计算结果，讨论参数、T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) ( )() (3) r Ks G S H S s s ，试

25、： 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 22 分）已知反馈系统的开环传递函数为 ( )( ) (1) K G s H s s s ， 试： 16 1、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） 试题三 一、填空题（每空 1 分，共 20 分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定

26、性、快速性和 准确性。 2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式 是。 3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据、根轨迹法或奈奎斯特判据 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数 , 与外作用及初始条 件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为L(w) ，横坐标为 w 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中 P是指开环传函中具有正实部的极点 的个数， Z 是指闭环传函中具有正实部的几点的个 数， R指奈氏曲线逆时针方向包围（-1,j0）整圈 数。 7、 在二阶

27、系统的单位阶跃响应图中， s t定义为。%是。 8、PI 控制规律的时域表达式是。P I D 控制规律的传递函数表达 式是。 9、设系统的开环传递函数为 12 (1)(1) K s T sT s ，则其开环幅频特性为，相频特 性为。 二、判断选择题 (每题 2 分，共 16 分) 1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( C ) A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差； B、稳态误差计算的通用公式是 2 0 ( ) lim 1( )( ) ss s s R s e G s H s ； C、增大系统开环增益K可以减小稳态误差； D、增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。 2、适

28、合应用传递函数描述的系统是( A )。 A、单输入，单输出的线性定常系统； 17 B、单输入，单输出的线性时变系统； C、单输入，单输出的定常系统； D、非线性系统。 3、 若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1)s s ， 则该系统的闭环特征方程为( B )。 A、(1)0s sB、(1)50s s C、(1)10s sD、与是否为单位反馈系统有关 4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信 号为 R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( D ) A、( )( )( )E SR SG SB 、( )( )( )( )E SR SG SH

29、 S C 、( )( )( )()E SR SG SH SD、( )( )( )( )E SR SG S H S 5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是( A )。 A、 * (2) (1) Ks s s B 、 * (1)(5 K s ss） C 、 * 2 (31) K s ss D、 * (1) (2) Ks ss 6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：D A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段 7、 已 知 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 22 10(21) ( ) (6100) s G s sss ， 当 输 入 信 号 是

30、 2 ( )22r ttt时，系统的稳态误差是( D ) A、 0 ； B、； C、 10 ； D、 20 8、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( A ) A 、 如果闭环极点全部位于S 左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位 置无关； B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡 的； C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关； D、如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。 三、(16 分)已知系统的结构如图1 所示，其中 (0.51) ( ) (1)(21) ks G s s ss ，输入信号

31、 为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8 分) 。分析能否通过调节增益k，使稳态误差小于 0.2 (8分) 。 一 G(s) R(s) C(s) 图 1 18 四、(16 分) 设负反馈系统如图2 ，前向通道传递函数为 10 ( ) (2) G s s s ，若采用测 速负反馈( )1 s H sk s，试画出以 s k为参变量的根轨迹(10 分) ，并讨论 s k大小对系统性 能的影响 (6 分) 。 五、已知系统开环传递函数为 (1) ( )( ), , , (1) ks G s H skT s Ts 均大于 0 ，试用奈奎斯特稳 定判据判断系统稳定性。(16 分) 第五题、第六题可任选其一

32、 六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3 所示。试求系统的开环传递函数。(16 分) 七、设控制系统如图4， 要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05， 图 2 H (s) 一 G(s) R(s) C(s) 图 4 一 (1) K ss R(s) C(s) L() 1 110 20 2 -20 -40 -40 图 3 -10 dB 19 相角裕度不小于40 o ，幅值裕度不小于10 dB，试设计串联校正网络。( 16 分) 试题四 一、填空题（每空 1 分，共 15 分） 1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、 和，其中最基本的要求是。 2、若某单位负反

33、馈控制系统的前向传递函数为( )G s，则该系统的开环传递函数 为。 3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在 古典控制理论中系统数学模型有、等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、 等方法。 5、设系统的开环传递函数为 12 (1)(1) K s TsT s ，则其开环幅频特性为， 相频特性为。 6、PID 控制器的输入输出关系的时域表达式是， 其相应的传递函数为。 7、最小相位系统是指。 二、选择题（每题 2 分，共 20 分） 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( ) A、 F(s)的零点就是

34、开环传递函数的极点 B、 F(s) 的极点就是开环传递函数的极点 C、 F(s) 的零点数与极点数相同 D、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数为 2 21 ( ) 6100 s G s ss ，则该系统的闭环特征方程为 ( )。 A、 2 61000ssB、 2 (6100)(21)0sss C、 2 610010ssD、与是否为单位反馈系统有关 20 3、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则( ) 。 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 100 (0.11)(5)ss ，则该系统的开环增益为( )

35、。 A、 100 B、1000 C、20 D、不能确定 5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的： A、闭环零点和极点B、开环零点C、闭环极点D、阶跃响应 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1 c 处提供最大相位超前角的是( )。 A、 101 1 s s B、 101 0.11 s s C、 21 0.51 s s D、 0.11 101 s s 7、关于 P I 控制器作用，下列观点正确的有( ) A、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差； B、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的； C、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性； D、 只要应用P I 控制规

36、律，系统的稳态误差就为零。 8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。 A 、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数； B 、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定； C 、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定； D 、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1 时，系统不稳定。 9、关于系统频域校正，下列观点错误的是( ) A、一个设计良好的系统，相角裕度应为45 度左右； B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dBdec； C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定； D、利用超前网络进行串联校正，是利

37、用超前网络的相角超前特性。 10、 已 知 单 位反 馈 系 统的 开 环 传 递 函数 为 22 10(21) ( ) (6100) s G s sss ， 当 输 入 信 号 是 2 ( )22r ttt时，系统的稳态误差是( ) A、 0 B、 C、 10 D、 20 三、写出下图所示系统的传递函数 ( ) ( ) C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。 G1（S）G2（S）G3（S） H2（S） H3（S）H1（S） C（S） R（S） 21 四、(共 15 分)已知某单位反馈系统的闭环根轨迹图如下图所示 1、写出该系统以根轨迹增益K*为变量的开环传递函数； （7 分） 2、求

38、出分离点坐标，并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数。（8 分） 五、系统结构如下图所示， 求系统的超调量 %和调节时间 s t。 （12 分） 1 2 -2 -1 2 1 -1 -2 j R(s) C(s) 25 (5)s s 22 六、已知最小相位系统的开环对数幅频特性 0( )L和串联校正装置的 对 数 幅 频 特 性( ) c L如 下 图 所 示 ， 原 系 统 的 幅 值 穿 越 频 率 为 24.3/ c rads： （共 30 分） 1、 写出原系统的开环传递函数 0( ) G s ,并求其相角裕度 0，判断系统的稳定性； （10分） 2、 写出校正装置的传递函数( ) c G

39、s ； （5 分） 3、写出校正后的开环传递函数 0( ) ( ) c Gs G s ，画出校正后系统的开环对数幅频特 性() GC L，并用劳斯判据判断系统的稳定性。 （15 分） 0.01 0.1 1 10 100 0.32 20 24.3 40 -20dB/dec -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec L() L0 Lc 23 答案 试题一 一、填空题 ( 每题 1 分，共 15 分) 1、给定值 2、输入；扰动； 3、G1(s)+G2(s)； 4、2； 2 0.707 2 ； 2 220ss；衰减振荡 5、 105 0.20.5ssss ； 6、开环极点；开环零点

40、 7、 (1) (1) Ks s Ts 8、 1 ( ) ( )( ) p u tKe te t dt T ； 1 1 p K Ts ； 稳态性能 二、判断选择题( 每题 2 分，共 20 分) 1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、C 9、B10、B 三、 (8 分) 建立电路的动态微分方程，并求传递函数。 解： 1、建立电路的动态微分方程 根据KCL有 2 00i 1 0i ) t (u)t (u) t (du) t (u) t (u Rdt C R (2 分) 即) t (u ) t (du ) t (u)( ) t (du i2 i 21021 0 21 R dt CRRRR

41、dt CRR (2 分) 24 2、求传递函数 对微分方程进行拉氏变换得 )(U)(U)(U)()(U i2i21021021 sRsCsRRsRRsCsRR(2 分) 得传递函数 2121 221 i 0 )(U )(U )( RRCsRR RCsRR s s sG(2 分) 四、 ( 共 20 分) 解： 1、 （4 分） 22 2 2 2 2 2 1 )( )( )( nn n ssKsKs K s K s K s K sR sC s 2、 （ 4 分） 222 42 22 n n K K 707.0 4K 3、 （ 4 分） 0 0 1 0 0 32.4 2 e 83.2 2 44 n

42、 s t 4、 （ 4 分） )1( 1 )( 1 )( 2 ssKss K s K s K sG 1 1 v K K 414.12 K ss K A e 5、 （ 4 分） 令：0 )( )( 1 1 )( )( )( s sG ss K sN sC s n n 得：KssGn )( 五、 ( 共 15 分) 1、绘制根轨迹（ 8 分） (1) 系统有有3 个开环极点（起点） ：0、-3 、-3，无开环零点（有限终点）； （1 分） (2) 实轴上的轨迹： （- ， -3）及（ -3，0） ；（1 分） (3) 3条渐近线： 180,60 2 3 33 a （2 分） (4) 分离点：0 3

43、 21 dd 得：1d（ 2分） 25 43 2 ddK r (5) 与虚轴交点：096)( 23 r KssssD 06)(Re 09)(Im 2 3 r KjD jD 54 3 r K （2 分） 绘制根轨迹如右图所示。 2、 （7 分） 开环增益K 与根轨迹增益Kr的关系： 1 3 9 )3( )( 2 2 s s K ss K sG r r 得9 r KK（1 分） 系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：54 r K，（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：544 r K，（3 分） 系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围：6 9 4 K（1 分） 六、 （

44、共 22 分） 解： 1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。 故其开环传函应有以下形式 12 ( ) 11 (1)(1) K G s sss (2 分) 由图可知：1处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg40LK, 得100K(2 分) 12 10和=100（ 2分） 故系统的开环传函为 1 100 1 10 100 )( 0 ss s sG（2 分） 2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性： 开环频率特性 0 100 () 11 10100 Gj jjj （1 分） 26 开环幅频特性 0 22 100 () 11 10100 A （1 分

45、） 开环相频特性： 11 0( ) 900.10.01stgtg（1 分） 3、求系统的相角裕度： 求幅值穿越频率，令 0 22 100 ()1 11 10100 A 得31.6/ c rads（3 分） 1111 0( )900.10.01903.160.316180 ccc tgtgtgtg（2 分） 0 180()1801800 c （2 分） 对最小相位系统 0临界稳定 4、 （ 4 分） 可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后 校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI 或 PD 或 PID 控制器；在 积分环节外加单位负反馈。 试题

46、二答案 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、 22 222 1 1 K T ；arctan180arctanT (或： 2 180arctan 1 T T ) 6、调整时间 s t；快速性 二、判断选择题( 每题 2 分，共 20 分) 1、B2、C3、D4、 C5、B6、A7、B8、B 9、 A10、 D 三、 (8 分) 写出下图所示系统的传递函数 ( ) ( ) C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。 解：传递函数G(s):根据梅逊公式

47、 1 ( ) ( ) ( ) n ii i P C s G s R s （ 1 分） 27 4 条回路 : 123 ( )( )( )LGs G s H s, 24( ) ( )LG s H s， 3123 ( )( )( ),LG s Gs G s 414 ( )( )LG s G s无互不接触回路。 （2 分） 特征式： 4 23412314 1 11( )( )( )( )( )( )( )( )( )( ) i i LGs Gs H sGs H sGs Gs GsGs Gs （2分） 2 条前向通道 : 11231 ( )( )( ),1PG s G s G s； 2142 ( )(

48、),1PG s G s（2 分） 123141122 23412314 ( )( )( )( )( )( ) ( ) ( )1( )( )( )( )( )( )( )( )( )( ) G s Gs GsGs GsPPC s G s R sGs Gs H sGs H sG s Gs GsGs Gs （1 分） 四、 ( 共 20 分) 解：系统的闭环传函的标准形式为： 2 2222 1 ( ) 212 n nn s T sTsss ，其中 1 n T 1、当 0. 2 0. 0 8Ts 时， 2 2 /10.2/1 0.2 222 %52.7% 444 0.08 1.6 0.2 0.08 0

49、.26 1110.2 s n p d n ee T ts T ts （4 分） 当 0. 8 0. 08Ts 时， 22 /10.8/1 0.8 222 %1.5% 444 0.08 0.4 0.8 0.08 0.42 1110.8 s n p d n ee T ts T ts （3 分） 28 2、当 0. 4 0. 0 4Ts 时， 22 /10.4/1 0.4 222 %25.4% 444 0.04 0.4 0.4 0.04 0.14 1110.4 s n p d n ee T ts T ts （4 分） 当 0. 4 0. 16Ts 时， 22 /10.4/1 0.4 222 %25.4% 4440.16 1.6 0.4 0.16 0.55 1110.4 s n p d n ee T ts T