工學自動控制原理考試試卷及答案30套共79頁

1、自動控制原理試卷a(1)1（9分）設單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)零極點分布如圖所示，試繪制其一般根軌跡圖。 （其中-p為開環(huán)極點,-z為開環(huán)零點） 2 （10分）已知某系統(tǒng)初始條件為零，其單位階躍響應為，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及單位脈沖響應。3.（12分）當從0到變化時的系統(tǒng)開環(huán)頻率特性如題4圖所示。表示開環(huán)增益。表示開環(huán)系統(tǒng)極點在右半平面上的數(shù)目。表示系統(tǒng)含有的積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的值的范圍。（a）（b）（c）題4圖題2圖4（12分）已知系統(tǒng)結構圖如下，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)5（15分）已知系統(tǒng)結構圖如下，試繪制k由0+變化的根軌跡，并確定系統(tǒng)階躍響應分別為衰減振蕩、單調衰減時k的取值范圍。6（

2、15分）某最小相位系統(tǒng)用串聯(lián)校正，校正前后對數(shù)幅頻特性漸近線分別如圖中曲線(1)、(2)所示，試求校正前后和校正裝置的傳遞函數(shù)，并指出gc（s）是什么類型的校正。7（15分）離散系統(tǒng)如下圖所示，試求當采樣周期分別為t=0.1秒和t=0.5秒輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。8（12分）非線性系統(tǒng)線性部分的開環(huán)頻率特性曲線與非線性元件負倒數(shù)描述曲線如下圖所示，試判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，并指出和g（j）的交點是否為自振點。自動控制原理試卷a（2）1（10分）已知某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，求該系統(tǒng)的單位脈沖響應和單位階躍響應。2（10分）設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，若選定奈氏路徑如圖（a）（b）所示，試分別畫

3、出系統(tǒng)與圖（a）和圖（b）所對應的奈氏曲線，并根據(jù)所對應的奈氏曲線分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3（10分）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為，若要使系統(tǒng)在欠阻尼情況下的單位階躍響應的超調量小于16.3%，調節(jié)時間小于6s，峰值時間小于6.28s，試在s平面上繪出滿足要求的閉環(huán)極點可能位于的區(qū)域。（8分）4.（10分）試回答下列問題：（1） 串聯(lián)超前校正為什么可以改善系統(tǒng)的暫態(tài)性能？（2） 從抑制擾動對系統(tǒng)的影響這一角度考慮，最好采用哪種校正方式？5（15分）對單位負反饋系統(tǒng)進行串聯(lián)校正，校正前開環(huán)傳遞函數(shù)，試繪制k由0+變化的根軌跡。若用角平分線法進行校正（超前），使校正后有復極點，求校正裝置及相應的k值。6 （15分

4、）已知最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示（分段直線近似表示）（1） 試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)g(s)；（2） 畫出對應的對數(shù)相頻特性的大致形狀；（3） 在圖上標出相位裕量。7（15分）題7圖（a）所示為一個具有間隙非線性的系統(tǒng)，非線性環(huán)節(jié)的負倒幅相特性與線性環(huán)節(jié)的頻率特性如題6圖（b）所示。這兩條曲線相交于和兩點，判斷兩個交點處是否存在穩(wěn)定的自持振蕩。題7圖(b)0題7圖 (a)8 （15分）某離散控制系統(tǒng)如下圖，采樣周期t=0.2秒，試求閉環(huán)穩(wěn)定的k1、k2的取值范圍。自動控制原理試卷a（3）1、（10分）已知某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)的單位脈沖響應和單位階躍響應。2、（1

5、0分）已知單位負反饋系統(tǒng)的閉環(huán)零點為-1，閉環(huán)根軌跡起點為0，-2，-3，試確定系統(tǒng)穩(wěn)定時開環(huán)增益的取值范圍。3、（10分）已知系統(tǒng)的結構圖如下，試求：（1） 閉環(huán)的幅相特性曲線；（2） 開環(huán)的對數(shù)幅頻和相頻特性曲線；（3） 單位階躍響應的超調量%，調節(jié)時間ts；（4） 相位裕量，幅值裕量h。4、（10分）題4圖所示離散系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的變換為：題4圖試求閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程，并判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。注：。5（15分）最小相位系統(tǒng)用串聯(lián)校正，校正前后對數(shù)幅頻特性漸近線分別如圖中曲線(1)、(2)所示，試求校正前后和校正裝置的傳遞函數(shù)，并指出gc（s）是什么類型的校正。6（15分）已知單位負反饋系統(tǒng)的

6、開環(huán)傳遞函數(shù)為，試繪制k由0+變化的根軌跡，并確定系統(tǒng)階躍響應為衰減振蕩時k的取值范圍。7（15分）已知系統(tǒng)結構圖如下圖所示，試求傳遞函數(shù)。8（15分）線性二階系統(tǒng)的微分方程為。試用直接積分法法繪制相軌跡，并確定奇點位置和類型。自動控制原理試卷a（4）1（9分）設單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)零極點分布如圖所示，試繪制其一般根軌跡圖。 （其中-p為開環(huán)極點,-z為開環(huán)零點）3 （10分）已知某系統(tǒng)初始條件為零，其單位階躍響應為，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及單位脈沖響應。3（10分）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為，若要使系統(tǒng)在欠阻尼情況下的單位階躍響應的超調量小于16.3%，調節(jié)時間小于6s，峰值時間小于6.28s，試在s平面

7、上繪出滿足要求的閉環(huán)極點可能位于的區(qū)域。4（8分）已知一單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，畫出其奈氏曲線并用奈氏判據(jù)判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5（12分）已知系統(tǒng)結構圖如下，試繪制k由0+變化的根軌跡，并確定系統(tǒng)階躍響應分別為衰減振蕩、單調衰減時k的取值范圍。6（12分）某最小相位系統(tǒng)用串聯(lián)校正，校正前后對數(shù)幅頻特性漸近線分別如圖中曲線(2)、(1)所示，試求校正前后和校正裝置的傳遞函數(shù)，并指出gc（s）是什么類型的校正。7（15分）題6圖示采樣系統(tǒng)的結構框圖。已知采樣周期t=1秒。r t c題6圖 （1）求使系統(tǒng)穩(wěn)定的k值；（2）當k=1時，求系統(tǒng)的單位階躍響應（3）求單位階躍擾動下的穩(wěn)態(tài)誤差。題

8、7圖8（12分）已知系統(tǒng)結構圖如下，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。9（12分）非線性系統(tǒng)線性部分的開環(huán)頻率特性曲線與非線性元件負倒數(shù)描述曲線如下圖所示，試判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，并指出和g（j）的交點是否為自振點。自動控制原理試卷a（5）一 基本概念題：（35分）1 某系統(tǒng)在單位階躍輸入及零初始條件下的輸出響應為求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和單位斜坡響應。（9分）2單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)奈氏曲線分別如下圖所示，其中分別為右半平面和原點出的極點數(shù)，試確定系統(tǒng)右半平面的閉環(huán)極點數(shù)，并判斷閉環(huán)穩(wěn)定性。（6分）3. 某系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為，試判定閉環(huán)穩(wěn)定性，并確定閉環(huán)系統(tǒng)在右半平面、左半平面和虛軸的極點個數(shù)。（10分）4.控制系統(tǒng)如下圖

9、所示，已知r(t)=t，n(t)=1(t)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并說明要想減小穩(wěn)態(tài)誤差應采取什么措施。（10分）二綜合分析計算題：（65分）1（13分）試求下圖所示無源網絡的傳遞函數(shù)，其中r1=r2=1，l=1h，c=1f，并求當時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。2 （12分）求圖示離散系統(tǒng)輸出c（z）的表達式。3（14分）某系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示，其中曲線（1）和曲線（2）分別表示校正前和校正后的，試求解：（a） 確定所用的是何種性質的串聯(lián)校正，并寫出校正裝置的傳遞函數(shù)gc（s）。（b） 確定校正后系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的開環(huán)增益值。（c） 當開環(huán)增益k=1時，求校正后系統(tǒng)的相位裕量和幅值裕量h。4（1

10、4分）某系統(tǒng)方框圖如下，若要求r(t)=1(t)時，超調量%16.3%，峰值時間tp秒，試繪制k由0+變化的根軌跡。在根軌跡圖上標出滿足性能要求的根軌跡，并求出相應點的取值范圍。5（12分）已知非線性系統(tǒng)微分方程為，試用直接積分法求該系統(tǒng)的相軌跡，并研究其極性。自動控制原理試卷a（6）一 、（12分）某系統(tǒng)方框圖如圖所示。試求傳遞函數(shù) ，二、（12分）某系統(tǒng)方框圖如圖，若要求 時：超調量%，峰值時間秒。試繪制由()變化的根軌跡。在根軌跡圖上標出滿足性能要求的根軌跡，并求相應的取值范圍。三、（12分）典型二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為當取時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為，試確定系統(tǒng)參數(shù)四、（12分）對下圖所示的系

11、統(tǒng)，試求：當r(t)= 1(t)和n(t)=1(t)時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess ；五、（14分）系統(tǒng)結構圖如下，要求：（1）繪出系統(tǒng)穩(wěn)定時奈奎斯特曲線的大致圖形。（2）在奈奎斯特圖上證明系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的。題6圖六、（14分）某最小相位系統(tǒng)采用串聯(lián)滯后校正，校正前開環(huán)對數(shù)幅頻特性漸近線如圖。要求校正后幅值穿越頻率（,均為給定正常數(shù)）。試求校正裝置傳遞函數(shù)和校正后開環(huán)傳遞函數(shù)。七、（12分）某采樣系統(tǒng)如圖。若要求當時。求的取值范圍。八、（12分）某系統(tǒng)運動方程為：當：；當：。試在相平面上繪制由開始的相軌跡，并由相軌跡確定到達穩(wěn)定所需的時間。自動控制原理試卷a（7）1（10分）設系統(tǒng)開環(huán)極點（×

12、;）、零點（）分布如題1圖所示。試畫出相應的根軌跡圖。（a）（b）（c）（d）（e）題1圖2、（10分）已知系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性如下圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說明閉環(huán)右半平面的極點個數(shù)。其中為開環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面極點數(shù)，為開環(huán)系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。3、（15分）某系統(tǒng)方框圖如下圖所示，試：（1）繪制系統(tǒng)的一般根軌跡并寫出繪制步驟； （2）應用根軌跡法分析系統(tǒng)穩(wěn)定時k的取值范圍。4、（10分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)的單位脈沖響應和單位階躍響應。5、（10分）已知一復合控制系統(tǒng)的方框圖如下，試求：（1） 無補償通道ks時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（2） 加入補償通道

13、ks后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（12分）6、（15分）系統(tǒng)結構如圖所示：（1）當選擇校正裝置時，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性；（2）當選擇校正裝置時，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，若系統(tǒng)穩(wěn)定計算和；（3） 確定校正后的系統(tǒng)型別及開環(huán)增益。7、（15分）設離散控制系統(tǒng)結構如圖所示。 (1) 求和； (2)為保證系統(tǒng)穩(wěn)定k和t之間應滿足什么關系。8、（15分）應用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)。首先應該歸化系統(tǒng)模型。試將下列非線性系統(tǒng)化為符合要求的形式。（n(a)為非線性環(huán)節(jié)）自動控制原理試卷a（8）1、（10分）系統(tǒng)方框圖如下圖所示，若系統(tǒng)單位階躍響應的超調量，在單位斜坡輸入時ess=0.25,試求：（1） ，n，k，t的值；（2） 單

14、位階躍響應的調節(jié)時間ts，峰值時間tp。2、（15分）某系統(tǒng)方框圖如下圖所示，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。3、具有擾動輸入的控制系統(tǒng)如下圖所示，求：當時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）4、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻漸近線如下圖所示：（1）試寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算各參數(shù)；（2）概略畫出開環(huán)對數(shù)相頻特性的大致曲線。5、（20分）系統(tǒng)結構如圖所示：(1) 用根軌跡的角平分線法將主導極點設計在處，試確定校正裝置中的、和參數(shù)；（2）確定校正后的系統(tǒng)型別及開環(huán)增益；（3）計算校正后的超調量和調節(jié)時間；（4）計算校正后的和。6、（15分）分析下圖所示的二階采樣系統(tǒng)，試求在帶與不帶零階保持器的兩種情況

15、下，當時，閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。 注：，。7、（15分）已知系統(tǒng)結構圖，設，假定初始條件為，求系統(tǒng)相軌跡方程及繪制相軌跡。自動控制原理試卷a（9）1、 （10分）已知系統(tǒng)的單位階躍響應為，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及調節(jié)時間。2、（10分）某閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為，試求系統(tǒng)產生等幅振蕩的k值。3、（12分）某系統(tǒng)方框圖如下，試求：（1）；（2）。4、（9分）已知系統(tǒng)的開環(huán)零、極點分布如下圖所示，試大致描繪出一般根軌跡的形狀。5、（15）已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，。（1）繪制開環(huán)頻率特性的極坐標圖（從）；（2）根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（3）當系統(tǒng)不穩(wěn)定時，計算閉環(huán)系統(tǒng)在右半平面的極

16、點數(shù)。6、（15分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試從以下三種串聯(lián)校正網絡中選擇一種使系統(tǒng)的穩(wěn)定程度最好。，。7、（15分）設一采樣系統(tǒng)如圖所示，采樣周期ts=1。（1）求閉環(huán)z傳遞函數(shù)。（2）試求其在階躍輸入下的輸出c(kts)8、（14分）試繪制方程所描述系統(tǒng)的根軌跡。自動控制原理試卷a(10)一、 （12分）典型二階系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為當取時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為，試確定系統(tǒng)參數(shù)二、（12分）試求下圖所示無源校正網絡的的傳遞函數(shù)，畫出其伯德圖并說明其特性(是超前還是滯后)。三、（12分）某閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為，試求系統(tǒng)產生等幅振蕩的k值。四、（13分）某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試

17、繪制系統(tǒng)由變化的根軌跡，寫出繪制步驟，并說明閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時k的取值范圍。（13分）五、（13分）系統(tǒng)方框圖如圖所示，試求當時系統(tǒng)總誤差時k的取值范圍。 六、（12分）某采樣系統(tǒng)如圖。若要求當時。求的取值范圍。七、（14分）某最小相位系統(tǒng)用串聯(lián)校正，校正前后對數(shù)幅頻特性漸近線分別如圖中曲線(2)、(1)所示，試求校正前后和校正裝置的傳遞函數(shù)，并指出gc（s）是什么類型的校正。八、（12分）已知系統(tǒng)結構圖如下，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)自動控制原理試卷a（11）一、 問答題（30分）1試畫出一般自動控制系統(tǒng)的原理結構圖，并簡要說明各部分的作用？（6分）2什么是最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)？最小相位系統(tǒng)的主

18、要特點是什么？（6分）3試畫出超前網絡的伯德圖，并說明其特點以及用頻率法超前校正的使用條件？（6分）4相平面分析法使用的局限性是什么？（6分）5寫出繪制根軌跡的條件方程？（6分）二、（10分）已知系統(tǒng)由如下方程組成 ，試畫出該系統(tǒng)的方框圖或信號流圖，并求出閉環(huán)傳遞函數(shù)。三、（10分）一系統(tǒng)如下圖所示 （1）要使系統(tǒng)閉環(huán)極點在處，求相應的值； （2）設計使系統(tǒng)在單獨作用下無穩(wěn)態(tài)誤差； （3）設計使系統(tǒng)在單獨作用下無穩(wěn)態(tài)誤差。 四、（10分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。（1）繪制系統(tǒng)的根軌跡（）；（2）求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的k值與系統(tǒng)的閉環(huán)極點。五、（10分）試回答下列問題，著重從物理概念說明：

19、（1）有源校正裝置與無源校正裝置有何不同特點？在實現(xiàn)校正規(guī)律時，它們的作用是否相同？（2）相位滯后網絡的相位角是滯后的，為什么可以來改善系統(tǒng)的相位裕量？（3）滯后從抑制噪音的角度考慮，最好采用哪種校正形式？六、（10分）某單位負反饋系統(tǒng)前向通路上有一個描述函數(shù)為非線性環(huán)節(jié)，線性部分的傳遞函數(shù)為，試用描述函數(shù)法確定系統(tǒng)是否產生自振蕩？若存在求自振蕩的參數(shù)。七、（10分）離散系統(tǒng)方框圖如下圖所示。當輸入，要求穩(wěn)態(tài)誤差,求k的取值范圍。 r（s） t =0.1 c（s） 自動控制原理a(12）一 填空（15分）1 在古典控制理論中，描述控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有-、-、-等。2 為了減小穩(wěn)態(tài)誤差，可-前向

20、通道積分環(huán)節(jié)個數(shù)或-開環(huán)增益。3 pid控制器的傳遞函數(shù)為-，其中積分時間越大，積分作用越-，微分時間越大，微分作用越-。4利用“三頻段”的概念，可以由開環(huán)頻率特性方便地分析系統(tǒng)特性。低頻段斜率和位置決定了系統(tǒng)的-；中頻段斜率、開環(huán)截止斜率及中頻段長度表征了系統(tǒng)的-；高頻段特性則反映了系統(tǒng)的-。5非線性系統(tǒng)的分析設計方法有-、-、-等。6對于用閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)描述的采樣控制系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是-。二、 （10分）系統(tǒng)方框圖如下圖所示，試用梅遜公式求出它們的傳遞函數(shù)。三、（15分）已知某控制系統(tǒng)的結構圖如下圖所示：圖中，和分別是系統(tǒng)的給定輸入和擾動輸入量，是輸出量。求：（1） 確定系統(tǒng)

21、在給定作用下的動態(tài)性能指標（超調量和調節(jié)時間）；（2） 確定系統(tǒng)在給定信號和擾動信號共同作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。四、（15分）如下圖所示的控制系統(tǒng)。試畫出系統(tǒng)隨參數(shù)a變化的根軌跡，并確定使閉環(huán)主導極點的阻尼比為0.5時的a值。 r e y五、（15分）系統(tǒng)結構圖以及校正后的對數(shù)幅頻特性漸近線如下圖所示。求：（1）寫出串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)；說明是什么型式的校正； （2）畫出的幅頻特性漸近線，標明各轉折點角頻率。00.010.1 1 10100-20-40-40-60-20520六、（15分）已知系統(tǒng)結構如下圖所示，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 r(t) e（t） t=0。1 c（t） e*（t）七、（15分）

22、非線性系統(tǒng)如下圖1所示，曲線如下圖2所示。（1） 判斷系統(tǒng)是否存在自振蕩？若存在，求出自振蕩頻率和相應的開環(huán)增益k；（2） 試定性分析，當k增大時，系統(tǒng)的自振蕩振幅和頻率會怎樣變化？圖1n（a） +j1350 + e a -/4w圖2 自動控制原理試卷a（13）1 (12分)一單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，式中（1）指出系統(tǒng)開環(huán)零點及開環(huán)極點；（2）指出系統(tǒng)閉環(huán)零點及閉環(huán)極點；（3）求出系統(tǒng)的阻尼比及自然振蕩角頻率；（4）求當時系統(tǒng)的性能指標。2（10分）系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為 試判定閉環(huán)穩(wěn)定性，并確定所有特征根的分布。3 （10分）試求下圖所示方塊圖的傳遞函數(shù)。4 （14分）設單位反饋系統(tǒng)的

23、開環(huán)傳遞函數(shù)為：繪制從變化的根軌跡，并求出閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號作用下，輸出響應為單調衰減過程的的范圍。5（12分）已知兩系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示，試問在系統(tǒng)（a）中加入何樣的串聯(lián)環(huán)節(jié)可以達到系統(tǒng)（b）。 l（w） -20 -40 -201.5 3 5 10 20 40 100 200 w -40 （a） （b） 6 （12分）試求下圖所示系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，已知。7（15分） 離散系統(tǒng)方框圖如圖所示。t=1為采樣周期。 （1） 求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的增益k；（2） 當k=1，求系統(tǒng)的單位階躍響應。 r（s） t =1 c（s） 8（15分）非線性系統(tǒng)如下圖所示。其中非線性部分的描述函數(shù)為，試用描述函

24、數(shù)法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若有極限環(huán)，討論極限環(huán)的特性。 r=0 c - - c -1 1 自動控制原理a（14）一、（20分）判斷下列說法是否正確，在正確的前面畫“t”，在錯誤的前面畫“f”。每小題正確得1分，不判斷不得分，判斷錯誤扣1分。1. 對于欠阻尼的二階系統(tǒng)：（ ）當阻尼比保持不變時，無阻尼自振蕩頻率越大，系統(tǒng)的超調量也越大；（ ）當阻尼比保持不變時，無阻尼自振蕩頻率越大，系統(tǒng)的調節(jié)時間越小；（ ）當無阻尼自振頻率不變時，阻尼比越大，系統(tǒng)的諧振峰值越大；（ ）當無阻尼自振頻率不變時，阻尼比越大，系統(tǒng)的諧振頻率越小。2. 對于線性定常的負反饋控制系統(tǒng)：（ ）它的傳遞函數(shù)與外輸入信號無關；（

25、 ）它的穩(wěn)定性與外輸入信號無關；（ ）它的穩(wěn)態(tài)誤差與外輸入信號無關；（ ）它的特征方程是唯一的。3對于串聯(lián)校正：（ ）若采用無源校正，只能構成滯后校正；不能構成超前校正。（ ）若采用有源校正，既能構成滯后校正；又能構成超前校正。4根軌跡的模值方程可用于（ ）繪制根軌跡；（ ）確定根軌跡上某點所對應的開環(huán)增益；（ ）確定實軸上的根軌跡；（ ）確定根軌跡的起始角與終止角。；5 對于非線性控制系統(tǒng)：（ ）它的傳遞函數(shù)與外輸入信號無關；（ ）它的穩(wěn)定性與外輸入信號無關；（ ）它的穩(wěn)態(tài)誤差與外輸入信號無關；6對于線性采樣控制系統(tǒng)：（ ）它的穩(wěn)定性與采樣頻率無關；（ ）它的穩(wěn)態(tài)誤差與采樣頻率無關；（ ）它

26、的動態(tài)性能指標與采樣頻率無關；二、（12分）某系統(tǒng)方框圖如下，求傳遞函數(shù) 。 三、（18分）已知某系統(tǒng)的根軌跡草圖如下圖所示。 （1）寫出開環(huán)傳遞函數(shù)；（2）確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的k的取值區(qū)間，確定使系統(tǒng)動態(tài)過程產生衰減振蕩的k的取值區(qū)間；（3）利用主導極點的位置，確定是否通過k的取值使動態(tài)性能指標同時滿足。（4）若該系統(tǒng)的統(tǒng)動態(tài)性能指標不能滿足設計要求，試考慮增加什么校正環(huán)節(jié)，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能？寫出校正環(huán)節(jié)形式（不需要具體數(shù)據(jù)），繪校正后根軌跡草圖，說明理由。題三圖四、（20分） 系統(tǒng)結構圖以及校正后的對數(shù)幅頻特性漸近線如下圖所示。（清華1996年試題）求：（1）寫出串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)；

27、說明是什么型式的校正； （2）畫出的幅頻特性漸近線，標明各轉折點角頻率； （3）計算校正后的相角裕量。00.010.1 1 10100-20-40-40-60-20520五、（15分）離散系統(tǒng)方框圖如圖所示。t=1為采樣周期。（3） 求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的增益k；（4） 當k=1，求系統(tǒng)的單位階躍響應。 r（s） t =1 c（s）題五圖 六、（15分）非線性系統(tǒng)結構如圖所示。已知：其中（1） 分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2） 系統(tǒng)是否產生自振蕩？若產生，則計算自振蕩參數(shù)。r=0 e m c 題4-5-2圖k1-d d - k1自動控制原理a（15）1、（25分）判斷題，將正確答案連同相應的題好寫在答題紙上

28、：(1)已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，則系統(tǒng)的開環(huán)根軌跡增益為：a：4； b：8； c：4/3； d：1(2)根軌跡的模值方程可用于：a：繪制根軌跡；b：確定根軌跡上某點所對應的開環(huán)增益；c：確定實軸上的根軌跡；d：確定根軌跡的起始角與終止角。(3)對于串聯(lián)校正：a：若采用無源校正，只能構成滯后校正；不能構成超前校正。b：若采用有源校正，既能構成滯后校正；又能構成超前校正。(4)已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為在右半平面有兩個極點，時的開環(huán)頻率響應的nyquist如圖（a）（b）（c）所示，試用nyquist判據(jù)確定k為哪一個值時，閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（a） （b） （c）a：； b：； c：。(5)對于線性

29、采樣控制系統(tǒng)：a：它的穩(wěn)定性與采樣頻率有關；b：它的穩(wěn)態(tài)誤差與采樣頻率無關；c：它的動態(tài)性能指標與采樣頻率無關。2、（12分）求出下圖所示無源校正網絡的微分方程，并求傳遞函數(shù)，畫出其伯德圖并說明其特性(是超前還是滯后)。3、 （12分）統(tǒng)方框圖如圖所示，若要求當時總的穩(wěn)態(tài)誤差，求k的取值范圍。4、（14分）某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求：（1） 作出系統(tǒng)的一般根軌跡圖，并寫明主要步驟；（2）試求系統(tǒng)阻尼比時的k值范圍。5、（12分）.某單位負反饋系統(tǒng)前向通路上有一個描述函數(shù)為非線性環(huán)節(jié)，線性部分的傳遞函數(shù)為，試用描述函數(shù)法確定系統(tǒng)是否產生自振蕩？若存在求自振蕩的參數(shù)。6、（12分）已知

30、最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。求：（1） 此時系統(tǒng)的相位裕度？（2） 若要使，則要系統(tǒng)開環(huán)增益為多少？7、（13分）離散系統(tǒng)如下圖所示，試求當采樣周期分別為秒和輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。自動控制原理試卷a(16)一、問答題（20分）1、什么是最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)？最小相位系統(tǒng)的主要特點是什么？（5分）2、相平面分析法使用的局限性是什么？（5分）3、二階系統(tǒng)階躍響應都有哪些類型？是由什么來決定的？（5分）4、在根軌跡校正法中，當系統(tǒng)的動態(tài)性能不足時，通常選擇什么形式的串聯(lián)校正網絡？網絡參數(shù)取值與校正效果之間有什么關系？工程應用時應該注意什么問題？（5分）二、填空題（10分）1、pid控

31、制器的傳遞函數(shù)為-，其中積分時間越大，積分作用越-，微分時間越大，微分作用越-。2、控制系統(tǒng)的平穩(wěn)性和快速性在時域中是由-和-等來評價的，在頻域中則分別由-、-、-等評價。3、利用“三頻段”的概念，可以由開環(huán)頻率特性方便地分析系統(tǒng)特性。低頻段斜率和位置決定了系統(tǒng)的-；中頻段斜率、開環(huán)截止斜率及中頻段長度表征了系統(tǒng)的-；高頻段特性則反映了系統(tǒng)的-。4、為了減小穩(wěn)態(tài)誤差，可-前向通道積分環(huán)節(jié)個數(shù)或-開環(huán)增益。5、閉環(huán)零點是由前向通道的-和反饋通道的-構成。三、計算題（70分）1、（12分）給定系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，如題1圖所示。試求傳遞函數(shù)，。題1圖2（12分）已知系統(tǒng)結構圖如題2圖所示，其中控制器的

32、傳遞函數(shù)，被控對象的傳遞函數(shù)，當輸入信號和干擾信號都是單位階躍函數(shù)時：（1）求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（2）若要使在單位階躍擾動作用下引起的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為零，應怎樣改變控制器的結構？題2圖3（15分）已知某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如題3圖所示。求：（1）開環(huán)傳遞函數(shù)。（2）試問系統(tǒng)有無閉環(huán)主導極點。（提示：實軸上根軌跡的分離點為和）。（3）能否通過選擇滿足最大超調量的要求，說明理由。（4）能否通過選擇滿足調節(jié)時間的要求，說明理由。（5）能否通過選擇滿足靜態(tài)速度誤差系數(shù)的要求，說明理由。題3圖110-40-20db100-60-80斜率單位：db/dec40504（16分）非線性系統(tǒng)結構如題7圖所

33、示。選擇平面： 1 -1r=0 e m c 題4圖（1）當a=0時，繪制系統(tǒng)的相平面圖；（2）當a=1時，繪制系統(tǒng)的相平面圖；5(15分)離散系統(tǒng)方框圖如圖所示。采樣周期t=1，設k=10，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并求系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的放大系數(shù)k。 r（s） t=1 c（s） 自動控制原理試卷a(17)1（15分）設系統(tǒng)開環(huán)極點（×）、零點（）分布如題1圖所示。試畫出相應的根軌跡圖。（a）（b）（c）（d）（e）題1圖2、（10分）試建立題1圖所示校正環(huán)節(jié)的動態(tài)結構圖，并指出這是一個什么樣的校正環(huán)節(jié)。題1圖-+ 3、（10分）給定系統(tǒng)的方框圖如題3圖所示，試求閉環(huán)傳遞函數(shù)。題3圖4.（15分）

34、當從0到變化時的系統(tǒng)開環(huán)頻率特性如題4圖所示。表示開環(huán)增益。表示開環(huán)系統(tǒng)極點在右半平面上的數(shù)目。表示系統(tǒng)含有的積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的值的范圍。（a）（b）（c）題4圖5、 （15分）系統(tǒng)方框圖如下要求：（1）繪制k由0+變化的根軌跡圖，并寫出繪制步驟；（2）由根軌跡確定系統(tǒng)穩(wěn)定時的k值范圍。6（10分）系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如題4圖所示，據(jù)此寫出該系統(tǒng)相應的傳遞函數(shù)。0.2110-20-2020db題6圖7（10分）設有兩個非線性系統(tǒng)，它們的非線性部分一樣，線性部分分別如下：（1）， （2）。試問，當用描述函數(shù)法分析時，哪個系統(tǒng)分析的準確度高？為什么？8（15分）離散系統(tǒng)方框圖如下圖

35、所示。（1） 求系統(tǒng)開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)； r（s） t c （s）（2） 討論t變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。 自動控制原理試卷a（18）1（10分）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為，若要使系統(tǒng)在欠阻尼情況下的單位階躍響應的超調量小于16.3%，調節(jié)時間小于6s，峰值時間小于6.28s，試在s平面上繪出滿足要求的閉環(huán)極點可能位于的區(qū)域。2（10分）已知系統(tǒng)的結構圖如下，試求：（5） 閉環(huán)的幅相特性曲線；（6） 開環(huán)的對數(shù)幅頻和相頻特性曲線；（7） 相位裕量，幅值裕量h。3（12分）已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，試繪制從的根軌跡圖。4（12分）系統(tǒng)方框圖如下圖，若要求r（t）=n（t）=（2t+3）1（t）時總

36、的穩(wěn)態(tài)誤差ess1，求k的取值范圍。5. （14分）給定系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，如題2圖所示。試求傳遞函數(shù)，。6（15分）單位負反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)。（1）求系統(tǒng)的穿越頻率和相角裕量，并分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2）串聯(lián)一個裝置，分析對系統(tǒng)的動態(tài)性能有何改善？是否改變了系統(tǒng)的靜態(tài)性能？是否改變了系統(tǒng)對高頻信號抑制能力？為什么？7（15分）某離散控制系統(tǒng)如下圖所示，t=1秒，試求脈沖傳遞函數(shù)c（z）/r（z），并判定閉環(huán)穩(wěn)定性，確定z平面上閉環(huán)極點的分布。8（12分）非線性系統(tǒng)線性部分的開環(huán)頻率特性曲線與非線性元件負倒數(shù)描述曲線如下圖所示，試判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性，并指出和g（j）的交點是否為自振點。自動控制原理試

37、卷a(19)1、 （12分）已知系統(tǒng)初始條件為零，其單位階躍響應為，試求：（1） 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；（2） 系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自振頻率；（3） 確定系統(tǒng)的頻率特性。2、 （12分）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分別為（1）；（2）；（3）；（其中試分別畫出以上三個系統(tǒng)的伯德圖。3、（12分）給定系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，如題1圖所示。試求傳遞函數(shù)，。題1圖4、（12分）具有單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試用勞斯判據(jù)判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及閉環(huán)特征根的分布情況。5、（12分）已知系統(tǒng)結構圖如圖所示，試求當時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差6、（14分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。（1）試確定根軌跡是否通過（-1，±

38、;j）點（2）若原根軌跡不過（-1，±j）點，串聯(lián)（s+a）環(huán)節(jié)，試確定a和的取值。（4） 確定校正后的系統(tǒng)型別及開環(huán)增益。7、（12分）設離散控制系統(tǒng)結構如圖所示。求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，當t=1，k0=1時，確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。注， 8、（14分）非線性控制系統(tǒng)如圖所示。系統(tǒng)原來處于靜止狀態(tài)，若要求以偏差及其作為相坐標，試畫出系統(tǒng)的相軌跡。自動控制原理試卷a(20)1（10分）給定系統(tǒng)的方框圖如下圖所示，試求閉環(huán)傳遞函數(shù)。2 10分）一單位負反饋控制系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)，已知系統(tǒng)的誤差函數(shù)為，求系統(tǒng)的阻尼比和自然頻率，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。3 10分）已知

39、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，求在頻率幅值的正弦輸入信號作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出的幅值和相位。4（9分）已知系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性如下圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說明閉環(huán)右半平面的極點個數(shù)。其中為開環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面極點數(shù)，為開環(huán)積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。5（16分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)（1）畫出系統(tǒng)的一般根軌跡；（2）確定系統(tǒng)呈阻尼振蕩瞬態(tài)響應的k值范圍；（3）求產生持續(xù)等幅振蕩時的k值和振蕩頻率；（4）求閉環(huán)主導極點具有阻尼的k值和閉環(huán)極點。6（16分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如下圖所示，要求：（1） 寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；（2） 利用相位裕量判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（3） 將其對

40、數(shù)幅頻特性向右平移十倍頻程，試討論對系統(tǒng)性能的影響。7（14分） 非線性系統(tǒng)如下圖所示。其中非線性部分的描述函數(shù)為，試用描述函數(shù)法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若有極限環(huán)，討論極限環(huán)的特性。 r=0 c - c -1 1 8（15分）離散系統(tǒng)方框圖如下圖所示。（1） 設系統(tǒng)穩(wěn)定，證明系統(tǒng)在單位階躍擾動下的穩(wěn)態(tài)誤差essp=0，單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差essv=1/k（t和t0無關）；（2） 設t=1、t0=1、k=0.1，檢驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提示：r（s） t0=1 c（s） 自動控制原理試卷a(21)一、（每題4分，共20分）單項選擇題1、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，則系統(tǒng)的開環(huán)增益為（）：a、4。 b、4/

41、3。 c、8。 d、1。2、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，有一個積分環(huán)節(jié)，在右半平面有兩個開環(huán)極點， 時的開環(huán)頻率響應的nyquist曲線如下圖（a）（b）（c）所示，試用nyquist判據(jù)確定k為哪一個值時，閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的（）。（a） （b） （c）a、。 b、。 c、。3、對于相平面的描述哪些是正確的（）。a、在相平面上，上半平面相軌跡箭頭向左，下半平面相軌跡箭頭向右。b、二階系統(tǒng)的微分方程本身即是相軌跡方程。c、當奇點的種類一旦確定，則奇點附近相平面圖的形式就會隨之確定。4、要先進行靜態(tài)校正的是（）。a、動態(tài)校正。b、根軌跡法校正。c、根軌跡滯后校正。d、頻域法校正。5、最小相位系統(tǒng)的對數(shù)

42、幅頻特性曲線的中頻段反映了系統(tǒng)的（）a、靜態(tài)性能。b、動態(tài)性能。c、抗干擾能力。d、穩(wěn)態(tài)誤差。二、（16分）系統(tǒng)方框圖如下圖所示，試求開環(huán)傳遞函數(shù)、給定值輸入下的閉環(huán)傳遞函數(shù)、擾動輸入下的誤差傳遞函數(shù)以及當時系統(tǒng)總誤差時k的取值范圍。三、（16分）已知最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示：1、試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)g(s)。2、畫出對應的對數(shù)相頻特性曲線的大致形狀，用奈氏判據(jù)分析穩(wěn)定性。3、若系統(tǒng)穩(wěn)定，在圖上標出穿越頻率和相位裕量。四、（16分）某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求：1、用routh判據(jù)分析穩(wěn)定性。2、作出系統(tǒng)的一般根軌跡圖，并寫明主要步驟，分析穩(wěn)定性。五、（16分）用描述

43、函數(shù)法分析下圖所示系統(tǒng)（m=1，mh）。1、在同一坐標系中畫出非線性系統(tǒng)的負倒描述函數(shù)曲線和線性系統(tǒng)的nyquist曲線，判斷穩(wěn)定性。2、判斷是否產生自振蕩，若有自振蕩，求出自振蕩頻率和振幅。(理想繼電器的描述函數(shù)為，死區(qū)繼電器的描述函數(shù)為)。六、(16分)離散系統(tǒng)方框圖如右圖所示。采樣周期t=1s，設k=10，求1、開環(huán)z傳遞函數(shù)。2、閉環(huán)z傳遞函數(shù)。3、判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。提示：自動控制原理試卷a(22)一、（20分）選擇填空題（注：在正確答案上打鉤）1、根軌跡在實軸上的分布規(guī)律是由根軌跡的（幅值條件） （相角條件）推導出來的。2、最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線的（低） （中） （高）頻段反映

44、了系統(tǒng)的靜態(tài)性能，（低） （中） （高）頻段反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能。（低） （中） （高）頻段反映了系統(tǒng)的抗干擾能力。3、根軌跡法校正先進行（靜態(tài)校正）（動態(tài)校正），頻率法校正先進行（靜態(tài)校正）（動態(tài)校正）。4、非線性元件輸出的直流分量為0，則（非線性元件對稱原點） (非線性環(huán)節(jié)是單值函數(shù))。5、在相平面上上半平面相軌跡箭頭向（左） （右），下半平面相軌跡箭頭向（左） （右）。6、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定條件是特征方程的所有特征根（閉環(huán)極點）在z平面的單位圓（內） （外）。二、（10分）控制系統(tǒng)如下圖所示，已知， 、均大于零，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并說明要想減小穩(wěn)態(tài)誤差應采取什么措施。三、（15分）某系統(tǒng)方框

45、圖如下圖所示：1、用routh判據(jù)判斷穩(wěn)定性。2、繪制系統(tǒng)的一般根軌跡并寫出繪制步驟。3、應用根軌跡法分析系統(tǒng)穩(wěn)定時k的取值范圍。四、（9分）已知系統(tǒng)開環(huán)幅相頻率特性曲線如下圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說明閉環(huán)右半平面的極點個數(shù)。其中為開環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面極點數(shù)，為開環(huán)積分環(huán)節(jié)的個數(shù)。五、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻漸近線如下圖所示：1、試寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算各參數(shù)。2、概略畫出開環(huán)對數(shù)相頻特性的大致曲線。3、若系統(tǒng)穩(wěn)定，在圖上標出穿越頻率和相角裕量。六、（15分）畫出下圖所示非線性系統(tǒng)在平面上的相平面圖。七、（16分）設一采樣系統(tǒng)如右圖所示，采樣周期t

46、s=1s。求：1、開環(huán)z傳遞函數(shù)。2、閉環(huán)z傳遞函數(shù)。3、判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。4、若系統(tǒng)穩(wěn)定，求當時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。提示：自動控制原理試卷a(23)一、簡答題（24分）1、簡述線性連續(xù)系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與哪些因素有關。2、用描述函數(shù)分析法研究非線性系統(tǒng)時，對本質非線性元件和線性部分頻率特性有什么要求？3、“開環(huán)傳遞函數(shù)的典型環(huán)節(jié)乘積形式”在哪些分析、設計方法中使用？4、“開環(huán)傳遞函數(shù)的零極點乘積形式”在哪些分析、設計方法中使用？5、寫出頻域校正法中，動態(tài)超前校正網絡的傳遞函數(shù)。6、增加左半平面的開環(huán)零點，對根軌跡一般有何影響？7、說明給定前饋和擾動前饋各自的作用。增加前饋信號是否改變