自動(dòng)控制原考試模擬題

1、考研專業(yè)課高分資料之模擬題東北大學(xué)自動(dòng)控制原理 模擬試題及答案（一）所有答案必須做在答案題紙上，做在試題紙上無(wú)效！ 一、簡(jiǎn)答：（合計(jì)25分, 共5個(gè)小題，每題5分）1） 控制系統(tǒng)的階次是如何定義的？答：系統(tǒng)傳遞函數(shù)特征方程s算子的最高階次就是控制系統(tǒng)的階次。2） 如何從微分方程求得傳遞函數(shù)？需滿足什么條件？答：在零初始條件下，對(duì)微分方程用拉普拉斯變換，就可以求得傳遞函數(shù)。3） 系統(tǒng)閉環(huán)頻寬的含義？答：閉環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線中，3dB對(duì)應(yīng)的頻率，就是系統(tǒng)的閉環(huán)頻寬。負(fù)實(shí)軸Nyquist圖Bode圖0dB線0dB線上0dB線下p線4） 簡(jiǎn)述Nyquist圖和Bode圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。答：5） 列表闡述0

2、、I、II型系統(tǒng)分別對(duì)單位階躍、斜坡和加速度信號(hào)的響應(yīng)誤差。k000kk階躍斜坡加速度0型I型II型二、改錯(cuò)：（合計(jì)15分, 共5個(gè)小題，每題3分）6） II型系統(tǒng)的Bode圖幅頻特性曲線中，穿越頻率和開(kāi)環(huán)增益的值相等；I型系統(tǒng) 不相等7） 勞斯穩(wěn)定判據(jù)只能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不可以判斷相對(duì)穩(wěn)定性； 可以8） 命題a： 阻尼比決定了超調(diào)量的大小。 命題b：相位裕量決定了超調(diào)量的大小。 命題a和命題b是矛盾的。 不矛盾9） 閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)決定了系統(tǒng)的類型。10） 開(kāi)環(huán)11） 5）Mason增益公式適用于線性和非線性定常系統(tǒng)。 線性定常系統(tǒng) 12） （本題合計(jì)25分）13） 已

3、知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，14） 繪制該系統(tǒng)的根軌跡；（10分）15） 為保證該系統(tǒng)穩(wěn)定,試確定K的取值范圍；（5分）16） 若該系統(tǒng)存在二階閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn),并該主導(dǎo)極點(diǎn)的阻尼比為0.5，求系統(tǒng)的性能指標(biāo)。（10分）( )17） 解:0L(w)/dB-20w/(rad/s)1-40-6025開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為: 1)繪制系統(tǒng)根軌跡18） 起點(diǎn):0,-1,-2 終點(diǎn):無(wú)窮遠(yuǎn)19） 實(shí)軸根軌跡: (-¥,-2) , -1,020） 漸近線與實(shí)軸交點(diǎn): -1 交角 60,180,30021） 分離點(diǎn): -0.423,-1.577(舍去)22） 與虛軸交點(diǎn): s=jw 代入 得 23）24

4、） 2) 25） 3) 26） 特征根的和27）28）29）30）31）32）（本題合計(jì)35分）某單位負(fù)反饋?zhàn)钚∠辔幌到y(tǒng),其閉環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示，試求：1） 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)；（5分）2） 求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)并繪制開(kāi)環(huán)Bode圖；（10分）3） 求該系統(tǒng)的相位裕量，并判斷穩(wěn)定性；（10分）4） 如果信號(hào)作為閉環(huán)系統(tǒng)的輸入，請(qǐng)寫(xiě)出輸出信號(hào)的表達(dá)式。（10分）解：1）2）3） 因?yàn)槭且恍拖到y(tǒng)，所以穿越頻率所以系統(tǒng)穩(wěn)定。4）所以=0.5923東北大學(xué)自動(dòng)控制原理 模擬試題及答案（二）所有答案必須做在答案題紙上，做在試題紙上無(wú)效 一、單項(xiàng)選擇題（在每小題的四個(gè)備選答案中選擇正確答案，共20

5、分）1、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn)：A、準(zhǔn)確度越高 B、準(zhǔn)確度越低 C、響應(yīng)速度越快 D、響應(yīng)速度越慢2、已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其幅頻特性應(yīng)為：A、 B 、 C 、 D、 3、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在處提供最大相位超前角的是：A、 B 、 C 、 D、 4、 適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是：A、單輸入，單輸出的線性定常系統(tǒng)； B、單輸入，單輸出的線性時(shí)變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng)； D、非線性系統(tǒng)。5、非單位反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(S)，反饋通道傳遞函數(shù)為H(S)，則輸入端定義的誤差E(S)與輸出端定義的誤差之間有如下關(guān)系：A、 B 、C 、 D、6、若兩個(gè)系

6、統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的：A、閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn) B、開(kāi)環(huán)零點(diǎn) C、閉環(huán)極點(diǎn) D、階躍響應(yīng)二、分析計(jì)算題 （共80分） 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，試求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。 （本題10分） R(S) C(S) 圖1 2、某單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 （本題15分） （1） 繪制從0 變化的根軌跡（要求出：分離點(diǎn)、與虛軸的交點(diǎn)等）；（2） 求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開(kāi)環(huán)增益的取值范圍。3、已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，求傳遞函數(shù)（本題15分）R(S) C(S) 圖24、已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性 如圖3所示：（本題25分） （1） 寫(xiě)出原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(S),

7、并求其相角裕度 ； （2） 寫(xiě)出校正裝置的傳遞函數(shù)； （3） 畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，并求其相角裕度 。 50db -2040db30db 10db -4000.010.1 0.321 10 20 -20db -60-30db-40db圖35、 已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ，試求：（本題15分）（1） 使系統(tǒng)穩(wěn)定的值；（2） 若r(t) = 2t 2時(shí)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25，問(wèn)應(yīng)取何值。答案一、 答案：C D B A B C A D C B 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題2分二、1、答案：評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：10分，每一問(wèn)5分2、答案：（1） （2） 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：15分 第一問(wèn)10分，第二問(wèn)5

8、分3、答案：評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：15分（按步驟給分）4、答案： （1） K=100 (2) (3) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：25分 第一問(wèn)10分，第二問(wèn)5分，第三問(wèn)10分5、 答案：（1） （2） K=8評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： 15分 第一問(wèn)8分，第二問(wèn)7分第四模塊 期末試題東北大學(xué)20102011學(xué)年第1學(xué)期期末考試自動(dòng)控制原理考試試題（A）所有答案必須做在答案題紙上，做在試題紙上無(wú)效！ 6、 已知系統(tǒng)輸入為，輸出為，試求下述系統(tǒng)傳遞函數(shù)(運(yùn)算放大器為理想放大器)（15分） R1 (a) C R2 (b) C R R （提示：運(yùn)算放大器輸入電流為0，正、反相端電壓相等） 第2頁(yè)(共 頁(yè)) 二、試簡(jiǎn)化下圖所示系統(tǒng)方框圖求其傳遞函

9、數(shù)(10分)G1G2G3H1H2R(s) C(s)三、已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為在以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)的平面上，試確定系統(tǒng)穩(wěn)定的區(qū)域。(10分) 四、已知二階系統(tǒng)方框圖如圖所示 R(s) C(s)如要求：(1）由單位斜坡函數(shù)輸入所引起的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25(2) 系統(tǒng)的暫態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間秒（誤差帶）試求二階系統(tǒng)閉環(huán)傳函。(10分)六、已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近曲線如圖所示，試寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù),并求圖（a）所示系統(tǒng)的相角裕度和增量裕度。(20分)() () -40 +20 -20 1 w 0.1 1 10 w -40 (a) (b) () -20 w 0.01 100 -40

10、-60 (c )七、已知系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)為，試求系統(tǒng)頻率特性表達(dá)式。（10分）東北大學(xué)20092010學(xué)年第1學(xué)期期末考試自動(dòng)控制原理考試試題（A）所有答案必須做在答案題紙上，做在試題紙上無(wú)效！ 一、R- C網(wǎng)絡(luò)如圖所示。圖中ui(t)為輸入量，uo(t)為輸出量。(12分)試R1R2判斷該網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。uo(t)ui(t)C2C1二、在零初始條件下對(duì)單位反饋系統(tǒng)施加設(shè)定輸入信號(hào)r(t)=1(t)+t×1(t),測(cè)得系統(tǒng)的輸出函數(shù)為C(S)=5（S+1）/S2（S+5），試求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算系統(tǒng)在單位階躍輸入和單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差，以及階躍函數(shù)輸入下系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。(14分)三、系統(tǒng)特征方程如下所示，試判斷各系統(tǒng)的正實(shí)部根的個(gè)數(shù)（12分）（1）3S4+10S3+5S2+S+2=0(2) S6+S5-2S4-3 S3-7S2-4S-4=0 得分閱卷人四、設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為Ks(s+4)(s+10) G(s)= 確定使系統(tǒng)閉環(huán)輸出響應(yīng)為持續(xù)振蕩時(shí)的K值及響應(yīng)的的振蕩頻率。（12分）KS2(1+Ts) 五、一單位反饋系統(tǒng)，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) G(s)= （1）試用奈氏判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2）試用對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。(12分)六、負(fù)反饋的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)Ks(s+1)(0.5s+1)G(s)H(s)