自動控制原理試題(含答案)

1、WORD格式專業(yè)資料整理題號四五六總分分數(shù)1612241612911成績1、（共 16 分，每空 2 分）填空題。根據(jù)有無反饋，控制系統(tǒng)可分為兩類：）2、傳遞函數(shù)的定義是（3、F(s)的拉氏反變換為（s2 3s24、非最小相位系統(tǒng)是指（5、 為6、某閉環(huán)傳遞函數(shù) C（s）R（s）線性采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其特征的控制系統(tǒng)的截止頻率2s 1) r ad/s 。b為（根均位于7、已知某控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為z 平面（，則該系統(tǒng)的剪切 2 頻率1) rad/s ，c 為（相角儲備 為（二、（共 12 分）系統(tǒng)的方塊圖如下， 試求：）度。s1、通過方塊圖化簡求閉環(huán)傳遞函數(shù)CsRs用梅遜公式也可）。（

2、 8 分）2、誤差傳遞函 數(shù)E(s)。R(s )4 分）R(s) E(s)G1G2G3C(s )G4G5G7共 24 分)某單位負反饋控制系統(tǒng)如 R(s)，阻尼比 0.5 ，試求： K C(s)s(s 1)1、2、3、4、5、系統(tǒng)類型、階次。( 2 分) n、有阻尼振蕩角頻 率 2 分)K、無阻尼振蕩角頻率系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) GK(s) 。 靜態(tài)誤差系數(shù) Kp，Kv和 Ka。(3 分) 系統(tǒng)對單位階躍、單位斜坡、單位加速度輸入的穩(wěn) 態(tài)誤差 6、峰值時間 t p，最大超調 量p%。(4 分)7、輸入信號為 r(t)2 時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出 c(d的值。( 6分)essp，essv，essa。 (3

3、分) 、輸出最大值 cmax。( 4 分)四、(共 16 分)傳遞函數(shù)1、(從圖 (a) ，(b) 中選作一題) 輸入為求系統(tǒng)xixi ，輸出為 xo時的傳遞函 數(shù)R1xixo注：圖(a)中，xi,xo是位移量；圖 (b) 中，(a)xi ,x(b)R2xoo 是電壓量。Xo(s。) (6分)Xi(s)2、已知最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻漸近線如圖，試求對應的傳遞函數(shù)G（s） 。 （ 6 分 ）L()/dB200dB/dec0dB0.20dB/dec1 /rads3、已知采樣控制系統(tǒng)如圖所示，寫出系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳 遞函數(shù)G1(s)4 分) R(z) C(s)C(z)。G2(s)H(s)五、（共 12

4、分）1、已知某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為GK(s)K生，試持確定使系統(tǒng)產s( s 2 2s4)續(xù)振蕩的 K 值，并求振蕩頻 率6 分）b）為另一系統(tǒng)的開環(huán) 對數(shù) PR為開環(huán)右極點數(shù)，試判斷兩個系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)2、下圖中，圖（ a）為某一系統(tǒng)的開環(huán)幅相頻率特性曲 線，圖（幅相頻率特性曲線，PR 2定性。ImG（L()PR 2)H(j)Re（6 分）(1, j0)()a）b）燕山大學試卷密封線共 8 頁 第 7頁六、（共9分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞G函K（s）數(shù)為4 ，試 求： s（s2）1、繪制開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線的漸近線。 （ 4 分） 2、輸入為 r（t）2sin（2t90） 時，閉環(huán)

5、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸 出css。（5 分）七、（共 11分）圖（ a）、（ b）中，實線分別為兩個最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅 頻特性曲線，采用校正后，曲線由實線變?yōu)樘摼€，試問： 1、串聯(lián)校正有哪幾種形 式？（ 2、圖（a）、 法？（3、圖（ a）、 性能？（L（） -13 分）b）應分別采取什么校正方4 分）系統(tǒng)的什么4 分）0dB-1-2-2注：-1 表示-20dB/dec ，（a）L()-1-10dB-2-2-2 表示 -40dB/dec(b)、（共 16分，每空 2 分）1、開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)2、當初始條件為零時，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比2t es 的右半部，則稱為非最小3、

6、2et4、若控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)中有零點或極點在復平面 相位傳遞 函數(shù)，相應的系統(tǒng)稱為非最小相 位系統(tǒng)5、6、7、0.5以圓心為原點的單位圓內3，120、（共 12 分）1、8 分）將 A 點后移E(s)R(s)G6/G4C(s)G4C(s)R(s) E(s)G1R(s) E(s)G1 G3 AG4G5G5C(s)G3G41+G3G4G5G2G1G2G3G4R(s) E(s)G1C( s)C(s)1+G3G4G5+G2G3G6R(s)G1G2G3G41+G3G4G5+G2G3G6+G1G2G3G4G7C( s)四、所以，2、（4 分）E(s)R(s) 1 G3G4G5R(s)G7C(s)G2G3

7、G6G1G2G3G4G7R(s)共 24 分)1、1型、2 階2、K=1n=1rad/s（2 分） （ 2 分） （ 2 分）R(s)C(s)G7R(s)1G3G4G5G2G3G61G3G4G5G2G3G6G1G2G3G4G70.866rad/s2 分）13、 GK(s)(2 分)s(s 1)4、KplimG K(s)(1 分)s 0Kv limsGK(s)1( 1 分)s 0Ka lims 2GK(s)0(1 分)s 05、 essp 1/(1K p)0（1 分）（1 分）essv1/K v1essa1/Ka（1 分）26、 t p3.63d 3320.5p% 1 27、C(s) ec( )

8、 R(s)GBcmax limc(t1100% e12(s)2s slimsC(s)2(1p%)共 16 分)2.332 分）0.252 100% 16.3%1s 1lims 2 2 1 2 s s s 1 s 02 分）2 分）2 分）1、（從圖（a） ，（b） 中選作一題）。（ 6分)(a) 解：列寫動力學微分方程：md2xofdxo(k1 k2)(x ixo)0d2tdt經(jīng)拉式變換得：ms2Xo(s)fsX o(s)(k 1k2)X i(s)Xo(s)02 msXo(s)fsXo(s)(k1k2)Xo(s)(k 1 k2)Xi(s)Xo(s)k1k2化簡并整理，得：Xi(s)2 msfs

9、k1k2(b)由 20lgK 20得 K10；轉角頻率 T 0.5 ，得 T 2。所以，3、(4 分)GB(s)D(s)2 4KKK值為：8K4)(s2)02過3GK(s)sGK(j)j(4124 K特征方程為：列勞斯表422 2 j(8K03 s五、(共 12 分)1、(6 分) 方法一：得：K2 K3 s2 s1 s0 s為系統(tǒng)：的閉環(huán)傳遞函數(shù)4sK00。2 s3 2s2 4s KK要則使系統(tǒng)穩(wěn)定，s(s 2 2s22s2 4sKC(z)G1G2(z)R(z)1G1G2(z)H(z)22 2s24s8(s 2。所以，振蕩頻 s j2 率1 j03)2s20;210G(s)2s1K2 4 )

10、 ，即 4 3 0Xo(s)R21/CsR2Cs1Xi(s) R1 R21/Cs (R1R2)Cs1 2、(6 分)K 系統(tǒng)由一個比例環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)組成。即 G(s)Ts 1所以，使系統(tǒng)產生持續(xù)振 蕩的將 K8 代入特征方程，即 D(s)s 3 解得其虛根 為， 方法二：系統(tǒng)臨界穩(wěn)定，所以 過(K4 ) K所以， K 8，22、（6 分）（3（a）NN 020，ZRPR2N6，所以閉環(huán)不穩(wěn)定。 分） （b）NN 211，ZRPR2N0，所以閉環(huán)穩(wěn)（3定。 分） 六、（共 9 分）1、（4 分）GK(s)4所以，2GK (s)2、（5 分）閉環(huán)傳函為 GB(s)1 GK(s)s242s42j22，A()()(42) 2 (222)24 1 ，即：4A(2)arctg490 090，即： （2）90(2)css2A（2）2；系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出 為：