自動控制原理試題(含答案)

1、題號一-二二三五六總分分數(shù)1612241612911成績、（共16分，每空2分）填空題。1、 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） = s +3 的拉氏反變換為（）。s2+3s+24、非最小相位系統(tǒng)是指（。5、某閉環(huán)傳遞函數(shù)為 C（s： 1一的控制系統(tǒng)的截止頻率-.b為（）rad /s。R（s） 2 s+16、 線性采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其特征根均位于z平面（）。s +1相角儲備為（）度。（共12分）系統(tǒng)的方塊圖如下，試求：1、 通過方塊圖化簡求閉環(huán)傳遞函數(shù)C s （用梅遜公式也可）。（8分）R（s）2、誤差傳遞函數(shù) E（s）。（ 4分）7、 已知

2、某控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為2 ，則該系統(tǒng)的剪切頻率.c為（）rad /s，R(S)+三、（共24分）某單位負反饋控制系統(tǒng)如圖，阻尼比'=0.5，試求:C（s）s(s 1)1、系統(tǒng)類型、階次。（2分）2、 K、無阻尼振蕩角頻率-，n、有阻尼振蕩角頻率-，d的值。（6分）3、系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) Gk（s）。（2分）4、 靜態(tài)誤差系數(shù)Kp, Kv和Kao（ 3分）5、 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essp, essv, essa。（3 分）6、 峰值時間tp，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（：）、輸出最大值Cmax o （

3、4分）四、（共16分）傳遞函數(shù)題。1、（從圖，（b）中選作一題）求系統(tǒng)輸入為Xi，輸出為X。時的傳遞函數(shù) Xo（s）。（ 6 分）Xi（s）(b)G(s) 。(6 分)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)3、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)C（ZZ-。（ 4分）五、（共12分）1、已知某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(s22s 4)試確定使系統(tǒng)產生持續(xù)振蕩的K值，并求振蕩頻率 o（ 6分）2、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)定性。（6分）h Im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

4、曲線，jo）G（jC0）HjO(a)(b)應分別米取什么校正方法？ （4分）燕山大學試卷共 8頁第 7 頁六、（共9分）已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gk（s），試求:s（s 十 2）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（2t 90 ）時，閉環(huán)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？ （3分）2、圖（a）、（b）3、圖（1、2、C(s)、（共16分，每空2分）開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)當初始條件為零時，輸

5、出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比3、4、 若控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)中有零點或極點在復平面s的右半部，則稱為非最小相位傳遞 函數(shù)，相應的系統(tǒng)稱為非最小相位系統(tǒng)5、0.56、以圓心為原點的單位圓內7、.'3，120、（共12分）1、（ 8分）將A點后移G1hG2G3G4r1 + G3G4G5+G2G3G6R(s) + E(s)G7R(s)-G1G2G3G4C(s)1+G3G4G5+G2G3G6+G1G2G3G4G7G1G2G3G4所以，C(S)R( s) 1 + G3G4G5 +G2G3G6 + G1G2G3G4G72、( 4 分)E(s)R(s)、(共 24 分)1型、2階K=1n=1

6、rad/sR(s) -G7 C(s)1 -G7R(s)C(s)R( s) 1 G3G4G5 G2 G3G6 G1G2G3G4G71 G3G4G5 G2G3G61、2、(2 分)(2 分)(2 分)= 0.866 rad / s(2 分)1GK(S) = s(s+1)-Ijm Gk (s)蘭處=lim sG< (s) -1s )02=lim s Gk (s) =0= 1/(1 Kp) =0=1/仏= 1/Ka(2 分)KpKvKaessvessatp=1(1 分)(1 分)(1 分)(1 分)(1 分)(1 分)cp3.63 d 332% =e100% =e-0.5 二y2100% =16

7、.3%(2 分)(2 分)7、C(s) =R(S)Gb(S)=2c(：)二 lim c(t)二 lim sC(s)二 lim stS00S0Cmax 胡1 J %) =2.33四、(共16分)1、(從圖(a), (b)中選作一題)。s2 s 廠2(2 分)(2 分)(6分)d2Xo占m一2fd2tdt經拉式變換得：ms2X°(s) fsX。(s) - 侶 k2) Xi (s) - X°(s) = 0ms2X°(s) fsXo(s)化 k2)X°(s) = (k1 k2)Xj(s)Xo(s)kk2化簡并整理，得：2Xi (s) ms + fs+ 匕 + k

8、2(a)解：列寫動力學微分方程:dx-K +k2)(Xj -x。)=0R2CS 1(b)解：采用運算電阻的方法：Xo(s)R2+I/CSXi(s) Ri R2 1/Cs2、(6 分)系統(tǒng)由一個比例環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)組成。即(Ri R2 )Cs 1G(s)KTs 1102s 1系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:Gb(s)Ks3 2s2 4s K由 20lgK = 20 得 K= 10;轉角頻率-T =0.5，得 T = 2。所以，G(s)3、(4 分)C(z) _GG(z)R(z) _ 1 G1G2(z)H(z)五、(共12分)1、(6 分) 方法一：特征方程為：D(s) =s 2s2 4s K = 03

9、s2 s1 s0 s列勞斯表122 4-K2 K2 匯4 一 K要使系統(tǒng)穩(wěn)定，則 K 0;0。得：8 K 02所以，使系統(tǒng)產生持續(xù)振蕩的K值為：K =8將K =8代入特征方程，即3 2 2D(s)二 s3 2s2 4s 8=(s2 4)(s 2) =0解得其虛根為，s=j2。所以，振蕩頻率，=2 方法二：系統(tǒng)臨界穩(wěn)定，所以過 (-1,j0)點，則Gk(s)KKs(s2 2s 4) s3 - 2s2 4sGk(T )K-j(4門門3)K =2, - j(4” :v3)，即 4* 盲§ 二 0所以，K =8，川-22、(6 分)(a) N+ N-= 0- 2 = 0, Zr = Pr 2

10、N = 6,所以閉環(huán)不穩(wěn)定。(3 分)(b) N+ N = 2 1 = 1, ZR = Pr 2N = 0,所以閉環(huán)穩(wěn)定。(3 分)六、(共9分)1、(4 分)42Gk (s)=s(s 2)s(0.5s 1)所以，K =2 , 20lgK =20lg2 =6dB ;.T =22、(5 分)閉環(huán)傳函為Gb（S）二Gk(s)頻率特性為GB(j )21 - Gk(s)s 2s 4_44 - 2 j 2 4川=2 , A( J 二J(心2)2 +(2灼)24 =1，即：A(2) =14平2©a心() = -arctg 2 = -90，即：(2) = 904 -o2 A(2) =2 ；:(2) -90 =0系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出為：