自動控制原理試卷及答案20套

《自動掌握原理》試卷〔一〕A一、 求系統(tǒng)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)〔10分〕GC(s)G+ G1 2+ －H H

+ R(s)1 － 3－二、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示， 取何值時(shí)，系統(tǒng)才能穩(wěn)定？〔10分〕i 10X(s) ＋ si 10s s(s1)(s2)

X(s)o－三、負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試畫出以K為參數(shù)系統(tǒng)的根軌跡；

W (s) K(s2)k s22s4證明根軌跡的復(fù)數(shù)局部為圓弧 。 〔15分〕W (s)

100

K s(0.5s1) W聯(lián)校正裝置：分〕

c(s)

0.1s10.01s1 試： 〔20推斷此校正裝置屬于引前校正還是遲后校正？繪制校正前、后系統(tǒng)及校正裝置的對數(shù)幅頻特性。計(jì)算校正后的相位裕量。五、非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，設(shè)輸入r=0, 繪制起始點(diǎn)在c(0)c01, c(0)00的c平面上的相軌跡?！?5分〕rre2u1cs2_011/39六、采樣掌握系統(tǒng)如下圖，K10, T0.2s： 〔15分〕1．求出系統(tǒng)的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。22．當(dāng)輸入為r(t)1(t)t*1(t)2

1t2*1(t時(shí)，求穩(wěn)態(tài)誤差ess。R(s) E(s)

1esTs

K C(s)s20.5s七、用奈氏穩(wěn)定判據(jù)推斷如以下圖所示系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其中〔1〕─〔3〕為線系統(tǒng)4〕─〔6〕為非線性系統(tǒng)。 〔15分〕《自動掌握原理》試卷〔一〕B2/39

(s)

C(s)R(s)；H2〔s〕應(yīng)滿足什么關(guān)系，能使干擾F〔s〕對輸出C〔s〕沒有影響？〔10分〕GG3(s)+R(s) +++G(s)1G(s)2+G(s)C(s)4___+H1(s)H2(s)F(s)s＝－1垂線之左，試確定參數(shù)K的取值范圍。 〔10分〕R(s)R(s)+_KC(s)一單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳函為

W(s)

K(0.25s1)s(0.5s1)

，欲使該系統(tǒng)對單位階躍函數(shù)的響應(yīng)為一振幅按指數(shù)規(guī)律衰減的簡諧振蕩時(shí)間函數(shù)，試用根軌跡K〔。〔15分〕最小相位的，且開環(huán)截止頻率相等，均為c。 〔20分〕L() L()-1 -1-20 -1c c

10 Kc 0K1

-3 -1c c

10 KcK1要求：

100 10 100 10圖〔a〕 -2 圖〔b〕 -2寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。

%,t

s〕和恒速輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差。將圖3/39G(s)置？并寫出此校正裝置的傳遞函數(shù)c 。PG(s)H(s)中具有正實(shí)部的極點(diǎn)數(shù)目。試詳細(xì)分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。〔16分〕六．非線性系統(tǒng)構(gòu)造如下圖，設(shè)輸入r=0,試描繪該系統(tǒng)的相平面圖〔14分〕0.1 1r e u0s(s1)00.1_ cG(s) K1s(s 4)七．設(shè)采樣系統(tǒng)的方框圖如下圖，其中

, 采樣周期T＝0.25s，求能使系統(tǒng)穩(wěn)定的K1值范圍。 (15分)R(s) +

G(s)

C(s)三、求系統(tǒng)傳遞函數(shù)C(s)/R(s) 〔10分〕G3C(s)G+ GG1 2+ －H H

+ R(s)1 － 3－2H 4/392四、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方塊圖如下圖。試確定K和a取何值時(shí)，系統(tǒng)將維持以角頻率2s1的持續(xù)振蕩。 〔10分〕＋X(s)＋i－

K(s1)s3as22s1

X(s)o

Wk(s)

K(s1)s22s2 試畫出以K的根軌跡；并求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K的取值范圍。 〔15分〕四、一單位閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

W (s) 100K 1)

，現(xiàn)參加串聯(lián)校正W裝置：

(s) 0.1s1c 0.01s1 ，試： 〔20分〕推斷此校正裝置屬于引前校正還是遲后校正？繪制校正前、后系統(tǒng)及校正裝置的對數(shù)幅頻特性。計(jì)算校正后的相位裕量。五、非線性系統(tǒng)構(gòu)造如下圖，設(shè)輸入r=0,試描繪該系統(tǒng)的相平面圖。〔15分〕r e 0.1_

00.1

u 1 cs(s1)六、采樣掌握系統(tǒng)如下圖，K10,求出系統(tǒng)的開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。推斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

T0.2s： 〔15分〕23．當(dāng)輸入為r(t)1(tt*1(t2

1t2*1(t時(shí)，求穩(wěn)態(tài)誤差ess。R(s) E(s)

1esTs

K C(s)s20.5s七、推斷以下三個(gè)非線性系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性。 〔15分〕5/39《自動掌握原理》試卷〔二〕B掌握系統(tǒng)的構(gòu)造如以下圖。

(s)

C(s)R(s)；H2〔s〕應(yīng)滿足什么關(guān)系，能使干擾F〔s〕對輸出C〔s〕沒有影響？〔10〕R(s) + + +_ _

G3(s)G1(s)

+2(s) + +

4(s)

C(s)H1(s)H2(s) F(s)系統(tǒng)的特征值全部位于s＝－1垂線之左，試確定參數(shù)K的取值范圍。 〔10分〕R(s)+_

K

C(s)3、設(shè)反響掌握系統(tǒng)中G(s)

K*s2(s2)(s5)，H(s)16/391〕概略繪制系統(tǒng)根軌跡圖，推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！?〕H(s)12sH(s轉(zhuǎn)變后系統(tǒng)H(s轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的效應(yīng)?！?5〕4．一系統(tǒng)原有的特性為

s2 ，校正裝置的特性為Ws

0.25s1c 畫出原系統(tǒng)和校正裝置的對數(shù)幅頻特性。校正時(shí)，求校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計(jì)算其相位裕量γ和增益裕量GM。 〔15分〕實(shí)部的極點(diǎn)數(shù)目。試具體分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 〔20分〕7-38a,b〔15〕r(t) +_

b 3a

c(t)7．線性離散掌握系統(tǒng)如以下圖所示，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍?！?5分〕R(s)

+ T=1s_

1eTss

7/39

K

c(s)《自動掌握原理》試題〔三〕A填入題干的括號中。13以下性能指標(biāo)中，可以描述系統(tǒng)暫態(tài)性能的有――①超調(diào)量②調(diào)整時(shí)間③穩(wěn)態(tài)誤差④調(diào)整頻率⑤上升時(shí)間A.①②③④⑤B.①②④⑤C.①②③⑤D.①②③④答()23系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可通過求取該系統(tǒng)的而求得.――A.階躍響應(yīng)函數(shù) B.脈沖響應(yīng)函數(shù) C.斜坡響應(yīng)函數(shù) D.拋物線響應(yīng)函數(shù)答()33――如下圖是某系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，下面關(guān)于性能指標(biāo)正確的選項(xiàng)是――h(t)1.31.021tr()

06s

t

2 44sC.

6 8t 14sp

t10 12 14D.%30%答458/39是――

W(s)

s(s2

488)(s2

，則下述正確的A．系統(tǒng)穩(wěn)定B.s右半平面有2個(gè)根 C.2個(gè)純虛根 D.全不正確答()55r(t)6t4

W(s)

10s2(s2)(s5)

時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為D.A.0 B. C. 0.6 ―― 6D.答()66系統(tǒng)根軌跡如下圖，當(dāng)根軌跡與虛軸相交時(shí)，下述正確的選項(xiàng)是――j×××××－6－30A. 1 B. K162 C. 2.42 D. 0答()75以下線性系統(tǒng)推斷中正確的選項(xiàng)是――A.〔1〕穩(wěn)定B.〔2〕穩(wěn)定C.〔3〕穩(wěn)定 D.全不穩(wěn)定答9/39()85率應(yīng)至少大于――12 max()

max C.

2max

3max答95DDC,T=1,Kc=1,試求單位階躍響應(yīng)在第幾拍到達(dá)最大？R(s)

K 1eTsc s

1s(s1)

Y(s)A.0.5拍 B.1拍 C.2拍 D.3拍答()二、 在以下各題中，(需要寫出具體步驟、結(jié)果和畫出必要的圖形。)本大題共3小題，總計(jì)60分)a頻率2s1〔20〕＋X(s)＋i－

K(s1)s3as22s1

X (s)o

W(s)

K(0.25s1)s(0.5s1) ，欲使該系統(tǒng)對單位K值范圍〔要求首先繪制根軌跡，求出并在圖上標(biāo)注主要的特征點(diǎn)參數(shù)〔20〕〔a〕和〔b〕所示是兩個(gè)單位反響系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性，它們都是

c〔20〕10/39L() L()-1 -1-20 -1c c

10KcK1

0 c

-1c

10 KcK1100

100 10-2 -2圖〔a〕 圖〔b〕要求：寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。

%,t

s〕和恒速輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差。將圖〔a〕所示的系統(tǒng)校正為圖(b)所示的系統(tǒng)，應(yīng)承受什么形式的串聯(lián)校正G裝置？并寫出此校正裝置的傳遞函數(shù)c

(s)。《自動掌握原理》試題〔三〕B卷一、單項(xiàng)選擇題：在以下各題中，有四個(gè)備選答案，請將其中唯一正確的答案填入題干的括號中。94013輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。A.正確 B.不正確 C.局部正確 D.無法推斷答()23的穩(wěn)定性是系統(tǒng)本身固有的一種特性，與輸入量及初始條件無關(guān)。A.正確 B.不正確 C.局部正確 D.無法推斷答()33S的左半平面。A.正確 B.不正確 C.局部正確 D.無法推斷答()4311/39A.正確 B.不正確 C.局部正確 D.無法推斷答()55以下那個(gè)線性系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。A.〔1〕穩(wěn)定 B.〔2〕穩(wěn)定 C.〔3〕穩(wěn)定 D.都不穩(wěn)定答()65非線性系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定推斷中以下那個(gè)正確。A.〔1〕工作點(diǎn)不穩(wěn)定 穩(wěn)定C.〔3〕M穩(wěn)定N不穩(wěn)定 D.都不穩(wěn)定答( )76系統(tǒng)的特征方程如下，推斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的錯(cuò)誤結(jié)論是哪個(gè)。s62s56s48s310s24s40A.系統(tǒng)臨界穩(wěn)定 B.沒有S右半平面根C.有1對在虛軸上的根 D.有2對在虛軸上的根答( )860.52xx2 0非線性系統(tǒng)動態(tài)方程如下，試推斷(-2,0)的奇點(diǎn)類型。A.中心點(diǎn) B.焦點(diǎn) C.節(jié)點(diǎn) D.鞍點(diǎn)答( )96某開環(huán)系統(tǒng)幅頻特性波德圖如下，試確定開環(huán)系統(tǒng)增益KdB L(ω)-2-112/3901 2 4 ωA.1 B.2 C.4 D.8答()二、計(jì)算題：在以下各題中，需要寫出具體步驟、結(jié)果和畫出必要的圖形。360120K1K1KG(s)H(s)220

s(s3)(s2

12s2)1G(s) K1)要求設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)具有K=12及γ=40度的性能指標(biāo)。320

G(s) K1s(s 4)設(shè)采樣系統(tǒng)的方框圖如下圖，其中K1值范圍。

,采樣周期R(s)R(s)+C(s)-G(s)《自動掌握原理》試卷〔四〕A掌握系統(tǒng)的方框圖如下圖，試用梅遜公式-C(s)

W2(s)H2(s)R(s)H2(s)R(s)13/39

+H1(s)系統(tǒng)的特征方程如下，推斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。10分s62s5

6s4

10s2

4s40K1變化時(shí)系統(tǒng)特征方程的根軌跡。20分KG(s)H(s) 1s(s3)(s22s2)單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：s100( G(s) ss(

2s10 20試求系統(tǒng)的相角裕度和幅值裕度。 15分1型單位反響系統(tǒng)原有局部的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)

K1)要求設(shè)計(jì)串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)具有K=12及γ=40度的性能指標(biāo)。 15分試用等傾線法畫出相軌跡。10分x0采樣系統(tǒng)構(gòu)造圖如下圖，W

10

T=1統(tǒng)的穩(wěn)定性。 15分Xr(s)W1(s)Xc(s)TZ(tXr(s)W1(s)Xc(s)TeZate

zz1zzeaT《自動掌握原理》試卷〔四〕B掌握系統(tǒng)的方框圖如下圖，試用梅遜公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。15分HH2(s)W1(s)W2(s)W3(s)H1(s)14/39W4(s)設(shè)系統(tǒng)的特征方程如下，試用勞斯判據(jù)確定正實(shí)部根的個(gè)數(shù)。10分s43s3

3s10s310s216s1600W

(s)K(S1)單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，K繪制系統(tǒng)的根軌跡；

S(S1)，試：求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K的取值范圍。 [15分]單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：G(s)

100(s2

10 20試求系統(tǒng)的相角裕度和幅值裕度。 15分系統(tǒng)的構(gòu)造圖如圖(a)所示，其中，W2(S)W2(S)由如圖(b)所示的對L(ω)L(ω)-1412ω-2Xr(s)K2S1Xc(s)W2(S)(a)

(b)數(shù)幅頻特性確定出。試求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)K的取值范圍。 15分入輸出關(guān)系為：d2cdcydt2 dterc非線性系統(tǒng)局部的輸入輸出關(guān)系可用下式表示： yf(e)0,1e1 1,e1 15/3911s(s+1)試?yán)L制其初始狀態(tài)為3時(shí)的相軌跡。 15分G(s