自動(dòng)控制原理試題庫(kù)(含答案)

自

動(dòng)

控

制

原

理

2013年12月

課程名稱：自動(dòng)控制原理（A/B/C卷閉卷）

一、填空題(每空1分，共15分)

1、反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過(guò)與反饋量的差

值進(jìn)行的。

2、復(fù)合控制有兩種基本形式：即按的前饋復(fù)合控制和按的

前饋復(fù)合控制。

3、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為GKs)與的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳

遞函數(shù)為G(s)，則G(s)為(用GKs)與G2(S)表示)。

4、典型二階系統(tǒng)極點(diǎn)分布如圖1所示，

則無(wú)阻尼自然頻率"='

阻尼比J=，

該系統(tǒng)的特征方程為，

該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為。

5、若某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為g(f)=10/2+5/&，

則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)為。

6、根軌跡起始于，終止于c

7、設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相頻特性為夕3)=次一|(改)-90°-氏九73)，則該系

統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。

8、PI控制器的輸入一揄出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是>

其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為，由于積分環(huán)節(jié)的引入，可以改善系

統(tǒng)的性能。

二、選擇題（每題2分，共20分）

1、采用負(fù)反饋形式連接后，則（）

A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；B、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)提高；

C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；

D'需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。

2、下列哪種措施對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有效果（）。

A、增加開環(huán)極點(diǎn)；B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋；

C、增加開環(huán)零點(diǎn)；D、引入串聯(lián)超前校正裝置。

3、系統(tǒng)特征方程為O（s）=s3+2s2+3s+6=0，則系統(tǒng)（）

A、穩(wěn)定；B、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升；

C、臨界穩(wěn)定；D、右半平面閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)Z=2。

4、系統(tǒng)在，"）=產(chǎn)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差%=8，說(shuō)明（）

A'型另Iv<2；B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；

C、輸入幅值過(guò)大；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。

5、穩(wěn)態(tài)誤差可表示為（）。

A.%=吧B?r=廠⑺-c?)

C.4*=c⑺一%)D.@=吧sE")

6、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度/對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)（）。

A、超調(diào)cr%B、穩(wěn)態(tài)誤差C、調(diào)整時(shí)間4D、峰值時(shí)間tp

7、已知開環(huán)幅頻特性如圖2所示，則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是（）。

系統(tǒng)①系統(tǒng)②系統(tǒng)③

圖2

A'系統(tǒng)①B、系統(tǒng)②C'系統(tǒng)③D、都不穩(wěn)定

8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度/〉0，則下列說(shuō)確的是（）。

A、不穩(wěn)定；B、只有當(dāng)幅值裕度勺＞1時(shí)才穩(wěn)定；

C、穩(wěn)定；D、不能判用相甭裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為空土1，則該校正裝置屬于（）。

1005+1

A、超前校正B、滯后校正C、滯后-超前校正D、不能判斷

10、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在〃=1處提供最大相位超前有的是：

lOs+1105+1-25+10.15+1

A'--------B-----------C'-----------------------D、-------

5+10.15+10.55+1105+1

三、（8分）試建立如圖3所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。

四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：

圖4

1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)①（s）=1里表達(dá)式；（4分）

R（s）

2、要使系統(tǒng)滿足條件：。=0.707,%=2,試確定相應(yīng)的參數(shù)K和夕；（4分）

3'求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)b%,4；（4分）

4'?f）=2f時(shí)，求系統(tǒng)由，?⑴產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差K；（4分）

5、確定G,、（s），使干擾〃⑴對(duì)系統(tǒng)輸出c⑺無(wú)影響。（4分）

五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為6（$）=/^：

1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益人為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點(diǎn)、

與虛軸的交點(diǎn)等）；（8分）

2'確定使系統(tǒng)滿足0＜占＜1的開環(huán)增益K的取值圍。（7分）

六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖5

所示：

1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go（s）；（8分）

2'寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）

3、求系統(tǒng)的相背裕度/。（7分）

4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4

分）

試題二

一、填空題（每空1分，共15分）

1、在水箱水溫控制系統(tǒng)中>受控對(duì)象為，被控量

為°

2'自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間只有順

向作用而無(wú)反向聯(lián)系時(shí)，稱為；當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間不

但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí)，稱為；含有測(cè)速發(fā)電機(jī)的

電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)，屬于。

3、穩(wěn)定是對(duì)控制系統(tǒng)最基本的要求，若一個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線為衰減振

蕩，則該系統(tǒng)。判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，在時(shí)域分析

中采用；在頻域分析中采用。

4、傳遞函數(shù)是指在—初始條件下、線性定常控制系統(tǒng)的

與之比。

5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性

s1（Ts+?l）

為'相頻特性為°

6、頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅

值穿越頻率紜對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)，它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程

的°

二、選擇題（每題2分，共20分）

1、關(guān)于傳遞函數(shù)，錯(cuò)誤的說(shuō)法是（）

A傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)；

B傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，給定輸入和擾動(dòng)對(duì)傳遞函數(shù)也有影

響；

C傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式；

D閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、下列哪種措施對(duì)改善系統(tǒng)的精度沒(méi)有效果（）。

A、增加積分環(huán)節(jié)B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益K

C、增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動(dòng)補(bǔ)償

3、高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點(diǎn)越靠近虛軸，則系統(tǒng)的（)°

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

4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為.....------，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為()。

(2s+l)(s+5)

A'50B'25C'10D、5

5、已知系統(tǒng)前向通道和反饋通道的傳遞函數(shù)分別為G(S)=』一,H(S)=1+K,S，

S(S-l)11

當(dāng)閉環(huán)臨界穩(wěn)定時(shí)，勺值應(yīng)為()。

A--1B--0.1C-0.1D?1

6、開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度了對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)()。

A、超調(diào)b%B、穩(wěn)態(tài)誤差4sC、調(diào)整時(shí)間八D、峰值時(shí)間G

7、已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是()

.KQ—s)口K(s+1)K八K(l-s)

A'-------D'--------rC'----------D'-------

s(s+l)s(s+5)s(s~—s+1)5(2-s')

8、若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點(diǎn)，則下列說(shuō)法不正確的是()。

A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性；B、會(huì)增加系統(tǒng)的信噪比；

C'會(huì)使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動(dòng)；

D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。

9、開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的()。

A、穩(wěn)態(tài)精度B、穩(wěn)定裕度C、抗干擾性能D、快速性

10、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是()。

A、閉環(huán)極點(diǎn)為.2=-1±/2的系統(tǒng)B、閉環(huán)特征方程為S2+25+1=0的系統(tǒng)

C'階躍響應(yīng)為c(f)=20(1+-°，")的系統(tǒng)D、脈沖響應(yīng)為/i(f)=8e°4,的系統(tǒng)

三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)黑（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均

R（s）

可）。

四、（共20分）設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)①（5）=瞿=*=二：，試求：

R（s）T~s"+2J7X+1

1、J=0.2；T=O.O&；。=0.8；T=0.085時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量b%、

調(diào)節(jié)時(shí)間ts及峰值時(shí)間/「。（7分）

2'。=0.4；7=0.045和4=0.4；T=0.16s時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量b%、

調(diào)節(jié)時(shí)間tx和峰值時(shí)間f.。（7分）

3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論參數(shù)自、T對(duì)階躍響應(yīng)的影響。（6分）

五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

G（S）“（S）=K；W；），試：

1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益匕為變量的根軌跡（求出：分離點(diǎn)、與虛軸的

交點(diǎn)等）；（8分）

2'求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益”的取值圍。（7分）

六、（共22分）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）=——-'

5（5+1）

試：

1、用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分）

2'若給定輸入r（t）=2t+2時(shí)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25，問(wèn)開環(huán)增

益K應(yīng)取何值。

（7分）

3、求系統(tǒng)滿足上面要求的相魚裕度?。（5分）

試題三

一、填空題（每空1分，共20分）

1'對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個(gè)方面，即：、快速性和。

2、控制系統(tǒng)的稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標(biāo)

準(zhǔn)形式是，二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是。

3、在經(jīng)典控制理論中，可采用、根軌跡法或等方法判斷線性

控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng)和,與外作用及初始條件無(wú)關(guān)。

5、線性系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性，縱坐標(biāo)取值為，橫坐標(biāo)為。

6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中，Z=P-R，其中P是指，Z是

指，R指"

7、在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中凡定義為。＜7%是。

8、PI控制規(guī)律的時(shí)域表達(dá)式是。PID控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達(dá)

式是。

K

9、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為----------------，則其開環(huán)幅頻特性為，相頻特

5（7；5+1）（7；5+1）---------

，性為。

二、判斷選擇題（每題2分，共16分）

1'關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說(shuō)法是：()

A'一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號(hào)時(shí)無(wú)誤差；

S?R(

B、穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的通用公式是％=lim---7--

-ol+G(s)”(s)

C'增大系統(tǒng)開環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；

D'增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2、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)。

3、若某負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為一--，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為()。

5(5+1)

A、s(s+1)=0B's(s+l)+5=0

C、s(s+l)+l=0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)

4、非單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為“S)，反饋通道傳遞函數(shù)為〃(4,當(dāng)輸入信

號(hào)為R(S)，則從輸入端定義的誤差E(S)為()

A、E(S)=R(S)-G(S)B、E(S)=R(S>G(S>H(S)

C、E(S)=R(S>G(S)—H(S)D、E(S)=R(S)—G(S)〃(S)

5力殳一單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)=—，要求K、.=20，則K=()。

S(S+2)

A-40B?20C?30D?10

6、閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的：

A、低頻段B、開環(huán)增益C、高頻段D、中頻段

7'已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=,+,當(dāng)輸入信號(hào)是

s-(s-+6s+100)

r(f)=2+Z+彳時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是()

A'0：B、8；C'10<D'20

8、關(guān)于系統(tǒng)零極點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)性能的影響，下列觀點(diǎn)中正確的是()

A、如果閉環(huán)極點(diǎn)全部位于S左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。穩(wěn)定性與閉環(huán)零點(diǎn)位

置無(wú)關(guān)；

B、如果閉環(huán)系統(tǒng)無(wú)零點(diǎn)，且閉環(huán)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，則時(shí)間響應(yīng)一定是衰減振蕩

的；

C、超調(diào)量?jī)H取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)的衰減率，與其它零極點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；

D'如果系統(tǒng)有開環(huán)極點(diǎn)處于S右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

9、設(shè)二階振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)G(S)=F-------------------,則其對(duì)數(shù)幅頻特性漸近線的交接頻

s2+4S+16

率為()

A12rad/sB14rad/sC-8rad/sD?16rad/s

K

10、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：-----，則閉環(huán)系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間ts

TS+1

(±2%誤差帶)及閉環(huán)單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：()

4T14T1

A?4T.，8B?—，—C------，----D?4T.10

KK1+K1+K

三、(12分)已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中G(s)=—"(°"5s+D-，輸入信號(hào)

5(5+1)(254-1)

為單位斜坡函數(shù)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(6分)。分析能否通過(guò)調(diào)節(jié)增益k，使穩(wěn)態(tài)誤差小于

0.2(6分)。

R(s)C(s)

圖I

四、(16分)設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)如圖2，前向通道傳遞函數(shù)為G(s)=—3—，若采用測(cè)速

s(s+2)

負(fù)反饋"(s)=l+&s，試畫出以尤為參變量的根軌跡(10分)，并討論(大小對(duì)系統(tǒng)性能

的影響(6分)°

k(l—7

五、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)"(s)=q——均大于0，試用奈奎斯特穩(wěn)

s(Ts+1)

定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。(16分)〔第五題、第六題可任選其一〕

六、已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖3所示。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(16分)

七3殳控制系統(tǒng)如圖4，要求校正后系統(tǒng)在輸入信號(hào)是單位斜坡時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差不大于0.05，

相角裕度不小于40°，幅值裕度不小于10dB，試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。(16分)

試題四

一、填空題(每空1分，共15分)

1、對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面，即：、

和，其中最基本的要°

2'若某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s)＞則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)

為。

3、能表達(dá)控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在

古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有、等。

4、判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，可采用、、

_______________________等方法。

K

5'設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為-----------------，則其開環(huán)幅頻特性為_____________，

5(7^54-1)(7^54-1)

相頻特性為。

6、PID控制器的輸入一輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是■

其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為°

7、最小相位系統(tǒng)是指。

二、選擇題(每題2分，共20分)

1'關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù)F(s)=1+G(s)H(s)，錯(cuò)誤的說(shuō)法是()

A>F(s)的零點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)

B、F(s)的極點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)

C'F(s)的零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)相同

1)'F(s)的零點(diǎn)就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)

2s+1

2'已知負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)=F----------，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為

5+6s+100

()。

A'S2+65+100=0B'(?+65+100)+(25+1)=0

C'?+6.y+100+l=0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)

3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn)，則()。

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

4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為......------，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為()。

(0.15+1)(5+5)

A'100B'1000C'20D、不能確定

5、根據(jù)給定值信號(hào)的特點(diǎn)分類，控制系統(tǒng)可分為()。

A.恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋

一反饋復(fù)合控制系統(tǒng)

C.最優(yōu)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)

6、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在紜=1處提供最大相位超前有的是()。

,105+1105+1C25+1r0.15+1

A'------Bn'-------C'-------D'-------

5+10.l.v+10.5s+110s+1

7、關(guān)于PI控制器作用，下列觀點(diǎn)正確的有()

A、可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高，消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差；

B'積分部分主要是用來(lái)改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的；

C'比例系數(shù)無(wú)論正負(fù)、大小如何變化，都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；

D'只要應(yīng)用PI控制規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。

8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點(diǎn)正確的是()。

A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù)；

B'無(wú)論是開環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)欠于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定；

C'如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定；

D'當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。

9、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正，下列觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是()

A'一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45度左右；

B、開環(huán)頻率特性，在中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為一20四/dec；

C'低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求決定；

D、利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。

10'已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=、l?（2s+l）_,當(dāng)輸入信號(hào)是

s（s~+6s+100）

?/）=2+2/+〃時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是（）

A'0B、8C'10D'20

三、寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)也（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可）。

R（s）

四、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡圖如下圖所示

1、寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益a為變量的開環(huán)傳遞函數(shù)；（7分）

2、求出分離點(diǎn)坐標(biāo)，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。（8分）

五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，求系統(tǒng)的超調(diào)量。％和調(diào)節(jié)時(shí)間4<12分）

s(s+5)

六、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性43）和串聯(lián)校正裝置的

對(duì)數(shù)幅頻特性43）如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為

CDC-24.3rad/s：（共30分）

1、寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G0（s）,并求其相角裕度九，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

（10分）

2'寫出校正裝置的傳遞函數(shù)G,（s）；（5分）

3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)G°G）GC（5），畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特

性4c（O），并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）

答案

試題一

一、填空題（每題1分，共15分）

1、給定值

2、輸入；擾動(dòng)；

3、GI（SRG2（S）；

4、y/2；——-=0.707；/+2$+2=0；衰減振蕩

——2--------------

5---------+--------；

5+0.25s+0.5s

6、開環(huán)極點(diǎn)；開環(huán)零點(diǎn)

7K?s+1)

5(75+1)

8、〃。)=Kp[e(/)+彳；Kp[l+^~]；穩(wěn)態(tài)性能

二、判斷選擇題（每題2分，共20分）

1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、C9、B10、B

三、（8分）建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。

解：1、建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程

妒瓊vn右叫仕）一u0（t）出巴仕）一u°（。］u°⑴

根.據(jù)KCL有------------+C---------------=——

&dtR2

（2分）

即RKC也9+（凡+R,）Uo（t）=R1R,C%9+R,Ui（t）

dtdt

（2分）

2、求傳遞函數(shù)

對(duì)微分方程進(jìn)行拉氏變換得

N&CsUo（s）+（鳥+&）5"）=鳥火2或3（5）+/?23缶）（2分）

?、U（5）R\R、Cs+R,,、

得傳遞函數(shù)G（s）=-n——4.....-（2分）

J"）RtR2Cs+Rt+R2

四、（共20分）

K

解：1、(4分)①(s)=^^=————=————-------=---------------2

2

R(s)1??s~+K/?s+Ks+2^a)ns+co1

ss2

C/Jv\]K=@；=22=4fK=4

(分)[K/3=2^=1414=0.707

3、(4分)b%=e-6g=4.32%

4_4

=2.83

物"V2

,、JK1K

4、(4分)G(S)=----77-7=------------=-----------K=IIP

s(s+尊)為(s+1)V=1

i+----

s

A

e=——=2^=1.414

“KK

qs)_—沙

5、（4分）令：①”G）

N(s)A(5)

得：G“(s)=s+K￡

五、（共15分）

1'繪制根軌跡（8分）

（1）系統(tǒng)有有3個(gè)開環(huán)極點(diǎn)（起點(diǎn)）：0'-3'-3'無(wú)開環(huán)零點(diǎn)（有限終點(diǎn)）；（1分）

（2）實(shí)軸上的軌跡：（-8,-3）及（-3，0）；（1分）

(3)3條漸近線：ya=^~=~2(2分)

±60°,180°

12

(4)分離點(diǎn)：—I---------=0得：d—

dd+3

Kr二叩"3|2=4

(5)與虛軸交點(diǎn)：。(§)=s'+6s?+9s+Kr=0

Im[D(j69)]=-co3+969=0JG=3

Re[Q(%)]=—6①之+K,=0[Kr=54

繪制根軌跡如右圖所示。

9

2、（7分）開環(huán)增益/與根軌跡增益人的關(guān)系：G（s）

5（5+3）2

s

得K=儲(chǔ)/9（1分）

系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益小的取值圍：儲(chǔ)<54，（2分）

系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)根軌跡增益人?的取值圍：4<K,.<54，（3分）

4

系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益/的取值圍：-<K<6（1分）

六、（共22分）

解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。

K

故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式G（s）（2分）

5（—5+1）（—5+1）

由圖可知：<y=l處的縱坐標(biāo)為40dB,則L⑴=201gK=40,得K=100（2分）

a）、-10和02=1。。（2分）

100

故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為Go（s）（2分）

r1

2'寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性：

開環(huán)頻率特性（1分）

開環(huán)幅頻特性（1分）

-l-l

開環(huán)相頻特性：。（）"）=一90-fg0.16y-fg0.01cy（1分）

3、求系統(tǒng)的相再裕度/:

100

求幅值穿越頻率,令4（。）1得Q.*31.6-ad/s（3分）

CD1

100+1

夕0（3,）=-90-rgTO.lQ—fgT（）.Oky,=—90-tg-'3A6-tg'0.3\6^-}80（2分）

7=180+80（4）=18。-180=0（2分）

對(duì)最小相位系統(tǒng)7=0臨界穩(wěn)定

4、（4分）可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后

校正裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開環(huán)零點(diǎn)；增加PI或PD或PID控制器；在

積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋°

試題二答案

-、填空題（每題1分，共20分）

1、水箱；水溫

2'開環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)

3'；勞斯判據(jù)：奈奎斯特判據(jù)

4、寮；輸出拉氏變換；輸入拉氏變換

2

「K\[rar+1丁,",ccTCO-T（DA

5、----,；arctan汝-180-arctan（或：-180-arctan-------）

療JT?蘇+]------------------------------------------------1+"”

6、調(diào)整時(shí)間r.:快速性

二、判斷選擇題（每題2分，共20分）

1'B2>C3'D4'C5'C6、A7、B8、B9、A10、D

三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C應(yīng)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。

R（s）

3)=2已

解：傳遞函數(shù)?根據(jù)梅遜公式（1分）

R(s)A

，

4條回路：Lj=-G2(S)G3(S)H(S),L2=_G￡S)H(S)

￡3=-G,（5）G2（5）G3（5）,4=-G|（S）G4（S）無(wú)互不接觸回路。（2分）

特征式

4

A=1—WX=1+G2(S)G3(S)HG)+G4(S)H(S)+G1(S)G2(S)G3(S)+G,(5)G4(5)

/=|

(2分)

2條前向通道:6=G(S)G2(S)G(S),4=1

￡=G(S)G4(S),&=1（2分）

.「乙、C（s）[4+匕&G（S）G（S）G（S）+G（S）G4（S）

..Cr（5）-------=--------------=------------------------------------------------------------------------------

H（s）A1+G2（5）G3GV）/7（.V）+G4（5）W（5）+GI（5）G2（5）G3（^）+G,（5）G4（5）

（1分）

四、（共20分）

[2

解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳函的標(biāo)準(zhǔn)形式為：①（S）=fj---------=—5———----------＞其中

2227

rs+2^75+1s+2^（ons+^

1

①n=~