自动控制原理试题库20套和答案详解

第1页一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有、、、共4种。2．连续控制系统稳定的充分必要条件是。离散控制系统稳定的充分必要条件是。3．某统控制系统的微分方程为：dttdc)(+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数Φ(s)=；该系统超调σ%=；调节时间ts(Δ=2%)=。4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002ssss，则该系统是阶型系统；其开环放大系数K=。5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：则该系统开环传递函数G(s)=；ωC=。6．相位滞后校正装置又称为调节器，其校正作用是。7．采样器的作用是，某离散控制系统)()1()1()(10210TTeZZeZG（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t时.该系统稳态误差为。二.1.求图示控制系统的传递函数.求：)()(SRSC（10分）400.1[-20]ωCωL(ω)dBG6G2G3G4G5G1R(s)C(s)+---第2页G1G2G3H2H1TR（s）C（s）-2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分）四．反馈校正系统如图所示（12分）求：（1）Kf=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差ess.（2）若使系统ξ=0.707，kf应取何值？单位斜坡输入下ess.=？T)2(8SSkfsR(s)c(s)第3页+j+j+j+1+1+1ω=∞ω=∞ω=∞г=2p=0г=3p=0p=2（1）（2）（3）五.已知某系统L（ω）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G（s）（2）求其相位裕度γ（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=?六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。（要求简单写出判别依据）（12分）[-20]1025ωc100[-40]L(ω)ω第4页七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0sssG将其教正为二阶最佳系统，求校正装置的传递函数G0（S）。（12分）一.填空题。（10分）1.传递函数分母多项式的根，称为系统的2.微分环节的传递函数为3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之4.单位冲击函数信号的拉氏变换式5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为型系统。6.比例环节的频率特性为。7.微分环节的相角为。8.二阶系统的谐振峰值与有关。9.高阶系统的超调量跟有关。10.在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。二．试求下图的传第函数(7分)第5页三．设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统（如下图所示），设外作用力F（t）为输入量，位移为y（t）输出量，列写机械位移系统的微分方程（10分）-G1R+CG4G2G3F（t）fy（t）km第6页四．系统结构如图所示，其中K=8，T=0.25。（15分）（1）输入信号xi（t）=1（t），求系统的响应；（2）计算系统的性能指标tr、tp、ts（5%）、бp；（3）若要求将系统设计成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值五．在系统的特征式为A（s）=6s+25s+84s+123s+202s+16s+16=0，试判断系统的稳定性（8分）X0（t）Xi（s）)1(TssK0.5第7页10-604-20db/dec10L(w)w-40db/dec12-2020)1001.0)(11.0()(sssKsG六．最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量γ。（12分）七．某控制系统的结构如图，其中要求设计串联校正装置，使系统具有K≥1000及υ≥４５。的性能指标。（13分）X0(s)－Gc′(s)G(s)Xis第8页sTsssG25.0,)4(1)(.八．设采样控制系统饿结构如图所示，其中试判断系统的稳定性。（10分）九．已知单位负反馈系统的开环传递函数为：试绘制K由0-+∞变化的闭环根轨迹图,系统稳定的K值范围。(15分)一、填空题：(每空1.5分，共15分)1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能力则该系统具有。2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响，叫。3.线性系统在零初始条件下输出量与输入量的之比，称该系统的传递函数。4.积分环节的传递函数为。5.单位斜坡函数信号的拉氏变换式。TX0(s)x0(t)XI(s)xI(t)G(s),)4()1()(22ssKsG第9页6.系统速度误差系数Kv=。7.系统输出由零上升到第一次穿过稳态值所需要的时间为。8.二阶欠阻尼振荡系统的峰值时间为。9.二阶振荡环节的频率特性为。10.拉氏变换中初值定理为。二．设质量-弹簧-摩擦系统如下图，f为摩擦系数，k为弹簧系数，p(t)为输入量，x(t)为输出量，试确定系统的微分方程。(11分)三.在无源网络中，已知R1=100kΩ,R2=1MΩ,C1=10μF,C2=1μF。试求网络的传递函数U0（s）/Ur(s),说明该网络是否等效于两个RC网络串联？(12分)MR2R1C1C2uru0第10页四.设单位反馈控制系统的开环传递函数为确定闭环系统持续振荡时的k值。(12分)五.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为试中T1=0.1(s),T2=0.5(s).输入信号为r(t)=2+0.5t,求系统的稳态误差。（11分）六.最小相位系统对数幅频渐进线如下，试确定系统的传递函数。(12分))256)(4)(2()(2ssssKsG)1)(1(10)(21sTsTssG第11页七.试求)1(1)(2ssesEt的z变换.(12分)八.已知单位负反馈系统的开环传递函数为（1）试绘制K由0→+∞变化的闭环根轨迹图；（2）用根轨迹法确定使系统的阶跃响应不出现超调的K值范围；（3）为使系统的根轨迹通过-1±j1两点，拟加入串联微分校正装置（τs+1），试确定τ的取值。（15分）)15.0)(1()(sssKsGω-20052030400-20-601000.1-40L(ω)第12页一。填空题（26分）（1）开环传递函数与闭环传递函数的区别是_______________________________________________________________________________________________。（2）传递函数是指_____________________________________________________________________________________________________________________。（3）频率特性是指_____________________________________________________________________________________________________________________。（4）系统校正是指_____________________________________________________________________________________________________________________。（5）幅值裕量是指_____________________________________________________________________________________________________________________。（6）稳态误差是指_____________________________________________________________________________________________________________________。（7）图a的传递函数为G(s)=________________。（8）图b中的t=______。（9）图c的传递函数为G(s)=________________。（10）s3+5s2+8s+6=0此特征方程的根的实部小于-1时系统稳定的k值范围______。（11）图d的传递函数为K=__________________。（12）图e的ωc=________________。（13）图f为相位__________校正。（14）图g中的γ=________Kg=______________。（15）图h、i、j的稳定性一次为______、______、______。（16）A(s)=s6=2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0则次系统是否稳定________。（17）开环传递G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1T2,k、T1、T2)为常数)则γmax=______。[-20]Xo(s)Xi(s)—————————G1(s)G2(s)图aC(t)tt0.110.981.3图bL(ω)ω20-201050图c[-40]101L(ω)ω75图dωωc10L(ω)20-2010图e第13页二、判断题（每题1分，共10分）1.拉普拉斯变换的位移定理为L[f(t-τ0)=e-sF(τ0+S)()2.在任意线性形式下L[af1(t)+bf2(t)]=aF1(s)+bF2(s)()3.原函数为wttfcos)(.则象函数F（S）=22WSS()4.G1(s)和G2（S）为串联连接则等效后的结构为G1s）.G2（S）()5.)(1)(ttr则SsR1)(()6.设初始条件全部为零..)()(2ttXtX则)1(2)(2tettX()7.一阶系统在单位阶跃响应下Tp3()8.二阶系统在单位阶跃信号作用下当0时系统输出为等幅振荡()9.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零()-0.61ReIm-0.6图gP=3V=0Re-1Im图hReImP=2V=1-1图iP=1V=0Re-1Im图j图fcR2R1UoUi第14页10.稳态误差为)(.limsESesss()三.求系统的传递函数。Xo(s)/Xi(s)、Xo(s)/D(s)、E(s)/Xi(s)、E(s)/D(s)。（10分）四．复合控制系统结构图如下图所示，图中K1、K2、T1、T2是大于零的常数。（10分）a、确定当闭环系统稳定时，参数K1、K2、T1、T2应满足的条件。b、当输入γ(t)=Vot时，选择校正装置G(s)使得系统无稳态误差。E(s)_Xo(s)K1/T1s+1K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s)E(s)——————D(s)Xo(s)Xi(s)——————G1(s)G2(s)G3(s)第15页五．设单位负反馈的开环传递函数为G(s)=K/[s(s+1)(0.25s+1)]要求系统稳态速度误差系数Kv≥5，相角裕度γ′≥40o采用串联校正，试确定校正装置的传递函数。（10分）六.已知F(z)=8Z3+8Z2+8Z+3判断该系统的稳定性。（10分）七．已知单位负反馈系统的闭环传递函数为16)(2assassG第16页(1)试绘制参数a由0→+∞变化的闭环根轨迹图；(2)判断点是否在根轨迹上；(3)由根轨迹求出使闭环系统阻尼比ξ=0.5时的a的值。.（14分）一.填空题（每空1分，共14分）1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，用其动态过程中给定值与测量值之间产生的最大偏差来衡量系统动态过程的。2.比例环节的传递函数为。3.单位抛物线函数信号的拉氏变换式。4.系统特征方程的根具有一个根为零或实部为零时，该系统为。5.系统位置误差系数Kp=。6.一阶惯性环节的频率特性为。7.G（s）=1+Ts的相频特性为。8.闭环频率指标有、、。9.常用的校正装置有、、。10.z变换中的z定义为。二.分析下述系统的稳定性.（21分）1.已知系统特征方程为:D(s)=s4+2s3+s2+2s+1=0试判断系统的稳定