自动控制原理试卷及答案20套-(1)

第1页共40页《自动控制原理》试卷（一）A一、求系统传递函数)(/)(sRsC（10分）二、系统结构图如图所示，取何值时，系统才能稳定？（10分）三、已知负反馈系统的开环传递函数为，42)2()(2sssKsWk(1)试画出以K为参数系统的根轨迹；(2)证明根轨迹的复数部分为圆弧。（15分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为)15.0(100)(sssWK，现加入串联校正装置：101.011.0)(sssWc，试：（20分）（1）判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？（2）绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。（3）计算校正后的相位裕量。五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0,绘制起始点在0)0(,1)0(00cccc的cc平面上的相轨迹。（15分）G1G3G2H3H1－－+－++)(sC)(sRss1＋－)(sXi)(sXo)2)(1(10sss第2页共40页六、采样控制系统如图所示，已知sTK2.0,10：（15分）1．求出系统的开环脉冲传递函数。2．当输入为)(1*)(1*)(1)(221ttttttr时，求稳态误差sse。七、用奈氏稳定判据判断如下图所示系统的稳定性。其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统。（15分）sesT12sKs5.0)(sR)(sE)(sCc21ser_u120第3页共40页《自动控制原理》试卷（一）B一、控制系统的结构如下图。(1)当F（s）=0时，求系统闭环传递函数)()()(sRsCs；(2)系统中H2（s）应满足什么关系，能使干扰F（s）对输出C（s）没有影响？（10分）二、．设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s＝－1垂线之左，试确定参数K的取值范围。（10分）三、.一单位负反馈系统的开环传函为)15.0()125.0()(sssKsW，欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。（15分）四、如图（a）和（b）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性，它们都是最小相位的，且开环截止频率相等，均为c。（20分）图（a）图（b）)225.0)(11.0(sssKR(s)+_C(s)-1-2-1-2)(L0100c10ccc101K-1-3-1-2)(L0100c10ccc101KG3(s)H1(s)H2(s)F(s)G1(s)G2(s)G4(s)R(s)C(s)++++++___第4页共40页要求：1.写出系统的开环传递函数。2.比较两系统的稳定性，暂态性能（st%,）和恒速输入下的稳态误差。3.将图（a）所示的系统校正为图(b)所示的系统，应采用什么形式的串联校正装置？并写出此校正装置的传递函数)(sGc。五、．图所示为开环系统的幅相特性。图中P为开环传递函数G(s)H(s)中具有正实部的极点数目。试详细分析闭环系统的稳定性。（16分）六．非线性系统结构如图所示，设输入r=0,试描绘该系统的相平面图。（14分）七．设采样系统的方框图如图所示，其中)4()(1ssKsG,采样周期T＝0.25s，求能使系统稳定的K1值范围。(15分)R(s)+C(s)G(s)cer_u0.10.10)1(1ss第5页共40页三、求系统传递函数)(/)(sRsC（10分）四、系统的传递函数方块图如图所示。试确定K和a取何值时，系统将维持以角频率12s的持续振荡。（10分）三、已知负反馈系统的开环传递函数为，22)1()(2sssKsWk试画出以K为参数系统的根轨迹；并求系统稳定时K的取值范围。（15分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为)15.0(100)(sssWK，现加入串联校正装置：101.011.0)(sssWc，试：（20分）（4）判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？（5）绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。（6）计算校正后的相位裕量。五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0,试描绘该系统的相平面图。（15分）六、采样控制系统如图所示，已知sTK2.0,10：（15分）2．求出系统的开环脉冲传递函数。3．判断闭环系统稳定性。3．当输入为)(1*)(1*)(1)(221ttttttr时，求稳态误差sse。G3G1G2H3H2H1－－+－++)(sC)(sRsesT12sK)(sR)(sE)(sC12)1(23sasssK＋－)(sXi)(sXoc)1(1sser_u0.10.10第6页共40页七、判断下列三个非线性系统闭环稳定性。（15分）《自动控制原理》试卷（二）B1.控制系统的结构如下图。(3)当F（s）=0时，求系统闭环传递函数)()()(sRsCs；(4)系统中H2（s）应满足什么关系，能使干扰F（s）对输出C（s）没有影响？（10分）2．设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s＝－1垂线之左，试确定参数K的取值范围。（10分）G3(s)H1(s)H2(s)F(s)G1(s)G2(s)G4(s)R(s)C(s)++++++___)225.0)(11.0(sssKR(s)+_C(s)第7页共40页3、设反馈控制系统中)5)(2()(2*sssKsG，1)(sH要求：（1）概略绘制系统根轨迹图，判断系统的稳定性。（2）如果改变反馈通路传递函数使ssH21)(，试判断)(sH改变后系统的稳定性，研究)(sH改变所产生的效应。（15分）4．已知一系统原有的特性为21.01100sssW，校正装置的特性为11.0101.0125.0ssssWc，（1）画出原系统和校正装置的对数幅频特性。（2）当采用串联校正时，求校正后系统的开环传递函数，并计算其相位裕量γ(ωc)和增益裕量GM。（15分）5．图所示为开环系统的幅相特性。图中P为开环传递函数G(s)H(s)中具有正实部的极点数目。试详细分析闭环系统的稳定性。（20分）6．已知非线性控制系统的结构图如图7-38所示。为使系统不产生自振，是利用描述函数法确定继电特性参数a,b的数值。（15分）第8页共40页7．线性离散控制系统如下图所示，试确定使系统稳定的K值范围。（15分）《自动控制原理》试题（三）A卷一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确的答案填入题干的括号中。(本大题共9小题，总计40分)1、(本小题3分)下列性能指标中，可以描述系统暂态性能的有――①超调量②调节时间③稳态误差④调节频率⑤上升时间A.①②③④⑤B.①②④⑤C.①②③⑤D.①②③④答()2、(本小题3分)系统的传递函数可通过求取该系统的――而求得.A.阶跃响应函数B.脉冲响应函数C.斜坡响应函数D.抛物线响应函数答()3、(本小题3分)如图所示是某系统的单位阶跃响应曲线，下面关于性能指标正确的是――seTs1)1(ssKR(s)T=1sc(s)+_)1)(18.0(3sssbar(t)+_c(t)13.102468101214)(tht1.02第9页共40页A.str6B.sts4C.stp14D.%30%答()4、(本小题5分)已知控制系统开环传递函数为)43)(8(48)(22sssssW，则下述正确的是――A．系统稳定B.s右半平面有2个根C.2个纯虚根D.全不正确答()5、(本小题5分)已知控制系统开环传递函数为)5)(2(10)(2ssssW，当输入46)(ttr时，系统稳态误差为――A.0B.C.0.6D.6答()6、(本小题6分)系统根轨迹如图所示，当根轨迹与虚轴相交时，下述正确的是――A.1B.162KC.42.2D.0答()7、(本小题5分)下列线性系统判断中正确的是――×0×－6×－3j第10页共40页A.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D.全不稳定答()8、(本小题5分)在采样控制系统中，为使采样信号不失真的恢复为原来的连续信号，则采样频率应至少大于――A.max21B.maxC.max2D.max3答()9、(本小题5分)设有一DDC系统,T=1,Kc=1,试求单位阶跃响应在第几拍达到最大？A.0.5拍B.1拍C.2拍D.3拍答()二、计算题在下列各题中，(需要写出详细步骤、结果和画出必要的图形。)(本大题共3小题，总计60分)1．系统的传递函数方块图如图所示。试确定K和a取何值时，系统将维持以角频率12s的持续振荡。（20分）cKseTs1)1(1ss)(sR)(sY12)1(23sasssK＋－)(sXi)(sXo第11页共40页2．一单位负反馈系统的开环传函为)15.0()125.0()(sssKsW，欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。（20分）3．如图（a）和（b）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性，它们都是最小相位的，且开环截止频率相等，均为c。（20分）图（a）图（b）要求：1.写出系统的开环传递函数。2.比较两系统的稳定性，暂态性能（st%,）和恒速输入下的稳态误差。3.将图（a）所示的系统校正为图(b)所示的系统，应采用什么形式的串联校正装置？并写出此校正装置的传递函数)(sGc。《自动控制原理》试题（三）B卷一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确的答案填入题干的括号中。(本大题共9小题，总计40分)1、(本小题3分)把系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数。A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断-1-2-1-2)(L0100c10ccc101K-1-3-1-2)(L0100c10ccc101K第12页共40页答()2、(本小题3分)线性系统的稳定性是系统本身固有的一种特性，与输入量及初始条件无关。A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断答()3、(本小题3分)线性系统稳定的充分必要条件是：开环传递函数的所有极点均位于S复平面的左半平面。A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断答()4、(本小题3分)输入量为单位斜坡函数时，要使系统的稳态误差为零，系统必须为Ⅰ型系统。A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断答()5、(本小题5分)下列那个线性系统闭环稳定。A.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D.都不稳定答()6、(本小题5分)非线性系统闭环稳定判断中下列那个正确。A.（1）工作点不稳定B.（2）稳定第13页共40页C.（3）M稳定N不稳定D.都不稳定答()7、(本小题6分)已知系统的特征方程如下，判断系统稳定性的错误结论是哪个。0441086223456ssssssA.系统临界稳定B.没有S右半平面根C.有1对在虚轴上的根D.有2对在虚轴上的根答()8、(本小题6分)非线性系统动态方程如下，试判断(-2,0)的奇点类型。A.中心点B.焦点C.节点D.鞍点答()9、(本小题6分)某开环系统幅频特性波德图如下，试确定开环系统增益KA.1B.2C.4D.8答()二、计算题：在下列各题中，需要写出详细步骤、结果和画出必要的图形。(本大题共3小题，总计60分)1、(本小题20分)设一反馈控制系统的开环传递函数如下，试绘制K1变化时系统特征方程的根轨迹，并求出系统稳定时K1的取值范围。)22)(3()()(21ssssKsHsG2、(本小题20分)设1型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为：)1()(ssKsG要求设计串联校正装置，使系统具有K=12及γ=40度的性能指标。3、(本小题20分)025.02xxxx0124-1-2ωL(ω)dB第14页共40页设采样系统的方框图