自动控制原理试题2答案与试题

一、填空题（每空 1 分，共15分）

1、在水箱水温控制系统中，受控对象为 。

2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用　 　　　 ；在频域分析中采用　 　　　 。

4、传递函数是指在　 初始条件下、线性定常控制系统的　　 　　　　　与　　　 　 之比。

5、设系统的开环传递函数为，相频特性为 值穿越频率c对应时域性能指标 。

二、选择题（每题 2 分，共20分）1、关于传递函数，错误的说法是 (

)

A 传递函数只适用于线性定常系统；

B 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；

C 传递函数一般是为复变量s的真分式；

D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。

A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益K C、增加微分环节 D、引入扰动补偿3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 (

A、准确度越高 C、响应速度越快 4、已知系统的开环传递函数为

B、准确度越低 D、响应速度越慢

50，则该系统的开环增益为 (

(2s1)(s5)，被控量为

K(s1)，则其开环幅频特性为 2s(Ts1)

。

，它们反映了系统动态过程的　　　　　　

6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅

) 。

)。

A、 50 B、25 C、10 5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( D、5 ) 。

A、含两个理想微分环节 C、位置误差系数为0 B、含两个积分环节 D、速度误差系数为0

) 。

D、峰值时间

6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标( A、超调%

tpB、稳态误差ess C、调整时间ts

7、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )A、

K(2s)

s(s1)B 、K(s1)

s(s5）C 、

K 2s(s－s1)D、

K(1s)s(2s)8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。

A、可改善系统的快速性及平稳性； B、会增加系统的信噪比；

C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动； D、可增加系统的稳定裕度。

9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( )。

A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性10、下列系统中属于不稳定的系统是( )。

A、闭环极点为s1,21j2的系统 B、闭环特征方程为s22s10的系

统

C、阶跃响应为c(t)20(1e0.4t)的系统 D、脉冲响应为h(t)8e0.4t的系统三、(8分)写出下图所示系统的传递函数

C(s)（结构图化简，梅逊公式均可）。R(s)四、（共20分）设系统闭环传递函数 (s)

C(s)1，试求：22R(s)Ts2Ts11、0.2；T0.08s； 0.8；T0.08s时单位阶跃响应的超调量%、

调节时间ts及峰值时间tp。（7分）

2、0.4；T0.04s和0.4；T0.16s时单位阶跃响应的超调量%、调节时间ts和峰值时间tp。（7分）

3、根据计算结果，讨论参数、T对阶跃响应的影响。（6分）五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(S)H(S)试：

1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。（7分）

Kr(s1)，

s(s－3)的交点等）；（8分）

六、（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10分）

K ，试：

s(s1)2、若给定输入r(t) = 2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。

（7分）

3、求系统满足上面要求的相角裕度。（5分）

自动控制原理模拟试题2

一、填空题(每题1分，共20分)1、水箱；水温2、开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统3、稳定；劳斯判据；奈奎斯特判据4、零； 输出拉氏变换；输入拉氏变换5、K2212T221；arctan180arctanT(或：180arctanT)21T6、调整时间ts；快速性二、判断选择题(每题2分，共 20分)

1、B　　2、C　　3、D　　4、C　　5、B　　6、A　　7、B　　8、B 9、A　10、D

C(s)（结构图化简，梅逊公式均可）。R(s)三、(8分)写出下图所示系统的传递函数

C(s)解：传递函数G(s):根据梅逊公式 G(s)R(s)Pii1ni （1分）

4条回路:L1G2(s)G3(s)H(s), L2G4(s)H(s)，

（2分）L3G1(s)G2(s)G3(s), L4G1(s)G4(s) 无互不接触回路。

特征式：

1Li1G2(s)G3(s)H(s)G4(s)H(s)G1(s)G2(s)G3(s)G1(s)G4(s)

i14（2分）

2条前向通道:

P1G1(s)G2(s)G3(s), 11 ；P2G1(s)G4(s), 21

（2分）

G(s)G1(s)G2(s)G3(s)G1(s)G4(s)PC(s)P1122R(s)1G2(s)G3(s)H(s)G4(s)H(s)G1(s)G2(s)G3(s)G1(s)G4(s)（1分）

四、(共20分)

n21解：系统的闭环传函的标准形式为：(s)22，22Ts2Ts1s2nsn其中n1 T/120.2/10.22%ee52.7%0.244T40.081.6s1、当  时， ts

T0.08s0.2nT0.08t0.26sp222dn1110.2（4分）

/120.8/10.82%ee1.5%0.844T40.080.4s 时， ts T0.08s0.8nT0.080.42stp222n1110.8d当

（3分）

/120.4/10.42%ee25.4%0.444T40.040.4s2、当  时， ts n0.4T0.04sT0.040.14stp222n1110.4d（4分）

/120.4/10.42%ee25.4%0.444T40.16t1.6s 时， sT0.16s0.4nT0.16t0.55sp222dn1110.4当

（3分）

3、根据计算结果，讨论参数、T对阶跃响应的影响。（6分）

(1)系统超调%只与阻尼系数有关，而与时间常数T无关，增大，超调

%减小；

（2分）

(2)当时间常数T一定，阻尼系数增大，调整时间ts减小，即暂态过程缩短；峰值时间tp增加，即初始响应速度变慢； （2分）

(3)当阻尼系数一定，时间常数T增大，调整时间ts增加，即暂态过程变长；峰值时间tp增加，即初始响应速度也变慢。 （2分）

五、(共15分)

(1)系统有有2个开环极点（起点）：0、3，1个开环零点（终点）为：-1； （2分）

(2)实轴上的轨迹：（-∞，-1）及（0，3）； （2分）

(3)求分离点坐标

111，得　d11, d23 ； d1dd3（2分）

分别对应的根轨迹增益为　Kr1, Kr9(4)求与虚轴的交点

系统的闭环特征方程为s(s－3)Kr(s1)0,即s2(Kr3)sKr0令　s2(Kr3)sKr（2分）

根轨迹如图1所示。

sj0,得　3, Kr3

图1

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围： Kr3， （2分）

系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围： Kr3~9， （3分）　

开环增益K与根轨迹增益Kr的关系： KKr 3（1分）

系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围： K1~3 （1分）

六、（共22分）

　解：1、系统的开环频率特性为　　　　　G(j)H(j)（2分）

幅频特性：A()K　

j(1j)K12， 相频特性：

()90arctan（2分）

起点：　　0,A(0),(0)900；（1分）终点：　　,A()0,()180；（1分）

0~:()90~180，

曲线位于第3象限与实轴无交点。（1分）开环频率幅相特性图如图2所示。

判断稳定性：

开环传函无右半平面的极点，则P0，极坐标图不包围（－1，j0）点，则N0根据奈氏判据，Z＝P－2N＝0 系统稳定。（3分）

图2

2、若给定输入r(t) = 2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，求开环增益K：　系统为1型，位置误差系数K =∞，速度误差系数KV =K ， P （2分）

依题意： （3分）

得　 （2分）

　　　故满足稳态误差要求的开环传递函数为　　　G(s)H(s)3、满足稳态误差要求系统的相角裕度：令幅频特性：A()（2分）

essAA20.25， KvKKK8

8　　

s(s1)8121，得c2.7，

(c)90arctanc90arctan2.7160，

（1分）

相角裕度：180(c)18016020

（2分）