自动控制原理复习题

自动控制原理习题

Ch1

一、本章知识点

1.自动控制系统定义、组成、基本控制方式；

2.自动控制系统的分类；

3.对自动控制系统的基本要求。

Ch2

一、本章知识点

1.系统建模方法以及常用数学模型；

2.线性系统的微分方程的建立；

3.传递函数的概念、性质、表达形式以及典型环节的传递函数；

4.系统动态结构图的建立方法及结构图的等效变换；

5.运用梅逊（梅森）公式求系统的传递函数。

二、例题

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1.RLC串联电路如图所示，ui (t)为输入量，uo (t)为输出量，试列写该电路的微分方程，并求

Uo(s)传递函数Ui(s)。

C(s)2.控制系统结构图如图所示，试用结构图等效变换法求R(s)。

C(s)3.试用梅逊公式求下列系统的传递函数R(s)。

C(s)4.已知系统的结构图如图所示，试用梅森公式求R(s)。

2

Ch3

一、本章知识点

1.系统的动态性能与稳态性能指标；

2.一阶、二阶系统的数学模型和典型响应的性能指标；

3.二阶系统特征参数及欠阻尼系统动态性能计算；

4.线性系统稳定的充要条件、运用代数稳定判据(劳思判据)判定系统稳定性及分析计算；

5.线性系统的型别以及稳定误差的计算。

二、例题

4321.设某系统的特征方程为D(s)ss3ss2，试求该系统的特征根。

2.已知某单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，(1)求阻尼比和自然振荡频率n；(2)写出相应的开环传递函数。

3

2.设图（a）所示系统的单位阶跃响应如图（b）所示，试确定系统参数K1、K2和b。

（a） （b）

3.系统结构图如下图所示，(1)当K=1、T=0时，计算闭环系统单位阶跃响应的超调量%、

12t2峰值时间tp；(2)当K=0、T=1时，系统输入为 r(t)=，求系统的稳态误差。

4.已知系统的结构图，(1)为使系统稳定，试确定放大倍数K的取值范围；(2)若要求闭环系统的全部特征根都位于s=-1垂线的左侧，试确定K的取值范围。

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Ch4

一、本章知识点

1.根轨迹的基本概念、根轨迹方程以及模值条件方程和相角条件方程；

2.根轨迹绘制的基本法则以及常规根轨迹的绘制；

3.附加开环零、极点的作用。

二、例题

KG(s)2s(s4)(s4s20)，试概略绘制闭环系统的根1.已知单位负反馈系统的开环传递函数：

轨迹。

K(s4)G(s)s(s2)(s3)，2.已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为试概略绘制闭环系统的根

轨迹。

Ch5

一、本章知识点

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1.频率特性的概念；

2.典型环节的频率特性；

3.开环系统频率特性曲线的绘制及传递函数的频域实验确定；

4.频率域稳定判据、稳定性分析方法；

5.利用稳定裕度判定系统的稳定

二、例题

1.某系统结构图如图所示，若输入信号r(t)sin2t，试根据频率特性的概念，(1)求系统的稳态输出css(t)(2)系统的稳态误差ess(t)。

20(0.25s1)(0.25s20.4s1)，试绘制系统的开环对数幅频特性。

2.系统开环传函为：

G(s)3.已知某最小相位系统由频率响应实验获得的开环对数幅频曲线如图所示，试(1)确定其传递函数G(s)；(2)利用相角裕度判断系统的稳定性。

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4.已知各系统的开环传递函数及开环幅相频率特性如下，试根据奈氏判据判定系统的闭环稳定

性。

K(T1s1)(K0,T1T20)s2(T2s1)

(1)

G(s)

K(T1s1)(T2s1)s3 (T1,T20,K0)

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(2)

G(s)

Ch6

一、本章知识点

1.系统校正方式和基本控制规律；

2.串联校正设计原理、方法。

Ch7

一、本章知识点

1.离散系统的基本概念、分类；

2.D/A转换以及A/D转换的过程；

3.z变换的定义、方法，z反变换的方法；

4.脉冲传递函数的定义、求法；

5.离散系统稳定的条件、稳定性判据与稳态误差的计算；

6.采样器和保持器对离散系统的动态性能的影响。

二、例题

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1.已知某采样系统结构图如图所示，其中传递函数为

Gs10s(s1)，采样周期T1s，试(1)求

Gzz开环脉冲传递函数；(2)求系统闭环脉冲传递函数；(3)分析闭环系统的稳定性。

r(t)e(t)e(t)TG(s)c(t)

1s(s5)，输入r(t)1(t)，

2.设有单位反馈误差采样的离散系统，连续部分传递函数为：

G(s)采样周期T1s。试求：(1)输出Z变换C(z)；(2)采样瞬时的输出响应；(3)输出响应的终值c()。

K、Kv、K3.设离散系统如图所示，其中T0.1(s),K1，试求静态误差系数p，并求系统在

r(t)t作用下的稳态误差e()。

Ch8

一、本章知识点

1.非线性系统的定义、特点以及常见非线性特性；

2.非线性系统相平面法，奇点的类型、极限环的类型；

3.非线性系统描述函数法。

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二、例题

AA6(A21.已知非线性系统的结构图如图所示，图中非线性环节的描述函数

N(A)0)，试用

描述函数法确定：(1)使该非线性系统产生周期运动时，线性部分的K值范围；(2)判断周期运动的稳定性，并计算稳定局期运动的振幅和频率。

2.非线性系统如图所示，(1)试用描述函数法说明图所示系统必然存在自振，并确定输出信号

c(t)的自振振幅和频率；(2)画出c(t)、x(t)、y(t)的稳态波形。(注：继电特性的描述函数

N(A)4MA)

3.具有滞环继电特性的非线性控制系统如图所示，其中M1,h0.2。试用描述函数法分析周期运动的稳定性，并确定系统输出信号振荡的振幅和频率。（注：具有滞环继电特性的描述函数为

N(A)4Mh4hM1()2j,2AAAAh，要求作出线性部分的奈魁斯特图与非线性的负倒描述函数曲

线。）

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