自动控制原理试题库20套和答案详细讲解

可编辑可编辑--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------可编辑----------------------------------------------------------------------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：+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)=，则该系统是阶400.1[-20]ωCωL(ω)dB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（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.---+C(s)R(s)G1G6G5G4G3G2求：（10分）2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分）TG1G2G3H2H1TR（s）C（s）-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.=？kfsR(s)c(s)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[-20]1025ωc100[-40]L(ω)ω（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=?+j+j+j+1+1+1ω=∞ω=∞ω=∞г=2p=0г=3p=0p=2（1）（2）（3）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）七、已知控制系统的传递函数为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。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)-G1R+CG4G2G3三．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）fy（t）kmF（t）系统结构如图所示，其中K=8，T=0.25。（15分）输入信号xi（t）=1（t），求系统的响应；计算系统的性能指标tr、tp、ts（5%）、бp；若要求将系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值X0（t）Xi（s）0.5五．在系统的特征式为A（s）=+2+8+12+20+16s+16=0，试判断系统的稳定性（8分）10-604-20db/dec10L(w)w-40db/dec12-2020六．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.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。TX0(s)x0(t)XI(s)xI(t)G(s)（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。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)M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)R2R1C1C2uru0四.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)ω-20052030400-20-601000.1-40L(ω)七.试求的z变换.(12分)八.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；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；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）一。填空题（26分）开环传递函数与闭环传递函数的区别是_______________________________________________________________________________________________。传递函数是指_____________________________________________________________________________________________________________________。频率特性是指_____________________________________________________________________________________________________________________。系统校正是指_____________________________________________________________________________________________________________________。幅值裕量是指_____________________________________________________________________________________________________________________。稳态误差是指_____________________________________________________________________________________________________________________。图a的传递函数为G(s)=________________。图b中的t=______。图c的传递函数为G(s)=________________。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______。图d的传递函数为K=__________________。图e的ωc=________________。图f为相位__________校正。图g中的γ=________Kg=______________。图h、i、j的稳定性一次为______、______、______。A(s)=s6=2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0则次系统是否稳定________。开环传递G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1>T2,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图fcR2R1UoUiIm-0.61图g-0.6ReP=1V=0Re-1Im图jP=3V=0Re-1Im图hReImP=2V=1-1图i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.则象函数F（S）=()4.G1(s)和G2（S）为串联连接则等效后的结构为G1s）.G2（S）()5.则()6.设初始条件全部为零则()7.一阶系统在单位阶跃响应下()8.二阶系统在单位阶跃信号作用下当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()10.稳态误差为()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）E(s)——————D(s)Xo(s)Xi(s)——————G1(s)G2(s)G3(s)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）E(s)_Xo(s)K1/T1s+1K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s)确定当闭环系统稳定时，参数K1、K2、T1、T2应满足的条件。当输入γ(t)=Vot时，选择校正装置G(s)使得系统无稳态误差。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(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）60°SAjωj4SB-4-j4σ图2-4-9一.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试判断系统的稳定性;（4分）2.最小相角系统的开环幅相曲线如图1所示,试确定系统的稳定性;（4分）ImReω=∞ωc=ω1-1ω=00图1ω1L(ω)20-90-180ωcф(ω)ω图23.开环对数频率特性如图2所示,而且有v=1,p=1试判断系统的稳定性;（6分）4.最小相角系统开环增益为K时,对数幅频特性L(ω)如图3所示,现要求相角裕度为γ=45°,试确定开环增益如何变化?（7分）L(ω)60ω1-20ωcω-40图3C(s)R(s)G1G2H1G3H2图4三.系统结构如图4所示,试求系统传递函数Ф(s)=.（8分）四.已知某单位反馈系统结构图如图5(a)所示,其单位阶跃响应曲线如图5(b)所示,试确定开环增益K和时间常数T1,T2。（10分）1.20H(t)0.950（b）t/s1R(s)C(s)(a)图5五.系统结构如图6所示.（12分）1.试绘制Ta=0时的闭环极点;2.确定使系统为过阻尼状态时的Ta值范围;TaC(s)E(s)R(s)图63.确定阻尼比§=0.5时的Ta值,确定相应的闭环极点位置,并计算此时输入r(t)=t时系统的稳态误差ess六.已知系统开环传递函数:G(s)H(s)=若t>T,t=T,t∞变化的闭环根轨迹图。（15分）一.填空题（40分）控制系统的基本要求是_____________、_____________、_____________。脉冲传递函数是___________________________________________________________________________________________________________________。幅频特性是指_____________________________________________________________________________________________________________________。系统校正是指_____________________________________________________________________________________________________________________。幅值裕量是指_____________________________________________________________________________________________________________________。香农定理是指_____________________________________________________________________________________________________________________。图a的传递函数为G(s)=________________。图b的闭环传递函数为G(s)=________________。图c的传递函数为G(s)=________________。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______。图d的传递函数为K=__________________。图e的ωc=________________。图f为相位__________校正。图g中的γ=________Kg=______________。图h、i、j的稳定性一次为______、______、______。A(s)=s6=2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0则次系统是否稳定________。开环传递G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1>T2,k、T1、T2为常数)则γmax=______。[-20]1ReIm-0.8图g1C(t)t0.11.3图b[-40][-20]101L(ω)ω20-201050图cL(ω)ω75图dωωc10L(ω)20-2010图eXo(s)Xi(s)—————————G2(s)图a图fcR2R1UoUiP=1V=0Re-1Im图kP=1V=2Re-1Im图hReImP=2V=1-1图i二.判断题（每题2分，共10分）1.在任意线性形式下L[af1(t)-bf2(t)]=aF1(s)-bF2(s)()2.拉普拉斯变换的终值定理为()3.G1s）和G2（S）为并串联连接则等效后的结构为G1sG2（S）()4.设初始条件全部为零则()5.一阶系统在单位阶跃响应下()三.求下图对应的动态微分方程（10分）R2C2C1R1uiuo四.求系统的传递函数。Y1(s)/X1(s)、Yo(s)/X2(s)、Y2(s)/X1(s)、Y2(s)/X2(s)。（10分）G1(s)G3(s)———X2(s)———Y1(s)Y2(s)X1(s)G4(s)G2(s)五.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。E(s)_Xo(s)K1/T1s+1K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s)确定当闭环系统稳定时，参数K1、K2、T1、T2应满足的条件。当输入γ(t)=Vot时，选择校正装置G(s)使得系统无稳态误差。（10分）六.结构图如下，T=1s，求G(z)。（10分）Xi(t)Xo(t)(1—e-Ts)/s1/[s(s+1)]七.设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。（10分）一、填空题（每空1分，共10分）1.线性系统在零初始条件下的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。2.系统的传递函数，完全由系统的决定，而与外界作用信号的形式无关。3.系统特征方程的根具有一个正根或复根有负实部时，该系统为。4.系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为。5.由传递函数怎样得到系统的频率特性。6.积分环节的频率特性为。7.纯迟延环节的频率特性为。8.G（s）=1+Ts的幅频特性为。9.高阶系统的调节时间跟有关。10.幅频特性最大值与零频幅值之比为。二．试求下图的传递函数(7分)+CR---H1H2G4G1G2G3C2C1i2(t)u1(t)R1ui(t)i1(t)uc(t)三．画出下图所示电路的动态结构图(10分)四．已知系统的单位阶跃响应为x0（t）=1-1.8+0.8e。试求：（1）闭环传递函数；（2）系统的阻尼比ξ和无阻尼自然振荡频率ω；（3）系统的超调量σp和调节时间ts。(13分)五．在系统的特征式为A（s）=+2+8+12+20+16s+16=0，试求系统的特征根。(8分)10-408-40db/dec10L(w)w-20db/dec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。(14分)七．设单位反馈系统的开环传递函数为要求系统稳态速度误差系数Ｋv≥5,相角裕度υ′≥４０。，采用串联滞后校正，试确定校正装置的传递函数。(15分)八．已知求z的反变换。(8分)九、系统方框图如下图，求1+K1sR(s)C(s)-当闭环极点为时的K,K1值；在上面所确定的K1值下，试绘制K由0→+∞变化的闭环根轨迹图（15分）一.选择题（每题1分，共10分）反馈控制系统又称为（）A.开环控制系统 B．闭环控制系统B.扰动顺馈补偿系统 D．输入顺馈补偿系统2.位置随动系统的主反馈环节通常是（ ）A．电压负反馈 B．电流负反馈C．转速负反馈 D．位置负反馈3.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（）A．ξ<0 B．ξ=0C．0<ξ<1 D．ξ≥14.G(s)= 1/[(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)]环节的对数相频特性的高频渐近线斜率为（）A． -20dB B．-40dBC．-60dB D． -80dB5.某自控系统的开环传递函数G(s)=1/[(S+1)(S+2)] ，则此系统为（）A．稳定系统 B．不稳定系统C．稳定边界系统 D．条件稳定系统6．若一系统的特征方程式为(s+1)2(s－2)2+3＝0，则此系统是（　　　）A．稳定的B．临界稳定的C．不稳定的D．条件稳定的7.下列性能指标中的( )为系统的稳态指标。A.σP B.ts C.N D.ess8.下列系统中属于开环控制的为：( )A.自动跟踪雷达 B.数控加工中心C.普通车床 D.家用空调器9.RLC串联电路构成的系统应为( )环节。A比例 B.惯性 C.积分 D.振荡10.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是()。A.幅频特性 B.相频特性C.传递函数 D.频率响应函数二．试求下图的传递函数(6分)G3++G1G2CR-H3-H1H2三．画出如图所示电路的动态结构图(10分)LsIR(s)Ui（t）Uc（s）IL(s)四．某单位反馈系统结构如下图所示，已知xi（t）=t，d（t）=-0.5。试计算该系统的稳态误差。(11分)D(s)X0(s)Xi(s)五．设复合控制系统如下图所示。其中，K1=2K2=1，T2=0.25s，K2K3=1。要求当r（t）=1+t+（1/2）t2时，系统的稳态误差；系统的单位阶跃响应表达式(11分)_-k1R+CK3S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。(15分)L(w)-20db/decw101001-40-20七．某Ⅰ型单位反馈系统固有的开环传递函数为,要求系统在单位斜坡输入信号时，位置输入稳态误差ess≤0.1,减切频率ωc’≥4.4rad/s,相角裕度υ’≥４５。幅值裕度Ｋg(dB)≥100Db.试用下图无源和有源相位超前网络矫正，系统，使其满足给定的指标要求。(13分)八．系统结构如图所示，求输出量z的变换X0(z).(10分)_TTx0*(t)X0(z)X0(s)x0(t)XI(s)xI(t)G1G2G3G4G5+九.系统方框图如图2-4-21所示，绘制a由0→+∞变化的闭环根轨迹图，并要求：求无局部反馈时系统单位斜坡响应的稳态误差、阻尼比及调节时间；讨论a=2时局部反馈对系统性能的影响；求临界阻尼时的a值。（15分）asR(s)E(s)C(s)--图2-4-21选择题（每题1分，共10分）1.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（　　　）A.稳态性能B.动态性能C.稳态和动态性能D.抗扰性能2.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（　）A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)3.某串联校正装置的传递函数为Gc(S)=K(0<β<1)，则该装置是（　　）A.超前校正装置B.滞后校正装置C.滞后——超前校正装置D.超前——滞后校正装置4.1型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为（　　　）A.-40(dB/dec)B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec)D.+20(dB/dec)5.开环传递函数G(s)H(s)=，其中p2>z1>p1>0，则实轴上的根轨迹为（）A.（-∞，-p2],[-z1,-p1]B.(-∞,-p2]C.[-p1,+∞]D.[-z1,-p1]6.设系统的传递函数为G(s)=，则系统的阻尼比为（　　）A.B.C.D.17.设单位负反馈控制系统的开环传递函数Go(s)=，其中K>0,a>0，则闭环控制系统的稳定性与（　）A.K值的大小有关B.a值的大小有关C.a和K值的大小有关D.a和K值的大小无关8.在伯德图中反映系统动态特性的是()。A.低频段B.中频段C.高频段D.无法反映9.设开环系统的频率特性G(jω)=，当ω=1rad/s时，其频率特性幅值G(1)=()。A.1B.C.D.10.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为()。A.［-3,∞］B.［0,∞］C.(-∞,-3)D.［-3,0］二．系统的结构图如下：试求传递函数C（s）/R（s）。（15分）。C__RG11111G21111三．系统特征方程为s6+30s5+20s4+10s3+5s2+20=0试判断系统的稳定性（6分）四．系统的闭环传递函数C（s）/R（s）为ωn2/(s2+2ξωns+ωn2)误差定义为e=r-c,试求系统在r(t)为l(t)、tl(t)时的稳态误差。（15分）五．控制系统的开环传递函数画出幅频特性曲线，试判断系统的稳定性，并计算稳定裕度γ。（15分）六．系统校正前后的开环传递函数如图，试求校正装置。（15分）20100.1-40-40-20-20Lω1七．设系统的结构如下图所示，采样周期T=1s，设K=10，设分析系统的稳定性，并求系统的临界放大系数。（15分）_C(s)R(s)八．若某系统，当阶跃输入作用r(t)=l(t)时，在零初始条件下的输出响应为C(t)=1-e-2t+e-t.试求系统的传递函数和脉冲响应。（9分）判断题（每题1分，共10分）（）1．在任意线性形式下L[af1(t)+bf2(t)]=aF1(s)+bF2(s)（）2．拉普拉斯变换的微分法则.（）3．G1s）和G2（S）为并串联连接则等效后的结构为G1sG2（S）（）4．一阶系统在单位阶跃响应下（）5．二阶系统在单位阶跃信号作用下当时系统输出为等幅振荡（）6.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（）7．系统的特征方程为则该系统稳定（）8．单位负反馈系统中当时（）9．.典型比例环节相频特性（）10．的转折频率为4二．仓库大门自动控制系统的 工作原理 数字放映机工作原理变压器基本工作原理叉车的结构和工作原理袋收尘器工作原理主动脉球囊反搏护理 如图所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统的原理方框图。(10分)放大器电动机绞盘电位器关门开关开门开关大门三．电路如图所示，ur(t)为输入量，uc(t)为输出量，试列写该电网络的动态方程并求传递函数uc(s)/ur(s)。(13分)urR1i1+i2u0Ci1Li2R2uc四．控制系统如图所示，试确定系统的稳态误差。(13分)0.5-r=1+tcn=0.1eR(s)C(s)五．单位负反馈系统的结构图如图所示，试画出K>0时闭环系统的根轨迹图（要求按步骤作）。(13分)六．已知系统的闭环传递函数为当输入r(t)=2sint时，测得输出cs(t)=4sin(t-)，试确定系统的参数ζ，。(13分)G(s)-er(t)c(t)七．系统结构如图所示，已知当K=10，T=0.1时，系统的截止频率ωc=5若要求ωc不变，要求系统的相稳定裕度提高，问应如何选择K，T？(15分)八．(13分)试求F(z)=的Z反变换。一.判断题(每题1.5分，共15分)(　)1.拉普拉斯变换的积分法则(　)2.一阶系统在单位阶跃响应下(　)3.二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(　)4.稳态误差为(　)5.系统的特征方程为则该系统稳定(　)(　)6.单位负反馈系统中当时7.系统输出的振幅与输入振幅之比称为幅频特性(　)8.频率特性只对系统适用，对控制元件，部件，控制装置不适用(　)9.在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的参数比称为频率特性(　)10.对幅频特性的纵坐标用L（ω）表示且L（ω）=20LgA(ω)　二.化简结构图，求系统传递函数（10分）N（s）=0（2）①.当A（s）=G（s）时，求（8分）A（s）H（s）G（s）R(s)N(s)C(s)+++++-②...上题中当G（s）=A（s）=,r（t）=0，n（t）=1（t）时，选择H（s）使=0。（7分）三.系统如右，，画根轨迹。（13分）四.已知传递函数G（s）=，试判断此传递函数是否为最小相位传递函数。（12分）五.已知开环传递函数Gk（s）=,画出对数幅频特性曲线（用分段直线近似表示）。（12分）六.求（13分）七．已知序列x(n)和y(n)的Z变换为试确定序列x(n)和y(n)的初值和终值（10分）判断题(每题1.5分，共15分)（）1.拉普拉斯变换的微分法则2.一阶系统在单位阶跃响应为（）3.二阶系统在单位阶跃信号作用下当时系统输出为等幅振荡（）4.系统的特征方程为则该系统稳定（）5.单位负反馈系统中当时（）6.系统输出的相位与输入相位之差称为相频特性（）7.频率特性适用于线性正常模型.（）8.典型比例环节相频特性（）9.开环对数幅频特性曲线低频积的形状只决定于系统的开环增益K和积分环节的数目V（对最小相位系统而言）（）10.谐振峰值反映了系统的平稳性二.对于图所示系统，假设运算放大器是理想的运算放大器，被控对象是不可改变的。（1）.画出系统方块图，写出传递函数；(10分)（2）.求系统单位阶跃响应。分析系统是否处于欠阻尼状态，如果不是，如何改善系统才能既不提高系统的阶次又能使系统处于欠阻尼状态。(10分)1MΩ1MΩ1MΩ1MΩ1MΩ1μFV2V1---ViVo被控对象三.判断特征方程为s3+7s2+17s+11=0的系统是否具有=1的稳定裕度。(10分)四．反馈控制系统如图所示，被控对象及测量环节传递函数不可改变，Gc（s）为控制器传递函数，R（s）为控制输入，C（s）为输出，N1（s）、N2（s）分别为加在被控对象输入、输出上的干扰，N3（s）为测量干扰。要求系统分别在响应：r(t)=t*1(t),n1(t)=n2(t)=n3(t)=0r(t)=1(t),n1(t)=1(t),n2(t)=n3(t)=0r(t)=1(t),n2(t)=1(t),n1(t)=n3(t)=0r(t)=1(t),n3(t)=1(t),n1(t)=n2(t)=0时，稳态误差为零。试求以上4钟情况各对控制器传递函数Gc（s）有何要求？(14分)G（s）测量环节控制器被控对象N1(s)N2(s)N3(s)++++C(s)R(s)++-+五.系统闭环特征方程为s3-3s2+2s+K(s+10)=0，试概略绘制K由0→+∞变化的闭环根轨迹图。(12分)六.设单位负反馈系统的开环传递函数为其中K>0，若选定奈奎斯路径如图所示：画出系统与该奈氏路径的奈氏曲线[即该奈氏路径在Gk（s）平面中的映射；根据所画奈氏曲线即奈奎斯特稳定判断闭环系统稳定的条件；当闭环系统不稳定时计算闭环系统在右半s平面的极点数。(15分)ω=-∞ω=+∞ω=0-ω=0+①④③②ReImR→∞Γs0七.已知一单位反馈系统的开环对数频率特性如图所示：(14分)（1）系统的开环传递函数；（2）以梅逊增益 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为基础，画出与该系统相应的信号流图（也可用直接分解法）；-40dB/decrad/sω2/3-20dB/dec3L(ω),dB0一．选择题：(每题1.5分，共15分)1.实验中可以从()获取频率特性。A.稳定的线性和非线性系统B.不稳定的线性和非线性系统C.不稳定的线性系统D.稳定的线性系统2.传递函数的概念适用于（）系统。A．线性、非线性B.线性非时变C．非线性定常D.线性定常3．系统的动态性能包括（）。A．稳定性、平稳性B.平稳性、快速性C．快速性、稳定性D.稳定性、准确性4．确定系统根轨迹的充要条件是（）。A．根轨迹的模方程B.根轨迹的相方程C．根轨迹增益D.根轨迹方程的阶次5．正弦信号作用于线性系统所产生的频率响应是（）。A．输出响应的稳态分量B.输出响应的暂态分量C．输出响应的零输入分量D.输出响应的零状态分量6．系统的传递函数完全决定于系统的()。A．输入信号B.输出信号C.结构和参数D.扰动信号7．控制系统的相位稳定裕量反咉了系统的()。A．稳定性B.稳态性能C.快速性D.动态性能8．一般来说，系统增加积分环节，系统的稳定性将（）。A．变好B.变坏C.不变D.可能变好也可能变坏9．系统开环对数幅频特性L(ω)中频段主要参数的大小对系统的（　　）性能无影响。A.动态B.稳态C.相对稳定性D.响应的快速性10．反馈控制系统又称为（）A．开环控制系统B．闭环控制系统C．扰动顺馈补偿系统D．输入顺馈补偿系统二．系统结构图如下，试求（1）当时系统的动态性能；（2）使系统阻尼比的值；（3）当时系统的动态性能。(15分)三.系统方框如图所示，E（s）=R（s）—C（s）,试求传递函数：（10分）G1G3G2R(s)+N1(s)N2(s)C(s)---（1），，；（2），，。四.（15分）系统结构如图所示：求时的根轨迹。五.系统方框图如图所示，设r（t）=n（t）=1（t），系统中各环节传递函数如下：G1（s）=，G2（s）=，H（s）=2.5试求：（1）系统的稳态误差；（2）在扰动作用点左侧的前向通路中串入积分因子，后，求系统的稳态误差；（3）在扰动作用点右侧的前向通路中串入积分因子，后，求系统的稳态误差；（4）在（3）所述的情况下，拟对扰动加装补偿环节，以使扰动对输出无影响，试求补偿环节的传递函数并画出补偿后的方框图。（15分）G2(s)H(s)G1(s)R(s)C(s)E(s)N(s)-六.某控制系统的开环传递函数为G（s）=;试求系统的相位裕量和幅值裕量；如采用传递函数Gc（s）=的串联超前校正装置，试绘制校正后系统的伯德图（不用修正），并求此时的相位裕量；讨论校正后系统的动态性能有何改进。（15分）R(S)C(S)七、采样控制系统框图如下：其中T=1.K=10.试分析该系统的稳定性。并求该系统临界稳定时K值。（15分）一.选择题（.每题2分，共20分）1.单位斜坡函数f(t)=t的拉氏变换式F(s)=（）A．sB．1C．S2D．1/S22．单位抛物线输入函数r(t)的数学表达式是r(t)＝（　）A．at2B．1/2Rt2C．t2D．1/2t23．当二阶系统特征方程的根为具有负实部的复数根时，系统的阻尼比为（　　）A．ζ<0B．ζ＝0C．0<ζ<1D．ζ≥14．已知单位反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差ess为常数，则此系统为（　　）A．0型系统B．I型系统C．Ⅱ型系统D．Ⅲ型系统5．设某环节的传递函数为G(s)＝，当ω＝0.5rad／s时，其频率特性相位移θ(0.5)=（　　）A．－B．－C．D．6．超前校正装置的最大超前相角可趋近（　　）A．－90°B．－45°C．45°D．90°7．单位阶跃函数的拉氏变换是（　　）A．B．C．D．18．比例微分控制器中，微分时间常数越大，则系统的（　　）A．动态偏差越小B．动态偏差越大C．振荡越小D．过渡过程缩短9．同一系统，不同输入信号和输出信号之间传递函数的特征方程（　　）A．相同B．不同C．不存在D．不定10．2型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（　　）A．－60dB／decB．－40dB／decC．－20dB／decD．0dB／dec二.判断题（每题2分，共10分）1..f(t)=1-e-2t的Z变换为（）2.频率特性的中频段反映系统的动态性能。幅值穿越频率ωc决定着系统的放大系数和系统型别。（）3.系统开环零点数等于系统的根轨迹的条数。（）4.若系统的穿越频率ωc大，则调节速度快，即ts就小。（）5.特征方程的根s=σ，为实数根有m重极点则对应的时域表达式为(k1+k2t+……+kmtm-1)eσt（）三.系统结构图如图所示。若要求系统阶跃响应的性能指标：超调量δ%=16.3%，调节时间ts=1.75s(5%误差带)，试选择参数k1,k2。并计算此时系统在单位斜坡信号作用下的稳态误差。K2sR(s)E(s)C(s)（15分）四.单位负反馈系统的开环传递函数为试画出K>0时闭环系统的根轨迹图，并求出有一个闭环极点为-3时开环增益K的值和这时另外两个闭环极点。（15分）L(ω)/dB-20ωc-60ω/(rad/s)五、单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，设G(s)无右半面的极点和零点，其对应的对数幅频渐近曲线如图所示（ωc为已知值），试写出开环传递函数G(s)的表达式并作出相频特性曲线，分析闭环系统的稳定性。（13分）系统对数幅频渐近曲线六.单位负反馈系统的开环传递函数为这里K>0。试用奈奎斯判特判据讨论闭环系统的稳定性（要求作出奈奎斯判特曲线）。（14分）七.采用系统的结构框图如下所示，采用周期T=1s，试确定控制器的脉冲传递函数D(z)，使该系统在单位阶跃信号作用下为最小拍无差系统。（13分）e*(t)R(t)-e(t)u(t)c(t)u*(t)D（z）一.判断题：(每题1.5分共15分)（）1.一阶系统在单位斜坡响应为（）2.二阶系统在单位阶跃信号作用下当时该系统输出稳定（）3.系统的特征方程为则该系统稳定（）4.单位负反馈系统中当时（）5.典型积分环节相频特性（）6.频带频率反映系统的快速性（）7.系统谐振峰值越大.超调量越大（）8.三频段适用的前提是系统闭环稳定（）9.的转折频率为410.单位阶跃响应为对应的频率特性为（）二.系统结构如图所示。若要求闭环系统的阻尼比ξ=，阶跃响应的调节时间ts=1,试确定k1,k2的数值。（13分）K1K2sR(s)C(s)三．系统结构如图所示，图中T1=0.1，T2=0.2。为了保证r(t)=t3作用下系统的稳态误差ess<0.05，K应如何选取。（13分）EC(s)R(s)―四.单位负反馈系统的开环传递函数为试画出K由零变到正无穷时闭环系统的根轨迹，并确定闭环系统稳定时K的取值范围。（14分）五.单位负反馈系统的开环传递函数为其中T、k均为大于零，试绘制系统的概略幅相特性曲线并用奈奎斯特稳定判据判别闭环稳定性。(15分)六.系统结构如图(a)所示。其中原有开换传递函数Go(s)和校正装置Gc(s)的对数幅频渐近特性曲线如图(b)中Lo,Lc所示。并设Go(s)、Gc(s)均没有负平面右半部的零点、极点。（15分）分别写出Go(s)、Gc(s)的表达式；Gc(s)Go(s)R(s)C(s)―图(a)（2）画出Go(s)Gc(s)对应的对数幅频渐近特性曲线和相频特性曲线，并分析Gc(s)对系统的校正作用0110[+20]L(ω)/dBω/(rad/s)LcLo100[-40]图(b)七.采样系统的结构如下图所示，采样周期T=1s，输入为单位阶跃信号，试问：统的闭环满冲传递函数；R(t)-c(t)c(t)e*(t)e(t)u(t)（2）系统的输出响应c*(t)（算至n=5）（15分）一.选择题（每题1.5分，共15分）1．实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为（）A．零B．大于零C．奇数D．偶数2．PID控制器的传递函数形式是（）A．5+3sB．5+3C．5+3s+3D．5+3．拉氏变换将时间函数变换成（）A．正弦函数B．单位阶跃函数C．单位脉冲函数D．复变函数4．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（）A．系统输出信号与输入信号之比B．系统输入信号与输出信号之比C．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比5．若某系统的传递函数为G(s)=，则其频率特性的实部R(ω)是（）A．B．-C．D．-6．已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（）A．稳定B．临界稳定C．不稳定D．无法判断7．已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为G（s）=，当闭环临界稳定时，Kh值应为（）A．-1B．-0.1C．0.1D．18．闭环系统特征方程为G(s)H(s)=-1,其中G(s)H(s)的矢量表示为（）A．1/（2l+1）πB．1/±(2l+1)πC．1/（±2lπ）D．1/(±lπ)（各备选项中l=0,1,2……）9．某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=k，该校正装置为（）A．滞后校正装置B．超前校正装置C．滞后—超前校正装置D．超前—滞后校正装置10．设开环系统频率特性G(j，则其对数幅频特性的渐近线中频段斜率为（）A．-60dB/decB．-40dB/decC．-20dB/decD．0dB/d二.统结构如图一所示。求系统的闭环传递函数C(S)/R(S)。(15分)__G1G2G3H2H1G4R(s)C(s)三．系统的结构图如图二所示。试确定阻尼比ζ=0。6时的Kf值，并求出这时系统阶跃响应的调节时间ts和超调量σp%。(15分)__R(s)9C(s)Kfs四．单位负反馈系统的开环传递函数为试确定系统闭环稳定时的K值范围。(15分)五．单位负反馈系统的开环传递函数（1）确定K值，使系统的模稳定裕度为20dB;（2）确定K值，使系统的相稳定裕度为60°。(15分)六．系统结构图如图五所示。误差的定义为r-c。（15分)确定Kp值使系统在r(t)=1(t)时的稳态误差为0.05；（2）确定的Kp值，求Kf值使得相当干扰d(t)为阶跃函数时的稳态误差为零。_cr(t)KpKfd(t)七．采样系统如下图所示。其中G(s)对应的z变换式为G(z),已知(10分)G(z)一.简答题（10分）1.从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？(5分)”2.开环系统和闭环系统各有什么特点？（5分）二．判断题（每题2分，共20分）()1.二阶系统在单位阶跃信号作用下当时输出为()2.系统的特征方程为则该系统稳定。()3.单位负反馈系统中当时(　)4.典型微分环节相频特性(　)5.三频段适用的范围是具有最小相位性质的单位负反馈系统(　)6.的转折频率为2.57.单位负反馈系统开环传递函数的相角裕量820()8.相位超前校正装置传递函数为()9.PID校正的传递函数为()10.香农定理为采样频率大于等于信号最高频率的2倍()三.求下图所示电网络的传递函数，图中电压u1(t)、u2(t)分别是输入变量和输出变量,求该系统的CU1(t)R0R1U2(t)传递函数。（11分）四.求拉普拉斯变换式F（s）=的Z变换F（z）。（14分）五.设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。（15分）六.方框图如图所示，若系统的σ%=15%，tp=0.8s。试求：K1、K2值；r(t)=1(t)时的调节时间ts和上升时间tr。（15分）R(s)C(s)七.设系统的开环传递函数没有右平面的零点和极点，且开环渐进对数幅频特性曲线为下图中的L0加入串联校正环节后的开环渐进对数幅频特性曲线为图中的L1求校正环节的传递函数，画出该环节的伯德图（对数幅频特性曲线用渐进线表示），并说明该校正环节的作用（15分）-40-40-20-20-40ω3-40-20ω4ω2ω1ω5L1L00L(ω)/dBω/(rad/s)一.选择题（每题2分，共20分）1.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的()A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是2.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为()A.［－4,∞］B.［－4,0］C.(－∞,－4)D.［0,∞］3.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率的关系，通常是()A.ωc=B.ωc>C.ωc