大学自动控制原理试题.pdf

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1、课程教学大纲编号： 100102课程名称：自动控制原理学分4.5试卷编号：100102008考试方式：闭卷考试考试时间： 120分钟满分分值：100组卷年月：2000/5组卷教师：向峥嵘审定教师；陈庆伟一选择题（10 分） ：1. 若某系统的 Bode 图已知，其低频处的幅频特性是一条斜率为-20dB/dec的直线，且当1时幅值为20dB，相频(0) 90，则该系统（）（1） 是 0 型系统； （2）是 I 型系统； （3）开环放大倍数为 10；（4）开环放大倍数为10； （5）有一个积分环节。2. 在下列系统中，属于线性系统的有（）0(t) 4x 0(t) 2x0(t) xi(t)；（1）x

2、0(t) axi2(t)；(2) x20(t)3x 0(t) 4tx0(t) 5xi(t)；0(t) x0(t)x 0(t) x0（3）2t（4）xx(t) xi(t)；3. 若系统（或元件）的某输入输出的拉氏变换分别为xi(s),x0(s)，对应的传递函数记为 G(s)，则（）(1) 在零出始条件下，G(s) X0(s)；Xi(s)(2)G(s) X0(s)，不管出始条件是否为零均成立；Xi(s)(3) 若g(t)为单位脉冲响应，则G(s) Lg(t)；(4) G(s)反映了系统本身的固有特性；(5) 因为 G(s)表示某种比值，所以肯定没有量纲。64二阶系统的传递函数为2，则系统（）s 4

3、s 4（1）为过阻尼系统；（2）为临界阻尼系统；（3）增益为 6；（4）增益为 1.5；（5）其阶跃响应为衰减振荡曲线。5在Re(s)0 的条件下，costestdt=()0ss22(1)2；(2)2；(3)2；(4)2s 2s 2s 2s 2二判断题二判断题（10 分） ：1.单位负反馈系统的开环传递函数为k(2s 1)，如果 k 充分大系统就不稳定；s2(Ts 1)（） ；2.高阶系统的动态性能总可以近似用二阶系统的计算公式来计算系统的阶跃响应性能指标（） ；3.线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关（） ；4.系统的稳态误差有系统的开环放大倍数 k及系统类型数来决定（） ；5.开环稳

4、定的系统将其闭环后的系统一定稳定（） 。6.为了使系统的过度过程比较平稳，要求系统具有大于30的相角裕量（） ；7.如果开环传递函数分母多项式分子多项式的阶次分别为n,m，则对数幅频特性高频段的斜率为(n m)(20)db/dec，(); 对数相频特性时相角一定； (nm)(90)（）8.Bode 图的横坐标是对数分度的（） ；9.根据对数幅频特性就能画出相频频特（） 。三计算题三计算题（5 分） ：系统微分方程如下：试画出结构图，并求传递函数C(s)。R(s)x1 r cx3 x2kHc2 kx1 x2T1x c k2x3T2c四计算题四计算题（5 分） ：某系统的结构图如图所示， 图中放大

5、器参数kp 4， 电动机参数kd1,Tm 0.1秒,Td 0.01秒,（） 求系统的单位阶跃响应及其%,ts和ess；（） 如要求稳态误差小于或等于5%(ess 5%)，应该变哪一参数，并计算该参数的值。试分析该参数变化对系统性能的影响。五计算题五计算题（5 分） ：设单位反馈系统的闭环传递函数为(s) an1s an，试证明系sn a1sn1.an1s an统在单位斜坡函数作用下，稳态误差为零。 （设闭环系统是稳定的）六计算作图题六计算作图题（分） ：已知闭环系统的特征方程为s2(s a) k(s 1) 0，画出a 5时的根轨迹，当k=12 时，已知一个闭环极点为，问该系统是否能等效为一个二

6、阶系统。七计算作图题七计算作图题（分） ：试求图示电路的频率特性，并画出 Bode 图和极坐标图。八简答题八简答题（分） ：已知系统的开环传递函数G(s)H(s)的奈奎斯特曲线如图所示，它们的开环传递函数分别为： (a)G(s)H(s) k(s 1)k(b)G(s)H(s) ,试根据奈奎斯特稳s(s 1)s2(Ts 1)定性判据，判定闭环系统的稳定性。九计算作图题（分） ：已知单位反馈控制系统，原有的开环传递函数G0(s)的对数幅频特性曲线如图（a）所示，两种串联校正装置Ge(s)的对数幅频特性曲线如图（b） （c）所示。要求：（） 写出每种校正方案的开环传递函数G(s)；（） 试比较这两种校

7、正方案对系统性能的影响（计算kv及c,）（） 试画出两种校正方案G(s)的对数幅频特性曲线。课程名称：自动控制原理学分4.5教学大纲编号：100102试卷编号：100102008考试方式：闭卷考试满分分值100考试时间： 120分钟一选择题一选择题（10 分） ：（每题 2 分，错选，漏选均不得分）1. （2） ， （3） ， （5） 。 2. （2） ， （3） 。3 （1） ， （3） ， （4） 。 4 （2） ， （4） 5 （2）二判断题二判断题（10 分） ：（每题 1 分） 1.F.2.F.3.T.4.F.5.F6.T.7.T. F.8.T.9.F.三计算题三计算题（5 分） ：

8、K1K2C(s)。R(s)(T1S 1)(T2S 1 K2KH) K1K2四计算题四计算题（5 分） ：G(s) KpKdTmTds2TmS 1440000.001s20.1S 1s2100S 10002Kn4000(s) 222s 100S 5000s 2nS n2n 5000,2n100，K 4/5，n 70.7, 0.7071nt(1)c(t) k1esin(dt )21 0.812e50tsin(50t 45 )p% e/12100% 4.3%,ts3n 0.06sess1/5 0.2(2)要减小ess，需改变放大器放大倍数Kp，ess1 0.05,1 KpKdKpKd19200002

9、s 100S 1000取KpKd 20，则Kp 20，G(s) (s) 20000s2100S 210002n 21000,2n100，n145, 0.34p% 32%,ts 0.06s五计算题（5 分） ：证明：方法一：H(s) 1(s) G(s)，1G(s)故G(s) an1s an(s)n1(s)s a1sn1. an2s2an1s ann3 a1s. an2)s2(sn2由开环传函G(s)表达式可知，系统为二型系统，因此Kv ，单位斜坡输入时稳态误差为零。方法二：E(s) R(s) C(s)1 (s)R(s)sn a1sn1.an2s2nR(s)s a1sn1.an1s an当R(s)

10、 1/s2时sn a1sn1.an2s21ess limsE(s) limsn2s0s0s a sn1.as a s1n1n limss0an2 0an六计算作图题六计算作图题（分） ：解G(s)H(s) K(s 1)2s (s 5)渐进线a 2a 90K 12时s1 2解有s2,3 315 j22由主导极点的概念，不能等效为一个二阶系统。七计算作图题七计算作图题（分） ：G( j) 1 0.2 j12 0.1j1八简答题八简答题（分） ：（a）不稳；（b） 稳。九计算作图题九计算作图题（分） ：解：Kv 20第1种校正方案 （a） （b） 图c1 2r /s180 90 tg2tg20tg0.4 44.5111G(s) 20(s 1)滞后校正s(10s 1)(0.2s 1)校正后：开环增益加大，稳态误差减小，精度提高。中频段由 40db/dec 20db/dec%减小，ts变大高频抗干扰能力增强。Kv10第 2 种校正方案（a） （c）图c210r /s180 90 tg0.5 63.41G(s) 10超前校正s(0.05s 1)校正后低频不变，稳态无影响中频 40db/dec 20db/dec稳定性提高(c)变大c变大ts减小高频抗干扰能力下降。