自动控制理论_习题集[含答案解析].doc

《自动控制理论_习题集[含答案解析].doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动控制理论_习题集[含答案解析].doc（75页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date自动控制理论_习题集含答案解析自动控制理论课程习题集自动控制理论课程习题集一、单选题1. 下列不属于自动控制基本方式的是（ B ）。A开环控制B随动控制C复合控制D闭环控制2. 自动控制系统的（ A ）是系统工作的必要条件。A稳定性B动态特性C稳态特性D瞬态特性3. 在（ D ）的情况下应尽量采用开环控制系统。A. 系统的扰动量影响不大B. 系统的扰动量大且无法预计C

2、. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿4. 系统的其传递函数（ B ）。A. 与输入信号有关B. 只取决于系统结构和元件的参数C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿5. 建立在传递函数概念基础上的是（ C ）。A. 经典理论B. 控制理论 C. 经典控制理论D. 现代控制理论6. 构成振荡环节的必要条件是当（ C ）时。A. =1B. =0C. 01D. 0 17. 当（ B ）时，输出C(t)等幅自由振荡，称为无阻尼振荡。A. =1B. =0C. 00.528(2) 将K=0.528和s=j代入特征方程，由实部和虚部得到两个方程：- j3-3*0.528

3、2+j2.528+4=0，3*0.5282-4=0由实部解得=1.5937. 已知系统闭环特征方程式为2s4+s3+3s2+5s+10=0,试判断系统的稳定性。列劳斯表如下：s42310s315s2-710s145/70s010表中数值部分第一列符号不同，系统不稳定。38. 系统如图所示，求其阻尼比、上升时间、调节时间。R(s)-C(s)单位负反馈下，设则闭环传递函数为对于本题即有wn2=25 ,2zwn=5解得wn=5,=0.5代入公式，得其中=cos-139. 已知系统的闭环传递函数为求系统稳定时K的取值范围。特征多项式为40. 已知单位反馈系统的开环传递函数为试确定系统稳定时K的取值范围

4、。闭环传递函数的分母为特征多项式：D(s)=s(0.1s+1)(0.2s+1)+K即50D(s)=s3+15s2+50s+50K列劳斯表如下：150050K50(15-k)/15 15050K由于数值部分第一列符号相同时系统才稳定，得K范围为 0K0，则系统不稳定。(a)Z=P-2R=0-0=0 , 系统稳定；(b)Z=P-2R=0-0=0 , 系统稳定；(c)Z=P-2R=0-2(-1)=2 , 系统不稳定；(d)Z=P-2R=0-0=0 , 系统稳定。43. 将系统的传递函数为，试(1) 绘制其渐近对数幅频特性曲线；(2) 求截止频率c。 (1) 绘出开环对数幅频特性渐近线如下图所示。L(

5、dB)-201c20100-40(2) 由图中10倍频程下降了20dB，可直接看出：c=1044. 设最小相位系统的开环对数幅频曲线如图所示，要求：(1) 写出系统的开环传递函数；(2) 计算相角裕度。0-20200.140-20dB/decdBL(w)w10-40(1) 由图得最左端直线(或延长线)与零分贝线的交点频率，数值上等于K1/，即10= K1/一个积分环节，v=1则K=10(2) 因c位于=0.1和=10的中点，有g180-90-arctg(10c)90-arctg(10) =5.7145. 单位反馈系统原有的开环传递函数G0(s)和串联校正装置Gc(s)对数幅频渐近曲线如图，试写

6、出校正后系统的开环传递函数表达式。10L(dB)-20-401020-200.1由图得传递函数为：校正后系统的开环传递函数为：46. 分析下面非线性系统是否存在自振？若存在，求振荡频率和振幅。已知非线性环节的描述函数为:1-1-由绘幅相曲线和负倒描述函数曲线如下：-1/N(A)G(j)由图知存在自振。在自振点，得因此，系统存在频率为，振幅为2.122的自振荡。47. 设图示系统采样周期为，r(t)=1(t)。试求该采样系统的输出表示式。 R(s)C(s)48. 将下图所示非线性系统简化成环节串联的典型结构图形式，并写出线性部分的传递函数。49. 各非线性系统的G(j)曲线和-1/N(X)曲线如

7、图(a)、(b)、(c)、(d)所示，试判断各闭环系统是否稳定及是否有自振。-1/N(X)jG(j)0(a)vj0(b)v-1/N(X)G(jw)j0(c)vj0(d)vG(jw)-1/N(X)G(j)-1/N(X)50. 试判断图中各闭环系统的稳定性。(未注明者，p=0)根据奈氏判据（Z=P-2R；Z=0时稳定）可得：(a) 稳定；(b) 不稳定；(c) 稳定；(d) 稳定；(e) 稳定三、作图题51. 已知单位负反馈系统开环传递函数，(1)绘制闭环根轨迹；(2)确定使闭环系统阶跃响应无超调的K值范围。 (1)由开环传递函数绘根轨迹如下图。s0 jwd1d2-1-2分离点的坐标 d 可由方程

8、：解得 d1=-0.586, d2=-3.414(2) 将s=d1、s= d2 分别代入根轨迹方程G(s)= 1求K值：由，得K=11.656；由，得K=0.34闭环根位于实轴上时阶跃响应无超调, 综合得K取值范围：K11.656, K0.528(2) 将K=0.528和s=j代入特征方程，由实部和虚部得到两个方程：- j3-3*0.5282+j2.528+4=0，3*0.5282-4=0由实部解得=1.5937. 列劳斯表如下：s42310s315s2-710s145/70s010表中数值部分第一列符号不同，系统不稳定。38. 单位负反馈下，设则闭环传递函数为对于本题即有wn2=25 ,2z

9、wn=5解得wn=5,=0.5代入公式，得其中=cos-139. 特征多项式为40. 闭环传递函数的分母为特征多项式：D(s)=s(0.1s+1)(0.2s+1)+K即50D(s)=s3+15s2+50s+50K列劳斯表如下：150050K50(15-k)/15 15050K由于数值部分第一列符号相同时系统才稳定，得K范围为 0K0，则系统不稳定。(a)Z=P-2R=0-0=0 , 系统稳定；(b)Z=P-2R=0-0=0 , 系统稳定；(c)Z=P-2R=0-2(-1)=2 , 系统不稳定；(d)Z=P-2R=0-0=0 , 系统稳定。43. (1) 绘出开环对数幅频特性渐近线如下图所示。L

10、(dB)-201c20100-40(2) 由图中10倍频程下降了20dB，可直接看出：c=1044. (1) 由图得最左端直线(或延长线)与零分贝线的交点频率，数值上等于K1/，即10= K1/一个积分环节，v=1则K=10(2) 因c位于=0.1和=10的中点，有g180-90-arctg(10c)90-arctg(10) =5.7145. 由图得传递函数为：校正后系统的开环传递函数为：46. 由绘幅相曲线和负倒描述函数曲线如下：-1/N(A)G(j)由图知存在自振。在自振点，得因此，系统存在频率为，振幅为2.122的自振荡。47. 输入为阶跃信号，其Z变换为脉冲传递函数和输出表示式为48.

11、 将系统结构图等效变换为：RG(s)_H1(s)N(A)C其中：49. 图(a)：不稳定，且为不稳定的周期运动点；图(b)：不稳定，但有稳定的周期运动点；图(c)：不稳定系统；图(d)：不稳定，且左交点是稳定的自振点，右交点是不稳定的周期运动点。50. 根据奈氏判据（Z=P-2R；Z=0时稳定）可得：(a) 稳定；(b) 不稳定；(c) 稳定；(d) 稳定；(e) 稳定三、作图题51. (1)由开环传递函数绘根轨迹如下图。s0 jwd1d2-1-2分离点的坐标 d 可由方程：解得 d1=-0.586, d2=-3.414(2) 将s=d1、s= d2 分别代入根轨迹方程G(s)= 1求K值：由

12、，得K=11.656；由，得K=0.34闭环根位于实轴上时阶跃响应无超调, 综合得K取值范围：K11.656, K0.3452. (1)由开环传递函数绘根轨迹如下图。(2)分离点的坐标 d 可由方程：解得 d1=-0. 89(3)渐近线方程(通过坐标原点)(4)由于根轨迹不会进入虚轴右侧区域，故闭环系统稳定性。53. (1)由开环传递函数绘根轨迹如下图。jws0-1-2,K=6K=6(2)已知分离点的坐标d = - 0.42(3)渐近线方程(4) 系统临界稳定时，根轨迹与虚轴相交开环增益为 K=K/2 ，故K的稳定域为 0K3 .54. (1)绘制闭环根轨迹如下图所示。jws0-2-3-5(2

13、)分离点的坐标 d 可由方程解得 d=-0. 89(3)渐近线方程(4)由于根轨迹不会进入虚轴右侧区域，故闭环系统稳定。55. (1)绘制闭环根轨迹如下图所示。其中(2)由 我们对服务人员的配备以有经验、有知识、有技术、懂管理和具有高度的服务意识为准绳，在此基础上建立一支高素质的物业管理队伍，为销售中心的物业管理创出优质品牌。在物业人员配备中，我们遵循如下原则： 1、本着精简、高效原则根据项目实际服务、管理和经营的需要，推行统一目标、分解责任、责权利相结合。2、职责、权限明确原则日常工作由综合服务主管直接对各服务人员即集指挥和职能于一身，便于综合服务主管全面掌握日常工作及人员状况，减小失控。-