2022年自动控制原理试题 .pdf

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1、题号一二三四五六七总分分数16 12 24 16 12 9 11 成绩一、 （共 16 分，每空 2 分）填空题。1、根据有无反馈，控制系统可分为两类：（） 。2、传递函数的定义是（） 。3、233)(2ssssF的拉氏反变换为（） 。4、非最小相位系统是指（） 。5、某闭环传递函数为121)()(ssRsC的控制系统的截止频率b为（）srad /。6、线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于z 平面（） 。7、已知某控制系统开环传递函数为12s，则该系统的剪切频率c为（）srad /，相角储备为（）度。二、 （共 12 分）系统的方块图如下，试求：1、通过方块图化简求闭环传递函数sRsC（

2、用梅逊公式也可） 。 （8 分）2、误差传递函数)()(sRsE。 （ 4 分）G1R(s)C(s)G7G5G2G3G6E(s)G4名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 三、 （共 24 分）某单位负反馈控制系统如图，阻尼比5 .0，试求：R(s)C(s)1(ssK1、 系统类型、阶次。 （2 分）2、 K、无阻尼振荡角频率n、有阻尼振荡角频率d的值。 （ 6分）3、 系统的开环传递函数)(sGK。 （2 分）4、 静

3、态误差系数Kp，Kv和 Ka。 （3 分）5、 系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差sspe，ssve，ssae。 （3 分）6、 峰值时间pt，最大超调量%p。 （4 分）7、 输入信号为2)(tr时，系统的稳态输出)(c、输出最大值m axc。 （4 分）四、 （共 16 分）传递函数题。1、 （从图 (a)，(b)中选作一题）求系统输入为ix，输出为ox时的传递函数)()(sXsXio。 （ 6 分）mfk2k1ixoxxixoR1R2C注：图 (a)中，ix,ox是位移量；图 (b)中，ix,ox是电压量。(a) (b) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

4、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2、已知最小相位系统对数幅频渐近线如图，试求对应的传递函数)(sG。 （6 分）1/sraddBL/)(dB0200.5decdB/20decdB/03、已知采样控制系统如图所示，写出系统的闭环脉冲传递函数)()(zRzC。 （ 4 分）-+)(2sG)(sC)(1sG)(sH)(sR五、 （共 12 分）1、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)42()(2sssKsGK，试确定使系统产生持续振荡的K值，并求振荡频率。 （6 分

5、）2、下图中，图（ a）为某一系统的开环幅相频率特性曲线，图（b）为另一系统的开环对数幅相频率特性曲线，PR为开环右极点数，试判断两个系统的闭环稳定性。（6 分）ReIm0)(L)(0)()(jHjG)0, 1(j2RP2RP（a）（b）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 燕山大学试卷密封线共8 页第7 页六、 （共 9 分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为)2(4)(sssGK，试求：1、绘制开环对数幅频特性曲线

6、的渐近线。（4 分）2、输入为)902sin(2)(ttr时，闭环系统的稳态输出ssc。 （ 5 分）七、 （共 11 分）图（ a） 、 （b）中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，采用校正后，曲线由实线变为虚线，试问：1、串联校正有哪几种形式？（3 分）2、图（ a） 、 （b）应分别采取什么校正方法？（4 分）3、图（ a） 、 （b）所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？（4 分）-1-1-2-2-1-2-2)(L)(L-10dB0dB注：- 1 表示 - 20dB/dec，- 2 表示 - 40dB/dec （ a）（b）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

7、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 一、 （共 16 分，每空 2 分）1、开环控制系统、闭环控制系统2、当初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比3、ttee224、若控制系统的传递函数中有零点或极点在复平面s的右半部， 则称为非最小相位传递函数，相应的系统称为非最小相位系统5、0.5 6、以圆心为原点的单位圆内7、3， 120 二、 （共 12 分）1、 （ 8 分）将 A 点后移G1R(s)C(s)G7G5G2G3G6/G4E(s)G4G

8、1R(s)C(s)G7E(s)G2G3G41+G3G4G5+G2G3G6G1R(s)C(s)G7G5G2G3G6E(s)G4AG1R(s)C(s)G7G2E(s)G3G41+G3G4G5G6/G4R(s)C(s)G1G2G3G41+G3G4G5+G2G3G6+G1G2G3G4G7名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 所以，7432163254343211)()(GGGGGGGGGGGGGGGsRsC2、 （4 分）74

9、3216325436325437711)()(1)()()()()(GGGGGGGGGGGGGGGGGsRsCGsRsCGsRsRsE三、 （共 24分）1、1 型、 2 阶（2 分）2、K=1 （2 分）n=1srad /（2 分）21nd866.023srad /（2 分）3、)1(1)(sssGK（2 分）4、)(lim0sGKKsp（1 分）)(lim0ssGKKsv1 （1 分）0)(lim20sGsKKsa（ 1 分）5、0)1/(1psspKe（1 分）vssvKe/11 （1分）assaKe/1（ 1 分）6、3223dpt3.63 （2 分）%3.16%100%100%225

10、.015 .01eep（2 分）7、112)()()(2ssssGsRsCB；2112lim)(lim)(lim)(200ssssssCtccsst（2 分）33.2%)1(2maxpc（2 分）四、 （共 16分）1、 （从图 (a)，(b)中 选作一题）。 （ 6分）(a)解：列写动力学微分方程：0)(2122oiooxxkkdtdxftdxdm经拉式变换得：0)()()()()(212sXsXkksfsXsXmsoioo)()()()()()(21212sXkksXkksfsXsXmsiooo化简并整理，得：21221)()(kkfsmskksXsXio名师资料总结 - - -精品资料欢

11、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - (b)解：采用运算电阻的方法：1)CR(R1CR1/CRRC/1R)()(212212sssssXsXio2、 （6 分）系统由一个比例环节和一个惯性环节组成。即1)(TsKsG由 20lgK20 得 K10；转角频率T0.5，得 T2。所以，1210)(ssG3、 （4 分）)()(1)()()(2121zHzGGzGGzRzC五、 （共 12分）1、 （6 分）方法一：系统的闭环传递函数为：KsssKsGB42

12、)(23特征方程为：042)(23KssssD列劳斯表s31 4 s22 K s1242Ks0K要使系统稳定，则0242;0KK。得：08K所以，使系统产生持续振荡的K值为：8K将8K代入特征方程，即0)2)(4(842)(223ssssssD解得其虚根为，2js。所以，振荡频率2方法二：系统临界稳定，所以过)0, 1(j点，则sssKsssKsGK42)42()(23201)4(2)(32jjKjGK)4(232jK，即043所以，8K，22、 （6 分）（a）NN020，ZRPR2N6，所以闭环不稳定。（3 分）（b）NN211，ZRPR2N0，所以闭环稳定。（3 分）六、 （共 9 分）

13、1、 （4 分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - )15.0(2)2(4)(sssssGK所以，2K，dBK62lg20lg20；2T-20dB/dec10-40dB/dec2dB62lg20dBL/)(1/srad2、 （5 分）闭环传函为424)(1)()(2sssGsGsGKKB，频率特性为244)(2jjGB2，144)2()4(4)(222A，即：1)2(A9042)(2arctg，即：90)2(2)2(2 A；090)2(系统稳态输出为：tcss2sin2七、 （共 11分）1、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后- 超前校正。（3 分）2、 （a）串联相位滞后校正。（2 分）（b）串联相位超前校正。（2 分）3、相位滞后校正提高了低频段的增益，可减少系统的稳态误差。（2 分）相位超前校正改善了系统的稳定性，使剪切频率变大，提高系统的快速性。（2 分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -