自动控制原理期末试题套及答案一套.docx

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1、自动限制理论 A/B卷 闭卷一, 填空题每空 1 分，共15分 1, 反应限制又称偏差限制，其限制作用是通过 与反应量的差值进展的。2, 复合限制有两种根本形式：即按 的前馈复合限制与按 的前馈复合限制。3, 两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为，那么G(s)为 用G1(s)与G2(s) 表示。4, 典型二阶系统极点分布如图1所示，那么无阻尼自然频率 ，阻尼比 ，该系统的特征方程为 ，该系统的单位阶跃响应曲线为 。5, 假设某系统的单位脉冲响应为，那么该系统的传递函数G(s)为 。6, 根轨迹起始于 ，终止于 。7, 设某最小相位系统的相频特性为，那

2、么该系统的开环传递函数为 。8, PI限制器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。二, 选择题每题 2 分，共20分1, 接受负反应形式连接后，那么 ( )A, 确定能使闭环系统稳定； B, 系统动态性能确定会提高；C, 确定能使干扰引起的误差慢慢减小，最终完全消退；D, 须要调整系统的构造参数，才能改善系统性能。2, 以下哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。A, 增加开环极点； B, 在积分环节外加单位负反应；C, 增加开环零点； D, 引入串联超前校正装置。3, 系统特征方程为 ，那么系统 ( )A, 稳定； B, 单位阶跃响应曲

3、线为单调指数上升；C, 临界稳定； D, 右半平面闭环极点数。4, 系统在作用下的稳态误差，说明 ( )A, 型别； B, 系统不稳定；C, 输入幅值过大； D, 闭环传递函数中有一个积分环节。5, 对于以下状况应绘制0根轨迹的是( )A, 主反应口符号为“- ； B, 除外的其他参数变更时；C, 非单位反应系统； D, 根轨迹方程标准形式为。6, 开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标( ) 。A, 超调 B, 稳态误差 C, 调整时间 D, 峰值时间7, 开环幅频特性如图2所示， 那么图中不稳定的系统是( )。 系统 系统 系统图2A, 系统 B, 系统 C, 系统 D, 都不稳定8

4、, 假设某最小相位系统的相角裕度，那么以下说法正确的选项是 ( )。A, 不稳定； B, 只有当幅值裕度时才稳定；C, 稳定； D, 不能判用相角裕度推断系统的稳定性。9, 假设某串联校正装置的传递函数为，那么该校正装置属于( )。 A, 超前校正 B, 滞后校正 C, 滞后-超前校正 D, 不能推断10, 以下串联校正装置的传递函数中，能在处供应最大相位超前角的是：A, B, C, D, 三, (8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。图3四, 共20分系统构造图如图4所示：图41, 写出闭环传递函数表达式；4分2, 要使系统满足条件：,试确定相应的参数与；4分3, 求此时系

5、统的动态性能指标；4分4, 时，求系统由产生的稳态误差；4分5, 确定，使干扰对系统输出无影响。4分五, (共15分)某单位反应系统的开环传递函数为: 1, 绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹求出：渐近线, 别离点, 与虚轴的交点等；8分2, 确定使系统满足的开环增益的取值范围。7分六, 共22分某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图5所示：1, 写出该系统的开环传递函数；8分2, 写出该系统的开环频率特性, 开环幅频特性及开环相频特性。3分3, 求系统的相角裕度。7分4, 假设系统的稳定裕度不够大，可以接受什么措施提高系统的稳定裕度？4分试题一参考答案一, 填空题(每题1分，共15分

6、)1, 给定值2, 输入；扰动； 3, G1(s)+G2(s)；4, ； ；衰减振荡5, ；6, 开环极点；开环零点7, 8, ； 稳态性能二, 推断选择题(每题2分，共 20分)1, D2, A3, C4, A5, D6, A7, B8, C 9, B10, B三, (8分)建立电路的动态微分方程，并求传递函数。解：1, 建立电路的动态微分方程依据KCL有 (2分)即 (2分)2, 求传递函数对微分方程进展拉氏变换得 (2分)得传递函数 (2分) 第1 页 共 2 页四, (共20分)解：1, 4分 2, 4分 3, 4分 4, 4分 5, 4分令：得：五, (共15分)1, 绘制根轨迹 8

7、分(1)系统有有3个开环极点起点：0, -3, -3，无开环零点有限终点；1分 (2)实轴上的轨迹：-，-3及-3，0； 1分(3) 3条渐近线： 2分(4) 别离点： 得： 2分(5)与虚轴交点： 2分绘制根轨迹如右图所示。2, 7分开环增益K与根轨迹增益Kr的关系：得 1分 系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：， 2分系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：， 3分系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围： 1分六, 共22分解：1, 从开环波特图可知，原系统具有比例环节, 一个积分环节, 两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式 (2分)由图可知：处的纵坐标为40dB, 那么

8、, 得 (2分) 2分故系统的开环传函为 2分2, 写出该系统的开环频率特性, 开环幅频特性及开环相频特性：开环频率特性 1分开环幅频特性 1分开环相频特性： 1分3, 求系统的相角裕度： 求幅值穿越频率，令 得3分 2分 2分对最小相位系统 临界稳定4, 4分可以接受以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID限制器；在积分环节外加单位负反应。 试题二一, 填空题每空 1 分，共15分 1, 在水箱水温限制系统中，受控对象为 ，被控量为 。2, 自动限制系统有两种根本限制方式，当限制装置与受控对象之间

9、只有顺向作用而无反向联系时，称为 ；当限制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 ；含有测速发电机的电动机速度限制系统，属于 。3, 稳定是对限制系统最根本的要求，假设一个限制系统的响应曲线为衰减振荡，那么该系统 。推断一个闭环线性限制系统是否稳定，在时域分析中接受 ；在频域分析中接受 。4, 传递函数是指在 初始条件下, 线性定常限制系统的 与 之比。5, 设系统的开环传递函数为，那么其开环幅频特性为 ，相频特性为 。6, 频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率对应时域性能指标 ，它们反映了系统动态过程的。二, 选择题每题 2 分，共20分

10、1, 关于传递函数，错误的说法是 ( ) A 传递函数只适用于线性定常系统； B 传递函数不仅取决于系统的构造参数，给定输入与扰动对传递函数也有影响； C 传递函数一般是为复变量s的真分式；D 闭环传递函数的极点确定了系统的稳定性。2, 以下哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。A, 增加积分环节 B, 提高系统的开环增益K C, 增加微分环节 D, 引入扰动补偿3, 高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，那么系统的 ( ) 。A, 精确度越高 B, 精确度越低 C, 响应速度越快 D, 响应速度越慢4, 系统的开环传递函数为，那么该系统的开环增益为 ( )。A, 50 B, 25 C, 10

11、 D, 5 5, 假设某系统的根轨迹有两个起点位于原点，那么说明该系统( ) 。 A, 含两个志向微分环节 B, 含两个积分环节 C, 位置误差系数为0 D, 速度误差系数为06, 开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标( ) 。A, 超调 B, 稳态误差 C, 调整时间 D, 峰值时间7, 某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )A, B , C , D, 8, 假设系统增加适宜的开环零点，那么以下说法不正确的选项是 ( )。 A, 可改善系统的快速性及平稳性； B, 会增加系统的信噪比；C, 会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动； D, 可增加系统的稳定裕度。9,

12、开环对数幅频特性的低频段确定了系统的( )。A, 稳态精度 B, 稳定裕度 C, 抗干扰性能 D, 快速性10, 以下系统中属于不稳定的系统是( )。 A, 闭环极点为的系统 B, 闭环特征方程为的系统C, 阶跃响应为的系统 D, 脉冲响应为的系统三, (8分)写出以下图所示系统的传递函数构造图化简，梅逊公式均可。四, 共20分设系统闭环传递函数 ，试求： 1, ； ；时单位阶跃响应的超调量, 调整时间及峰值时间。7分 2, ；与；时单位阶跃响应的超调量, 调整时间与峰值时间。7分3, 依据计算结果，探讨参数, 对阶跃响应的影响。6分五, (共15分)某单位反应系统的开环传递函数为，试： 1,

13、 绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹求出：别离点, 与虚轴的交点等；8分2, 求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。7分六, 共22分反应系统的开环传递函数为 ，试： 1, 用奈奎斯特判据推断系统的稳定性；10分2, 假设给定输入r(t) = 2t2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。7分3, 求系统满足上面要求的相角裕度。5分试题三一, 填空题每空 1 分，共20分 1, 对自动限制系统的根本要求可以概括为三个方面，即： , 快速性与 。2, 限制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。3, 在经典限制理论中，可接受, 根轨迹

14、法或 等方法推断线性限制系统稳定性。4, 限制系统的数学模型，取决于系统与 , 与外作用及初始条件无关。5, 线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 ，横坐标为 。6, 奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P是指 ，Z是指 ，R指 。7, 在二阶系统的单位阶跃响应图中，定义为 。是 。8, PI限制规律的时域表达式是 。P I D 限制规律的传递函数表达式是 。9, 设系统的开环传递函数为，那么其开环幅频特性为 ，相频特性为 。二, 推断选择题(每题2分，共 16分)1, 关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( ) A, 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B, 稳态误差计算的通用公

15、式是；C, 增大系统开环增益K可以减小稳态误差；D, 增加积分环节可以消退稳态误差，而且不会影响系统稳定性。2, 适合应用传递函数描述的系统是 ( )。A, 单输入，单输出的线性定常系统；B, 单输入，单输出的线性时变系统；C, 单输入，单输出的定常系统；D, 非线性系统。3, 假设某负反应限制系统的开环传递函数为，那么该系统的闭环特征方程为 ( )。A, B, C, D, 与是否为单位反应系统有关4, 非单位负反应系统，其前向通道传递函数为G(S)，反应通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，那么从输入端定义的误差E(S)为 ( )A, B , C , D, 5, 以下负反应系统的开环

16、传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。A, B , C , D, 6, 闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A, 低频段 B, 开环增益 C, 高频段 D, 中频段 7, 单位反应系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是( )A, 0 ； B, ； C, 10 ； D, 208, 关于系统零极点位置对系统性能的影响，以下观点中正确的选项是( )A , 假如闭环极点全部位于S左半平面，那么系统确定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；B, 假如闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，那么时间响应确定是衰减振荡的；C , 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极

17、点位置无关； D, 假如系统有开环极点处于S右半平面，那么系统不稳定。三, (16分)系统的构造如图1 所示，其中，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8分)。分析能否通过调整增益 ，使稳态误差小于 0.2 (8分)。一G(s)R(s)C(s)图 1 四, (16分)设负反应系统如图2 ，前向通道传递函数为，假设接受测速负反应，试画出以为参变量的根轨迹(10分)，并探讨大小对系统性能的影响(6分)。图2 H (s)一G(s)R(s)C(s)五, 系统开环传递函数为均大于0 ，试用奈奎斯特稳定判据推断系统稳定性。 (16分) 第五题, 第六题可任选其一六, 最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)L()1110202-20-40-40图 3 -10dBC(s)R(s)一图4 七, 设限制系统如图4，要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，相角裕度不小于40o ，幅值裕度不小于 10 dB，试设计串联校正网络。( 16分)第 14 页