2022年自动控制原理试卷及答案套.docx

《2022年自动控制原理试卷及答案套.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年自动控制原理试卷及答案套.docx（72页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 页 共 40 页一、求系统传递函数自动掌握原理试卷（一）A Cs /Rs （10 分）G1二、Cs + + G1G2+ R s？H1H3系 统 结 构 图 如 图 所 示 ,取 何 值 时 , 系 统 才 能 稳 定（10 分）X isss1ss10s2X os 1 三、已知负反馈系统的开环传递函数为,Wks Ks22 s2 s41 试画出以 K为参数系统的根轨迹；2 证明根轨迹的复数部分为圆弧；W Ks s 1 0 0（15 分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为0 .5s1 ,现加入串联校正装置：W cs 0 .1 s1,试：0

2、.01s1（20分）（1） 判定此校正装置属于引前校正仍是迟后校正？（2） 绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性；（3） 运算校正后的相位裕量；五 、 非 线 性 系 统 结 构 如 图 所 示 , 设 输 入c 0c0,1c0c00（15 分）的cc平面上的相轨迹；r=0, 绘 制 起 始 点 在名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2 页 共 40 页r e 2 K10 ,u T1：c （15 分）s 2_ 0 1 六、采样掌握系统如下列图,已知.02 s1求出系统的开环脉冲传递函数；2当输入为 r t

3、1 t t * 1 t 12 t 2* 1 t 时,求稳态误差 e ；R s E s 1 e sT K2 C s ss0 . 5 s七、用奈氏稳固判据判定如下图所示系统的稳固性；其中,（ 1） （ 3）为线性系统,（4） （ 6）为非线性系统；（15 分）第 2 页,共 40 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 3 页 共 40 页自动掌握原理试卷（一）B 一、 掌握系统的结构如下图；1 当 F（s）=0 时,求系统闭环传递函数sCs R s ；2 系统中 H2（s）应满意什么关系,能使干扰F（s）对输出 C（s）没有影响？（10 分

4、）G3s + G1s G2s G4s Cs Rs + + + + + _ _ _ H 1s H2s Fs 二、 设某掌握系统方框图如下列图,要求闭环系统的特点值全部位于 s 1垂线之左,试确定参数 K 的取值范畴；（10 分）Rs K Cs + s 0 . 1 s 1 0 . 25 s 2 _ K 0 . 25 s 1 W s 三、 .一单位负反馈系统的开环传函为 s 0 . 5 s 1 ,欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数,试用根轨迹法确定 K 值范畴（要求第一绘制根轨迹,求出并在图上标注主要的特点点参数）；（15 分）四、如图（ a）和（ b）所示是两个

5、单位反馈系统的开环对数幅频特性,它们都是最小相位的,且开环截止频率相等,均为0 c ；（20 分）cK10 1c第 3 页,共 40 页LL-1 -1 0 c-2 c-1 cK10c-3 -1 1cc1001010010-2 图（ a）-2 图（ b）名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 4 页 共 40 页要求：1. 写出系统的开环传递函数；2. 比较两系统的稳固性,暂态性能（%,st）和恒速输入下的稳态误差；3. 将图（ a）所示的系统校正为图 b所示的系统,应采纳什么形式的串联校正装置？并写出此校正装置的传递函数G cs ；GsHs

6、中具有正五、图所示为开环系统的幅相特性；图中P 为开环传递函数实 部 的 极 点 数 目 ； 试 详 细 分 析 闭 环 系 统 的 稳 定 性 ；（16 分）六非线性系统结构如下列图,设输入r=0, 试描画该系统的相平面图； （14 分）r e 0.1 u 1s s1_ 0 0.1 c 七设采样系统的方框图如下列图, 其中Gs K1ss4, 采样周期 T0.25s,求能使系统稳固的K1 值范畴；15 分 名师归纳总结 Rs + Gs Cs 第 4 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 5 页 共 40 页三、求系统传递函数Cs /Rs

7、 （10 分）G3Cs + + G1G2+ R sH1H3四、系统的传递函数方块图如下列图；试确定 H2K 和 a 取何值时,系统将维护以角频率2s1的连续振荡；11（10 分）X is Ks1 X os s3as22s三、已知负反馈系统的开环传递函数为,W ks sKs1试画出以 K 为参数系统22s2的根轨迹；并求系统稳固时K 的取值范畴；1 0 0（15 分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为W Ks ,现加入串联校正装s 05.s置：W cs 0 .1 s1,试：0.01 s1（20 分）（4）判定此校正装置属于引前校正仍是迟后校正？（5）绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性

8、；（6）运算校正后的相位裕量；五、非线性系统结构如下列图,设输入r=0, 试描画该系统的相平面图；（15 分）r e 0.1 u 1c 0 0.1 s s1 _ 六、采样掌握系统如下列图,已知K10 ,T0 2.s：（15 分）2 求出系统的开环脉冲传递函数；3 判定闭环系统稳固性；名师归纳总结 3当输入为rt1 tt*1 t1 2t2*1 t时,求稳态误差ess；第 5 页,共 40 页R s Es 1esTKCs s2s- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 6 页 共 40 页七、判定以下三个非线性系统闭环稳固性；（15 分）自动掌握原理试卷（二）

9、B 1. 掌握系统的结构如下图；3 当 F（s）=0 时,求系统闭环传递函数s Cs ；R s 4 系统中 H2（s）应满意什么关系,能使干扰（10 分）G3s F（s）对输出 C（s）没有影响？+ Cs s 1 垂Rs + _ + _ + _ G1s G2s + + G4s H1s H2s Fs 2 设某掌握系统方框图如下列图,要求闭环系统的特点值全部位于线之左,试确定参数K的取值范畴；1 sK.25s2（10 分）Cs 第 6 页,共 40 页Rs + s 0 .1 0_ 名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 7 页 共 40 页3、

10、设反馈掌握系统中*KG s 2s s 2 s 5 ,H s 1要求：（1）概略绘制系统根轨迹图,判定系统的稳固性；（2）假如转变反馈通路传递函数使 H s 1 2 s,试判定 H s 转变后系统的稳固性,讨论 H s 转变所产生的效应；（15 分）100 1 0 1. sW s 24 已 知 一 系 统 原 有 的 特 性 为 s, 校 正 装 置 的 特 性 为0 . 25 s 1Wc s0 . 01 s 1 0 . 1 s 1,（1）画出原系统和校正装置的对数幅频特性；（2）当采纳串联校正时, 求校正后系统的开环传递函数, 并运算其相位裕量 c 和增益裕量 GM；（15 分）5图所示为开环

11、系统的幅相特性；图中P 为开环传递函数 GsHs 中具有正实部的极点数目；试具体分析闭环系统的稳固性；（20 分）6已知非线性掌握系统的结构图如图7-38 所示；为使系统不产生自振,是利用描述函数法确定继电特性参数a,b 的数值；（15 分）第 7 页,共 40 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 8 页 共 40 页rt + _ b a s08.s3s1ct 1 7 线 性 离 散 控 制 系 统 如 下 图 所 示 , 试 确 定 使 系 统 稳 定 的 K 值 范 围 ；（15 分）Rs + _ T=1s 1Ts eK1 cs

12、ss s自动掌握原理试题（三） A 卷一、单项挑选题：在以下各题中,有四个备选答案,请将其中唯独正确的答案填入题干的括号中； 本大题共 9 小题,总计 40 分 1、 本小题 3 分 以下性能指标中,可以描述系统暂态性能的有 超调量调剂时间稳态误差调剂频率上升时间A. B. C. D. 答 2、 本小题 3 分 系统的传递函数可通过求取该系统的而求得 . D. 抛物线响应函数A. 阶跃响应函数 B.脉冲响应函数 C.斜坡响应函数答 3、 本小题 3 分 如下列图是某系统的单位阶跃响应曲线,下面关于性能指标正确选项h t1.31.02 1名师归纳总结 02468101214t第 8 页,共 40

13、 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 9 页 共 40 页A. tr6s B. t s4s C. t p14s D. %30%答 4、 本小题 5 分 W s 2已知掌握系统开环传递函数为 s sA系统稳固 B. s右半平面有 2 个根 C.2488 2 s3 s4 ,就下述正确选项个纯虚根 D. 全不正确答 5、 本小题 5 分 r已 知 控 制 系 统 开 环 传 递 函 数 为Ws s2s10s5, 当 输 入2 t6 t4时,系统稳态误差为A.0 B. C. 0.6 D. 6 答 6、 本小题 6 分 系统根轨迹如下列图,当根轨迹与虚轴相交

14、时,下述正确选项jA. 1B. KC. 0 D. 0答 6 3 2 . 421627、 本小题 5 分 以下线性系统判定中正确选项名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 10 页 共 40 页A. （1）稳固B.（2）稳固C.（3）稳固D. 全不稳固答 8、 本小题 5 分 在采样掌握系统中,为使采样信号不失真的复原为原先的连续信号,就采样频率 应至少大于 A. 1maxB. maxC. 2maxD. 3m ax答 2 9、 本小题 5 分 设有一 DDC系统 ,T=1, Kc=1, 试求单位阶跃响应在第几拍达到最大

15、？R s 拍 B. 1Kc拍 D. 31eTss 11 Ys A. 0.5拍ss拍 C.2答 二、运算题在以下各题中, 需要写出具体步骤、结果和画出必要的图形； 本大题共 3 小题,总计 60 分 1系统的传递函数方块图如下列图；试确定 1 频率 2s 的连续振荡；（20 分）K 和 a 取何值时,系统将维护以角名师归纳总结 X is s3Ks1 1X os 第 10 页,共 40 页as22s- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 11 页 共 40 页K 0 . 25 s 1W s 2一单位负反馈系统的开环传函为 s 0 . 5 s 1 ,欲使该系统

16、对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数,试用根轨迹法确定 K 值范畴（要求第一绘制根轨迹,求出并在图上标注主要的特点点参数）；（ 20 分）3如图（ a）和（ b）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性,它们都是最小相位的,且开环截止频率相等,均为c ；（20 分）cK10 1cLL-1 -1 0 c-2 c-1 cK10c0 c-3 c-1 11001010010-2 -2 图（ a）图（b）要求：1. 写出系统的开环传递函数；2. 比较两系统的稳固性,暂态性能（%,st）和恒速输入下的稳态误差；3. 将图（ a）所示的系统校正为图 装置？并写出此校正装置的传递函数b

17、 所示的系统,应采纳什么形式的串联校正 Gc s ；自动掌握原理试题（三）B 卷一、单项挑选题：在以下各题中,有四个备选答案,请将其中唯独正确的答案填入题干的括号中； 本大题共 9 小题,总计 40 分 1、 本小题 3 分 把系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数；名师归纳总结 A.正确 B.不正确 C.部分正确 D.无法判定第 11 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 12 页 共 40 页 答2、 本小题 3 分 线性系统的稳固性是系统本身固有的一种特性,与输入量及初始条件无关；A.正确 B. 不正确 C.

18、 部分正确 D. 无法判定 答 3、 本小题 3 分 线性系统稳固的充分必要条件是：开环传递函数的全部极点均位于 S 复平面 的左半平面；A. 正确 B. 不正确 C. 部分正确 D. 无法判定答 4、 本小题 3 分 输入量为单位斜坡函数时, 要使系统的稳态误差为零, 系统必需为型系统；A. 正确 B.不正确 C. 部分正确 D. 无法判定答 5、 本小题 5 分 以下那个线性系统闭环稳固；A.（1）稳固 B.（2）稳固 C.（3）稳固 D. 都不稳固答 6、 本小题 5 分 非线性系统闭环稳固判定中以下那个正确；A.（1）工作点不稳固 B.（2）稳固名师归纳总结 - - - - - - -

19、第 12 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 13 页 共 40 页C.（3）M稳固 N不稳固 D. 都不稳固答 7、 本小题 6 分已知系统的特点方程如下,判定系统稳固性的错误结论是哪个；6 5 4s 2 s 6 s 8A. 系统临界稳固 B. s3210 s 4 s 4 0没有 S 右半平面根C. 有 1 对在虚轴上的根 D. 有 2 对在虚轴上的根8、 本小题 6 分2 x-2,00 的奇点类型；答 x 0 . 5 x 2 x非线性系统动态方程如下,试判定A. 中心点 B. 焦点 C. 节点 D. 鞍点答 9、 本小题 6 分 某开环系统幅频特性波德图如

20、下,试确定开环系统增益 K dB L -2 0 1 2 -1 4 A. 1 B. 2 C. 4 D. 8 答 二、运算题：在以下各题中,需要写出具体步骤、结果和画出必要的图形； 本大题共 3 小题,总计 60 分 1、 本小题 20 分设一反馈掌握系统的开环传递函数如下,轨迹,并求出系统稳固时 K1的取值范畴；试绘制 K1变化时系统特点方程的根Gs Hs s s3 K12s2s22、 本小题 20 分 设 1 型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为：Gs s K1s要求设计串联校正装置,使系统具有 3、 本小题 20 分K=12及 =40度的性能指标；名师归纳总结 - - - - - - -第

21、 13 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 14 页 共 40 页设采样系统的方框图如下列图,其中Gs sK14,采样周期sT0.25s,求能使系统稳固的K 1 值范畴；Cs Rs + -Gs 自动掌握原理试卷（四）A 1. 掌握系统的方框图如下列图,试用梅逊公式H2ss-Cs W3-+H1sW42. 已知系统的特点方程如下,判定系统的稳固性；10 分6 5 4 3 2s 2 s 6 s 8 s 10 s 4 s 4 03. 设一反馈掌握系统的开环传递函数如下,试绘制 K1 变化时系统特点方程的根轨迹； 20 分K 1G s H s 2s s 3 s 2 s

22、2 4. 已知单位负反馈系统的开环传递函数：s100 G s 2s s 1 s10 20试求系统的相角裕度和幅值裕度；1 s1 1 15 分5. 设 1 型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为：Gs sK1 K=12 及 =40 度的性能指标；15 分第 14 页,共 40 页s要求设计串联校正装置,使系统具有6. 试用等倾线法画出相轨迹；10 分名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 15 页 共 40 页x x x 010W 1 s 7采样系统结构图如下列图,s 5 s 1 ,采样周期 T=1 秒,试判定闭环系统的稳固性； 15 分Xr

23、sW1s Xcs Z 1 t z z1TZ e atz e zaT自动掌握原理试卷（四）B 1掌握系统的方框图如下列图,试用梅逊公式求系统的传递函数；15 分H2sW1sW 2sW 3sH1s2设系统的特点方程如下,试用劳斯判据确定正实部根的个数；10 分s43s3s23s10s310s216s1600已知单位负反馈系统的开环传递函数为,WKs KS1 ,试：S S1 （1）绘制系统的根轨迹；（2）求系统稳固时 K 的取值范畴； 15 分 3已知单位负反馈系统的开环传递函数：s100 1G s 2s ss 1 1 s 1 10 20试求系统的相角裕度和幅值裕度；15 分5系统的结构图如图 a所

24、示,其中, W2S为最小相位环节, W2S由如图 b名师归纳总结 第 15 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 16 页 共 40 页所示的对K 的取值范畴；15 分数幅频特性确定出；试求系统稳固时L XrsKW2SXcs0-1b12-242S1a6含有死区继电器特性的非线性系统的方框图如下列图,系统中线性部分的输入输出关系为：2d c dc2 ydt dte r c非线性系统部分的输入输出关系可用下式表示：,1 e 1y f e ,0 1 e 1,1 e 11 _ss+1 试绘制其初始状态为3 时的相轨迹；15 分G s K 17设

25、采样系统的方框图如下列图,其中 s s 4 ,采样周期 T0.25s,求能使系统稳固的 K1 值范畴 15 分Rs + T Cs Gs - 自动掌握原理试卷（五）A 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 17 页 共 40 页一、挑选题：（共 20 分）1、 本小题 4 分 抛物线响应函数系统的传递函数可通过求取该系统的而求得 . A.阶跃响应函数 B.脉冲响应函数 C.斜坡响应函数 D.答 2、 本小题 4 分 如下列图是某系统的单位阶跃响应曲线,下面关于性能指标正确选项h t 1 . 31.02 102468

26、101214tA. tr6s B. t s4s C. t p14s D. %30%答 3、 本小题 5 分 r已 知 控 制 系 统 开 环 传 递 函 数 为Ws s2s10s5, 当 输 入2 t6 t4时,系统稳态误差为A.0 B. C. 0.6 D. 6 4、 本小题 4 分 系统根轨迹如下列图,当根轨迹与虚轴相交时,下述正确选项jA. 1B. KC. 0 D. 06 3 2 . 42162名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 18 页 共 40 页 答 5、 本小题 4 分 以下线性系统判定中正确选项A

27、. （1）稳固B.（2）稳固C.（3）稳固D. 全不稳固答 二、 掌握系统的方框图如下列图,试用梅逊公式求系统的传递函数；10 分H2s - Cs W1s - + H1sW4 三、 系统的传递函数方块图如下列图；试确定频率2s1的连续振荡；（10 分）K和 a 取何值时,系统将维护以角X is s3Ks1 1X os as22s四、 已知已知单位反馈系统的开环传递函数为名师归纳总结 Gs 1 s4s 2 sa（15 分）第 18 页,共 40 页1 a 的变化范畴为 0 ,+）,试绘制系统的闭环根轨迹；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 19 页 共

28、 40 页五、已知一最小相位系统开环的对数幅频特性如下图所示,（15 分）试写出系统开环传递函数Wks,求系统相位裕量和增益裕量；dB L 40 -2 1 4 -1 100 -2 六、 非线性系统结构如下列图,设输入 r=0, 绘制起始点在c0 c0,1c 0 u c00c 的cc平面上的相轨迹；（15 分）1r e 2 _ s 20 1 七、线 性 离 散 控 制 系 统 如 下 图 所 示 , 试 确 定 使 系 统 稳 定 的K值 范 围 ；（15 分）Rs + _ T=1s 1Ts eK1 cs s ssA1 卷自动掌握原理试题题号一二三四五六七总分得分一、此题共2 小题；（20 分）

29、第 19 页,共 40 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 20 页 共 40 页1（10 分）下图所示电路,求Ws UCs ；Urs R2UrR0R0C1R 1U c- C02 （ 10 分 ） 下 图 所 示 系 统 , 求W BsXCs ；求系统的闭环传递函Xrs X rW 1X c+ W 2H 二、已知一单位负反馈典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图所示,数；（15 分）X ct 2.18 2 0.8 t mt s 三、已知单位负反馈系统的开环传函为K gWk s s s 1s 2,（15 分）（一）画出系统根轨迹（关键点要标

30、明）；（二）求使系统稳固的 Kg 值范畴；Wk s 1四、设系统开环传函为 Ts 1 s 1,试分别大致画出 T 三种情况下的奈氏图；（15 分）五、已知一最小相位系统开环的对数幅频特性如下图所示,（20 分）（1）试写出系统开环传递函数 Wk s,运算相位裕量 c 和增益裕量 GM ；100 1 .0 1 sW s 2（2）如系统原有的开环传递函数为 s,而校正后的对数幅频特性如下图所示,求串联校正装置的传递函数；名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 21 页 共 40 页dB L -1 100 40 -2 1

31、 4 -2 六、画出两个常见的非线性元件的特性；（5 分）0（10 分）七、求解差分方程fk23fk12fkt其中,初始条件：f00,f10；输入条件：tt0t0自动掌握原理试题B2 卷考题一二三四五六七八总分得分一、填空；12 分 1线性定常系统,把系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数；2线性系统的稳固性是系统本身固有的一种特性,与输入量及初始条 件；3线性系统稳固的充分必要条件是；4输入为单位斜坡函数时,要使系统稳态误差为零,系统必需为 型系统；5采样系统在初始条件为零时,把 称 为系统的脉冲传递函数；名师归纳总结 6用开环频率特性分析讨论系统暂态特性时,经常用和第

32、 21 页,共 40 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第 22 页 共 40 页这两个特点量的；W3s H2s Xrs W1s W2s Xcs Xrs W1s W2s Xcs H1s X c s 二、化简结构图（或用信号流图法）求闭环传递函数 X r s ；12 分 （1）（2）三、设单位负反馈的典型二阶系统的单位阶跃响应的超调量为 %=25%,调剂时间为 ts5%=2 秒,试求：（1）系统的开环传递函数；（2）输入为单位斜坡函数时的稳态误差； 14 分 四、已知单位负反馈系统的开环传递函数为,WKs KS1,试：S S1（1）绘制系统的根轨迹；（2）求系统稳固时 K 的取值范畴； 12 分 五、包括两小题；14 分1绘制以下系统的相平面图；（1）x x 0（2）x 1 02用奈氏稳固判据判定如下图所示系统的稳固性；其中,（1） （ 3）为线性系统,（4） （ 6）为非线性系统；名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 40 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 23 页 共 40 页六、采样系统结构图如下列图,采样周期 T=1秒,求闭环脉传递函数； 12 分 Xcs Xrs W 1 s s 10s 2