(2023年)自动控制原理模拟题及答案.docx

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1、自动掌握原理模拟题及答案自动掌握原理模拟题及答案编辑整理：敬重的读者朋友们：这里是编辑中心，本文档内容是由我和我的同事细心编辑整理后公布的，公布之前我们对文中内容进展认真校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然期望自动掌握原理模拟题及答案 的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的期望收到您的建议和反响，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，假设觉得对您有帮助请保藏以便随时查阅，最终祝您生活开心 业绩进步，以下为自动掌握原理模拟题及答案的全部内容。学习中心自动掌握原理模拟题及答案姓名学号西安电子科技大学网络与连续教育学院自动掌握原理模拟试题一一、简答题共 25 分1、简述闭环

2、系统的特点，并绘制闭环系统的构造框图。( 8 分)2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 10 分3、串联校正的特点及其分类？ 7 分)二、某单位负反响系统的开环传递函数为GK续振荡的K 值，并求振荡频率w 。( 15 分)(s) =s(s 2K,试确定使系统产生持+ 2s + 4)三、设某系统的构造及其单位阶跃响应如下图。试确定系统参数K ,K1分四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求20 分1) 写出系统开环传递函数；和a . 152自动掌握原理模拟题及答案2利用相角裕度推断系统的稳定性;3将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试争论对系统性能的影响。五、设单位反响系

3、统的开环传递函数为G(s) =Ks(s +1)试设计一串联超前校正装置,使系统满足如下指标：25 分 0; 2 4 - K 0 .得：8 K 02所以，使系统产生持续振荡的K 值为: K = 8自动掌握原理模拟题及答案将K = 8 代入特征方程，即D(s) = s3 + 2s 2 + 4s + 8 = (s 2 + 4)(s + 2) = 0解得其虚根为， s = j2 。所以，振荡频率w = 2三、设某系统的构造及其单位阶跃响应如下图。试确定系统参数K ,K1和a 。2解 由系统阶跃响应曲线有h() = 3t= 0.1 ps o o= (4 - 3) 3 = 33.3 oo系统闭环传递函数为

4、F(s) =K1 K2=K w 22ns 2 + as + K1s 2 + 2xw s + w 2nnt由p=p= 0.11 - x 2 w联立求解得 x = 0.33nw= 33.28s o o= e -xp1-x 2= 33.3 ono由式(1 K1= w 2nxw= 1108 a = 2= 22n另外h() = lim s F(s) 1= limK K=12K3s0ss0s 2 + as + K21四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求自动掌握原理模拟题及答案1)写出系统开环传递函数；2） 利用相角裕度推断系统的稳定性；3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试争论对系统性能的

5、影响。解：解1)由图可以写出系统开环传递函数如下：G(s) =10s ( s+ 1)( s+ 1)0.1202)系统的开环相频特性为j(w) = -90 - arctan截止频率w=0.110 = 1cw0.1- arctan w20相角裕度g = 180 + j(w ) = 2.85c故系统稳定.3将其对数幅频特性向右平移十倍频程后,可得系统的开环传递函数G(s) =100s(s +1)(s200+1)其截止频率w= 10w= 10c1c而相角裕度g= 180 + j(w) = 2.85 = g1c1故系统稳定性不变。由时域指标估算公式可得s o= 0.16 + 0.4 (o1- 1) =s

6、osin g1o00t= K p = K p= 0.1tsw10ws1cc1自动掌握原理模拟题及答案所以，系统的超调量不变,调整时间缩短，动态响应加快. 五、设单位反响系统的开环传递函数为G(s) =Ks(s +1)试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标: (1在单位斜坡输入下的稳态误差e 450自动掌握原理模拟题及答案学习中心姓名学号西安电子科技大学网络与连续教育学院自动掌握原理模拟试题二一、简述题25 分1、简述掌握系统的根本要求。2、在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 c(t) = 1 - 2e -2t + e -t ，试求系统的传递函数。3、简述最小相位系统与非最小相位系统的异

7、同.二、系统的构造图如下图，图中R(s) 为输入信号，N (s) 为干扰信号，试求传递函数C(s) ， C(s) 。(15 分)R(s)N (s)自动掌握原理模拟题及答案三、 某单位负反响掌握系统如图，阻尼比z = 0.5 ，试求：共 20 分R(s) KC(s)s ( s + 1)1) 、系统类型、阶次。2 分2、K、无阻尼振荡角频率wn、有阻尼振荡角频率wd的值。6 分3)、系统的开环传递函数G(s) .2 分)K4、静态误差系数 K ，K 和K 。(3 分pva5) 、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差 e分)6) 、峰值时间t,最大超调量s % 。4 分ppssp, e

8、ssv， essa。3四、单位反响系统的开环传递函数为G(s) =K * (s 2 - 2s + 5) (s + 2)(s - 0.5)试绘制系统根轨迹，确定使系统稳定的K 值范围.15 分 五、对图示的反响校正系统，试分析:(25 分1 假设G2(s) =KTs +1,G (s) = Kch,分析反响校正对系统性能的影响。10 分2假设G (s) =K2Ts +1,G (s) = Kchs ，分析反响校正对系统性能的影响。15 分模拟试题二参考答案一、简述题1、简述掌握系统的根本要求。自动掌握原理模拟题及答案答：掌握系统的根本要求：稳定性、准确性和快速性。稳定性是保证掌握系统正常工作的先决条

9、件， 是掌握系统的重要特性.准确性就是要求被控量和设定值之间的误差到达所要求的精度范围。准确性反映了系统的稳态精度。快速性表达了系统的动态性能，即对过渡过程的形式和快慢提出要求。表现为对过渡过程时间和超调量的要求.2、在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 c(t) = 1 - 2e -2t + e -t ，试求系统的传递函数。解 单位阶跃输入时，有R(s) =1 ，依题意sC(s) = 1 -2+1=3s + 2 1ss + 2s + 1(s + 1)(s + 2)sG(s) =C(s) =3s + 2R(s)(s + 1)(s + 2)3、简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。答：一个稳定

10、系统，假设其传递函数的极点和零点都位于s 平面的左半部,则称为最小相位系统，否则, 称为非最小相位系统。对于幅频特性一样的系统， 最小相位系统的相位迟后是最小的。最小相位系统的对数幅频特性与相频特性之间存在着唯一的对应关系。二、系统的构造图如下图,图中R(s) 为输入信号, N (s) 为干扰信号，试求传递函数 C(s) ， C(s) 。R(s)N (s)自动掌握原理模拟题及答案解：令N (s) = 0 ，求 C(s) .图中有 3 条前向通路，2 个回路。R(s)P = G12G ， D41= 1， P2= G G ， D342= 1， P3= G G12G ， D43= 1，L= -G G

11、 ， L= -G G ， D = 1 - (L + L )，12423412则有C(s)P D+ P D+ P DG G+ G G+ G G G=1122R(s)D33 =2431 + G G244124+ G G34令R(s) = 0 ,求 C(s) 。有 1 条前向通路,回路不变.N (s)P = G ，D141= 1，11则有C(s) = P D N (s)D= 1 + G2G4G+ G G434三、 某单位负反响掌握系统如图，阻尼比z = 0.5 ，试求：R(s) Ks ( s + 1)C(s)1) 、系统类型、阶次。2 分2) 、K、无阻尼振荡角频率wn、有阻尼振荡角频率wd的值。6

12、 分3） 、系统的开环传递函数G(s) 。2 分K4） 、静态误差系数 K ，K 和K 。3 分)pva5) 、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差 e分6) 、峰值时间t，最大超调量s % 。4 分pp解:1、1 型、2 阶(2 分ssp， essv, essa。32、K=1(2 分 wn=1 rad / s2 分w= wdn= 0.866 rad / s2 分1-z 2323、GK(s) =1s(s +1)2 分)自动掌握原理模拟题及答案4、Kp= lim Gs0K(s) = Kv= lim sGs0K(s) = 1 Ka= lim s2Gs0K(s) = 05、essp=

13、1/(1+ K) = 0epssv= 1 / Kv= 1e1-z 2ssa= 1/ K= 1-0.52a6、tp= 2 = 3.63 s33wd2% = ep-zp100% = e-0.5p100% = 16.3%四、单位反响系统的开环传递函数为G(s) =K * (s 2 - 2s + 5) (s + 2)(s - 0.5)试绘制系统根轨迹，确定使系统稳定的K 值范围。解根轨迹绘制如下：实轴上的根轨迹：分别点：由- 2,0.51+1=1+1d - 0.5d + 2d - 1 + j2d - 1 - j2解得： d= -0.41。1与虚轴交点:D(s) = (s + 2)(s - 0.5) +

14、 K * (s 2 + 2s + 5) = 0把s=jw 代入上方程，令Re(D( jw) = -(1 + K * )w 2+ 5K *- 1 = 0Im(D( jw) = (1.5 - 2K * )w = 0解得：w = 0K * = 0.2w = 1.25K * = 0.75根轨迹如图解所示。自动掌握原理模拟题及答案五、对图示的反响校正系统,试分析:1) 假设G(s) =K,G (s) = K，分析反响校正对系统性能的影响。(10 分2Ts +1ch2 假设G2(s) =KTs +1,G (s) = Kchs ，分析反响校正对系统性能的影响.(15 分)解:1G(s) =K /(Ts +1

15、)K /(1+ KK )=h2c1+ KKh/(Ts +1)Ts /(1+ KKh) +1反响系数Kh 越大， 时间常数越小， 惯性减弱.通过在G1(s中参加适当的放大器弥补比例系数的减小。2G(s) =K /(Ts +1)K /(1+ KK )=h2c1+ KKhs /(Ts +1)(T + KKh)s + 1保持惯性环节, 但时间常数增大了。Kh 越大, 时间常数越大。利用反响校正可使原系统中各环节的时间常数拉开， 从而改善系统的动态平稳性。自动掌握原理模拟题及答案学习中心姓名学号西安电子科技大学网络与连续教育学院自动掌握原理模拟试题三一、简述题25 分)1、绘制图示炉温掌握示意图的掌握方

16、框图。7 分2、某掌握系统构造图，试确定使系统稳定的K 值范围。10 分自动掌握原理模拟题及答案3、简述系统的根轨迹及绘制根轨迹的根本条件.8 分) 二、系统方程组如下：X (s) = G(s)R(s) - G(s)G(s) - G(s)C(s) X11(s) =178G (s)X (s) - G (s) X (s)X X 2 (s) = 2 (s) -1(s)G 6s)G 3 s)C(3253 C(s)= G4(s) X(s)3试绘制系统构造图,并求闭环传递函数C(s) 。15 分R(s)三、单位反响系统的开环传递函数为G(s) =25s (s + 5)求各静态误差系数和r(t) = 1 +

17、 2t + 0.5t 2 时的稳态误差e。(20 分ss四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求20 分)1) 写出系统开环传递函数；2利用相角裕度推断系统的稳定性；3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试争论对系统性能的影响。五、对图示系统, 完成以下各题：20 分自动掌握原理模拟题及答案R(s)1+Ks10s(s + 2)C(s)1K 为何值时， 阻尼比=0.5？2) 比较参加1+Ks)与不加1+Ks)时系统的性能(比较分析t、tpr得到的结论是什么？模拟试题三参考答案一、简述题25 分1、绘制图示炉温掌握示意图的掌握方框图。解：炉温掌握系统的方框图：2、某掌握系统构造图，试确定使

18、系统稳定的K 值范围。、t 、s ，由此s自动掌握原理模拟题及答案解 由构造图，系统开环传递函数为：G(s) =K (4s2 + 2s + 1)开环增益 K= K 4ks3 (s2+ s + 4)系统型别 v = 3D(s) = s5 + s 4 + 4s3 + 4Ks 2 + 2Ks + K = 0劳斯表：142K1- 4(1 - K )4KKKK 16 15 = 1.0674(1 - K )S- 32K 2 + 47K - 164(1 - K )0.536 K 0使系统稳定的K 值范围是:0.536 K 0.933 .3、简述系统的根轨迹及绘制根轨迹的根本条件。解： 根轨迹是当开环系统的某

19、个参数(如开环增益 K)由零连续变化到无穷大时, 闭环特征方程的根在复平面上变化的轨迹。对于图示系统R(s) +-G(s)C(s)H(s)闭环系统的特征方程为1+G(s)H(s)=0 从而根轨迹的绘制条件为：自动掌握原理模拟题及答案1) 幅值条件G(sH(s|=12)相角条件 GsH(s=argGsHs=180+i360i=0， 1，2, )二、系统方程组如下:X (s) = G11(s)R(s) - G1(s)G7(s) - G8(s)C(s) X(s) = G (s) X (s) - G (s) X (s)22163 X 3(s) = X(s) - C(s)G25(s)G3(s) C(s)

20、 = G4(s) X(s)3试绘制系统构造图，并求闭环传递函数C(s) 。R(s)解：系统构造图如下图.利用构造图等效化简或梅逊增益公式可求出系统的闭环传递函数为C(s) =G G G G1234R(s)1 + G G G236+ G G G345+ G G G G G12347- G G12G G G348三、单位反响系统的开环传递函数为G(s) =25s (s + 5)求各静态误差系数和r(t) = 1 + 2t + 0.5t 2 时的稳态误差e。ss解G(s) =25s(s + 5)K = 5 v = 1K= lim G(s) = limps0s025= s(s + 5)K= lim s

21、 G(s) = limvs0s025= 5s + 5K= lim s 2G(s) = limas0s0自动掌握原理模拟题及答案25s= 0s + 5r (t) = 1(t) 时， e1ss1=1= 0 1 + Kr (t) = 2t 时， e2=Ass 2Kvp= 2 = 0.45r (t) = 0.5t 2 时， e 3=Ass 3Ka= 1 = 0由叠加原理e= e+ e+ e= ssss1ss 2ss 3四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求:1） 写出系统开环传递函数；2） 利用相角裕度推断系统的稳定性;3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程,试争论对系统性能的影响。解：(1

22、)由图可以写出系统开环传递函数如下：G(s) =s ( s10+ 1)( s+ 1)0.1202)系统的开环相频特性为j(w) = -90 - arctan截止频率w=0.110 = 1cw0.1- arctan w20相角裕度g = 180 + j(wc故系统稳定。) = 2.853)将其对数幅频特性向右平移十倍频程后,可得系统的开环传递函数G(s) =100自动掌握原理模拟题及答案s(s +1)(s200+1)其截止频率w= 10w= 10c1c而相角裕度g= 180 + j(w) = 2.85 = g1c1故系统稳定性不变.由时域指标估算公式可得s o= 0.16 + 0.4 (o1-

23、1) =sosin g1o0t= K p = K0p= 0.1tsw10ws1cc1所以,系统的超调量不变，调整时间缩短，动态响应加快。五、对图示系统， 完成以下各题：20 分)R(s)1+Ks10s(s + 2)C(s)1K 为何值时, 阻尼比=0。5?2比较参加1+Ks与不加1+Ks)时系统的性能比较分析 t、tpr由此得到的结论是什么？ 解：闭环传递函数为：、t 、s ，sG(s) =10(1 + Ks)s 2 + (2 + 10K )s + 10故 w=10rad / s = 3.1623rad / s2xwnn= 2 + 10K因此K=0.116未参加1+Ks时:10G(s) =则w

24、s 2 + 2s + 10=10rad / s = 3.16rad / s，x = 0.316n1 - z 2j = arctan/ z = 1.25自动掌握原理模拟题及答案w1 - z 2nt=pp= 1.05s ， tr=p -j= 0.63sw1 - z 2n1-z 23D，-pzt= 3s(= 0.05)s = e= 35.1%szwn参加1+Ks(K=0.116)时：10G(s) =s 2 + 2s + 10则w=10rad / s = 3.16rad / s，x = 0.5n1 - z 2j = arctan/ z = 1.05w1 - z 2nw1 - z 2nt=p= 1.15s ， t=prp -j= 0.76s1-z 23D,-pzst= zw= 1.9s(= 0.05)s = e= 16.3%n结论：比例微分 PD掌握器不转变二阶系统的自然频率，但可增大系统的阻尼比，改善二阶系统的性能.