自动控制原理期末复习题B卷及答案_资格考试-教师资格考试.pdf

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1、-优质-B 卷 一、填空题（每空 1 分，共 20 分）1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：_、_ 和 _，其中最基本的要 _。2、线性系统的主要特点是具有 性和齐次性。3、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。4、一般将 707.0 时的二阶系统称为 二阶系统。5、从 0 变化到时，惯性环节的频率特性极坐标图在 象限，形状为。6、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的，终止于开环传递函数的 或无穷远。7、在经典控制理论中，可采用、根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。8、乃氏稳定判据是根据系统的 频率特性曲线判断闭环系统的。9、如果控制系统闭环特征

2、方程的根都在s平面的 平面，则该系统稳定。10、PID 控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。11、采样系统中，分析与设计的一个重要数学工具是 _。12、非线性系统的运动过程可能出现稳定、不稳定或 _ 三种情况。二、选择题（每题 2 分，共 10 分）1、设系统的传递函数为 G（S）1 5 2512 s s，则系统的阻尼比为（）。A21 B 1 C51 D251 2、已知系统的开环传递函数为50(2 1)(5)s s，则该系统的开环增益为()。A、50 B、25 C、10 D、5 3、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：()。-优质-A、闭环零点和极点 B、开环零点 C、闭环

3、极点 D、阶跃响应 4、伯德图中的低频段反映了系统的（）。A稳态性能 B动态性能 C抗高频干扰能力 D.以上都不是 5、放大环节的频率特性相位移 为（）。A-180 B 0 C 90 D-90 三、（6 分）系统方框图如图所示，画出其信号流图，并求出传递函数()()C SR S。四、(8 分)已知系统的结构如图，求系统的单位阶跃响应以及调整时间（002）点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特

4、征方程的根都在平面的平面则该系统稳定控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采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极点阶跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示-优质-R(s)C(s)1 s(s+1)_ 五、(8 分)已知系统的特征方程为 10 11 4 2 2)(2 3 4 5 s s s s s s D=0,判定系统的稳定性，并说明位于右半 S 平面的特征根数目。六、（9 分）已知开环零

5、极点分布如图所示，绘出相应的闭环根轨迹概略图。j j j图 a图 b 图 c 七、（14 分）设系统开环传递函数为)2.0 1)(02.0 1(100)()(s s ss H s G 1）求系统的开环频率特性。（2 分）2）求系统的幅频特性和相频特性。（4 分）3）画出系统的开环对数频率特性曲线。（5 分）点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特征方程的根都在平面的平面则该系统稳定控制器的输入

6、输出关系的时域表达式是其相应的传递函数为采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极点阶跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示-优质-4）确定系统的相角稳定裕量。（3 分）八、（13 分）设控制系统如图所示，要求：单位斜坡输入时，位置输出稳态误差 rad,开环剪切频率 rad/s,相角裕度,幅值裕度。设计串联超前校正网络。九、（12 分）以下四图中的 G 曲线与负倒函数曲线的交点为 N0，N10，N20，

7、判断各图中 N0，N10，N20 对应的周期运动是否稳定。1.0 sse4.4 c o45 db db h 10)(点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特征方程的根都在平面的平面则该系统稳定控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采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极

8、点阶跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示-优质-（a）（b）（c）（d）B 卷答案 一、填空题（每空 1 分，共 20 分）1、稳定性；快速性；准确性；稳定性 2、叠加 3、给定值 4、最佳；5、第四；半圆 6、极点；零点 7、劳斯判据(或：时域分析法)；奈奎斯特判据(或：频域分析法)8、开环；稳定性 9、左半 10、11、Z 变换 0()()()()tpp piKde tm t K e t e t dt KT dt；1()(1)C piG s K sT s 12、自激振荡 二、选择题（每题 2 分，共 10

9、 分）A；C；C；A；B；三、（6 分）解：.（2 分）.（分）四、(8 分)解：11)(2 s ss（2 分）点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特征方程的根都在平面的平面则该系统稳定控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采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极点阶

10、跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示-优质-（2 分）)sin(11)(2 tet Cdtn)60 866.0 sin(15.1 15.0 t et（2 分）s tns84（2 分）五、(8 分)10 11 4 2 2)(2 3 4 5 s s s s s s D=0 Routh：S5 1 2 11 S4 2 4 10 S3 6 S2 12 4 10 S 6 S0 10(4 分)第一列元素变号两次，不稳定。.(2 分)有 2 个正根。(2 分)六、（9 分）七、（14 分）解：1）)2.0 1)(02.0 1

11、(100)()(j j jj H j G(2 分)2）幅频特性：25125001100)(2 2 A（2 分）相频特性：2.0 arctan 02.0 arctan 90)(（2 分）3）试画出系统的开环对数频率特性曲线 幅频特性：低频段曲线：过点dB L 40)(,1，斜率-20.（1 分）点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特征方程的根都在平面的平面则该系统稳定控制器的输入输出关系的时域

12、表达式是其相应的传递函数为采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极点阶跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示-优质-两个转折频率：50,52 1.（1 分）中高频段斜率：-40，-60（1 分）相频特性：起点90，终点270（2 分）5 50-20-40-60 L()0 0o()-90o 90o-180o-270o 1 20 40 4）确定系统的相角稳定裕量。由图可以看出穿越频率位于斜率为 40 的中

13、频段 中频段的近似传递函数为：)1 2.0(100)(s ss G22.0100lg 20)(cL（1 分）当36.22 5 10 2.0 100 0)(2 cc L（1 分）)(180c)36.22 2.0 arctan()36.22 02.0 arctan(90 180 49.11（1 分）八、（13 分）(4 分)点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特征方程的根都在平面的平面则该系统稳

14、定控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采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极点阶跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示-优质-(6 分)(3 分)九、（12 分）图（a）N0 稳定；(2 分)图（b）N0 不稳定；(2 分)图（c）N10 不稳定，N20 稳定；(4 分)图（d）N10 稳定，N20 不稳定。(4 分)点是具有性和齐次性反馈控制又称偏差控制其控制作用是通过与反馈量的差值进行的一般将时的二阶系统称为二阶系统从变化到时惯性环节的频率特性极坐标图在象限形状为闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的终止于开环传递 特性曲线判断闭环系统的如果控制系统闭环特征方程的根都在平面的平面则该系统稳定控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采样系统中分析与设计的一个重要数学工具是非线性系统的运动过程可能出现稳定不 的开环增益为若两个系统的根轨迹相同则有相同的优质闭环零点和极点开环零点闭环极点阶跃响应伯德图中的低频段反映了系统的稳态性能动态性能抗高频干扰能力以上都不是放大环节的频率特性相位移为三分系统方框图如图所示