自动控制原理试题资格考试教师资格考试资格考试教师资格考试.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、F(s)2 s 3 的拉氏反变换为（）。3s 2 s 4、非最小相位系统是指（）。5、某闭环传递函数为 C(s)1 的控制系统的截止频率 b 为（）rad/s。R(s)2s 1 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 2，则该系统的剪切频率 c 为（）rad/s，s 1 相角储备 为（）度。二、（共 12 分）系统的方块图如下，试

2、求：1、通过方块图化简求闭环传递函数 C s（用梅逊公式也可）。（8 分）R s 2、误差传递函数 E(s)。（4 分）R(s)G6 R(s)E(s)C(s)G1 G2 G3 G4 G 5 G 7 。1。三、（共 24 分）某单位负反馈控制系统如图，阻尼比 0.5，试求：R(s)K C(s)s(s 1)1、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 GK(s)。（2 分）4、静态误差系数 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 essp，essv，essa。（3 分）6、峰

3、值时间 t p，最大超调量 p%。（4 分）7、输入信号为 r(t)2 时，系统的稳态输出 c()、输出最大值 cm ax。（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 xi，输出为 xo 时的传递函数 X o(s)。（6 分）X i(s)k1 k2 xi R1 R2 m xo xi xo C f 注：图()中，xi,xo 是位移量；图 (b)中，xi,xo 是电压量。a(a)(b)。2 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相

4、角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特。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 G(s)。（6 分）L()/dB 0dB/dec 20 20dB/dec 0dB 0.5/r

5、ad s 1 3、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 C(z)。（4 分）R(z)R(s)+G1(s)G2(s)C(s)-H(s)五、（共 12 分）1、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 GK(s)K，试确定使系统产生持 2 2s 4)s(s 续振荡的 K 值，并求振荡频率。（6 分）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）PR 2 Im L()PR 2 G(j)H(j )0 Re (1,j 0)()0 （a）（b）。3 氏反变换为非最小相位系统是指某

6、闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特。燕山大学试卷 密 封

7、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GK(s)4，试求：s(s 2)1、绘制开环对数幅频特性曲线的渐近线。（4 分）2、输入为 r(t)2 sin(2t 90)时，闭环系统的稳态输出 css。（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）L()-1 L()-1 -2 -1 0dB -1 0dB -2

8、-2-2 注：-1 表示-20dB/dec，-2 表示-40dB/dec （a）（b）。4 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反

9、馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特。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、2e t e 2t 4、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 G6 R(s)E(s)C(s)G3 G1 G2 A G4 G 5 G 7 G6/G4 R(s)E(s)C(s)G3 G1

10、G2 G4 G 5 G 7 G6/G4 R(s)E(s)G3G4 C(s)G1 G2 1+G3G4G5 G 7 R(s)E(s)G2G3G4 C(s)G1 1+G3G4G5+G2G3G6 G 7 R(s)G1G2G3G4 C(s)1+G3G4G5+G2G3G6+G1G2G3G4G7 。5 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速

11、度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特。所以，2、（4 分）C(s)G1G2G3 G4 R(s)1 G3G 4G5 G 2G3 G6 G1G2 G3G4 G7 E(s)R(s)G7 C(s)C(s)1 G3G4 G5 G2 G3G6 R(s)R(s)1 G7 1 G3G4G5 G2 G3G6 G1G2G3G4 G7 R(s)三、（共 24

12、分）1、1 型、2 阶（2 分）2、K=1 （2 分）n=1 rad/s（2 分）d n 1 2 3 0.866 rad/s（2 分）2 1 3、GK(s)（2 分）s(s 1)4、K p lim GK(s)（1 分）s 0 K v lim sGK(s)1（1 分）s 0 K a lim s2 GK(s)0（1 分）s 0 5、essp 1/(1 K p)0（1 分）essv 1/K v 1 （1 分）essa 1/K a （1 分）6、t p 2 3.63 3 3 d 2 0.5 （2 分）p%7、C(s)c()cmax e 1 2 100%e 1 0.52 100%16.3%R(s)GB(

13、s)2 1；s s2 s 1 lim c(t)lim sC(s)lim s 2 2 1 2 t s 0 s 0 s s s 1 2(1p%)2.33 （2 分）（2 分）（2 分）四、（共 16 分）1、（从图()，(b)中选作一题）。（6 分）a (a)解：列写动力学微分方程：m d 2 xo f dxo(k1 k2)(xi xo)0 经拉式变换得：ms2 X o(s)d 2t dt fsX o(s)(k1 k2)X i(s)X o(s)0 ms2 X o(s)fsX o(s)(k1 k2)X o(s)(k1 k2)X i(s)X o(s)k1 k2 化简并整理，得：ms2 fs k1 k2

14、 Xi(s)。6 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为

15、某一系统的开环幅相频率特。(b)解：采用运算电阻的方法：X o(s)R 2 1/Cs R 2Cs 1 X i(s)R 1 R 2 1/Cs(R 1 R 2)Cs 1 2、（6 分）K 系统由一个比例环节和一个惯性环节组成。即 G(s)Ts 1 由 20lg K 20 得 K 10；转角频率 10 T 0.5，得 T 2。所以，G(s)1 2s 3、（4 分）C(z)G1G2(z)R(z)1 G1G2(z)H(z)五、（共 12 分）1、（6 分）方法一：系统的闭环传递函数为：GB(s)K 3 2s2 4s K s 特征方程为：列劳斯表 D(s)s3 2s2 4s K 0 s3 1 4 s2 2

16、 K s1 2 4 K s0 2 K 要使系统稳定，则 K 0;2 4 K 0。得：8 K 0 2 所以，使系统产生持续振荡的 K值为：K 8 将 K 8 代入特征方程，即 D(s)s3 2s2 4s 8 (s2 4)(s 2)0 解得其虚根为，s j 2。所以，振荡频率 2 方法二：系统临界稳定，所以过(1,j 0)点，则 GK(s)K s3 K s(s2 2s 4)2s2 4s GK(j)K 1 j 0 2 2 j(4 3)K 2 2 j(4 3)，即 4 3 0 所以，K 8，2 2、（6 分）（a）N N 0 2 0，ZR PR 2N6，所以闭环不稳定。（3 分）（b）N N 2 1

17、1，Z P 2N0，所以闭环稳定。（3 分）R R 六、（共 9 分）1、（4 分）。7 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈

18、系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特。GK(s)4 2 s(0.5s 1)s(s 2)所以，K 2，20 lg K 20 lg 2 6dB；T 2 L()/dB -20dB/dec 20 lg 2 6dB /rad s 1 0 1 2 -40dB/dec 2、（5 分）GK(s)4，闭环传函为 GB(s)G K(s)s2 2s 4 1 频率特性为 GB(j )4 4 2 j 2 2，A()4 )2 4 1，即：A(2)1 (4 2)2(2 4 ()arctg 2 90，即：(2)90 2 4 2 A(2)2；(2)90 0 系统稳态输

19、出为：css 2 sin 2t 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）。8 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分

20、静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特。欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等 打造全网一站式需求 。9 氏反变换为非最小相位系统是指某闭环传递函数为的控制系统的截止频率为线性采样系统稳定的充要条件是其特征根均位于平面已知某控制系统开环传递函数为则该系统的剪切频率相角储备为度二共分系统的方块图如下试求通过方类型阶次分无阻尼振荡角频率有阻尼振荡角频率系统的开环传递函数分静态误差系数和分系统对单位阶跃单位斜坡单位加速度输入的稳态误差峰值时间最大超调量分输入信号为时系统的稳态输出的值分分输出最大值分四共分传递函频渐近线如图试求对应的传递函数分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分五共分已知某单位负反馈系统的开环传递函数为试确定使系统产生持续振荡的值并求振荡频率分下图中图为某一系统的开环幅相频率特