最新自動(dòng)控制原理考試試題庫(kù)資料

1、概念題一、填空題1、把輸出量直接或間接地反應(yīng)到輸入端,形成閉環(huán)參與限制的系統(tǒng),稱作閉環(huán)限制系統(tǒng)2、傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性,與本身參數(shù)和結(jié)構(gòu)有關(guān),與輸入和初始條件無(wú)關(guān).14、系統(tǒng)頻率特性為,當(dāng)輸入為x(t)sin2t時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為5j11i=sin(2ttg110)1015、校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)1aTS,系數(shù)a大于 1,那么該校正裝置為超前校1Ts一正裝置.6、如果max為f(t)函數(shù)有效頻譜的最高頻率,那么采樣頻率s滿足條件s2max*時(shí),米樣函數(shù)f(t)能無(wú)失真地恢復(fù)到原來(lái)的連續(xù)函數(shù)f(t).單項(xiàng)選擇題1、閉環(huán)限制系統(tǒng)的限制方式為 D2、某一系統(tǒng)在單位速度輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤

2、差為零,那么該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可能是一 D3、單位反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)奈氏圖如下圖,其開(kāi)環(huán)右半 S 平面極點(diǎn)數(shù) P=0,系統(tǒng)型號(hào) v1,貝 U 系統(tǒng) Ao期末復(fù)習(xí)題3、最大超調(diào)量只決定于阻尼比越小,最大超調(diào)量越小A.按輸入信號(hào)限制C.按反應(yīng)信號(hào)限制B.按擾動(dòng)信號(hào)限制D.按偏差信號(hào)限制A.Ts1B.sds(sa)(sb)C.Ks(sa)D.Ks2(sa)4、串聯(lián)滯后校正是利用 B,使得系統(tǒng)截止頻率下降,從而獲得足夠的相角裕度.A.校正裝置本身的超前相角 B.校正裝置本身的高頻幅值衰減特性C.校正裝置本身的超前相角和高頻幅值衰減 D.校正裝置富裕的穩(wěn)態(tài)性能5、設(shè)離散系統(tǒng) I 羽環(huán)極點(diǎn)為Ziiji,那么

3、 C.A.當(dāng)j0時(shí),其對(duì)應(yīng)的階躍響應(yīng)是單調(diào)的；B.當(dāng)i0時(shí),其對(duì)應(yīng)的階躍響應(yīng)是收斂的；C.當(dāng) J7i21 時(shí),其對(duì)應(yīng)的階躍響應(yīng)是收斂的；D.當(dāng)j0時(shí),其對(duì)應(yīng)的階躍響應(yīng)是等幅振蕩.三、是非題1、對(duì)于線性定常負(fù)反應(yīng)限制系統(tǒng),(1)它的傳遞函數(shù)隨輸入信號(hào)變化而變化(X)(2)它的穩(wěn)定性隨輸入信號(hào)變化而變化(X)(3)它的穩(wěn)態(tài)誤差隨輸入信號(hào)變化而變化(V)(4)它的頻率特性隨輸入信號(hào)變化而變化(X)(5)它的特征方程是唯一的(V)(6)勞斯判據(jù)是根據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)特征方程系數(shù)判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種準(zhǔn)那么(V)(7)奈氏判據(jù)是根據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性判別閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一種準(zhǔn)那么(X)2 .減小或消除系統(tǒng)給定穩(wěn)

4、態(tài)誤差的舉措包括(1)減小系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益(X)(2)在系統(tǒng)的前向通路或主反應(yīng)通路設(shè)置串聯(lián)積分環(huán)節(jié)(V)3 .利用相位超前校正,可以增加系統(tǒng)的頻寬,提升系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定裕量(,)4、離散系統(tǒng)差分方程為c(k2)3c(k1)2c(k)3r(k1)r(k)3Z1那么脈沖傳遞函數(shù)為21(V)z3z2A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不能確定s1某閉環(huán)限制系統(tǒng)如圖所不,其中G1s,G2(s)sH(s)1、試求該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù).2、試用勞斯判據(jù)判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性.解答：1、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為(s)G1Os-一10(s1)1G1(s)G2(s)H(s)s310s22

5、0s202、那么其特征方程為1G(s)H(s)32即s10s20s200由勞斯判據(jù)：根據(jù)特征方程的系數(shù),列寫(xiě)勞斯表為s31202_s102012010201c八s9020s0200勞斯表中第一列系數(shù)均大于零,所以閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算題10,Hs2s(s10)C(s)*G2(s)IG(s)H(s)G1(s)G2(s)H(s)20(s1)s2(s10)所以2n5n225從而得出0.5n5%e(/i2)ni00%I6.3%Kl和Kt,使系統(tǒng)的n6KiC(s)&8)而1Ki*Ki上s(s8)s(s8)25Kis2(825KiKt)s25Ki令225Ki:36825KiKt2n2i6得K1i.44,

6、KtO.iiiO三、單位反應(yīng)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函為G(s)5s(0.2sI)i、求系統(tǒng)的、n及性能指標(biāo)和 ts(5%)；2、分別求r(t)i,r(t)t,r(t)t2時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差.解答：I、由閉環(huán)傳遞函數(shù)2525s25s22n2s2nnsn卜圖是簡(jiǎn)化的飛行限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,試選擇參數(shù)解答：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為ts(5%)-3.5-1.4sn2、該系統(tǒng)為 I 型系統(tǒng),開(kāi)環(huán)增益K5r(t)1,Qs()r(t)t,ess(),、2,、r(t)t,ess()四、某個(gè)單位反應(yīng)限制系統(tǒng),開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性分別如下圖,遞函數(shù)表達(dá)式并計(jì)算系統(tǒng)的截止頻率c.解答：由L(c)0得出20log0-0所以c而cc或者由一200-

7、20得出c而3.16log1logc10五、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)s(0.1s1)(0.04s1)1、繪出對(duì)數(shù)漸近幅頻特性曲線以及相頻特性曲線；2、確定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)截止頻率c和穩(wěn)定裕度.寫(xiě)出這個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)10s(s1)3.162、判斷K4時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性.11iT10.110T20.0425低頻為積分放大環(huán)節(jié),在1,K=20 分貝處作-20dB/dec 直線在10處作-40dB/10dec 直線,在011()90tg0.1tg0.04因此相角從-90 度單調(diào)遞減到-270 度25處作-60dB/10dec 直線2、10L(c)20log0c0.1c10010011_0

8、(c)90tg1tg0.4156.81800(c)23.201、該系統(tǒng)是由積分、放大和兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成的,K=1020lgK=20dB六、離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如以下圖所示,采樣周期T0.5秒.1、寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G(z)；解答：1、G(z)Z1eTs1Zss(1z1)Zs(zKTz1)(zeT)代入T0.5,得G(z)0.5Kz(z1)(z3、系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為05D(z)(z1)(ze.)0.5Kz(10.5e0.5K)z0.5代入K4,得z2(e0.51)ze050兩個(gè)特征根為z1,20.20.75jz1,21所以閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定.七、某離散系統(tǒng)如下圖.1、寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)G(z

9、)；2、判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性.六)-51G(s)(srW0.5弋G(z)10T、05zz0.5z(1e)(d10T)10Tz1ze(z1)(ze)T0.2,所以G(z)0.5z(1e2)(z21)(ze)2、系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程式為1G(z)0一_2、即10.5z(1e)(z1)(ze2整理得z2(1.5e20.5)z兩個(gè)特征根為乙,20.350.11j,由于乙,21所以閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定.動(dòng)控制理論2021 年 7 月 23 日星期六一、填空題(每空 1 分,共 15 分)1、反應(yīng)限制又稱偏差限制,其限制作用是通過(guò)給定值與反應(yīng)量的差值進(jìn)行的.2、復(fù)合限制有兩種根本形式：即按輸入的前饋復(fù)合限制和按擾動(dòng)的

10、前饋復(fù)合限制.3、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為Gi i(s)tG2 2(s)的環(huán)節(jié),以并聯(lián)方式連接,具等效傳遞函數(shù)為G(s),那么G(s)為G1(s)+G2(s)(用Gi i(s)與G2 2(s)表示).4、典型二階系統(tǒng)極點(diǎn)分布如圖1所示,那么無(wú)阻尼自然頻率根號(hào)2,阻尼比根號(hào)2/2,該系統(tǒng)的特征方程為sA2+2s+2,該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為衰減震蕩.5、假設(shè)某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為g(t)10e0.2t5e0.5t,那么該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)為10/(s+0.2s)+5/(s+0.5s).6、根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn),終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn).7、設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相頻特性為()tg1()900tg1(T),那么

11、該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為K(Xs+1)/s(Ts+1).8、PI限制器的輸入一輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是u(t)=Kpe(t)+1/tleffidfl,其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為Kp1+1/Ts,由于積分環(huán)節(jié)的引入,可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能性能.二、選擇題(每題 2 分,共 20 分)1、采用負(fù)反應(yīng)形式連接后,那么(D)A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；R系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)提升；G一定能使干擾引起的誤差逐漸減小,最后完全消除；D需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),才能改善系統(tǒng)性能.2、以下哪種舉措對(duì)提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有效果(A).A、增加開(kāi)環(huán)極點(diǎn)；B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反應(yīng)；C、增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)；D、引入串聯(lián)超前校正裝置.3、系統(tǒng)

12、特征方程為D(s)s32s23s60,那么系統(tǒng)(C)課程名稱：自動(dòng)限制理論(A/B 卷閉卷)BA、10s1c10s12s1B、C、0.1s10.5s1c0.1s1D、10s1A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時(shí)間tsD、峰值時(shí)間tp7、開(kāi)環(huán)幅頻特性如圖2所示,那么圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是B.圖 2A、系統(tǒng)B、系統(tǒng)C、系統(tǒng)D、都不穩(wěn)定8、假設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相角裕度0o,那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是C.A、不穩(wěn)定；B、只有當(dāng)幅值裕度kg1時(shí)才穩(wěn)定；G穩(wěn)定；D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性.9、假設(shè)某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為空二,那么該校正裝置屬于B.100s1A、超前校正B、滯后校正C、滯后-超前校

13、正D、不能判斷10、以下串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中,能在c1處提供最大相位超前角的是:A、穩(wěn)定；BC、臨界穩(wěn)定；D4、系統(tǒng)在rtt2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差essA、型別v2;G輸入幅值過(guò)大；5、對(duì)于以下情況應(yīng)繪制0A、主反應(yīng)口符號(hào)為“G非單位反應(yīng)系統(tǒng)；BD根軌跡的是D；D、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升；、右平平面閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)Z2.,說(shuō)明A、系統(tǒng)不穩(wěn)定；、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié).、除Kr外的其他參數(shù)變化時(shí)；、根軌跡方程標(biāo)準(zhǔn)形式為GsHs16、開(kāi)環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)A系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)三、8 分試建立如圖 3 所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程,并求傳遞函數(shù).圖 3四、共 20 分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖

14、 4 所示：管曰二匡FHB一4,L1|圖 41、寫(xiě)出閉環(huán)傳遞函數(shù)S包顯表達(dá)式；4 分Rs2、要使系統(tǒng)滿足條件：0.707,n2,試確定相應(yīng)的參數(shù)K和；4分3、求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo),ts；4 分4、rt2t時(shí),求系統(tǒng)由rt產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；4分5、確定Gns,使干擾nt對(duì)系統(tǒng)輸出ct無(wú)影響.4分五、共 15 分某單位反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為Gsss31、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr 為變量的根軌跡求出：漸近線、別離點(diǎn)、與虛軸的交點(diǎn)等；8 分2、確定使系統(tǒng)滿足01的開(kāi)環(huán)增益K的取值范圍.7分六、共 22 分某最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線L0如圖 51、寫(xiě)出該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) G0s;

15、8 分2、寫(xiě)出該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性、開(kāi)環(huán)幅頻特性及開(kāi)環(huán)相頻特性.3 分3、求系統(tǒng)的相角裕度.7 分4、假設(shè)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大,可以采用什么舉措提升系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？4分增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后校正裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)；增加 PI 或 PD 或 PID 限制器；在積分換屆外加單位負(fù)反應(yīng).試題二一、填空題(每空 1 分,共 15 分)1、在水箱水溫限制系統(tǒng)中,受控對(duì)象為水箱、被控量為水溫.2、自動(dòng)限制系統(tǒng)有兩種根本限制方式,當(dāng)限制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系時(shí),稱為開(kāi)環(huán)限制系統(tǒng);當(dāng)限制裝置與受控對(duì)象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí),稱為閉環(huán)限制

16、系統(tǒng);含有測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度限制系統(tǒng),屬于閉環(huán)限制系統(tǒng).3、穩(wěn)定是對(duì)限制系統(tǒng)最根本的要求,假設(shè)一個(gè)限制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線為衰減振蕩,那么該系統(tǒng)穩(wěn)定.判斷一個(gè)閉環(huán)線性限制系統(tǒng)是否穩(wěn)定,在時(shí)域分析中采用勞斯判據(jù);在頻域分析中采用奈奎斯特判據(jù).4、傳遞函數(shù)是指在零初始條件下、線性定常限制系統(tǒng)的輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比.5、設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為K2(s1),那么其開(kāi)環(huán)幅頻特性s2(Ts1)為,相頻特性為.6、頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系,開(kāi)環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅值穿越頻率c對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)調(diào)整時(shí)間t(s),它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的快速性.二、選擇題(每題 2 分,共 20 分)1、關(guān)于

17、傳遞函數(shù),錯(cuò)誤的說(shuō)法是(B)A傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)；B傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),給定輸入和擾動(dòng)對(duì)傳遞函數(shù)也有影響；C傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式；D閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性.2、以下哪種舉措對(duì)改善系統(tǒng)的精度沒(méi)有效果(C)0A、增加積分環(huán)節(jié)B、提升系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益KG增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動(dòng)補(bǔ)償3、高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點(diǎn)越靠近虛軸,那么系統(tǒng)的(D).A、準(zhǔn)確度越高B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為50,那么該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為(C)(2s1)(s5)A、50B、25C、10D、55、假設(shè)某系統(tǒng)的根軌跡有兩個(gè)起點(diǎn)位于原點(diǎn),那么說(shuō)明該系

18、統(tǒng)(B).A、含兩個(gè)理想微分環(huán)節(jié)B、含兩個(gè)積分環(huán)節(jié)A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時(shí)間tsD、峰值時(shí)間tp7、某些系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下,屬于最小相位系統(tǒng)的是(B)A、史上B、史上C、2KD、S)s(s1)s(s5)s(ss1)s(2s)8、假設(shè)系統(tǒng)增加適宜的開(kāi)環(huán)零點(diǎn),那么以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是(B).A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性；B、會(huì)增加系統(tǒng)的信噪比；C、會(huì)使系統(tǒng)白根軌跡向s平面的左方彎曲或移動(dòng)；D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度.9、開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的(A).A、穩(wěn)態(tài)精度B、穩(wěn)定裕度C、抗干擾性能D、快速性10、以下系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是(D).A、閉環(huán)極點(diǎn)為“21j2的

19、系統(tǒng)B、閉環(huán)特征方程為s22s10的系統(tǒng)C、階躍響應(yīng)為c(t)20(1e0.4t)的系統(tǒng)D、脈沖響應(yīng)為h(t)8e0.4t的系統(tǒng)三、(8 分)寫(xiě)出以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 2(結(jié)R(s)構(gòu)圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可)四、共 20 分設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)sCs,試求:RsT2s22Ts11、0.2;T0.08s；0.8;T0.08s時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間ts及峰值時(shí)間tp07分2、0.4；T0.04s和0.4；T0.16s時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量、C、位置誤差系數(shù)為0D、速度誤差系數(shù)為06、開(kāi)環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)(A)調(diào)節(jié)時(shí)間ts和峰值時(shí)間tp07分3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果,討論參

20、數(shù)、T對(duì)階躍響應(yīng)的影響.6分五、共 15 分某單位反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為GSHS心,？試：ss31、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr r 為變量的根軌跡求出：別離點(diǎn)、與虛軸的交點(diǎn)等；8分2、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開(kāi)環(huán)增益K的取值范圍.7分六、共 22 分反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為GsHs,ss1試:1、用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；10分2、假設(shè)給定輸入r=2t+2時(shí),要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25,問(wèn)開(kāi)環(huán)增益K應(yīng)取何值.7分3、求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度.5分試題二一、填空題每空 1 分,共 20 分1、對(duì)自動(dòng)限制系統(tǒng)的根本要求可以概括為三個(gè)方面,即：穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性.2、限制系統(tǒng)的輸

21、出拉氏變換與輸入拉氏變換在零初始條件下的比值稱為傳遞函數(shù).一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是,二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式3、在經(jīng)典限制理論中,可采用勞斯判據(jù)、根軌跡法或奈奎斯特判據(jù)等方法判斷線性限制系統(tǒng)穩(wěn)定性.4、限制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù),與外作用及初始條件無(wú)關(guān).5、線性系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性,縱坐標(biāo)取值為 Lw,橫坐標(biāo)為 w.6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中,Z=P-R,其中 P 是指開(kāi)環(huán)傳函中具有正實(shí)部的極點(diǎn)的個(gè)數(shù),Z 是指閉環(huán)傳函中具有正實(shí)部的幾點(diǎn)的個(gè)數(shù),R 指奈氏曲線逆時(shí)針?lè)较虬鼑?1,j0整圈7、在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中,ts定義為.%是8、PI 限制規(guī)律的時(shí)域表達(dá)式是.PID 限制規(guī)律的傳遞函

22、數(shù)表達(dá)式是 O9、設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,那么其開(kāi)環(huán)幅頻特性為,相頻特STIS1T2s1性為.二、判斷選擇題每題 2 分,共 16 分1、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差,正確的說(shuō)法是：CA、一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號(hào)時(shí)無(wú)誤差穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的通用公式是esslim巨一；s01GsHsC增大系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益 K 可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；D 增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差,而且不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性.2、適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是A.A、單輸入,單輸出的線性定常系統(tǒng)；B、單輸入,單輸出的線性時(shí)變系統(tǒng)；C、單輸入,單輸出的定常系統(tǒng)；D、非線性系統(tǒng).53、假設(shè)某負(fù)反應(yīng)限制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,那么該系統(tǒng)的閉環(huán)特征萬(wàn)程為(B).s

23、(s1)B、s(s1)505、以下負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù),應(yīng)畫(huà)零度根軌跡的是(A).*K(2s)KKK(1s)A、B、C、-2D、s(s1)s(s1)(s5)s(s-3s1)s(2s)6、閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的：DA、低頻段 B、開(kāi)環(huán)增益 C、高頻段 D、中頻段r(t)22tt2時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是(D)A、0;B、oo；C、10;D、208、關(guān)于系統(tǒng)零極點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)性能的影響,以下觀點(diǎn)中正確的選項(xiàng)是(A)A、如果閉環(huán)極點(diǎn)全部位于 S 左半平面,那么系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的.穩(wěn)定性與閉環(huán)零點(diǎn)位置無(wú)關(guān)；B如果閉環(huán)系統(tǒng)無(wú)零點(diǎn),且閉環(huán)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)極點(diǎn),那么時(shí)間響應(yīng)一定是衰減振蕩的

24、；C、超調(diào)量?jī)H取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)的衰減率,與其它零極點(diǎn)位置無(wú)關(guān);D、如果系統(tǒng)有開(kāi)環(huán)極點(diǎn)處于 S 右半平面,那么系統(tǒng)不穩(wěn)定.三、(16 分)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示,其中G(s)k(0.5s1),輸入信號(hào)s(s1)(2s1)為單位斜坡函數(shù),求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(8 分).分析能否通過(guò)調(diào)節(jié)增益k,使穩(wěn)態(tài)誤差小于0.2(8 分).A、S(S1)0C、s(s1)10D、與是否為單位反應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)4、非單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng),其前向通道傳遞函數(shù)為號(hào)為 R(S),那么從輸入端定義的誤差 E(S)為(A、E(S)R(S)G(S)G(S),反應(yīng)通道傳遞函數(shù)為 H(S),當(dāng)輸入信D)B、E(S)R(S)G(S)H(S)C

25、、E(S)R(S)G(S)H(S)D、E(S)R(S)G(S)H(S)7、單位反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)10(2s1)2,2-s(s6s100)當(dāng)輸入信號(hào)是四、(16 分)設(shè)負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)如圖 2,前向通道傳遞函數(shù)為G(s)10,假設(shè)采用測(cè)s(s2)速負(fù)反應(yīng)H(s)1ksS,試畫(huà)出以ks為參變量的根軌跡(10 分),并討論ks大小對(duì)系統(tǒng)性能的影響(6 分).R(s)五、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)*G(s)k,T均大于 0,試用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性.(16 分)第五題、第六題可任選其上六、最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖 3 所示.試求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù).(16 分)R(s)上“一s(

26、s1)C(s)七、設(shè)限制系統(tǒng)如圖 4,要求校正后系統(tǒng)在輸入信號(hào)是單位斜坡時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差不大于 0.05,相角裕度不小于 40,幅值裕度不小于 10dB,試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò).(16 分)試題四一、填空題(每空 1 分,共 15 分)1、對(duì)于自動(dòng)限制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面,即：和,其中最根本的要求是.2、假設(shè)某單位負(fù)反應(yīng)限制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s),那么該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為.3、 能表達(dá)限制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法,叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在古典限制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有、等.4、判斷一個(gè)閉環(huán)線性限制系統(tǒng)是否穩(wěn)定,可采用、等方法.K5、設(shè)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為,那么其開(kāi)環(huán)幅頻特

27、性為s(T1S1)(T2s1)相頻特性為6、PID 限制器的輸入一輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為.7、 最/、相位系統(tǒng)是指 o二、選擇題(每題2分,共20分)1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù) F(s)=1+G(s)H(s),錯(cuò)誤的說(shuō)法是()A、 F(s)的零點(diǎn)就是開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)BF(s)的極點(diǎn)就是開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)CF(s)的零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)相同DF(s)的零點(diǎn)就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)2s12、負(fù)反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)2,那么該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為s6s100().A、s26s1000B、(s26s100)(2s1)02C、s6s10010D、與是否為單位反應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)5、假設(shè)兩

28、個(gè)系統(tǒng)的根軌跡相同,那么有相同的:B、 開(kāi)環(huán)頻率特性,在中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為20dB/dec；C、 低頻段,系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求決定；D、 利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正,是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性.10、單位反應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)210(2s1)一,當(dāng)輸入信號(hào)是s(s6s100)2r(t)22tt2時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是()A、0B、ooC、10D、20三、寫(xiě)出以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可).R(s)3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近A、準(zhǔn)確度越高B、S 平面原點(diǎn),那么準(zhǔn)確度越低().C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為100(

29、0.1s1)(s,那么該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益為(5)A、100B、 1000C、20D、不能確定A、閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn)B、開(kāi)環(huán)零點(diǎn)C、閉環(huán)極點(diǎn)D、階躍響應(yīng)6、以下串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中,能在1處提供最大相位超前角的是A、10s1s110s1B、0.1s1C、2s10.5s1D、0.1s110s17、關(guān)于A、BCDPI 限制器作用,以下觀點(diǎn)正確的有可使系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函的型別提升,消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差；積分局部主要是用來(lái)改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的；比例系數(shù)無(wú)論正負(fù)、大小如何變化,都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性;只要應(yīng)用 PI 限制規(guī)律,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零.8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定,以下觀點(diǎn)正確的選項(xiàng)是A、B、C、D、線性系

30、統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù);無(wú)論是開(kāi)環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半 S 平面,系統(tǒng)不穩(wěn)定；如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù),系統(tǒng)不穩(wěn)定；當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零,幅值裕度大于 1 時(shí),系統(tǒng)不穩(wěn)定.9、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正,以下觀點(diǎn)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng),相角裕度應(yīng)為()45度左右;四、共 15 分某單位反應(yīng)系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡圖如以下圖所示1、寫(xiě)出該系統(tǒng)以根軌跡增益K*為變量的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；7分2、求出別離點(diǎn)坐標(biāo),并寫(xiě)出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù).8分五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如以下圖所示,求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間tso12 分25s(s5)R(sU.-六、最小相位系

31、統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性Lo和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性匕如以下圖所示,原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c24.3rad/s：共 30 分1、寫(xiě)出原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)Gos,并求其相角裕度0,判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；10分2、寫(xiě)出校正裝置的傳遞函數(shù)Gcs;5分3、寫(xiě)出校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)GosGcs,畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性LGC,并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性.15分答案試題一一、填空題(每題 1 分,共 15 分)1、給定值2、輸入;擾動(dòng)；3、GI(S)+G2(S);二2八八24、也；0.707;s22s20;衰減振蕩一26、開(kāi)環(huán)極點(diǎn);開(kāi)環(huán)零點(diǎn)11,八8、u(t)Kpe(t)e(t)dt;Kp1一；穩(wěn)態(tài)

32、性能TTs二、判斷選擇題(每題 2 分,共 20 分)1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、C9、B10、B三、(8 分)建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程,并求傳遞函數(shù).解：1、建立電路的動(dòng)態(tài)微分方程Ui(t)u(t)CdUi(t)U0(t)u(t)R1dtR2du0(t)dui(t)小R1R2C(R1R2)u0(t)R1R2ciR2ui(t)dtdt5、10s0.2s5s0.5s7、K(S1)s(Ts1)根據(jù) KCL 有(2 分)即(2 分)2、求傳遞函數(shù)對(duì)微分方程進(jìn)行拉氏變換得WR2csU0(s)(RiR2)Uo(s)R1R2CsUi(s)R2Ui(s)(2 分)得傳遞函數(shù)G(s)Uo(s)

33、Ui(s)RRzCsR2RRCsR1R2(2 分)四、共 20 分解：1、4 分(s)C(s)R(s)Ks2Ks222、4 分224224o.7o73、4 分Oo4、4 分5、4 分tsG(s)得:五、共 15 分1、繪制根軌跡n(s)4.32oo2.83nss(sKKC(s)N(s)Gn(s)s(8 分)1.4141系統(tǒng)有有 3 個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)起點(diǎn)：.、2實(shí)軸上的軌跡:3 3 條漸近線:18o4 別離點(diǎn):-2-od31_s(s1)1Gn(s)s=o(s)o o ；22(2 分)得：dKKv(1 分)-3、-3,無(wú)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)有限終點(diǎn)(1 分)一2Krdd34(5)與虛軸交點(diǎn)：D(s)s36s29sK

34、r0ImD(j)3903ReD(j)62Kr0Kr54繪制根軌跡如右圖所示.2、7 分開(kāi)環(huán)增益 K 與根軌跡增益 Kr的關(guān)系：Gs得KKr9系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益 Kr的取值范圍：Kr54,2 分系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)根軌跡增益 Kr的取值范圍：4Kr54,3 分4_系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開(kāi)環(huán)增益 K 的取值范圍：一K61 分9六、共 22 分Kr(2 分)Krs(s3)2故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式G(s)K11s(s1)(s1)12(2 分)由圖可知：1處的縱坐標(biāo)為 40dB,那么L120lgK40,得K1002 分110和2=100(2分)故系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為G0s100sss1110100

35、(2 分)2、寫(xiě)出該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性、開(kāi)環(huán)幅頻特性及開(kāi)環(huán)相頻特性:開(kāi)環(huán)頻率特性G0j100jj1j110100(1 分)(1 分)解：1、從開(kāi)環(huán)波特圖可知,原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié).3、求系統(tǒng)的相角裕度4、4 分可以采用以下舉措提升系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后校正裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)；增加 PI 或 PD 或 PID 限制器；在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反應(yīng).試題二答案、填空題每題 1 分,共 20 分水箱;水溫開(kāi)環(huán)限制系統(tǒng)；閉環(huán)限制系統(tǒng)；閉環(huán)限制系統(tǒng)穩(wěn)定;勞斯判據(jù)；奈奎斯特判據(jù)零;輸出拉氏變換;輸入拉氏變換K-221T；arct

36、an180arctanT或：180arctan2、T2211T2二、判斷選擇題每題 2 分,共 20 分解：傳遞函數(shù) Gs:根據(jù)梅遜公式Gs魚(yú)或1、B2、C3、D4、CD5、B6、A7、B8、B9、A10、三、8 分寫(xiě)出以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)CsRs結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可開(kāi)環(huán)幅頻特性A0100101211001 分開(kāi)環(huán)相頻特性:0S90tg10.1tg10.011 分求幅值穿越頻率,Ao1010021100得c31.6rad/s3分0c90tg10.1cctg10.0190tg13.16tg10.3161802分180c1800180002 分對(duì)最小相位系統(tǒng)0o臨界穩(wěn)定1、2、3、4、5、

37、6、調(diào)整時(shí)間ts；快速性1 分RsG2(S)G3(S)H(S),L2G4(S)H(S),GISG2SG3S,L4GISG4S無(wú)互不接觸回路.2 分G(s)Gz(s)G3(s)G1(s)G4(s)1G2(s)G3(s)H(s)G4(s)H(s)G(s)Gz(s)G3(s)G1(s)G4(s)(1 分)0.080.42s-10.8241Lii1G2(s)G3(s)H(s)G4(s)H(s)GI(S)G2(S)G3(S)GI(S)G4(S)(2分)2 條前向通道：Gi(s)G2(s)G3(s),Gi(s)G4(s),(2 分)四、共20分解:系統(tǒng)的閉環(huán)傳函的標(biāo)準(zhǔn)形式為:(s)T12s22Ts12ns

38、22ns萬(wàn),其中ne0.2/I0.2252.7%分0.20.08s時(shí),tsn4T40.08(汽1.6s0.2(4tp0.080.26s0.8/1e0.821.5%0.8時(shí),0.08sts4T40.080.80.4s(3 分)4 條回路：L1P22tp1 系統(tǒng)超調(diào)只與阻尼系數(shù)有關(guān),而與時(shí)間常數(shù) T 無(wú)關(guān),增大,超調(diào)減小;2 分2當(dāng)時(shí)間常數(shù) T 一定,阻尼系數(shù)增大,調(diào)整時(shí)間ts減小,即暫態(tài)過(guò)程縮短；峰值時(shí)間 tp增加,即初始響應(yīng)速度變慢；2 分定,時(shí)間常數(shù) T 增大,調(diào)整時(shí)間ts增加,即暫態(tài)過(guò)程變長(zhǎng)；峰值時(shí)間 tp增加,即初始響應(yīng)速度也變慢.2 分五、共 15 分分分0.42、3、e0.4/%10

39、.4225.4%T0.04s0.4時(shí),0.16s時(shí),tsts4T40.040.40.4s4tPn0.04.10.420.14s根據(jù)計(jì)算結(jié)果,討論參數(shù)/124T40.160.4n0.4225.4%1.6s30.160.55s0.42T對(duì)階躍響應(yīng)的影響.6分2系統(tǒng)有有 2 個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)起點(diǎn)0、3,1 個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)終點(diǎn)為：-1;4實(shí)軸上的軌跡：-8,-1求別離點(diǎn)坐標(biāo)111/曰-,信d1dd3分別對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為求與虛軸的交點(diǎn)及0,3;2分2分d11,d23;Kr1,Kr92分系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為ss32Krs10,即sKr3sKr03當(dāng)阻尼系數(shù)令s2(Kr3)sKrsj0得73,Kr3根軌跡如圖 1

40、所示.系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)根軌跡增益 Kr的取值范圍：Kr39,開(kāi)環(huán)增益 K 與根軌跡增益 Kr的關(guān)系：K區(qū)匚3分系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開(kāi)環(huán)增益 K 的取值范圍：K13六、共 22 分0,A(0),(0)90；(1分)0：()900180,(2 分)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)根軌跡增益 Kr的取值范圍：Kr3,(2 分)(3 分)(1(1解：1、系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性為G(j)H(j)Kj(1j)(2分)幅頻特性：A相頻特性：90oarctan(2 分)起點(diǎn):,A()0,()180；(1分)2、假設(shè)給定輸入 rt=2t+2 時(shí),要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為 0.25,求開(kāi)環(huán)增益 K:系統(tǒng)為 1 型,位置誤差系數(shù) K

41、P=8,速度誤差系數(shù) KV=K,分3、滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求系統(tǒng)的相角裕度8令幅頻特性：A,1分試題三答案1、穩(wěn)定性或：穩(wěn),平穩(wěn)性：準(zhǔn)確性或：穩(wěn)態(tài)精度.精度2、輸出拉氏變換與輸入拉氏變換在零初始條件下的比值;1(或：G(s)T2s22Ts1)3、勞斯判據(jù)或：時(shí)域分析法:4、結(jié)構(gòu)；參數(shù)奈奎斯特判據(jù)或：頻域分析法或：右半 S 平面的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù);或：右半 S 平面的閉環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù),不穩(wěn)東的根的個(gè)圖 25、20lgA()(或：L();lg按對(duì)數(shù)分度(2依題意:AessKv0.25,(3分得分(2故滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)s(s1)(2(c)o90arctan90oarctan2.71

42、600,(1 分)相角裕度180oc)180o160o20o(2 分)、填空題 每題 1 分,共20 分)G(s)6、開(kāi)環(huán)傳函中具有正實(shí)部的極點(diǎn)的個(gè)數(shù),閉環(huán)傳函中具有正實(shí)部的極點(diǎn)的個(gè)數(shù)燹)；奈氏曲線逆時(shí)針?lè)较虬鼑?-1,j0)整圈數(shù).7、系統(tǒng)響應(yīng)到達(dá)并保持在終值5%或2%誤差內(nèi)所需的最短時(shí)間(或：調(diào)整時(shí)間,調(diào)節(jié)時(shí)批)；響應(yīng)的最大偏移量h(tp)與終值h()的差與h()的比的百分?jǐn)?shù).(或：而靜態(tài)速度誤差系數(shù)KvlimsG(s)H(s)limsK(0.5s1)K(2分)s0s0s(s1)(2s1)11穩(wěn)態(tài)證差為 ess.(4 分)KvK1_一要使ess0.2必須K5,即K要大于 5.(6 分)0.

43、2但其上限要符合系統(tǒng)穩(wěn)定性要求.可由勞斯判據(jù)決定其上限.系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是D(s)s(s1)(2s1)0.5KsK2s33s2(10.5K)sK0(1分)構(gòu)造勞斯表如下0.5Kh(tp)h()100%,超調(diào))h()-,、Kpt-8、m(t)Kpe(t)e(t)dt(或：T0-1,Gc(s)Kp(1s)(或：TsA/、K9、A()；.(TI)21.(T2)21二、判斷選擇題(每題 2 分,共 16 分)1、C2、A3、B4、D5三、(16 分)解：I型系統(tǒng)在跟蹤單位斜坡輸入信號(hào)時(shí),穩(wěn)定tKpe(t)&0e(t)dt)；KKP七Kds)()90tg1(T1)tg1(T2)A6、D7、D8

44、、A1.差為ess(2分)Kv3s2s0.5K3K為使首列大于0,必須0K6.綜合穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性要求,當(dāng)5K6時(shí)能保證穩(wěn)態(tài)誤差小于四、(16 分)0.2.(1 分)根軌跡有一根與負(fù)實(shí)軸重合的漸近線.由于開(kāi)環(huán)傳函兩個(gè)極點(diǎn)點(diǎn)z10且零點(diǎn)不在兩極點(diǎn)之間,故根軌跡為以零點(diǎn)乙0為圓心,以該圓心到別離點(diǎn)距離為半徑的圓周.根軌跡與虛軸無(wú)交點(diǎn),均處于 s 左半平面.系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定.根軌跡如圖 1 所示.4 分討論ks大小對(duì)系統(tǒng)性能的影響如下：1、當(dāng)0ks0.433時(shí),系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài).根軌跡處在第二、三象限,閉環(huán)極點(diǎn)為共軻的復(fù)數(shù)極點(diǎn).系統(tǒng)阻尼比隨著ks由零逐漸增大而增加.動(dòng)態(tài)響應(yīng)為阻尼振蕩過(guò)程,ks增加將使振

45、蕩頻率d減小dnJ12,但響應(yīng)速度加快,調(diào)節(jié)時(shí)間縮短03.5八ts.1 分n-r,rr-r*.2、當(dāng)ks0.433時(shí)此時(shí)K4.33,為臨界阻尼狀態(tài),動(dòng)態(tài)過(guò)程不再有振蕩和超調(diào).1分,.一一一一一,、一一*解：系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函GsHs10,1kss,其閉環(huán)特征多項(xiàng)式為ss2Ds_2一Dss2s10kss100,1 分以不含 ks的各項(xiàng)和除方程兩邊,得一令10ks*K,得到等效開(kāi)環(huán)傳函為*Ks22s1012 分參數(shù)根軌跡,起點(diǎn)：p1,21j3,終點(diǎn)：有限零點(diǎn)Zi2 分實(shí)軸上根軌跡分布:OO,02 分實(shí)軸上根軌跡的別離點(diǎn):人d令一ds2s2s10_/日0,得s2100,?23.16合理的別離點(diǎn)是斤3.1

46、6,2分該別離點(diǎn)對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為*Kis22s10*4.33,對(duì)應(yīng)的速度反應(yīng)時(shí)間常數(shù)ksK1s10100.4331分P1,21j3,一個(gè)有限零3、當(dāng)ks0.433或K4.33,為過(guò)阻尼狀態(tài).系統(tǒng)響應(yīng)為單調(diào)變化過(guò)程.1 分系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性為K(T)j(1T2)(1T22)實(shí)部GjxHjxK2 分開(kāi)環(huán)極坐標(biāo)圖如圖 2 所示.4 分由于開(kāi)環(huán)傳函無(wú)右半平面的極點(diǎn),那么P當(dāng)K1時(shí),極坐標(biāo)圖不包圍1,j0點(diǎn),系統(tǒng)穩(wěn)定.1 分當(dāng)K1時(shí),極坐標(biāo)圖穿過(guò)臨界點(diǎn)1,j0點(diǎn),系統(tǒng)臨界穩(wěn)定.1 分當(dāng)K1時(shí),極坐標(biāo)圖順時(shí)針?lè)较虬鼑?,j0點(diǎn)一圈.N2(NN)2(01)2按奈氏判據(jù),Z=PN=2.系統(tǒng)不穩(wěn)定.2 分閉環(huán)

47、有兩個(gè)右平面的極點(diǎn).六、16 分解：從開(kāi)環(huán)波特圖可知,系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、兩個(gè)積分環(huán)節(jié)、一個(gè)一階微分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性五、16 分解：由題:G(s)H(s)開(kāi)環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖起點(diǎn):0,A(0,(0)90；(1分)終點(diǎn):,A()0,()270；(1分)G(j)H(j(2 分)與實(shí)軸的交點(diǎn)：令虛頻特性為零,即1環(huán)節(jié).故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式1K(-s1)G(s)1s2(s1)2(8 分)由圖可知:1處的縱坐標(biāo)為 40dB,那么L(1)20lgK40,得K100(2 分)又由1和=10的幅值分貝數(shù)分別為 20 和 0,結(jié)合斜率定義,有200-40,解得lg1lg101103.16rad/s(2 分)同理

48、可得20(10)20或lg1lg220lg1302221000110000100rad/s(2 分)故所求系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為100(G(s)七、16 分s2(s100(2 分)解：1、系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函Gs1Kv(2)、1)s(s1)limsG(s)H(s)20G(s)s(s1)校正前系統(tǒng)的相角裕度L()20lg2020lg20L(c)201gl0c1800900tg14.47,輸入信號(hào)為單位斜坡函數(shù)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差11,由于要求穩(wěn)態(tài)誤差不大于 0.05,取K(5 分)計(jì)算:20lg.c220c12.6；K20c4.47rad/sc而幅值裕度為無(wú)窮大,由于不存在X.2 分3、根據(jù)校正后系統(tǒng)對(duì)相位裕度的要

49、求,確定超前環(huán)節(jié)應(yīng)提供的相位補(bǔ)償角_04012.6532.433(2 分)(4)、校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算(5)、超前校正環(huán)節(jié)在m處的幅值為:10lga10lg3.45.31dB(6)、計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò)在放大 3.4 倍后,超前校正網(wǎng)絡(luò)為1aTs10.306s1Ts10.09s校正后的總開(kāi)環(huán)傳函為：Gc(s)G(s)20(1.306s)(2 分)s(s1)(10.09s)(7)校驗(yàn)性能指標(biāo)1110相角裕度180tg(0.3066)90tg6tg(0.096)43由于校正后的相角始終大于-180o,故幅值裕度為無(wú)窮大.符合設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求.(1 分)試題四答案一、填空題(每空 1 分,共 15 分)1、穩(wěn)定

50、性快諫,件準(zhǔn)確,件穩(wěn)定性2、G(s);3、微分方程傳涕函數(shù)(或結(jié)構(gòu)圖信號(hào)流圖)(任意兩個(gè)均可)4、勞思判據(jù)根軌跡奈奎斯特判據(jù)K_01_1_5、A()J22；()90tg(TI)tg)G)21(T2)21Kptde(t)m(t)Kpe(t)f0e(t)dtKp看a3.4,ccT、a16、3.40.091sinm1sin3301sinmsin3303.4(2 分)使校正后的截止頻率c發(fā)生在m處,故在此頻率處原系統(tǒng)的幅值應(yīng)為-5.31dBL(m)L(c)20lg2020lg；201g.(；)215.31解得cB6(2 分)Gc(s)6、7、S 右半平面不存在系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)極點(diǎn)及開(kāi)環(huán)零點(diǎn)二、判斷選擇題每題

51、 2 分,共 20 分(2 分)單位反應(yīng)系統(tǒng)在 d1臨界阻尼點(diǎn)對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,1、A2、B3、D4、C5、C6、B7、A8、C9、C10、D三、8 分寫(xiě)出以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)汕Rs結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn),梅遜公式均可解：傳遞函數(shù) Gs:根據(jù)梅遜公式C(s)G(s)R(s)nPiii1(2 分)3 條回路：L1G1(s)Hi(s),L2G2(s)H2(s),L3G3(S)H3(S)(1 分)1 對(duì)互不接觸回路：L1L3GI(S)HI(S)G3(S)H3(S)(1 分)31Lii1L1L31Gi(s)Hi(s)G2(s)H2(s)G3(s)H3(s)GI(S)HI(S)G3(S)H3(S)1 條前向

52、通道：GI(S)G2(S)G3(S),11(2 分)C(s)G(s)R(s)G1(s)G2(s)G3(s)1G1(s)H1(s)G2(s)H2(s)G3(s)H3(s)G1(s)Hs)G3(s)H3(s)(2 分)四、共 15 分1、寫(xiě)出該系統(tǒng)以根軌跡增益 K*為變量的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；7 分2、求出別離點(diǎn)坐標(biāo),并寫(xiě)出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù).解：1、由圖可以看出,系統(tǒng)有分,而且為零度根軌跡.1 個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)為：11 分；有8 分2 個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)為:0、-2(1由此可得以根軌跡增益 K*為變量的開(kāi)環(huán)傳函G(s)K*(s1)s(s2)K*(1s)s(s2)5 分2、求別離點(diǎn)坐標(biāo)111/日,得d1d

53、d2d10.732,d22.732(2 分)分別對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為*K11.15,K27.46(2 分)別離點(diǎn) d1為臨界阻尼點(diǎn),d2為不穩(wěn)定點(diǎn).s(s5)解：1、從開(kāi)環(huán)波特圖可知,原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié).K*(1s)s(s2)K*(1s)1K*(1s)s(s2)K*(1s)1.15(s1)公、(4 分)0.85s1.15s(s2)五、求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間ts.(12 分)25解：由圖可得系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為：G(s)s(s5)(2 分)由于該系統(tǒng)為單位負(fù)反應(yīng)系統(tǒng),那么系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,(s)工1G(s)25s(s5)2552s(s5)255s52(2 分)與二階系

54、統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式(s)s比擬,52(2 分)解得0.5(2 分)所以0.5e/10.5216.3%(2 分)ts30.551.2s(2 分)或ts40.551.6s,ts3.53.50.551.4s,ts4.54.50.551.8s六、最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性Lo()和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性Lc()如以下圖所示,原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c24.3rad/s：(共 30 分)1、寫(xiě)出原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G0(s),并求其相角裕度0,判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(10 分)2、寫(xiě)出校正裝置的傳遞函數(shù)Gc(s);(5分)3、寫(xiě)出校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G0(s)Gc(s),畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性并用

55、勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性.(15 分)故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式G0(s)s(s1K11)(s1)2(2 分)由圖可知:1處的縱坐標(biāo)為40dB,那么L(1)201gK40,得K100(2 分)110和2=20故原系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為G0(s)10011s(s1)(s1)1020100s(0.1s1)(0.05s1)(2 分)求原系統(tǒng)的相角裕度0：0(s)90otg10.1tg10.05由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c24.3rad/sc0(c)90otg10.1ctg10.05c208o(1分)0180o0(180o208o28o(1分)對(duì)最小相位系統(tǒng)028o0o不穩(wěn)定2、從開(kāi)環(huán)波特圖可知,校正裝置一

56、個(gè)慣性環(huán)節(jié)、一個(gè)微分環(huán)節(jié),為滯后校正裝置.故其開(kāi)環(huán)傳函應(yīng)有以下形式Gc(s)Ls12,s10.32,s10.013.125s1100s1(5 分)3、校正后的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G0(s)Gc(s)為G(s)Gc(s)1003.125s1100(3.125s1)s(0.1s1)(0.05s1)100s1s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)(4 分)用勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是D(s)s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)100(3.125s1)0.5s415.005s3100.15s2313.5s1000(2 分)構(gòu)造勞斯表如下4s3s2s1s0s0.515.00589.7296.8100100.15313.5100010000 首列均大于 0,故校正后的系統(tǒng)穩(wěn)定.(4 分)畫(huà)出校正后系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性LGCGC自動(dòng)限制原理模擬試題 3一、簡(jiǎn)做題：合計(jì) 20 分,共 4 個(gè)小題,每題 5 分1 .如果一個(gè)限制系統(tǒng)的阻尼比比擬小,請(qǐng)從時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo)兩方面說(shuō)明該系統(tǒng)會(huì)有什么樣的表現(xiàn)？并解釋原因.2 .大多數(shù)情況下,為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,通常要求開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線在穿越頻率處的斜率為多少？為什么？3 .簡(jiǎn)要畫(huà)出二階系統(tǒng)特征根的位置與響應(yīng)曲線之間的