《自動(dòng)控制原理》試卷答案套

1、自動(dòng)控制原理試卷及答案套自動(dòng)控制原理試卷及答案套51/51自動(dòng)控制原理試卷及答案套自動(dòng)控制原理試卷A(1)1（9分）設(shè)單位負(fù)反響系統(tǒng)開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)分布以下列圖，試?yán)L制其一般根軌跡圖。（其中-P為開(kāi)環(huán)極點(diǎn),-Z，試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)及單位脈沖響應(yīng)。3.（12分）當(dāng)從0到變化時(shí)的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特點(diǎn)GjHj如題4圖所示。K表示開(kāi)環(huán)增益。P表示開(kāi)環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)在右半平面上的數(shù)目。v表示系統(tǒng)含有的積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。試確定閉環(huán)系統(tǒng)牢固的K值的范圍。ImImIm0002K0Re2K0Re2K0Rev3,p0v0,p0v0,p2（a）（b）（c）題4圖4（12分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以下，試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)G5C(s)E(s),

2、R(s)R(s)REG1G2G4G6題2圖G3C5（15分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以下，試?yán)L制K由0+變化的根軌跡，并確定系統(tǒng)階躍響應(yīng)分別為衰減振蕩、單調(diào)衰減時(shí)K的取值范圍。6（15分）某最小相位系統(tǒng)用串通校正，校正前后對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)漸近線分別如圖中曲線(1)、(2)所示，試求校正前后和校正裝置的傳達(dá)函數(shù)G1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么種類的校正。7（15分）失散系統(tǒng)以以下列圖所示，試求當(dāng)采樣周期分別為T=0.1秒和T=0.5秒輸入r(t)(32t)1(t)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。8（12分）非線性系統(tǒng)線性部分的開(kāi)環(huán)頻率特點(diǎn)曲線與非線性元件負(fù)倒數(shù)描繪曲線以以下列圖所示，試判斷系統(tǒng)牢固性，

3、并指出1和G（j）的交點(diǎn)可否為自振點(diǎn)。N(x)參照答案A(1)1、根軌跡略，2、傳達(dá)函數(shù)G(s)36；單位脈沖響應(yīng)c(t)7.2e4t7.2e9t(t0)。(s4)(s9)1,K113、K,K222C(s)G1G2G3G1G3G54、G2G3G6G1G3G5G2G4G6R(s)1G1G2G4E(s)G1G1G3G5G6R(s)1G1G2G4G2G3G6G1G3G5G2G4G65、根軌跡略。衰減振蕩時(shí)待定參數(shù)的取值范圍為1k12；單調(diào)衰減時(shí)待定參數(shù)的取值范圍為k12。6、校正前G1(s)1；s(0.1s1)(0.01s1)校正后G1(s)10(10s1)；s(100s1)(0.1s1)(0.01

4、s1)滯后校正網(wǎng)絡(luò)G1(s)10(10s1)。(100s1)10T7、脈沖傳達(dá)函數(shù)G(z)z1，T=0.1時(shí)，p1,kp,kv1,ess0.2。T=0.5時(shí)系統(tǒng)不牢固。8、（a）系統(tǒng)不牢固，在A、B交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生自振蕩。A為牢固的自振蕩，B為不牢固的自振蕩；（b）系統(tǒng)不牢固，交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生牢固的自振蕩；（c）系統(tǒng)不牢固，在A、B交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生自振蕩。A為不牢固的自振蕩，B為牢固的自振蕩；（d）系統(tǒng)不牢固，在A、B交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生自振蕩。A為不牢固的自振蕩，B為牢固的自振蕩。自動(dòng)控制原理試卷A（2）41（10分）已知某單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)，求該系統(tǒng)的單位脈S(S5)沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)。

5、2（10分）設(shè)單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為KG(s)S3(K0)，若選定奈氏路徑如圖（a）（b）所示，試分別畫出系統(tǒng)與圖（a）和圖（b）所對(duì)應(yīng)的奈氏曲線，并依照所對(duì)應(yīng)的奈氏曲線解析系統(tǒng)的牢固性。23（10分）系統(tǒng)閉環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)n，若要使系統(tǒng)在欠阻尼情況下的2s22nn單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量小于16.3%，調(diào)治時(shí)間小于6s，峰值時(shí)間小于6.28s，試在S平面上繪出滿足要求的閉環(huán)極點(diǎn)可能位于的地域。（8分）4.（10分）試回答以下問(wèn)題：1）串通超前校正為什么能夠改進(jìn)系統(tǒng)的暫態(tài)性能？2）從控制擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響這一角度考慮，最好采用哪一種校正方式？5（15分）對(duì)單位負(fù)反響系統(tǒng)進(jìn)行串通校正，校正

6、前開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)G(s)K，S(S22S1)試?yán)L制K由0+變化的根軌跡。若用角均分線法進(jìn)行校正（超前），使校正后有復(fù)極點(diǎn)13j，求校正裝置Gc(s)SZc(ZcPc)及相應(yīng)的K值。22SPc（15分）已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)曲線以以下列圖所示（分段直線近似表示）1）試寫出系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)G(s)；2）畫出對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)相頻特點(diǎn)的大體形狀；7（15分）題7圖（a）所示為一個(gè)擁有縫隙非線性的系統(tǒng)，非線性環(huán)節(jié)的負(fù)倒幅相特點(diǎn)與線性環(huán)節(jié)的頻率特點(diǎn)如題6圖（b）所示。這兩條曲線訂交于B1和B2兩點(diǎn)，判斷兩個(gè)交點(diǎn)處可否存在牢固的自持振蕩。ImReXtKB20b4Ass1s2bK1,b11B1NAGj題7圖(a

7、)題7圖(b)8（15分）某失散控制系統(tǒng)以以下列圖，采樣周期T=0.2秒，試求閉環(huán)牢固的K1、K2的取值范圍。參照答案A（2）1、系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)c(t)4et4e4t(t0)33單位階躍響應(yīng)為c(t)14et1e4t(t0)332、（a）N=P-2（a-b）=0-2（0-1）=2；（b）N=（Q+P）-2（a-b）=（3+0）-2（0.5-0）=2系統(tǒng)不牢固，有兩個(gè)根在右半平面。3、0.5;0.5;d0.5，圖略。4、從根軌跡校正法看，串通校正能夠使根軌跡向左側(cè)湊近實(shí)軸的方向搬動(dòng)，所以能夠提高牢固性、加快調(diào)治速度和減小超調(diào)。從頻率特點(diǎn)校正法看，能夠提高相角裕量和穿越頻率。5、軌跡略。Gcs

8、0.5,K2。s16、1）傳達(dá)函數(shù)G(s)2(2s1)s(4s；（2）、（3）略。1)(0.5s1)7、B1產(chǎn)生不牢固的自振蕩；B2產(chǎn)生牢固的自振蕩。8、0k110,0k221.63。自動(dòng)控制原理試卷A（3）1、（10分）已知某單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)6，試求系統(tǒng)的單位脈s(s5)沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)。2、（10分）已知單位負(fù)反響系統(tǒng)的閉環(huán)零點(diǎn)為-1，閉環(huán)根軌跡起點(diǎn)為0，-2，-3，試確定系統(tǒng)穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)開(kāi)環(huán)增益的取值范圍。3、（10分）已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖以下，試求：1）閉環(huán)的幅相特點(diǎn)曲線；2）開(kāi)環(huán)的對(duì)數(shù)幅頻和相頻特點(diǎn)曲線；3）單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量%，調(diào)治時(shí)間ts；（4）相位裕量，幅值裕

9、量h。4、（10分）題4圖所示失散系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)Gos10變換為：的Zss1101e1zRsGosCsGzz1ze1T1試求閉環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)方程，并判斷系統(tǒng)的牢固性。題4圖注：e2.72。5（15分）最小相位系統(tǒng)用串通校正，校正前后對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)漸近線分別如圖中曲線(1)、(2)所示，試求校正前后和校正裝置的傳達(dá)函數(shù)G1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么類型的校正。6（15分）已知單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)(K1)(S1)2，試?yán)L制K由0(S1)2+變化的根軌跡，并確定系統(tǒng)階躍響應(yīng)為衰減振蕩時(shí)K的取值范圍。7（15分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以以下列圖所示，試求傳達(dá)函數(shù)C(

10、s),E(s)。R(s)R(s)8（15分）線性二階系統(tǒng)的微分方程為(1)ee0,(2)ee1。試用直接積分法法繪制相軌跡，并確定奇點(diǎn)地址和種類。參照答案A（3）1、單位脈沖響應(yīng)為c(t)e2te3t(t0)單位階躍響應(yīng)為c(t)11e2t1e3t(t0)6232、開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為k*(s1)，系統(tǒng)牢固的開(kāi)環(huán)增益k*參數(shù)取值范圍是k0。s(s2)(sk3)63、圖形略。（1）（2）圖形略；（3）ts6;%16.3%；（4）45,kg。4、系統(tǒng)不牢固。5、校正前G1(s)40，校正后G2(s)2.5(4s1)，s(10ss(10s1)(0.25s1)1)超前校正裝置的傳達(dá)函數(shù)為Gc(s)0.625

11、(4s1)。(0.25s1)6、根軌跡略。單位階躍響應(yīng)為衰減振蕩過(guò)程的參數(shù)取值范圍是k2。7、c(s)11，E(s)1C(s)11。R(s)s2R(s)R(s)s218、（1）以原點(diǎn)為中心點(diǎn)的圓；（2）以（1，0）為中心點(diǎn)的圓。相軌跡圖略。自動(dòng)控制原理試卷A（4）1（9分）設(shè)單位負(fù)反響系統(tǒng)開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)分布以下列圖，試?yán)L制其一般根軌跡圖。（其中-P為開(kāi)環(huán)極點(diǎn),-Z為開(kāi)環(huán)零點(diǎn)）2.（10分）已知某系統(tǒng)初始條件為零，其單位階躍響應(yīng)為()11.84t0.8e9t(t0)，hte試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)及單位脈沖響應(yīng)。23（10分）系統(tǒng)閉環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)n2，若要使系統(tǒng)在欠阻尼情況下的單nss22n位階躍響

12、應(yīng)的超調(diào)量小于16.3%，調(diào)治時(shí)間小于6s，峰值時(shí)間小于6.28s，試在S平面上繪出滿足要求的閉環(huán)極點(diǎn)可能位于的地域。4（8分）已知一單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)K(K1)，畫出其奈氏曲線s1并用奈氏判據(jù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)的牢固性。5（12分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以下，試?yán)L制K由0+變化的根軌跡，并確定系統(tǒng)階躍響應(yīng)分別為衰減振蕩、單調(diào)衰減時(shí)K的取值范圍。6（12分）某最小相位系統(tǒng)用串通校正，校正前后對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)漸近線分別如圖中曲線(2)、(1)所示，試求校正前后和校正裝置的傳達(dá)函數(shù)G1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么種類的校正。7（15分）題6圖示采樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。已知采

13、樣周期T=1秒。RT1eTskssC題6圖1）求使系統(tǒng)牢固的k值；2）當(dāng)k=1時(shí)，求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)3）求單位階躍擾動(dòng)下的穩(wěn)態(tài)誤差。8（12分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以下，試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)C(s)。R(s)G4RsCsG1G2G3H19（12分）非線性系統(tǒng)線性部分的開(kāi)環(huán)頻率特點(diǎn)曲線與非線性元件負(fù)倒數(shù)描繪曲線以以下列圖所示，試判斷系統(tǒng)牢固性，并指出1和G（j）的交點(diǎn)可否為自振點(diǎn)。N(x)參照答案A（4）1、根軌跡略，2、傳達(dá)函數(shù)G(s)(s36；單位脈沖響應(yīng)c(t)7.2e4t7.2e9t(t0)。4)(s9)3、0.5;0.5;d0.5，圖略。4、圖形略；閉環(huán)系統(tǒng)不牢固。5、根軌跡略。衰減振蕩時(shí)待

14、定參數(shù)的取值范圍為1k12；單調(diào)衰減時(shí)待定參數(shù)的取值范圍為k12。6、校正前G1(s)1；s(0.1s1)(0.01s1)校正后G1(s)10(10s1)；s(100s1)(0.1s1)(0.01s1)滯后校正網(wǎng)絡(luò)G1(s)10(10s1)(100s1)。7、(1)0k2(2)y(nT)=1n=1(3)ess=0C(s)G1G2G3G1G4。8、G1G2G3G2G3H2R(s)1G1G2H1G1G49、（a）系統(tǒng)不牢固，在A、B交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生自振蕩。A為牢固的自振蕩，B為不牢固的自振蕩；（b）系統(tǒng)不牢固，交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生牢固的自振蕩；（c）系統(tǒng)不牢固，在A、B交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生自振蕩。A為不牢固的自振蕩，

15、B為牢固的自振蕩；（d）系統(tǒng)不牢固，在A、B交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生自振蕩。A為不牢固的自振蕩，B為牢固的自振蕩。自動(dòng)控制原理試卷A（5）一、基本看法題：（35分）1某系統(tǒng)在單位階躍輸入及零初始條件下的輸出響應(yīng)為C(t)1ete2t,求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)和單位斜坡響應(yīng)。（9分）2單位負(fù)反響系統(tǒng)開(kāi)環(huán)奈氏曲線分別以以下列圖所示，其中分別為右半平面和原點(diǎn)出的極點(diǎn)數(shù)，試確定系統(tǒng)右半平面的閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)，并判斷閉環(huán)牢固性。（6分）3.某系統(tǒng)閉環(huán)特點(diǎn)方程為()62s58s412s320s216s160，試判斷閉環(huán)穩(wěn)Dss定性，并確定閉環(huán)系統(tǒng)在右半平面、左半平面和虛軸的極點(diǎn)個(gè)數(shù)。（10分）控制系統(tǒng)以以下列圖所示，已知r(t)=

16、t，n(t)=1(t)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并說(shuō)明要想減小穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)采用什么措施。（10分）二綜合解析計(jì)算題：（65分）1（13分）試求以下列圖所示無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的傳達(dá)函數(shù)，其中R1=R2=1，L=1H，C=1F，并求當(dāng)u1(t)5sin2t時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。2（12分）求圖示失散系統(tǒng)輸出C（z）的表達(dá)式。3（14分）某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)曲線以以下列圖所示，其中曲線（1）和曲線（2）分別表示校正前和校正后的，試求解：（a）確定所用的是何種性質(zhì)的串通校正，并寫出校正裝置的傳達(dá)函數(shù)Gc（s）。b）確定校正后系統(tǒng)臨界穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)的開(kāi)環(huán)增益值。c）當(dāng)開(kāi)環(huán)增益K=1時(shí)，求校正后系統(tǒng)的相位裕量和幅值裕量h。4（14

17、分）某系統(tǒng)方框圖以下，若要求r(t)=1(t)時(shí)，超調(diào)量%16.3%，峰值時(shí)間tp秒，試?yán)L制K由0+變化的根軌跡。在根軌跡圖上標(biāo)出滿足性能要求的根軌跡，并求出相應(yīng)點(diǎn)的取值范圍。?5（12分）已知非線性系統(tǒng)微分方程為xx0，試用直接積分法求該系統(tǒng)的相軌跡，并研究其極性。參照答案A（5）一、基本看法題1、傳達(dá)函數(shù)為G(s)s22s2；單位斜坡響應(yīng)為c(t)tete2t。s23s22、（1）系統(tǒng)牢固；（2）系統(tǒng)牢固。3、系統(tǒng)不牢固，左半平面2個(gè)根，虛軸上4個(gè)根，右半平面沒(méi)有根。114、ess。k1k2k1二、綜合解析計(jì)算題1、傳達(dá)函數(shù)G(s)s1；22ss2系統(tǒng)在特定輸入下的穩(wěn)態(tài)輸出為u2(t)2.

18、5sin(2t53.1)。G1(z)R(z)2、（1）c(z)；1G1G2(z)G1(z)G3(z)G1R(z)（2）c(z)。1G1(z)G2(z)G3(z)3、（1）校正前G1(s)k(10s1)；1)2(0.01ss(s1)校正后G1(s)k；1)(0.01ss(0.1s1)滯后-超前校正網(wǎng)絡(luò)Gc(s)(s1)2。1)(10s(0.1s1)（2）k=110；（3）C1,83.72kg3.3。4、根軌跡略，相應(yīng)點(diǎn)的取值范圍為d1,0.5。5、開(kāi)關(guān)線為x=0，在開(kāi)關(guān)線左側(cè)相軌跡是以原點(diǎn)為鞍點(diǎn)的雙曲線，在開(kāi)關(guān)線右側(cè)相軌跡是以原點(diǎn)為中心點(diǎn)的圓。相軌跡圖略。自動(dòng)控制原理試卷A（6）一、（12分）某

19、系統(tǒng)方框圖以下列圖。試求傳達(dá)函數(shù)Y(s)，E(s)R(s)R(s)0.5R(s)E(s)1y(s)11s1s2s32二、（12分）某系統(tǒng)方框圖如圖，若要求r(t)1(t)時(shí)：超調(diào)量%16.3%，峰值時(shí)間tp秒。試?yán)L制K由(0,)變化的根軌跡。在根軌跡圖上標(biāo)出滿足性能要求的根軌跡，并求相應(yīng)的取值范圍。R(s)1Y(s)s23Ks1三、（12分）典型二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為2nG(s)s(s2n)當(dāng)取r(t)2sint時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為css(t)2sin(t450)，試確定系統(tǒng)參數(shù),n四、（12分）對(duì)以下列圖所示的系統(tǒng)，試求：當(dāng)r(t)=1(t)和n(t)=1(t)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess；五、

20、（14分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以下，要求：（1）繪出系統(tǒng)穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)奈奎斯特曲線的大體圖形。（2）在奈奎斯特圖上證明系統(tǒng)臨界穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)的0.01。100Y(s)R(s)s(s1)s1六、（14分）某最小相位系統(tǒng)采用串通滯后校正Gc(s)Ts1，校正前開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)漸aTs1近線如圖。要求校正后幅值穿越頻率wce（l,c,d,e,均為給定正常數(shù)）。試求校正裝置傳達(dá)函數(shù)Gc(s)和校正后開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)G(s)。L(db)20db/dec40db/decw(rad/s)0dbelcd60db/bec七、（12分）某采樣系統(tǒng)如圖。若要求當(dāng)r(t)43t時(shí)ess*1。求K的取值范圍。REE*eTsY1K(0.4s1)T1.

21、2sss八、（12.11.11.分）某系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程為：當(dāng)ee：e0；當(dāng)ee：ee10。試2222.在ee相平面上繪制由e(0)e(0)1開(kāi)始的相軌跡，并由相軌跡確定到達(dá)牢固所需的時(shí)間。參照答案A（6）1、Y(s)s20.53.5,E(s)s24s3R(s)4sR(s)s24s3.52、2K2.83、1.5,n3.44、ess111K1K2K15、證明略。6、Gc(s)Ts1，校正后G(s)K(Ts1),Kc2,c2aTs1s(Ts11)(1lle1)(ss1)ld7、3.75k5。8、開(kāi)關(guān)線左側(cè)相軌跡為（-1，0）為圓心的圓，右側(cè)為平行橫軸的直線。6.71秒。自動(dòng)控制原理試卷A（7）1（10分

22、）設(shè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)（）、零點(diǎn)（）分布如題1圖所示。試畫出相應(yīng)的根軌跡圖。ImjImjImj0Re00ReRe（a）（b）（c）ImImjj00ReRe（d）（e）題1圖2、（10分）已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅相頻率特點(diǎn)以以下列圖所示，試依照奈氏判據(jù)鑒識(shí)系統(tǒng)的牢固性,并說(shuō)明閉環(huán)右半平面的極點(diǎn)個(gè)數(shù)。其中p為開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)在s右半平面極點(diǎn)數(shù)，Q為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。ImIm0Im0ReReRe101100p0p0p0Q1Q3Q00(a)(b)(c)3、（15分）某系統(tǒng)方框圖以以下列圖所示，試：（1）繪制系統(tǒng)的一般根軌跡并寫出繪制步驟；（2）應(yīng)用根軌跡法解析系統(tǒng)穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)K的取值范圍。R(s)K1C(s)0.5s1s

23、(s1)4、（10分）已知單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為2s1G(s)2，試求系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)s和單位階躍響應(yīng)。5、（10分）已知一復(fù)合控制系統(tǒng)的方框圖以下，r(t)2t1(t)試求：（1）無(wú)補(bǔ)償通道Ks時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；KsR(s)E(s)KC(s)2Ks(0.25s1)（2）加入補(bǔ)償通道Ks后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（12分）6、（15分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以下列圖：R(s)Gc(s)1C(s)s2（1）當(dāng)選擇校正裝置Gc(s)kc時(shí)，解析系統(tǒng)牢固性；（2）當(dāng)選擇校正裝置Gc(s)10s1時(shí)，解析系統(tǒng)牢固性，若系統(tǒng)牢固計(jì)算c和；0.01s1（3）確定校正后的系統(tǒng)型別及開(kāi)環(huán)增益。7、（15分）設(shè)失散控制系

24、統(tǒng)結(jié)構(gòu)以下列圖。(1)求C(Z)/R(Z)和E(Z)/R(Z)；(2)為保證系統(tǒng)牢固k和T之間應(yīng)滿足什么關(guān)系。r(t)e(t)T1eTs1c(t)Ks(s2)8、（15分）應(yīng)用描繪函數(shù)法解析非線性系統(tǒng)。第一應(yīng)該歸化系統(tǒng)模型。試將以下非線性系統(tǒng)化為吻合要求的形式。（N(A)為非線性環(huán)節(jié)）N(A)G(s)(a)H(s)G(s)H(s)N(A)(b)1KJs2(c)N(A)s參照答案A（7）1、根軌跡略。2、（a）不牢固，右半平面有兩個(gè)根。（b）系統(tǒng)牢固。（c）不牢固，右半平面有兩個(gè)根。3、根軌跡略。0k3。4、()2ettet(0);()1ettet(t0)。cttct5、（1）無(wú)補(bǔ)償時(shí)ess1；

25、有補(bǔ)償時(shí)ess1k2。2k2k6、（1）系統(tǒng)不牢固。（2）系統(tǒng)牢固，c10,83.72。（3）2型系統(tǒng)，k=1。7、G(z)0.5k(1e2T);ze2Tc(z)0.5k(1e2T)e2T);E(z)ze2TR(z)ze2T0.5k(1R(z)ze2T0.5k(1e2T)e2T0.5k(1e2T)18、方框圖略。各系統(tǒng)的線性部分為（a）G(s)H(s)；（b）G(s)H(s)；（c）ks。1G(s)Js2k自動(dòng)控制原理試卷A（8）1、（10分）系統(tǒng)方框圖以以下列圖所示，若系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量%16.3%，在單位斜坡輸入時(shí)ess=0.25,試求：（1），n，K，T的值；R(s)E(s)1C(

26、s)Ks(s1)Ts1（2）單位階躍響應(yīng)的調(diào)治時(shí)間ts，峰值時(shí)間tp。2、（15分）某系統(tǒng)方框圖以以下列圖所示，試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)C(s),E(s)。R(s)R(s)G3(s)R(s)E(s)C(s)G1(s)G2(s)3、擁有擾動(dòng)輸入的控制系統(tǒng)以以下列圖所示，求：當(dāng)r(t)n1(t)n2(t)1(t)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）N1(s)N2(s)R(s)12C(s)0.1s1s(s1)4、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近線以以下列圖所示：（1）試寫出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)，并計(jì)算各參數(shù)；（2）大體畫出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特點(diǎn)的大體曲線。L()(dB)41.25404020050041004

27、05、（20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以下列圖：用根軌跡的角均分線法將主導(dǎo)極點(diǎn)設(shè)計(jì)在SA2j23處，試確定校正裝置Gc(s)szc中的kc、zc和pc參數(shù)；R(s)Gc(s)1C(s)kcpcss22）確定校正后的系統(tǒng)型別及開(kāi)環(huán)增益；3）計(jì)算校正后的超調(diào)量和調(diào)治時(shí)間；（4）計(jì)算校正后的c和。6、（15分）解析以下列圖所示的二階采樣系統(tǒng)，試求在帶與不帶零階保持器的兩種情況下，當(dāng)T1,k01時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳達(dá)函數(shù)。R(s)1eTsk0C(s)Tss(s1)注：z1z，z1(zTz，z1z。sz1s21)2sazeaT7、（15分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，設(shè)m1，假定初始條件為e(0)6,e(0)0，求系統(tǒng)相軌跡J2

28、方程及繪制相軌跡。e(t)xeMy1c(t)s1Js2r(t)0-M參照答案A（8）1、（1）0.5,n2,k4,T0.25；（）ts3sstp1.81s。2(4),2、c(s)G2G3G1G2G3G1G2;E(s)1G2G2G3。R(s)12G1G2G1G2R(s)12G1G2G1G23、ess1。1s1)100(14、圖略。G(s)16,0.433,k100,T11。(20.35s1)1616s1)(s5005、（1）pc8,zc2,kc32；（2）校正后的系統(tǒng)型別為2，開(kāi)環(huán)增益為8；（3）ts2s,%16.3%；（4）c4,36.86。6、不帶零階保持器G(z)z20.63z；帶保持器G

29、(z)0.37z0.26。0.73z0.37z2z0.367、圖略。開(kāi)關(guān)線為ee0，相軌跡起于右側(cè)（6，0）處為張口向左的拋物線，拋物線方程為e2e6；左側(cè)的拋物線方程為e2e4。在開(kāi)關(guān)線處交替，自動(dòng)控制原理試卷A（9）1、（10分）已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為C(t)5(1e0.5t)(t0)，試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù)G(s)及調(diào)治時(shí)間ts(0.02)。2、（10分）某閉環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)方程為D(s)s46s3(k2)s23ks2k0，試求系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩的k值。3、（12分）某系統(tǒng)方框圖以下，試求：（1）C(s),E(s)；（2）C(s),E(s)。R(s)R(s)N(s)N(s)N(s)R(s)E(s

30、)G2C(s)G1G34、（9分）已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)零、極點(diǎn)分布以以下列圖所示，試大體描繪出一般根軌跡的形狀。ImImIm0ReReRe005、（15）已知單位反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為K2，K0。Gkss2s1（1）繪制開(kāi)環(huán)頻率特點(diǎn)的極坐標(biāo)圖（從）；2）依照奈奎斯特牢固判據(jù)判斷系統(tǒng)的牢固性；3）當(dāng)系統(tǒng)不穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算閉環(huán)系統(tǒng)在右半平面的極點(diǎn)數(shù)。6、（15分）已知單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)400，試從以下三種串通G(s)s2(0.01s1)校正網(wǎng)絡(luò)中選擇一種使系統(tǒng)的牢固程度最好。Gc1(s)s1，Gc2(s)0.1s1，Gc3(s)(0.5s1)2。10s10.002s1(10s1)(0.04s1)

31、7、（15分）設(shè)一采樣系統(tǒng)以下列圖，采樣周期Ts=1。1）求閉環(huán)z傳達(dá)函數(shù)。2）試求其在階躍輸入下的輸出c(kTs)R(s)1C(s)s(s1)Ts8、（14分）試?yán)L制xxx0方程所描繪系統(tǒng)的根軌跡。參照答案A（9）1、5G(s)2s1,ts8s。2、k=4c(s)G1G2G3G2G3E(s)1G2G2G3R(s)1G2G1G2G3;G1G2G33、R(s)1G2c(s)G3E(s)G3N(s)1G2G1G2G3;G1G2G3N(s)1G24、根軌跡略。5、圖略。6、圖略。選擇超前校正時(shí)，網(wǎng)絡(luò)校正的動(dòng)向收效最好。7、G(z)0.63z;(z)z20.63z;c(z)0.63z11.10z21.

32、21z3(z1)(z0.37)0.74z1.378、圖略。開(kāi)關(guān)線為x=0；左側(cè)相軌跡以原點(diǎn)為焦點(diǎn)的向心螺旋線；右側(cè)為以原點(diǎn)為鞍點(diǎn)的雙曲線。相軌跡在開(kāi)關(guān)線處圓滑連接。自動(dòng)控制原理試卷A(10)一、（12分）典型二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為2G(s)n2n)s(s當(dāng)取r(t)2sint時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為css(t)2sin(t450)，試確定系統(tǒng)參數(shù),n二、（12分）試求以下列圖所示無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)的的傳達(dá)函數(shù)，畫出其伯德圖并說(shuō)明其特點(diǎn)(是超前還是滯后)。CR1U1R2U2三、（12分）某閉環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)方程為D(s)s46s3(k2)s23ks2k0，試求系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩的k值。四、（13分）某單位負(fù)反

33、響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為12s，試?yán)L制系統(tǒng)K由G(s)1)(s(Ks1)0變化的根軌跡，寫出繪制步驟，并說(shuō)明閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)K的取值范圍。（13分）五、（13分）系統(tǒng)方框圖以下列圖，試求當(dāng)r(t)(10.5t)1(t),n(t)(10.1t)1(t)時(shí)系統(tǒng)總誤差ess0.4時(shí)K的取值范圍。N(s)R(s)E(s)1KC(s)s(s2)s3六、（12分）某采樣系統(tǒng)如圖。若要求當(dāng)r(t)43t時(shí)ess*1。求K的取值范圍。REE*1eTsYK(0.4s1)T1.2sss七、（14分）某最小相位系統(tǒng)用串通校正，校正前后對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)漸近線分別如圖中曲線(2)、(1)所示，試求校正前后和校正裝置的傳達(dá)函數(shù)G

34、1(s),G2(s),Gc(s)，并指出Gc（S）是什么種類的校正。C(s)E(s)八、（12分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以下，試求系統(tǒng)的傳達(dá)函數(shù),參照答案A(10)1、1.5,n3.42、U1(s)R1R2CsR2，超前U2(s)R13、k=4。4、零度根軌跡，圖略。1K145、15=K306、3.75k5。7、校正前G1(s)1；s(0.1s1)(0.01s1)校正后G1(s)10(10s1)；s(100s1)(0.1s1)(0.01s1)滯后校正網(wǎng)絡(luò)G1(s)10(10s1)。(100s1)8、Cs2s5,Ess32.5s26.5s15Rss32.5s27.5s14Rss32.5s27.5s14自

35、動(dòng)控制原理試卷A（11）一、問(wèn)答題（30分）1試畫出一般自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各部分的作用？（6分）2什么是最小相位系統(tǒng)和非最小相位系統(tǒng)？最小相位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么？（6分）3試畫出超前網(wǎng)絡(luò)的伯德圖，并說(shuō)明其特點(diǎn)以及用頻率法超前校正的使用條件？（6分）4相平面解析法使用的限制性是什么？（6分）5寫出繪制根軌跡的條件方程？（6分）二、（10分）已知系統(tǒng)由以下方程組成，試畫出該系統(tǒng)的方框圖或信號(hào)流圖，并求出閉環(huán)傳達(dá)函數(shù)Y(s)。X(s)X1(s)G1(s)X(s)G1(s)G7(s)G8(s)Y(s)X2(s)G2(s)X1(s)G6(s)X3(s)X3(s)X2(s)Y(s)G5

36、(s)G3(s)Y(s)G4(s)X3(s)三、（10分）一系統(tǒng)以以下列圖所示1）要使系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)在5j5處，求相應(yīng)的K1,K2值；2）設(shè)計(jì)G1(s)使系統(tǒng)在r(t)單獨(dú)作用下無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差；3）設(shè)計(jì)G2(s)使系統(tǒng)在n(t)單獨(dú)作用下無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。G1(s)G2(s)N(s)R(s)K11C(s)s1sK2s1四、（10分）已知單位負(fù)反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為k。G(s)s(s6)(s3)（1）繪制系統(tǒng)的根軌跡（0k）；（2）求系統(tǒng)臨界牢固的k值與系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)。五、（10分）試回答以下問(wèn)題，重視從物理看法說(shuō)明：1）有源校正裝置與無(wú)源校正裝置有何不相同特點(diǎn)？在實(shí)現(xiàn)校正規(guī)律時(shí)，它們的作用可否相同？2）

37、相位滯后網(wǎng)絡(luò)的相位角是滯后的，為什么能夠來(lái)改進(jìn)系統(tǒng)的相位裕量？3）滯后從控制噪音的角度考慮，最好采用哪一種校正形式？j六、（10分）某單位負(fù)反響系統(tǒng)前向通路上有一個(gè)描繪函數(shù)為e4N(A)非線性環(huán)節(jié)，線性A30，試用描繪函數(shù)法確定系統(tǒng)可否產(chǎn)生自振蕩？若存在求自振部分的傳達(dá)函數(shù)為G(s)s(s2)蕩的參數(shù)。七、（10分）失散系統(tǒng)方框圖以以下列圖所示。當(dāng)輸入r(t)21(t)，要求穩(wěn)態(tài)誤差e*ss0.1,求k的取值范圍。R（s）T=0.11eTsCk（s）s(s1)參照答案A(11)1、略。2、Y(s)G2G3G4X(s)1G2G3G6G2G3G4G7G2G3G4G8G3G4G53、（1）K150,

38、K21,G1s,G2s50K2s14、（1）根軌跡略。（2）k=162。（3）系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)：-9，j325、略。6、2,A5.37、18K20.1自動(dòng)控制原理A(12）一、填空（15分）1在古典控制理論中，描繪控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有、等。2為了減小穩(wěn)態(tài)誤差，可前向通道積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)或開(kāi)環(huán)增益。3PID控制器的傳達(dá)函數(shù)為，其中積分時(shí)間越大，積分作用越，微分時(shí)間越大，微分作用越。4利用“三頻段”的看法，能夠由開(kāi)環(huán)頻率特點(diǎn)方便地解析系統(tǒng)特點(diǎn)。低頻段斜率和地址決定了系統(tǒng)的；中頻段斜率、開(kāi)環(huán)截止斜率及中頻段長(zhǎng)度表征了系統(tǒng)的；高頻段特點(diǎn)則反響了系統(tǒng)的。5非線性系統(tǒng)的解析設(shè)計(jì)方法有、等。6對(duì)于用閉環(huán)脈沖傳達(dá)函

39、數(shù)描繪的采樣控制系統(tǒng)，系統(tǒng)牢固的充分必要條件是。二、（10分）系統(tǒng)方框圖以以下列圖所示，試用梅遜公式求出它們的傳達(dá)函數(shù)C(s)。R(s)R(s)1C(s)10ss1kS三、（15分）已知某控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖以以下列圖所示：N(s)R(s)E(s)200.1C(s)0.01s1s(0.5s1)圖中，R(s)和N(s)分別是系統(tǒng)的給定輸入和擾動(dòng)輸入量，C(s)是輸出量。求：（1）確定系統(tǒng)在給定r(t)1(t)作用下的動(dòng)向性能指標(biāo)（超調(diào)量%和調(diào)治時(shí)間ts）；（2）確定系統(tǒng)在給定信號(hào)r(t)0.2t和擾動(dòng)信號(hào)n(t)1(t)共同作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess。四、（15分）以以下列圖所示的控制系統(tǒng)。試畫出系統(tǒng)隨

40、參數(shù)a變化的根軌跡，并確定使閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)的阻尼比為0.5時(shí)的a值。resa10ys8s(s1)五、（15分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以及校正后的對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)漸近線以以下列圖所示。求：（1）寫出串通校正裝置的傳達(dá)函數(shù)G校(s)；說(shuō)明是什么型式的校正；（2）畫出G校s的幅頻特點(diǎn)漸近線，注明各轉(zhuǎn)折點(diǎn)角頻率。E(s)GosC(s)G校s80R(s)Go(s)s(s2)(s20)100-60六、（15分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以以下列圖所示，k1,T1s,r(t)(1t)1(t)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。r(t)e（t）T=0。11eTsc（t）e*（t）kss(s1)七、（15分）非線性系統(tǒng)以以下列圖1所示，G(j),12所示。曲

41、線以以下列圖N(A)（1）判斷系統(tǒng)可否存在自振蕩？若存在，求出自振蕩頻率和相應(yīng)的開(kāi)環(huán)增益k；（2）試定性解析，當(dāng)k增大時(shí)，系統(tǒng)的自振蕩振幅和頻率會(huì)怎樣變化？+jkN（A）s(s1)1350+EA-/4w圖2參照答案A(12)1、略。2、C(s)11s1111k)sR(s)(1k)s2(13、ess=0.154、根軌跡略。5、（1）校正后的傳達(dá)函數(shù)：G(s)K(s1)s(10s1)(0.1s1)(0.05s1)滯后超前網(wǎng)絡(luò)：Gjiao(s)25(s1)(0.5s1)，(10s1)(0.1s1)（2）圖略。（3）39.206、ess=17、存在牢固的自振蕩。1,K3.14自動(dòng)控制原理試卷A（13）

42、1(12分)一單位反響控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為G(s)as1，式中a0.4,b0.5s(sb)（1）指出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)及開(kāi)環(huán)極點(diǎn)；（2）指出系統(tǒng)閉環(huán)零點(diǎn)及閉環(huán)極點(diǎn)；（3）求出系統(tǒng)的阻尼比及自然振蕩角頻率n；（4）求當(dāng)a0時(shí)系統(tǒng)的性能指標(biāo)%,ts。2（10分）系統(tǒng)閉環(huán)特點(diǎn)方程為D(s)s64s54s44s37s28s100試判斷閉環(huán)牢固性，并確定所有特點(diǎn)根的分布。3（10分）試求以下列圖所示方塊圖的傳達(dá)函數(shù)Y(s),Y(s),E(s),E(s),Z(s)。X(s)F(s)X(s)F(s)E(s)F(s)X(s)E(s)G(s)Y(s)Z(s)H(s)4（14分）設(shè)單位反響系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳達(dá)函數(shù)為：G(s)5(1s)(s1)(Ts1)繪制T從0變化的根軌跡，并求出閉環(huán)系統(tǒng)在階躍信號(hào)作用下，輸出響應(yīng)為單調(diào)衰減過(guò)程的T的范圍。5（12分）已知兩系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特點(diǎn)以下列圖，試問(wèn)在系統(tǒng)（a）中加入何樣的串通環(huán)節(jié)能夠達(dá)到系統(tǒng)（b）。（w）-20-4