2011年中国计量学院考研试题810自动控制原理
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精品文档期末复习题概念题一、填空题1、把输出量直接或间接地反馈到输入端, 形成闭环参与控制的系统, 称作 闭环控制系统 。
2、传递函数反映系统本身的瞬态特性,与本身参数和结构有关,与输入和初始条件无关 。
3、最大超调量只决定于阻尼比, 越小,最大超调量越小。
1 4 、 已 知系 统 频 率 特 性 为1 , 当 输 入 为 x(t )sin 2t 时 , 系 统 的 稳 态 输 出 为5 j1 sin(2t tg 110) 。
1015、校正装置的传递函数为 G c (s)1 aTs,系数 a 大于 1,则该校正装置为超前校1 Ts正装置。
6、如果max为 f(t ) 函数有效频谱的最高频率,那么采样频率s 满足条件s2max时,采样函数f *( )能无失真地恢复到原来的连续函数f (t ) 。
t二、单选题1、闭环控制系统的控制方式为D 。
A. 按输入信号控制B. 按扰动信号控制C. 按反馈信号控制D. 按偏差信号控制2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零,则该系统的开环传递函数可能是D。
A.Ks dKKTs 1B.b) C.a)D.s(s a)(s s(ss 2 (s a)3、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示, 其开环右半 S 平面极点数 P=0,系统型号 v1 ,则系统 A 。
j 1 0A. 稳定B.不稳定C.临界稳定D. 稳定性不能确定4、串联滞后校正是利用B,使得系统截止频率下降,从而获得足够的相角裕度。
A.校正装置本身的超前相角B.校正装置本身的高频幅值衰减特性C.校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减 D .校正装置富裕的稳态性能5、设离散系统闭环极点为z i i j i ,则C。
A.当B.当i0 时,其对应的阶跃响应是单调的;i0 时,其对应的阶跃响应是收敛的;C.当2 2 1时,其对应的阶跃响应是收敛的;i iD.当i 0 时,其对应的阶跃响应是等幅振荡。
三、是非题1、对于线性定常负反馈控制系统,(1) 它的传递函数随输入信号变化而变化( ×)(2) 它的稳定性随输入信号变化而变化( ×)(3) 它的稳态误差随输入信号变化而变化( √)(4) 它的频率特性随输入信号变化而变化( ×)(5) 它的特征方程是唯一的( √)(6) 劳斯判据是根据系统闭环特征方程系数判别闭环系统稳定性的一种准则( √)(7) 奈氏判据是根据系统闭环频率特性判别闭环系统稳定性的一种准则( ×) 2.减小或消除系统给定稳态误差的措施包括(1) 减小系统开环增益( × )(2) 在系统的前向通路或主反馈通路设置串联积分环节( √ ) 3.利用相位超前校正,可以增加系统的频宽,提高系统的快速性和稳定裕量(√) 4、已知离散系统差分方程为c( k 2) 3c( k 1) 2c(k) 3r (k 1) r (k)则脉冲传递函数为3z 1 (√ )3z 2z2计算题一、某闭环控制系统如图所示,其中G1 s s 1, G2 (s) 10 , H s 2 s s( s 10)R(s)E(s)C(s)G1(s)G2(s)H (s)1、试求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。
自动控制原理试题1一、单项选择题(每小题1分,共20分)1. 系统和输入已知,求输出并对动态特性进行研究,称为()A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在()上相等。
A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量,产生一个及输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为()A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时,延迟环节频率特性极坐标图为()A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后,以电动机的转速为输出变量,电枢电压为输入变量时,电动机可看作一个()A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传递函数为,则它的开环增益为()A.1B.2C.5D.107. 二阶系统的传递函数,则该系统是()A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统C.过阻尼系统D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的ζ不变,提高ωn,则可以()A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节Ts(ωj(,当频率时,则相频特性)G∠为()=1)sG+A.45°B.-45°C.90°D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大,其()A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ,则此系统 ( )A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为:,当k =( )时,闭环系统临界稳定。
A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ,则此系统中包含正实部特征的个数有( )A.0B.1C.2D.314.单位反馈系统开环传递函数为,当输入为单位阶跃时,则其位置误差为( )A.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为,则它是一种( )A.反馈校正B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差e ss 及误差信号E (s )的函数关系为( )A.)(lim 0s E e s ss →=B.)(lim 0s sE e s ss →= C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞→= 17.在对控制系统稳态精度无明确要求时,为提高系统的稳定性,最方便的是( )A.减小增益B.超前校正C.滞后校正D.滞后-超前18.相位超前校正装置的奈氏曲线为( )A.圆B.上半圆C.下半圆D.45°弧线19.开环传递函数为G (s )H (s )=,则实轴上的根轨迹为( )A.(-3,∞)B.(0,∞)C.(-∞,-3)D.(-3,0)20.在直流电动机调速系统中,霍尔传感器是用作( )反馈的传感器。
2009年北理810 真题回忆2010年北京理工大学自动控制原理(810)真题(回忆版)2010年试卷总共九道大题,没有选择填空题,除六七题外,每道大题均在3问到5问之间一、二阶系统分析题目给出了一个二阶系统(带框图需要自己求传递函数)的单位阶跃响应的曲线图,让求其峰值,超调量等,这题不难,只需想到其阶跃响应应该是单位阶跃响应的积分,然后在所给曲线上找到与该图像与X轴的交点,这就是峰值时间,积分面积就是峰值,但是给出的数很怪,很影响人的情绪让人一看就不想做的那种,不过总体说来这应该算是试卷上最简单的题之一了,要分析加计算估计20分钟----25分钟。
二、系统框图分析给了一个框图,第一问让化简,它只是让证明,结果已经给了就是用平常的框图化简方法与Mason公式,我之前做了大量的框图化简的题,结果还是没证出来,应该有难度的,大家可以参考一下东北大学09年的那个框图化简题,应该有这个难度,就是知道框图但是很巧妙化Mason图很容易画错的那种,框图化简也不好弄,第二三四问然后赋予了第一问中的G(s)比较麻烦的式子,让你证明这个那个,比如说该系统对所有的某个参数都稳定啦之类,不难,思路你都会,很麻烦,一遍做对很不简单,要完整做完至少至少30分钟(如果你计算能力超强,写字很清晰的话)。
三、状态空间方法第一问还是证明,很麻烦,类似06年第二题,不过T矩阵让你自己取,然后他还给你了一个取矩阵的方法,也是很麻烦,不过如若你线性代数学得好的话,你可以根据给的那个方法一眼抽出该矩阵怎么取,不过计算量超大的,那个变换后的A矩阵,应该是T的逆乘A乘T,这里面T是4*4矩阵,A是含t的约旦标准型,结果可以从试卷这边写到那边,这一问做出来,至少20分钟,后面还有三问,判断可控客观性什么的,这个简单,但通篇做出来,至少30分钟吧。
四、根轨迹方法:用了第一题还是第二个题的框图来着,忘了,让画根轨迹,非最小相位环节的,两个复数零点两个开环零点,光求那个分离点,四个分母通分化简嘛,何况还是复数的,每个通分后都是三项,求出分离点就二十分钟没了,何况还要求什么入射角出射角什么的,第一问保守35分钟,第二问第三问没心情做了,当时一看时间过去一大半了,铁定做不完了,让证明对所有什么都稳定之类,当时脑子糊糊,没啥思路,应该要转个弯的。
第一章 习题答案1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a ,b 与c ,d 用线连接成负反馈状态;(2) 画出系统方框图。
解 (1)负反馈连接方式为:d a ↔,c b ↔;(2)系统方框图如图解1-1 所示。
1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理,并画出系统方框图。
题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时,电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。
与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动,大门达到开启位置。
反之,当合上关门开关时,电动机带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1-2所示。
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量,画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比,c u 增高,炉温就上升,c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制,该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量,输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较,得出偏差电压e u ,经电压放大器、功率放大器放大成a u 后,作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下,炉温等于某个期望值T °C ,热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时,0=-=f r e u u u ,故01==a u u ,可逆电动机不转动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使c u 保持一定的数值。
这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失),则出现以下的控制过程:控制的结果是使炉膛温度回升,直至T °C 的实际值等于期望值为止。
一、 单项选择题(每题 1 分,共 20 分)1. 系统和输入已知,求输出并对动向特征进行研究,称为(C )A. 系统综合B.系统辨别C.系统剖析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频次特征在( A )上相等。
A. 幅频特征的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频次3. 经过丈量输出量,产生一个与输出信号存在确立函数比率关系值的元件称为(C ) A. 比较元件 B.给定元件 C.反应元件 D.放大元件 4. ω从 0 变化到 +∞时,延缓环节频次特征极坐标图为( A )A. 圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽视电动机的电枢电感后,以电动机的转速为输出变量,电枢电压为输入变量时,电动机可看作一个( B )A. 比率环节B.微分环节C.积分环节D. 惯性环节 6. 若系统的开环传 递函数为10,则它的开环增益为( C )2)s(5 s7. 二阶系统的传达函数 G( s) 2 5 ,则该系统是( B )s 2s 5A. 临界阻尼系统B.欠阻尼系统C.过阻尼系统D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的 ζ不变,提升 ωn ,则能够( B )A. 提升上涨时间和峰值时间B.减少上涨时间和峰值时间C.提升上涨时间和调整时间D.减少上涨时间和超调量9. 一阶微分环节 G ( s) 1 Ts ,当频次1时,则相频特征G ( j ) 为( A )TA.45 °B.- 45°C.90 °D.- 90°10.最小相位系统的开环增益越大,其( D )A. 振荡次数越多B.稳固裕量越大C.相位变化越小D.稳态偏差越小11.设系统的特点方程为 D s s 48s 3 17 s 2 16s50,则此系统 ( A )A. 稳固B.临界稳固C.不稳固D.稳固性不确立。
12.某单位反应系统的开环传达函数为: G sk,当 k=( C )时,闭环系1)( s 5)s(s 统临界稳固。
13.设系统的特点方程为 D s 3s 410s 3 5s 2 s 20,则此系统中包括正实部特点的个数有(C )14.单位反应系统开环传达函数为 G ss 2 5 ,当输入为单位阶跃时,则其地点误6s差为( C )s若已知某串连校订装置的传达函数为 G c (s) s1,则它是一种( D ) 15. 10s 1A. 反应校订B.相位超前校订C.相位滞后 —超前校订D.相位滞后校订16.稳态偏差 e 与偏差信号 E(s)的函数关系为(B )ssA. e ss lim E(s)B. e ss lim sE(s)s 0s 0C. e ss lim E( s)D. e ss lim sE(s)ss17.在对控制系统稳态精度无明确要求时,为提升系统的稳固性,最方便的是( A )A. 减小增益B.超前校订C.滞后校订D.滞后 -超前 18.相位超前校订装置的奈氏曲线为( B )A. 圆B.上半圆C.下半圆 °弧线 开环传达函数为 G(s)H(s)= 3 K, 则实轴上的根轨迹为( C )19.( s 3)sA.( - 3,∞ )B.(0,∞ )C.(- ∞, - 3)D.( - 3,0)20.在直流电动机调速系统中,霍尔传感器是用作( B )反应的传感器。
中国计量学院
2011年攻读硕士学位研究生入学试题
考试科目名称:自动控制原理
考试科目代码: 810
考生姓名:
考生编号:
本试卷共九大题,共三页。
一、(15分)
控制系统如下图所示:
试求系统的传递函数)(/)(s R s C 。
二、(15分)
已知系统结构如图所示,单位阶跃响应的超调量%3.16%=δ,峰值时间s t p 1=。
1. 根据已知性能指标确定参数K 和τ。
(8分)
2. 计算单位斜坡输入时,系统的稳态误差。
(7分)
三、(15分)
设单位反馈系统的开环传递函数
i
s T s K s T K K s G m m f f
1
)1(1)(0∙
+∙
+∙
= ,
输入信号为 )(1)()(t bt a t r ∙+=, 其中0K , m K , f K , i, f T , m T 均为正数,a 和b 为已知正常数。
如果要求闭环系统的稳态误差ss e <0ε, 其中0ε>0, 试求系统各参数满足的条件。
四、(15分)
已知一单位反馈系统的开环传递函数为:
0(4)
()(2)K s G s s s +=
+。
1. 试证明该系统根轨迹的复数部分为一园,并画出根轨迹。
(8分)
2. 分析K0对系统性能的影响;(5分)
3. 求出系统最小阻尼比所对应的闭环极点。
(2分) 五、(15分)
画出)
52)(2(50
)()(2
+++=
s s s s H s G 的乃氏图,判断对应闭环系统的稳定性。
六、(15分)
已知负反馈控制系统的开环传递函数为
)
5.01()
1.01(10)()(s s s s H s G ++=
,
1. 试绘制开环系统的伯德图;(7分)
2. 求系统的相位稳定裕量和剪切频率ωc 。
(8分)
七、(20分)
已知采样系统结构如图所示,其中采样周期1=T 。
1. 求开环脉冲传递函数和闭环脉冲传递函数;(12分) 2. 求闭环系统稳定时K 的取值范围。
(8分)
八、(20分)
已知线性定常系统的状态方程为:
[]x
y u x x 02102010=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-= 1. 求系统的传递函数()G s ;(6分) 2. 判断系统的可控性和可观性;(6分) 3. 求系统的状态转移矩阵At e 。
(8分) 九、(20分)
已知线性定常系统如下图所示:
1. 写出系统状态空间表达式;(8分)
2. 试设计一个状态反馈矩阵,使系统的闭环极点为j s 532
,1±-=。
(12分)
【完】。