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自动控制原理试卷及答案20套

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《自动控制原理》试卷（一）A一、)(/)(s R s C二、 系统结构图如图所示，τ取何值时，系统才能稳定 ？（10分）三、已知负反馈系统的开环传递函数为，42)2()(2+++=s s s K s W k(1) 试画出以K 为参数系统的根轨迹；(2) 证明根轨迹的复数部分为圆弧 。

（15分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为)15.0(100)(+=s s s W K ，现加入串联校正装置：101.011.0)(++=s s s W c ，试： （20分）（1） 判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？ （2） 绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。

（3） 计算校正后的相位裕量。

五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 绘制起始点在0)0(,1)0(00==>=c cc c 的c c -平面上的相轨迹。

（15分）C )(s )(s o六、采样控制系统如图所示，已知： （15分）1．求出系统的开环脉冲传递函数。

2．当输入为)(1*)(1*)(1)(221t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e 。

七、用奈氏稳定判据判断如下图所示系统的稳定性。

其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统。

（15分）《自动控制原理》试卷（一）B一、 控制系统的结构如下图。

(1) 当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ； (2) 系统中H 2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？（10分）二、． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 的取值范围。

（10分）三、.一单位负反馈系统的开环传函为)15.0()125.0()(++=s s s K s W ，欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。

（15分）四、如图（a ）和（b ）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性，它们都是最小相位的，且开环截止频率相等，均为c ω。

（20分）要求：1. 写出系统的开环传递函数。

2. 比较两系统的稳定性，暂态性能（s t%,σ）和恒速输入下的稳态误差。

3. 将图（a ）所示的系统校正为图(b)所示的系统，应采用什么形式的串联校正装置？并写出此校正装置的传递函数)(s G c 。

五、．图所示为开环系统的幅相特性。

图中P 为开环传递函数G(s)H(s)中具有正实部的极点数目。

试详细分析闭环系统的稳定性。

（16分）六．非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 试描绘该系统的相平面图。

（14分）七．设采样系统的方框图如图所示，其中 )4()(1+=s s K s G , 采样周期T ＝0.25s ，求能使系统稳定的K1值范围。

(15分)c)(/)(s R s C 分）12-=s ω的持续振荡。

（10分）三、已知负反馈系统的开环传递函数为，22+-s s 试画出以K 为参数系统的根轨迹；并求系统稳定时K 的取值范围。

（15分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为 )15.0(100)(+=s s s W K ，现加入串联校正装置：101.011.0)(++=s s s W c ，试： （20分）（4）判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？ （5）绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。

（6）计算校正后的相位裕量。

五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 试描绘该系统的相平面图。

（15分）分）2． 求出系统的开环脉冲传递函数。

3． 判断闭环系统稳定性。

3．当输入为)(1*)(1*)(1)(221t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e 。

C )(s)s七、判断下列三个非线性系统闭环稳定性。

（15分）《自动控制原理》试卷（二）B1. 控制系统的结构如下图。

(3)当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ； (4)系统中H2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？（10分）2． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 的取值范围。

（10分）3、设反馈控制系统中)5)(2()(2*++=s s s K s G ，1)(=s H要求：（1）概略绘制系统根轨迹图，判断系统的稳定性。

（2）如果改变反馈通路传递函数使s s H 21)(+=，试判断)(s H 改变后系统的稳定性，研究)(s H 改变所产生的效应。

（15分）4．已知一系统原有的特性为()()21.01100s s s W +=，校正装置的特性为()()()11.0101.0125.0+++=s s s s W c ， （1）画出原系统和校正装置的对数幅频特性。

（2）当采用串联校正时，求校正后系统的开环传递函数，并计算其相位裕量γ(ωc)和增益裕量GM 。

（15分）5．图所示为开环系统的幅相特性。

图中P 为开环传递函数G(s)H(s)中具有正实部的极点数目。

试详细分析闭环系统的稳定性。

（20分）6．已知非线性控制系统的结构图如图7-38所示。

为使系统不产生自振，是利用描述函数法确定继电特性参数a,b 的数值。

（15分）7．围。

（15分）《自动控制原理》 试题（三）A 卷一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确的答案填入题干的括号中。

(本大题共9小题，总计40分) 1、(本小题3分)下列性能指标中，可以描述系统暂态性能的有――① 超调量②调节时间③稳态误差④调节频率⑤上升时间 A. ①②③④⑤ B. ①②④⑤ C. ①②③⑤ D. ①②③④答()2、(本小题3分)系统的传递函数可通过求取该系统的――而求得.A.阶跃响应函数B.脉冲响应函数C.斜坡响应函数D.抛物线响应函数答( )3、(本小题3分)如图所示是某系统的单位阶跃响应曲线，下面关于性能指标正确的是――13.1A. s t r 6=B. s t s 4=C. s t p 14=D. %30%=δ答()4、(本小题5分)已知控制系统开环传递函数为)43)(8(48)(22+++=s s s s s W ，则下述正确的是――A ．系统稳定 B.s 右半平面有2个根 C.2个纯虚根 D.全不正确答( )5、(本小题5分)已知控制系统开环传递函数为)5)(2(10)(2++=s s s s W ，当输入46)(+=t t r 时，系统稳态误差为――A.0B. ∞C. 0.6D. 6答( )6、(本小题6分)系统根轨迹如图所示，当根轨迹与虚轴相交时，下述正确的是――A. 1=ξB. 162=KC. 42.2=ωD. 0=ω答()7、(本小题5分)下列线性系统判断中正确的是――σA.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D. 全不稳定答()8、(本小题5分)在采样控制系统中，为使采样信号不失真的恢复为原来的连续信号，则采样频率应至少大于――A. max21ω B. max ω C.max 2ω D. max 3ω 答()9、(本小题5分)设有一DDC 系统,T=1, Kc=1,试求单位阶跃响应在第几拍达到最大？A. 0.5拍B. 1拍C.2拍D. 3拍答()一、 计算题在下列各题中，(需要写出详细步骤、结果和画出必要的图形。

) (本大题共3小题，总计60分)1．系统的传递函数方块图如图所示。

试确定K 和a 取何值时，系统将维持以角频率12-=s ω的持续振荡。

（20分）R )s)s2．一单位负反馈系统的开环传函为)15.0()125.0()(++=s s s K s W ，欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。

（20分）3．如图（a ）和（b ）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性，它们都是最小相位的，且开环截止频率相等，均为c ω。

（20分）要求：1. 写出系统的开环传递函数。

2. 比较两系统的稳定性，暂态性能（s t %,σ）和恒速输入下的稳态误差。

3. 将图（a ）所示的系统校正为图(b)所示的系统，应采用什么形式的串联校正装置？并写出此校正装置的传递函数)(s G c 。

《自动控制原理》试题（三）B 卷一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确的答案填入题干的括号中。

(本大题共9小题，总计40分) 1、(本小题3分)把系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数。

A.正确 B.不正确 C.部分正确 D.无法判断答( )2、(本小题3分)线性系统的稳定性是系统本身固有的一种特性，与输入量及初始条件无关。

A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断答( )3、(本小题3分)线性系统稳定的充分必要条件是：开环传递函数的所有极点均位于S复平面的左半平面。

A. 正确B. 不正确C. 部分正确D. 无法判断答( )4、(本小题3分)输入量为单位斜坡函数时，要使系统的稳态误差为零，系统必须为Ⅰ型系统。

A. 正确B.不正确C. 部分正确D. 无法判断答( )5、(本小题5分)下列那个线性系统闭环稳定。

A.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D. 都不稳定答( )6、(本小题5分)非线性系统闭环稳定判断中下列那个正确。

A.（1）工作点不稳定B.（2）稳定C.（3）M 稳定N 不稳定D. 都不稳定答( )7、(本小题6分)已知系统的特征方程如下，判断系统稳定性的错误结论是哪个。

0441086223456=++++++s s s s s sA. 系统临界稳定B. 没有S 右半平面根C. 有1对在虚轴上的根D. 有2 对在虚轴上的根答( )8、(本小题6分)非线性系统动态方程如下，试判断(-2,0)的奇点类型。

A. 中心点B. 焦点C. 节点D. 鞍点答( ) 9、(本小题6分)某开环系统幅频特性波德图如下，试确定开环系统增益KA. 1B. 2C. 4D. 8答( )二、计算题：在下列各题中，需要写出详细步骤、结果和画出必要的图形。

(本大题共3小题，总计60分) 1、 (本小题20分)设一反馈控制系统的开环传递函数如下，试绘制K1变化时系统特征方程的根轨迹，并求出系统稳定时K1的取值范围。

)22)(3()()(21+++=s s s s K s H s G2、(本小题20分)设1型单位反馈系统原有部分的开环传递函数为：)1()(+=s s Ks G要求设计串联校正装置，使系统具有K=12及γ=40度的性能指标。

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A、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；
三、(8分)写出下图所示系统的传递函数 （结构图化简，梅逊公式均可）。
四、（共20分）设系统闭环传递函数 ，试求：
1、 ； ； ； 时单位阶跃响应的超调量 、调节时间 及峰值时间 。（7分）
2、 ； 和 ； 时单位阶跃响应的超调量 、调节时间 和峰值时间 。（7分）
3、根据计算结果，讨论参数 、 对阶跃响应的影响。（6分）
4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、、
等方法。
5、设系统的开环传递函数为 ，则其开环幅频特性为，
相频特性为。
6、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。
7、最小相位系统是指。
二、选择题（每题 2 分，共20分）
1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( )
试题四
一、填空题（每空 1 分，共15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，其中最基本的要求是。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为 ，则该系统的开环传递函数为。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。
五、已知系统开环传递函数为 均大于0，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。(16分)［第五题、第六题可任选其一］
六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)
七、设控制系统如图4，要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，相角裕度不小于40o，幅值裕度不小于10 dB，试设计串联校正网络。( 16分)
自动控制原理考试试卷及答案30套

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7． （15 分）已知系统结构图如下图所示，试求传递函数
C ( s) E ( s ) 。 , R ( s ) R( s )
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
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自动控制原理试卷 A（4）
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自动控制原理试卷 A(1)
2． （10 分） 已知某系统初始条件为零， 其单位阶跃响应为 h(t ) = 1 − 1.8e −4t + 0.8e −9t (t ≥ 0) ， 试求系统的传递函数及单位脉冲响应。 3.（12 分）当 ω 从 0 到 +∞ 变化时的系统开环频率特性 G ( jω )H ( jω ) 如题 4 图所示。 K 表示 开环增益。 P 表示开环系统极点在右半平面上的数目。 v 表示系统含有的积分环节的个数。 试确定闭环系统稳定的 K 值的范围。 Im Im Im ω →0 ω →0 ω →0 −2 K ω → ∞ 0 Re ω →∞ ω →∞
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类型的校正。 7． （15 分）题 6 图示采样系统的结构框图。已知采样周期 T=1 秒。
R T
1 − e −Ts s
k s
C
题6图
（1）求使系统稳定的 k 值； （2）当 k=1 时，求系统的单位阶跃响应 （3）求单位阶跃扰动下的稳态误差。 8． （12 分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数
1． （9 分）设单位负反馈系统开环零极点分布如图所示，试绘制其一般根轨迹图。 （其中-P 为开环极点,-Z 为开环零点）
3． （10 分） 已知某系统初始条件为零， 其单位阶跃响应为 h(t ) = 1 − 1.8e −4t + 0.8e −9t (t ≥ 0) ， 试求系统的传递函数及单位脉冲响应。 4． （8 分）已知一单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) =
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X (t )
−b
Im
Re
B2 ω B1
A
−1 N ( A)
0
K
−
b
K = 1, b = 1
题 7 图 (a)
4 s(s + 1)(s + 2)
G ( jω )
题 7 图(b)
8． （15 分）某离散控制系统如下图，采样周期 T=0.2 秒，试求闭环稳定的 K1、K2 的取值 范围。
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7． （15 分）已知系统结构图如下图所示，试求传递函数
C ( s) E ( s ) 。 , R ( s ) R( s )
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
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自动控制原理试卷 A（4）
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自动控制原理试卷 A（3）
1、 ． （10 分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) =
6 ，试求系统的单位脉 s ( s + 5)
冲响应和单位阶跃响应。 2、 （10 分）已知单位负反馈系统的闭环零点为 -1，闭环根轨迹起点为 0，-2，-3，试确定系 统稳定时开环增益的取值范围。 3、 （10 分）已知系统的结构图如下，试求： （1）闭环的幅相特性曲线； （2）开环的对数幅频和相频特性曲线； （3）单位阶跃响应的超调量σ%，调节时间 ts； （4）相位裕量γ，幅值裕量 h。
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（1）试写出系统的传递函数 G(s)； （2）画出对应的对数相频特性的大致 形状； （3）在图上标出相位裕量Υ。 7． （15 分）题 7 图（a）所示为一个具有间隙非线性的系统，非线性环节的负倒幅相特性与 线性环节的频率特性如题 6 图（b）所示。这两条曲线相交于 B1 和 B 2 两点，判断两个交点处 是否存在稳定的自持振荡。
自动控制原理试卷及答案

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自动控制原理试题及答案一、填空题(每空 1 分,共15分)1、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.2、复合控制有两种基本形式:即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。

3、两个传递函数分别为G 1(s ）与G 2（s ）的环节，以并联方式连接,其等效传递函数为()G s ，则G （s ）为 （用G 1（s ）与G 2（s) 表示）.4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ，该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 .5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 。

6、根轨迹起始于 ，终止于 .7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 .8、PI 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 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。

二、选择题(每题 2 分，共20分）1、采用负反馈形式连接后，则 （ ）A 、一定能使闭环系统稳定；B 、系统动态性能一定会提高;C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除；D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。

2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 （ ）。

A 、增加开环极点；B 、在积分环节外加单位负反馈;C 、增加开环零点；D 、引入串联超前校正装置。

3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ） A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升; C 、临界稳定; D 、右半平面闭环极点数2=Z 。

4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( ）A 、 型别2<v ；B 、系统不稳定；C 、 输入幅值过大；D 、闭环传递函数中有一个积分环节。