2009年南京理工大学自动控制原理考研试题

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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。
' 近线如图。要求校正后幅值穿越频率 wc 。试求校正装置传递 = e （ l , c, d , e ,均为给定正常数）
函数 G c ( s ) 和校正后开环传递函数 G ( s ) 。
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
1 和 G（jω）的交点是否为自振点。 N ( x)
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自动控制原理试卷 A（2）
1． （10 分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) = 冲响应和单位阶跃响应。 2． （10 分） 设单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) =
K ， S ( S + 2S + 1)
2
试绘制 K 由 0→+∞变化的根轨迹。若用角平分线法进行校正（超前 ） ，使校正后有复极点
−
S + Zc 1 3 ± j ，求校正装置 Gc ( s ) = ( Z c < Pc ) 及相应的 K 值。 2 2 S + Pc

自动控制原理1一、单项选择题（每小题1分，共20分）9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ ） 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：())5)(1(++=s s s ks G ，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.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()ss s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ，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 与误差信号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 )=)3(3s s K,则实轴上的根轨迹为（ ）三、名词解释（每小题3分，共15分） 31.稳定性32.理想微分环节 33.调整时间 34.正穿越 35.根轨迹四、简答题（每小题5分，共25分）36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 ? 举例说明。

2 e j30° 3
∴h(t) = 2 k1 ieαt cos(ωt +θ1) = 2×
2 e−500t cos(500 3
3t + 30°)ε (t) =
4 e−500t cos(500 3
3t + 30)ε (t)
∴单位冲激响应：
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图1 解析：如图所示以节点 5 为参考节点， 列写节点电压方程：
⎧(1+ 2 + 3)Un1 −Un2 − 3Un4 = 0 ⎪⎪⎪⎨U−Un3n1=+8U(1+ 6 + 4)Un2 − 4Un4 − 6Un3 = 4 × 4 ⎪⎩−2Un1 − 4Un2 − 7Un3 + (2 + 4 + 7)Un4 = 7I −16
（2）如果电流 I2 = 0 A,则 R1 为何值？
（3）如果 R1 为非线性电阻，U1 = I12 ，求此时 I1 。
解析：（1）由已知条件可知仅 R1 发生变化，其它部分不变，画出从 R1 两端看进去的戴维南
等效电路图，如上图右所示，则有Uoc = I1(R1 + Req ) ，代入已知条件有
⎧U ⎪
− 90°
= 100∠0°
I1
=
Uc 30 + jωL
=
100∠0° 30 + 40 j
=
2∠ − 53.1°
由 KVL 可得
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课程教学大纲编号： 100102课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102008 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟一．选择题（10分）：1. 若某系统的Bode 图已知，其低频处的幅频特性是一条斜率为20dB/dec -的直线，且当1=ω时幅值为20dB ，相频 90)0(-→ϕ，则该系统（ ）（1） 是0型系统；（2）是I 型系统；（3）开环放大倍数为10；（4）开环放大倍数为10；（5）有一个积分环节。

2. 在下列系统中，属于线性系统的有（ ）（1）)()(20t ax t x i =； (2))()(2)(4)(000t x t x t x t xi =++ ； （3）)(5)(4)(3)(2000t x t tx t x t x t i =++ ；（4）)()()()()(20000t x t x t x t x t x i =++ ；3. 若系统（或元件）的某输入 输出的拉氏变换分别为)(),(0s x s x i ，对应的传递函数记为G(s)，则（ ）(1) 在零出始条件下，)()(G(s)0s X s X i =； (2) )()(G(s)0s X s X i =，不管出始条件是否为零均成立； (3) 若g(t)为单位脉冲响应，则L[g(t)]G(s)=；(4) G(s)反映了系统本身的固有特性；(5) 因为G(s)表示某种比值，所以肯定没有量纲。

4．二阶系统的传递函数为4462++s s ，则系统（ ） （1）为过阻尼系统； （2）为临界阻尼系统； （3）增益为6；（4）增益为1.5； （5）其阶跃响应为衰减振荡曲线。

5．在)(s R e >0的条件下，dt te st ⎰∞-0cos ω =( )(1)22ωω+s ； (2) 22ω+s s ； (3) 222ω+s s ； (4) 222ωω+s 二．判断题（10分）：1. 单位负反馈系统的开环传递函数为)1()12(2++Ts s s k ，如果k 充分大系统就不稳定；（ ）；2. 高阶系统的动态性能总可以近似用二阶系统的计算公式来计算系统的阶跃响应性能指标（ ）；3. 线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关（ ）；4. 系统的稳态误差有系统的开环放大倍数k ν及系统类型数来决定（ ）；5. 开环稳定的系统将其闭环后的系统一定稳定（ ）。