自动控制理论试题及答案

s(s 0.02)
s(T1s 1)(T2 s 1)
9、写出如下系统的开环传递函数
一、已知系统方框图如图所示，试计算传递函数 C1 (s) R1 (s) 、C2 (s) R1 (s) 、C1 (s) R2 (s) 、
C2 (s) R2 (s) 。
（20
分）
二、某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比 =和响应单位斜坡函数的稳态误差为 ess =,
试确定系统参数 K、 。
(15 分)
三、设系统的开环传递函数为
G(s)H (s) K s 2 (s 1)
画出根轨迹草图，判断系统的稳定性。
（12
分）
四、设某系统的特征方程式为
s6 2s5 8s4 12s3 20s2 16s 16 0
求其特征根，并判断系统的稳定性。 分）
（10
五、已知最小相位系统 Bode 图的渐近幅频特性如图所示，求该系统的开环传递函数。 （12 分）
G( jc ) 180
90
arctan 3.5 arctan 3.5 4.9
2
5
令 ImG( j) 0 ,得
g 10 h 1 0.86
G( jg )
2） 加入串联校正后，开环传递函数为
G(s)
6 s( s 1)( s 1)
2 1 2.5 s 1
2 5 12.5
求得c 4.8
e / 12 100% 33.3%
解得 0.33
由响应曲线得，峰值时间为 3s，所以由
tp n
3 1 2
解得
n 1.109rad / s
由系统特征方城
可知
s2
2n s
n2
s2
m
s

五、（共12分）
1、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定使系统产生持续振荡的 值，并求振荡频率 。（6分）
2、下图中，图（a）为某一系统的开环幅相频率特性曲线，图（b）为另一系统的开环对数幅相频率特性曲线，PR为开环右极点数，试判断两个系统的闭环稳定性。（6分）
（a）（b）
燕山大学试卷密封线共8页第7页
六、（共9分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试求：
1、绘制开环对数幅频特性曲线的渐近线。（4分）
2、输入为 时，闭环系统的稳态输出 。（5分）
七、（共11分）图（a）、（b）中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，采用校正后，曲线由实线变为虚线，试问：
1、串联校正有哪几种形式？（3分）
2、K、无阻尼振荡角频率 、有阻尼振荡角频率 的值。（6分）
3、系统的开环传递函数 。（2分）
4、静态误差系数Kp，Kv和Ka。（3分）
5、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差 ， ， 。（3分）
6、峰值时间 ，最大超调量 。（4分）
7、输入信号为 时，系统的稳态输出 、输出最大值 。（4分）
，即
所以， ，
2、（6分）
（a）N＋－N－＝0－2＝0，ZR＝PR－2N＝6，所以闭环不稳定。（3分）
（b）N＋－N－＝2－1＝1，ZR＝PR－2N＝0，所以闭环稳定。（3分）
六、（共9分）
1、（4分）
所以， ， ；
2、（5分）
闭环传函为 ，
频率特性为
， ，即：
，即：
；
系统稳态输出为：
七、（共11分）
2、图（a）、（b）应分别采取什么校正方法？（4分）
3、图（a）、（b）所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？（4分）

B.闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅驶特性的()中频段C.采样信号是定义在离散时间轴上的离散信号，以脉冲或数码的形式呈现.TC.从相频特性还可以看到零阶保持器还会产生负相移(滞后相移)，因此，零阶保持器的引入，会导致稳定性变差TD.对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性TG.关于亲氏判据及其辅助函数F(s)=1+G(s)H(S)，错误的说法是()F(s)的零点就是开环传递函数的极点G.关于传递函数，错误的说法是()传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响G.关于PI控制器作用，下列观点正确的有().可使系统开环传函的型别提高，消除或减小登态误差：G.关于系统领域校正，下列观点错误的是()低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；K.开环频域性能指标中的相角裕度Y对应时域性能指标().超调0%K.控制系统的稳态误差反映了系统的().稳态控制精度K.开环对数幅频特性的低频段决定了系统的()稳态精度L.利用根轨迹图可以分析闭环控制系统的()稳态和动态性能L.利用奈奎斯特圈可以分析闭环控制系统的（）稳态性能N.奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中R是指()对-1+j0点逆时针包围的次数P.PID控制器中，积分控制的作用是()能使控制过程为无差控制P.PID控制器的传递函数形式是()5+3s+3/sR.若某串联校正装置的传递函数为，则该校正装置属于()滞后校正R.若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统()含两个积分环节R.若某最小相位系统的相角裕度，则下列说法正确的是()不能仅用相角裕度判断系统的稳定性。

R.若给系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是()会增加系统的信噪比；S.适合应用传递函数描述的系统是()。

单输入，单输出的线性定常系统S.设惯性环节的频率特性为G(juw）=10/Gw+1).当频率w从变化至0o时，其标相频率特性曲线忌一个半因，位于极坐标平面的()第四象限X.系统的型別是以（)来分类的.开环系统在复平面上的极点数X.系统在作用下的稳态误差，说明()型別X.下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果()增加开环零点；X.下列哪种措施对改善系统的精度没有效果()增加微分环节Y.一般为使系统有较好的稳定性,希望相角裕度y为()30°~60°C.从相频特性还可以看到零阶保持器还会产生负相移(滞后相移)，因此，零阶保持器的引入，会导致稳定性变差() TC.采样信号是定义在离散时间轴上的离散信号，以脉冲或数码的形式呈现TC.船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，在古典拉制理论中系统数学模型有微分方程，传递图数TC.测量元件：测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号TC.串联环节之间有采样开关，其总的脉冲传递函数G(z)=G(z)G(z).TC.传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出与输入之比.TD.对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性.TF.负反馈控制原理：检测偏差用以消除偏差。

一、填空题（每空1分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。

2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。

3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(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G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。

4、典型二阶系统极点分布如图1所示，ω，则无阻尼自然频率=n7其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。

1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。

2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。

判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。

4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。

5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++arctan 180arctan T τωω--。

6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。

1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。

是指闭环传系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性和快速性，其中最基本的要求是稳定性。

2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。

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微分方程、传递函数等。