下载文档原格式
自动控制原理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（ c ）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，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ d ）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 ）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（ d ）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2)(5 10 s s ，则它的开环增益为（c ） A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（b ） 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（b ）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 s G +=1)(，当频率T 1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ a ）A.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 k s G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。
（完整版）⾃动控制原理期末考试复习题及答案⼀、填空题1、线性定常连续控制系统按其输⼊量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。
2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_，极点为_-2__，增益为_____2_______。
3、构成⽅框图的四种基本符号是：信号线、⽐较点、传递环节的⽅框和引出点。
4、我们将⼀对靠得很近的闭环零、极点称为偶极⼦。
5、⾃动控制系统的基本控制⽅式有反馈控制⽅式、_开环控制⽅式和_复合控制⽅式_。
6、已知⼀系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为。
7、⾃动控制系统包含_被控对象_和⾃动控制装置两⼤部分。
8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分⽅程、传递函数、__差分⽅程_、脉冲传递函数_、__⽅框图和信号流图_。
9、_相⾓条件_是确定平⾯上根轨迹的充分必要条件，⽽⽤_幅值条件__确定根轨迹上各点的根轨迹增益k*的值。
当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。
10、已知⼀系统单位脉冲响应为te t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为__。
11、当∞→ω时⽐例微分环节的相位是： A.90 A.ο90 B.ο90- C.ο45 D.ο45-12、对⾃动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个⽅⾯，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个⽅⾯中的_快速性___，⽽稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。
13、当且仅当离散特征⽅程的全部特征根均分布在Z 平⾯上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均⼩于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。
14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加⼯系统A.电炉箱恒温控制系统B.雷达跟踪系统C.⽔位控制系统D.普通数控加⼯系统15、某单位负反馈系统在单位阶跃信号作⽤下的系统稳态误差0=ss e ，则： B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 A.意味着该系统是⼀个0型系统 B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 C.意味着该系统没有输出信号 D.意味着该系统具有⽐较⾼的开环增益16、⼀阶系统11)(+=Ts s G 在单位斜坡信号作⽤下，系统的稳态误差为 T 。
自动控制原理试卷A(1)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 ，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()()ωωj j H G 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 值的围。
4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)()(,)()(s R s E s R s C5．（15分）已知系统结构图如下，试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹，并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时K 的取值围。
Re Im ∞→ω00→ωK 2-0,3==p v （a ）Re Im ∞→ω00→ωK 2-0,0==p v （b ） Re Im ∞→ω00→ωK 2-2,0==p v （c ） 题4图题2图 1G 2G 3G 5G C R +E --4G +6G6．（15分）某最小相位系统用串联校正，校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所示，试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ，并指出Gc （S ）是什么类型的校正。
7．（15分）离散系统如下图所示，试求当采样周期分别为T=0.1秒和T=0.5秒输入)(1)23()(t t t r ⋅+=时的稳态误差。
8．（12分）非线性系统线性部分的开环频率特性曲线与非线性元件负倒数描述曲线如下图所示，试判断系统稳定性，并指出)(1x N -和G （j ω）的交点是否为自振点。
参考答案A(1)1、 根轨迹略，2、 传递函数)9)(4(36)(++=s s s G ；单位脉冲响应)0(2.72.7)(94≥-=--t ee t c tt 。
3、 21,21,21><≠K K K 4、6425316324215313211)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= 642531632421653111)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s E +++-= 5、 根轨迹略。
(完整word版)自动控制原理试题库(含答案)(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整word版)自动控制原理试题库(含答案)(word版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整word版)自动控制原理试题库(含答案)(word版可编辑修改)的全部内容。
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,则G （s)为G1(s ）+G2（s ）（用G 1（s)与G 2（s) 表示）。
()G s 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率，=nω阻尼比=ξ0.707=该系统的特征方程为 ，2220s s ++=该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡.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.1050.20.5s s s s+++6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点.7、设某最小相位系统的相频特性为,则该系统的开环传递101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--函数为。
(1)(1)K s s Ts τ++8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是，1()[()()]p u t K e t e t dt T =+⎰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。
自动控制原理期末考试卷与答案、填空题（每空 1 分，共20分）、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 。
、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。
、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。
、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。
、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。
、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时方向包围 (-1, j0 )整圈数。
、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。
%σ是超调量 。
、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为()A ω=，相频特性为01112)90()()tg T tg T ωωω--=---。
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。
、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1050.20.5s s s s+++。
、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。
、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。
、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判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。
⾃动控制原理期末试题3套及答案⼀套⾃动控制理论（A/B 卷闭卷）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 ?ωτωω--=--，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2B 、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。
5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是( )A 、主反馈⼝符号为“-” ；B 、除r K 外的其他参数变化时；C 、⾮单位反馈系统；D 、根轨迹⽅程（标准形式）为1)()(+=s H s G 。
自控原理与系统试卷（含答案）自控原理与系统试卷（含答案）《自动控制原理与系统》期末试卷a一、填空题（每空2分后，共30分后）1.根据自动控制技术发展的不同阶段，自动控制理论分为和。
2.对控制系统的基本要求包括、、。
3.系统开环频率特性的几何则表示方法：和。
4.线性系统平衡的充要条件就是。
5.控制系统的时间响应从时间的顺序上可以划分为和两个过程。
6.常用的五种典型环节的传递函数、、、和。
二、简答题（每题4分，共8分）1.创建系统微分方程的步骤？2.对数频率平衡帕累托的内容？三、判断题（每题1分，共10分）1.（）系统稳定性不仅依赖于系统特征根，而且还依赖于系统零点。
2.（）排序系统的稳态误差以系统平衡为前提条件。
3.（）系统的给定值（参考输入）随时间任意变化的控制系统称为随动控制系统。
4.（）线性系统特性就是满足用户齐次性、直和性。
5.（）传递函数不仅与系统本身的结构参数有关，而且还与输入的具体形式有关。
6.（）对于同一系统（或元件），频率特性与传递函数之间存有着清楚的对应关系。
7.（）传递函数只适用于线性定常系统――由于拉氏变换是一种线性变换。
8.（）若开环传递函数中所有的极点和零点都位于s平面的左半平面，则这样的系统称为最小相位系统。
9.（）“回路传递函数”指反馈回路的前向通路和反馈通路的传递函数乘积，不包含表示反馈极性的正负号。
10.（）系统数学模型就是叙述系统输出、输入及系统内部变量之间关系的数学表达式。
四、计算题（每题12分，共36分）1.试求得如图所示无源电路的传递函数u?(s)/ui(s)。
2.设单位负反馈系统的开环传递函数为g(s)?1，试求系统反应单位阶跃函数的过渡s(s?1)过程的上升时间tr，峰值时间tp，市场汇率量?%和调节时间ts。
3.设某系统的特征方程式为s?2s?s?2s?1?0，试确定系统的稳定性。
若不稳定，试确定在s右半平面内的闭环极点数。
432五、画图题（共16分后）.某系统的开环传递函数为g(s)?100(s?2)，先行绘制系统的开环对数频率特性曲线。
WORD格式.期末考试 - 复习重点自动控制原理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，产生一个与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ω从 0变化到 + ∞时，延迟环节频率特性极坐标图为4. （）A. 圆B.半C. 椭圆D. 双曲线圆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10，则它的开环增益为6. 若系统的开环传递函数为（）s(5s2)A.1B.2C.5D.1057. 二阶系统的传递函数G ( s)，则该系统是（）A. 临界阻尼系s22s 5D. 零阻尼系B. 欠阻尼系统 C. 过阻尼系统统统8.若保持二阶系统的ζ 不变，提高ω n，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 G1(s) 1 Ts ，当频率时，则相频特性 G ( j) 为（）TA.45 °B. -45 °C.90 °D. -90°专业资料整理WORD格式.....专业资料整理WORD格式.10.最小相位系统的开环增益越大，其（）B.稳定裕量越A. 振荡次数越多大D.稳态误差越C. 相位变化越小小11. 设系统的特征方程D ss48s3 17s 20 ，则此系统为16 s 5 （）A. 稳定B.临界稳C. 不稳定D. 稳定性不确定。
定k）时，闭环系统临界稳12. 某单位反馈系统的开环传递函数为：G s，当 k= （定。
自动控制原理 复习题（课程代码392215）一通过结构图化简，试求下图所示系统的闭环传递函数()()C s R s 。
二 根据下图所示的RC 电路原理图，写出该系统以Ui 为输入量，Uo 为输出量的微分方程。
三 通过结构图化简，试求下图所示系统的闭环传递函数()()C s R s 。
四 控制系统中的性能指标分为动态性能指标与静态性能指标。
动态指标中用--------评价系统的阻尼程度，用------------和--------------评价系统的响应速度，用--------------同时反映响应速度和阻尼程度。
静态指标用--------------描述，它反映了系统的-------------。
五 设单位反馈系统开环传递函数为()(0.21)(0.51)kG S s s s =++，①试绘制相应的闭环根轨迹图；②若对该系统增加开环零点，则根轨迹图会如何变化；③若增加该系统的开环极点，则根轨迹图如何变化。
六 已知系统开环传递函数为2()1G s s =+,试画出系统的对数幅频特性曲线图和对数相频特性曲线图。
七 简述奈氏稳定判据。
八自动控制系统从控制的基本方式看可分为哪三种控制？并分别介绍每种控制。
九已知一单位反馈系统的开环传递函数为25()(6)G ss s=+，试计算其动态性能指标（σ%，t p ，t r和t s）。
十已知系统的闭环特征方程s4+2s3+3s2+4s+5=0，试用劳斯判据分析系统的稳定性。
若系统不稳定，指出不稳定根的个数。
十一简述线性系统的两个重要特性，并利用该特性计算下图所示输出量的拉氏表达式。
（已知R(S)=1/S,N(S)=1/S2）。
十二已知开环传递函数为10()(4)G SS S=+,若输入信号为r(t)=4+6t+3t2,求稳态误差。
十三简述控制系统稳态误差的含义，并给出其常有的两种定义方法。
十四试举出在控制系统中，常用的典型输入信号有哪几种。
十五简述系统的幅频特性、相频特性和频率特性的含义。
考生答题不得过此线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶密∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶封∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶ 任课教师：教学班号：姓名：学号：∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶装∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶订∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶红河学院成人高等学历教育2021学年春季学期电气工程及其自动化（2019级高起本/2020级专升本）《自动控制原理》课程期末考试试卷卷别： A 卷考试单位： 工学院 考试日期： 年 月 日一、填空题(每空1 分，共 15 分)1.闭环系统工作的本质机理是：将系统的 信号引回到输入端，与输入信号相比较，利用所得的 信号对系统进行调节，达到减小或消除 的目的。
2.在二阶系统阶跃响应中，不同的阻尼系数有不同的响应特征。
当ξ 时，二阶系统的阶跃响应为单调上升曲线；ξ 时，其响应为衰减振荡曲线； ξ 时，其响应为等幅振荡曲线，此时系统 。
3.传递函数的定义是在 条件下，线性定常系统 拉氏变换与 拉氏变换之比。
4.应用迟后网络进行串联校正主要是利用迟后网络的 特性。
5.对于Ⅱ型系统，在给定的阶跃输入信号下，其稳态误差为 。
6.设惯性环节的时间常数为3s ，当要求误差范围∆=0.05时，t s = 。
7.若系统的根轨迹与虚轴相交，则意味着闭环特征方程出现 ，此处的根轨迹增益也称为 根轨迹增益。
二、分析计算题(共 85 分) 1.（本题15分）已知单位反馈系统的单位阶跃响应为()601010.2 1.2t t c t e e --=+-，求：（1）开环传递函数G （s ）；（2）系统的阻尼比ξ及自然频率ωn 。
（60024.5=）2.（本题10分）试用梅逊增益公式求下图所示系统的闭环传递函数。
3.（本题10分）下图为水温控制系统示意图。
冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定题 号 一二 总分 得 分得 分 评卷人考 生 答 题 不 得 过 此 线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶密∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶封∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶ 任课教师：教学班号： 姓名： 学号：∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶装∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶订∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶线∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶∶温度的热水。
期末考试—复习重点自动控制原理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,产生一个与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。
1 B。
2 C。
5 D.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，当频率时，则相频特性为（)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,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。
10 B。
20 C.30 D.4013。
设系统的特征方程为,则此系统中包含正实部特征的个数有( ）A。
0 B.1 C。
2 D。
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。
2 B.0。
2 C。
0。
5 D。
0。
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)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t ，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()()ωωj j H G 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。
4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)(,)(s E s C0,3==p v （a ）0,0==p v （b ） 2,0==p v （c ） 题4图 题2图6．（15分）某最小相位系统用串联校正，校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所示，试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ，并指出Gc （S ）是什么类型的校正。
8．（12分）非线性系统线性部分的开环频率特性曲线与非线性元件负倒数描述曲线如下图所示，试判断系统稳定性，并指出)(1x N和G （j ω）的交点是否为自振点。
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)5(4)(+=S S s G ，求该系统的单位脉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)0()(3>=K SKs G ，若选定奈氏路径如图（a ）（b ）所示，试分别画出系统与图（a ）和图（b ）所对应的奈氏曲线，并根据所对应的奈氏曲线分析系统的稳定性。
3．（10分）系统闭环传递函数为2222)(nn n s s G ωξωω++=，若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调节时间小于6s ，峰值时间小于6.28s ，试在S 平面上绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。
（8分） 4.（10分）试回答下列问题： （1） 串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能？ （2） 从抑制扰动对系统的影响这一角度考虑，最好采用哪种校正方式？ 5．（15分）对单位负反馈系统进行串联校正，校正前开环传递函数)12()(2++=S S S Ks G ，试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹。
（闭卷，适用于：自动化、测控、电气）参考答案与评分标准专业班级姓名学号开课系室自动化系考试日期 2013年1月18日一．填空题（20分，每空0.5分）1. 自动控制基本控制方式包括开环控制、_反馈控制___和 复合控制 。
2. 对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面： 稳定性 、快速性 和 准确性 。
3. 线性定常连续系统稳定，要求所有的闭环特征根位于 s 平面左半平面_；线性定常离散系统稳定，要求所有的闭环特征根位于z 平面 单位圆内部_。
4. 传递函数是在零初始条件下，线性系统的输出信号拉氏变换与 输入信号拉氏变换 之比。
5. 线性控制系统分析的数学基础是 拉氏变换 ，主要数学模型是 传递函数 。
线性离散控制系统的数学基础是 Z 变换 ，主要数学模型是 脉冲传递函数 、差分方程等。
6. 线性系统对输入信号导数的响应，就等于系统对该输入信号响应的 导数；线性系统对输入信号积分的响应，就等于系统对该输入信号响应的 积分。
7. 对于稳定的高阶系统，闭环极点负实部的绝对值越大，其对应的响应分量衰减得越 快___（快/慢）。
因此高阶系统的阶跃响应，可以利用其 主导 极点的响应成分近似代替。
8. 影响系统稳态误差的因素包括：系统型别、开环增益、输入信号的形式和幅值。
9. 根轨迹起始于 开环极点 ， 终止于 开环零点 。
10. 劳斯稳定性判据中，劳斯表第一列各系数符号改变的次数，代表 s 右半平面闭环特征根的个数。
11. 根轨迹是描述系统的参数从0变化到无穷大时的 闭环 极点在S 平面的变化轨迹。
若相邻两极点间有根轨迹，则必有 分离点 。
12. 奈奎斯特稳定判据中，Z = P – R , 其中P 是指 开环系统 的s 右半平面极点数 ，Z 是指 闭环系统 的s 右半平面极点数，R 是指奈奎斯特曲线绕 (-1,j0) 点旋转的圈数。
13. 系统带宽是指当 闭环(开环/闭环)频率响应的幅值下降到零频率值以下3分贝时，对应的频率称为带宽频率。
系统带宽频率越大，则系统响应速度越 快 （快/慢）。
14. PID 控制器的传递函数为1(1)p i K s T sτ++，由于引入积分环节，改善了系统的 稳态 性能。
15. 串联超前校正是利用了校正环节的 相角超前 特性， 增大 （增大/减小）了系统截止频率和系统带宽，增加稳定裕度。
16. 滞后校正是利用校正环节的 高频衰减 特性， 减小 （增大/减小）了截止频率和系统带宽，但增加了原系统的相角裕度。
17. 非线性系统与线性系统的本质区别在于，是否满足 叠加原理。
非线性系统分析方法包括主要包括 相平面法 、 描述函数法 和逆系统法。
其中，相平面 方法是一种图解分析法，有一定的局限性，仅适用于一阶和二阶系统。
二、(15分) 求图1所示系统的传递函数()()c r X s X s 。
图1解： （1）回路共有5条111H W L -=,222H W L -=,3323H W W L -=443214H W W W W L -=,454325H W W W W L -= 【5分】两两不相交回路：212121H H W W L L =，3132131H H W W W L L =，415432151H H W W W W W L L = 【2分】531111222331234423454121212313123451411a b cL L L W H W H W W H WW W W H W W W W H WW H H WW W H H WW W W W H H ∴∆=-+=+++++++++∑∑ 【2分】（2）前向通道共有2条43211W W W W P =,54322W W W W P = 【2分】 12111,1W H ∴∆=∆=+ 【2分】（3）传递函数为12342345123451112223312344234541212123131234514()1()1c i ir X s P X s WW W W W W W W WW W W W H W H W H W W H WW W W H W W W W H WW H H WW W H H WW W W W H H =∆∆++=+++++++++∑ 【2分】三、 (13分) 已知系统结构图如图2所示，其中G (s)为无零点的二阶环节，当G c (s)=0时，系统单位阶跃响应如图3所示。
1求G (s)的表达式。
2. 若2()1c as bs G s s +=+，求误差传递函数()()E s R s ；若输入21()2r t t =时，系统稳态误差为零，试确定a, b 。
图2 图3解：（1）由超调量%*100%e σ==16.3% 求出 0.5ξ= 【3分】由峰值时间0.906p t s == 求出 4n ω= 【3分】系统开环传递函数216()(2)(4)n n G s s s s s ωξω==++ 【2分】 （2）系统的误差传函为1()()()()1()c G s G s E s R s G s -=+，稳态误差为 【2分】 232232001(1)(4)()16154(1616)lim lim (1)(4)16(1)(1)(4)16(1)ss s s s s s as bs s s s as bs e s s s s s s s s s s s →→++-+++-+==++++++++ 【2分】由稳态误差为零，得50.3125516016416010.254a ab b ⎧==⎪-=⎧⎪⇒⎨⎨-=⎩⎪==⎪⎩ 【1分】1.1630.906四、（15分）已知某控制系统的结构图如图4所示，其中控制器为比例微分作用且其传递函数为：()c G s s K =+，K 为比例系数；执行器的传递函数为()1v G s =；控制对象的传递函数为21()(67)p G s s s s =++；变送器的传递函数()1f G s =。
（1）求该控制系统的开环和闭环传递函数；（2）绘制出比例系数K 从0→∞变化时闭环控制系统的根轨迹（要求出分离点、渐近线、与虚轴的交点等）；（3）确定使该系统稳定且阶跃响应为过阻尼状态时K 的取值范围。
图4 控制系统的结构图解：㈠开环传递函数：2()(67)s KG s s s s +=++ 【1分】闭环传递函数：222()(67)()1()(67)1(67)s KG s s K s s s s s K G s s s s s K s s s ++++Φ===+++++++++ 【1分】由可知系统的闭环特征方程为整理可得系统的闭环特征方程为：;系统的等效开环传递函数为 【2分】（二）绘制根轨迹（1） 无开环零点，开环极点为=-4,=-2,=0; 【1分】（2） 有3条渐近线，且,=,, 【1分】（3） 实轴上的根轨迹（）（-2，0）； 【1分】（4） 分离点:++=0; 【2分】+12d+8=0;=-0.8453,=-3.1547（舍去）；（5） 与虚轴的交点；系统的闭环特征方程为; 【2分】劳斯表 1 86 kk当k=48时,行元素全为0，此时辅助方程为，s=,所以根轨迹与虚轴的交点为s=, k=48，箭头指明k 增大的方向。
图 系统的根轨迹图 【1分】 （三） 系统稳定的参数范围048K <<系统阶跃响应处于过阻尼状态，是指系统特征根全部位于负实轴上。
对应分离点的K 值是系统过阻尼和欠阻尼的临界点。
所以由系统的闭环特征方程知; 分离点=-0.8453，有：=; k=-（）=3.08；或由根轨迹模值条件计算得出。
1*1||||njj m ii s pK s z ==-=-∏∏取s=-0.8453，可得：1*1||(2)(4)0.8453*(20.8453)*(40.8453)||0.8453*1.1547*3.1547 3.08njj m i i s pK s s s s z ==-==++=---==∏∏系统稳定且过阻尼状态时的取值范围为0<k<3.08; 【3分】五、（15分）已知系统的结构图如下图所示2. (4分)利用奈奎斯特稳定性判据确定使系统稳定K c 的取值范围；3. (3分)求出使系统具有最大相位稳定裕度的K c 值，并求出相应的稳定裕度及截止频率。
解：１. 由幅频特性曲线知，系统的传递函数形式为324313(1)(1)()(1)(1)p s s K w w G s s ss w w ν++=++ 【3分】由于低频段斜率为-40dB/dec ，可得2ν=。
【1分】 低频段低频段过(1,20lg )K ，求得K =10。
【2分】 根据幅频特性曲线知，其转折频率为12311,10,50,500.w w w w ==== 【1分】所以32310(1)(1)10500()(1)(1)50p s s G s ss s ++=++。
【1分】2. 由于()p G s 含有两个积分环节，需要在w 较小处向上补做180度虚直线。
Kc 变化不会影响系统的对数相频特性，但会使得对数幅频特性曲线上下平移，从而改变系统的截止频率。
由对数频率稳定性判据知，若系统稳定，则要使系统截止频率之前的0N N +--==0，即通过选择Kc 使系统的截止频率c w 位于两个穿越频率之间。
【3分】 若要使第一个穿越频率x w =截止频率c w ，则需要20lg 26,c K =求得19.95c K =, 若要使第二个穿越频率x w =截止频率c w ，则需要20lg 54,c K =求得501c K =。
因此要使系统稳定，则19.95501c K <<。
【1分】 3. ωωωωωϕ002.0arctan 02.0arctan 31.0arctan 3arctan 180)(+-+--=根据对数频率特性曲线的对称性，可知系统开环相频曲线在22.36500==c ω取得最大值 验算：ωωωωγ002.0arctan 02.0arctan 31.0arctan 3arctan +-+-= 【1分】0)002.0(11)02.0(13)1.0(13112222500=+++-++++-==ωωωωωγωd d系统可取得的最大相位裕度为40.55=γ 【1分】 此时，令)002.0(1log 20)02.0(1log 60)1.0(1log 601log 20log 40log 20log 20)(2222=+++-+++--+=c c c c c c K K L ωωωωωω04log 20=c K解得100=c K 【1分】六、（12分）已知某非线性控制系统的结构图如图8所示。
其中非线性环节为继电非线性特性，其描述函数为4(),1MN A M Aπ==；线性环节的传递函数为10()(1)(2)G s s s s =++。
