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西安电子科技大学网络与继续教育学院
《自动控制原理》模拟试题一
一、简答题（共25 分）
1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。( 8 分)
2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10 分)
3、串联校正的特点及其分类？( 7 分)
二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为K
K ，试确定使系
G (s)
2 s
s(s 2 4)
统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率。( 15 分)
三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数K , K 2 和a 。
1
( 15 分)
四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20 分）
1）写出系统开环传递函数；
2）利用相角裕度判断系统的稳定性；
3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
五、设单位反馈系统的开环传递函数为
G(s)
K s(s
1)
试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（25 分）
（1）在单位斜坡输入下的稳态误差e ss 1 15 ；
（2）截止频率ωc≥7.5(rad/s)；
（3）相角裕度γ≥45°。
模拟试题一参考答案：
一、简答题
1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。
解：闭环系统的结构框图如图：
闭环系统的特点：
闭环控制系统的最大特点是检测偏差、纠正偏差。
1) 由于增加了反馈通道,系统的控制精度得到了提高。
2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动
和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。
3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。
2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。
解：
1 1
3、串联校正的特点及其分类？
答：串联校正简单, 较易实现。设于前向通道中能量低的位置，减少功耗。主要形式有相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后- 超前校正。
二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为K
G K ，试确定使系
(s)
2 s
s(s 2 4)
统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率。
解：系统的闭环传递函数为：K
K
G (s)
B 2 4
3 2
s s s
3 s s K
2
特征方程为：( ) 2 4 0
D s s
列劳斯表
3 1 4
s
2 2 K
s
1 (8-K)/2
s
0 K
s
2 4 K
要使系统稳定，则K 0; 0。得：8 K 0
2
所以，使系统产生持续振荡的K 值为：K 8
将K 8代入特征方程，即
2) 0
D (s) 3 s s s s
2 2
s 2 4 8 ( 4)(
解得其虚根为，s j 2 。所以，振荡频率 2
三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数K , K 2 和a 。
1
解由系统阶跃响应曲线有
h()3
t0.1
p
o
o
(43)333.3o o 系统闭环传递函数为
(s)
2
s K K
K
1
2
2
as K
2
1
2
s
2
n
s
n
2
n
由
t p
o
o
1
e
0.1
2联立求解得
n
2
1
33.3
o
o
n
0.33
33.28
由式（1）K
a
1
2
2
n
n
1108
22
1K K
12
另外lim3 h()lim s(s)K2
2
s0s as K
s0s
1
四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求
1）写出系统开环传递函数；
2）利用相角裕度判断系统的稳定性；
3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
解：解（1）由图可以写出系统开环传递函数如下：
G(s)
s(
s
0.1
10
1)(
s
20
1)
（2）系统的开环相频特性为
()90a rctan
0.1a rctan
20
截止频率c0.1101
相角裕度180() 2.85
c
故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数
G(s)
s(s
100
s
1)(
200
1)
其截止频率1010
c1c
而相角裕度180() 2.85
1c1
故系统稳定性不变。由时域指标估算公式可得
1
o=1o o
0.160.4(1) o
s i n
t s K0
c
K
10
00.1
t
c1
s1
所以，系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应加快。
五、设单位反馈系统的开环传递函数为
G(s)
K
s(s
1)
试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（1）在单位斜坡输入下的稳态误差e ss115；
（2）截止频率ωc≥7.5(rad/s)；
