自动控制原理试卷及答案.doc

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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G1（s）与G2（s）的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为，则G（s）为（用G1（s）与G2（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，

阻尼比，

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，

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，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，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。

4、系统在作用下的稳态误差，说明（）

A、型别；　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。

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。

6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）。

A、超调B、稳态误差C、调整时间D、峰值时间

7、已知开环幅频特性如图2所示，则图中不稳定的系统是（）。

系统①系统②系统③

图2

A、系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定

8、若某最小相位系统的相角裕度，则下列说法正确的是（）。

A、不稳定；B、只有当幅值裕度时才稳定；

C、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

9、若某串联校正装置的传递函数为，则该校正装置属于（）。

A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断

10、下列串联校正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是：

A、B、C、D、

三、（8分）试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。

图3

四、（共20分）系统结构图如图4所示：

图4

1、写出闭环传递函数表达式；（4分）

2、要使系统满足条件：

,试确定相应的参数和；（4分）

3、求此时系统的动态性能指标；（4分）

4、时，求系统由产生的稳态误差；（4分）

5、确定，使干扰对系统输出无影响。

（4分）

五、（共15分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为:

1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：

渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）

2、确定使系统满足的开环增益的取值范围。

（7分）

六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图5所示：

1、写出该系统的开环传递函数；（8分）

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。

（3分）

3、求系统的相角裕度。

（7分）

4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？

（4分）

试题一答案

一、填空题（每题1分，共15分）

1、给定值

2、输入；扰动；

3、G1（s）+G2（s）；

4、；；；衰减振荡

5、；

6、开环极点；开环零点

7、

8、；；稳态性能

二、判断选择题（每题2分，共20分）

1、D　　2、A　　3、C　　4、A　　5、D　　6、A　　7、B　　8、C9、B　10、B

三、（8分）建立电路的动态微分方程，并求传递函数。

解：

1、建立电路的动态微分方程

根据KCL有（2分）

即（2分）

2、求传递函数

对微分方程进行拉氏变换得

（2分）

得传递函数（2分）

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四、（共20分）

解：

1、（4分）

2、（4分）

3、（4分）

4、（4分）

5、（4分）令：

得：

五、（共15分）

1、绘制根轨迹（8分）

（1）系统有有3个开环极点（起点）：

0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分）

（2）实轴上的轨迹：

（-∞，-3）及（-3，0）；（1分）

（3）3条渐近线：

（2分）

（4）分离点：

得：

（2分）

（5）与虚轴交点：

（2分）

绘制根轨迹如右图所示。

2、（7分）开环增益K与根轨迹增益Kr的关系：

得（1分）

系统稳定时根轨迹增益Kr的取值范围：

，（2分）

系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：

，（3分）　

系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围：

（1分）

六、（共22分）

　解：

1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。

故其开环传函应有以下形式　　（2分）

由图可知：

处的纵坐标为40dB,则,得（2分）

（2分）

故系统的开环传函为（2分）

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性：

开环频率特性（1分）

开环幅频特性（1分）

开环相频特性：

（1分）

3、求系统的相角裕度：

求幅值穿越频率，令得（3分）

（2分）

（2分）

对最小相位系统临界稳定

4、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：

增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈。

试题二

一、填空题（每空1分，共15分）

1、在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。

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；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；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。

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。

判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用　　　　；在频域分析中采用　　　　。

4、传递函数是指在　初始条件下、线性定常控制系统的　　　　　　　

与　　　　之比。

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、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对应时域性能指标，它们反映了系统动态过程的　　　　　　。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、关于传递函数，错误的说法是（）

A传递函数只适用于线性定常系统；

B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；

C传递函数一般是为复变量s的真分式；

D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。

2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果（）。

A、增加积分环节B、提高系统的开环增益K

C、增加微分环节D、引入扰动补偿

3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（）。

A、准确度越高B、准确度越低

C、响应速度越快D、响应速度越慢

4、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为（）。

A、50B、25C、10D、5

5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统（）。

A、含两个理想微分环节B、含两个积分环节

C、位置误差系数为0D、速度误差系数为0

6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）。

A、超调B、稳态误差C、调整时间D、峰值时间

7、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是（）

A、B、C、D、

8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是（）。

A、可改善系统的快速性及平稳性；B、会增加系统的信噪比；

C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；

D、可增加系统的稳定裕度。

9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的（）。

A、稳态精度B、稳定裕度C、抗干扰性能D、快速性

10、下列系统中属于不稳定的系统是（