自动控制原理模拟题包括答案docxWord格式文档下载.docx
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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。
11
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。
2s4）
统产生持续振荡的K值，并求振荡频率。
系统的闭环传递函数为：
GB（s）
s3
2s2
4sK
特征方程为：
（
）
s
3
4
Ds
列劳斯表
1
（8-
）/2
要使系统稳定，则K
0;
2
4K
0。
得：
8K
所以，使系统产生持续振荡的
K值为：
K8
将K8代入特征方程，即
D（s）s3
4s8（s2
4）（s2）0
解得其虚根为，s
j2
所以，振荡频率
试确定系统参数
K1,K2和a。
解由系统阶跃响应曲线有
h（
）3
tp
0.1
oo
（43）333.3oo
系统闭环传递函数为
K1K2
K2
（s）
n
as
K1
ns
由
联立求解得
0.33
33.28
e
12
33.3oo
K1
1108
由式
（1）
a
22
另外
lims
lim
K1K2
s2
s0
要求
解
（1）由图可以写出系统开环传递函数如下：
10
G（s）
s（s1）（s1）
0.120
（2）系统的开环相频特性为
（）90arctanarctan
截止频率
c0.1
相角裕度
180
（c）
2.85
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
100
s（s1）
（1）
其截止频率
而相角裕度
c1
10c10
180（c1）2.85
故系统稳定性不变。
由时域指标估算公式可得
o
0.160.4（
1）
=
sin
1o
K0
0.1ts1
ts
10c1
c
所以，系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应加快。
依e
指标：
e
ss
Kv
15
∴
画未校正系统的开环对数幅频特性如图所示。
依图可得：
c153.873
校正前系统相角裕度：
1800
G（jc）
900
arctanc
arctan
3.873
14.480
定c"
7.5,作图得：
b11.48dB（AB11.5dB）
作图使：
AC
AB
11.5dB
过C点作20dB/dec直线交出D点（D
2），令
（DC
CE）得E点（E
28.125）。
这样得出超前校正环节传递函数：
Gc（s）
28.125
且有：
m
c"
7.5
校正后系统开环传递函数为：
Gc（s）G（s）
s（s1）
验算：
在校正过程可保证：
ess
7.5（rad/s"
"
1800
Gc（c"
）G（
c"
}
900
arctg
arctgc"
67.7320
450
全部指标满足要求。
《自动控制原理》模拟试题二
一、简述题（25分）
1、简述控制系统的基本要求。
2、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为
c（t）12e2t
et，试求
系统的传递函数。
3、简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。
二、已知系统的结构图如图所示，图中
R（s）为输入信号，N（s）为干扰信号，试
求传递函数C（s），C（s）。
（15分）
R（s）N（s）
三、某单位负反馈控制系统如图，阻尼比0.5，试求：
（共20分）
1）、系统类型、阶次。
（2分）
2）、K、无阻尼振荡角频率n、有阻尼振荡角频率d的值。
（6分）
3）、系统的开环传递函数GK（s）。
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essp，essv，essa。
6）、峰值时间tp，最大超调量p%。
（4分）
四、单位反馈系统的开环传递函数为
K（s22s5）
（s2）（s0.5）
试绘制系统根轨迹，确定使系统稳定的K值范围。
五、对图示的反馈校正系统，试分析：
1}若G2
Kh，分析反馈校正对系统性能的影响。
（10
（s）
Ts
分）
2）若G2
Khs，分析反馈校正对系统性能的影响。
（15
模拟试题二参考答案
一、简述题
控制系统的基本要求：
稳定性、准确性和快速性。
稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件,是控制系统的重要特性。
准确性就是要求被控量和设定值之间的误差达到所要求的精度范围。
准
确性反映了系统的稳态精度。
快速性体现了系统的动态性能，即对过渡过程的形式和快慢提出要求。
表现为对过渡过程时间和超调量的要求。
c（t）
12e2t
解单位阶跃输入时，有R（s）
1，依题意
3s
C（s）
ss2s1（s1）（s2）s
C（s）
R（s）
（s1）（s2）
一个稳定系统，若其传递函数的极点和零点都位于
s平面的左半部，则
称为最小相位系统，否则,称为非最小相位系统。
对于幅频特性相同的系统,
最小相位系统的相位迟后是最小的。
最小相位系
统的对数幅频特性与相频特性之间存在着唯一的对应关系。
令N（s）
0，求C（s）。
图中有3条前向通路，2个回路。
P1
G2G4，
1，P2
G3G4，2
1，P3
G1G2G4，3
1，
L1
G2G4，L2
G3G4，
1（L1
L2），
P
G
GG
则有
22
33
R（s）
1G2G4G3G4
令R（s）0
，求C（s）。
有1条前向通路，回路不变。
N（s）
G4，
P11
G4
N（s）
1G2G4
G3G4
6）、峰值时间tp，最大超调量
p%。
1、1型、2阶
n=1rad/s
2、=1
0.866
rad/s（2分）
d
3、GK（s）
4、
Kp
limGK（s）
Kv
limsGK（s）
Ka
（）
sGKs
5、essp
1/（1
Kp）
essv
1/Kv
essa
1/Ka
π
2π
0.5
6、tp
p%
e1
100%
e10.52
16.3%
（s2
5）
试绘制系统根轨迹，确定使系统稳定的
K值范围。
解根轨迹绘制如下：
①实轴上的根轨迹：
2,0.5
②分离点：
d0.5
j2d
解得：
d1
0.41。
③与虚轴交点：
D（s）（s
2）（s
0.5）
（s2
把s=j代入上方程，令
Re（D（j））
（1
5K
Im（D（j
））（1.5
2K）
01.25
K0.2K0.75
根轨迹如图解所示。
若G2
（10
2）
Gc（s）
（15
分）
1）
G2c
K/（Ts1）
K/（1
KKh）
KKh/（Ts1）
Ts/（1
KKh）1
反馈系数K越大
时间常数越小
惯性减弱。
通过在Gs
中加入适当的
h
1（）
放大器弥补比例系数的减小。
G2c（s）
K/（1KKh）
KKhs/（Ts1）（T
KKh）s1
保持惯性环节,
但时间常数增大了。
K越大,时间常数越大。
利用反馈校
正可使原系统中各环节的时间常数拉开
从而改善系统的动态平稳性。
《自动控制原理》模拟试题三
1、绘制图示炉温控制示意图的控制方框图。
（7分）
2、某控制系统结构图，试确定使系统稳定的K值范围。
（10分）
3、简述系统的根轨迹及绘制根轨迹的基本条件。
（8分）
二、已知系统方程组如下：
X1（s）
G1（s）R（s）G1（s）[G7（s）G8（s）]C（s）
X2（s）
G2（s）[X1（s）G6（s）X3（s）]
X3（s）
[X2（s）C（s）G5（s）]G3（s）
C（s）
G4（s）X3（s）
试绘制系统结构图，并求闭环传递函数
C（s）。
三、单位反馈系统的开环传递函数为
25
G（s）
s（s
求各静态误差系数和r（t）12t
0.5t2时的稳态误差ess。
（20分）
五、对图示系统,完成以下各题：
（20分）
C（s）
1+Ks
1）K为何值时,阻尼比ζ=
）比较加入
与不加
时系统的性能（比较分析
、
tr
），
（1+s）
由此得到的结论是什么
模拟试题三参考答案
炉温控制系统的方框图：
解由结构图，系统开环传递函数为：
G（s）
K（4s2
开环增益Kk
K4
s3（s2
s4）
系统型别v
D（s）s5
s4
4s3
4Ks2
2KsK0
劳斯表：
S5
2K
S4
4K
S
4（1
K）
S2
（1516K）K
K1615
1.067
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