河北大学自动控制原理考核试题以及答案.docx
《河北大学自动控制原理考核试题以及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北大学自动控制原理考核试题以及答案.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
河北大学自动控制原理考核试题以及答案
（2005—2006学年第一学期）
考核科目自动控制原理课程类别必修考核方式闭卷卷别A
2、以闭环传递函数G（5）=为例在NYQUIST图中标出相角稳定裕
5（7]5+l）（T25+l）
量和增益稳定裕量。
3、什么叫自持振荡，说明非线性系统中自持振荡与极限环的关系。
得分
评卷人
二、己知系统结构图如图所示，试画岀信号流图，求出系统的传递函数。
（共10分）
15分）
A-2-1
（1）试确定使系统稳定的K的取值范围。
（10分）
（2）若要求系统对于输入r（t）=t作用下的静态误差essWO.l,试确定K的取值范
得分
评卷人
围。
（5分）
四、已知最小相位系统闭环对数幅頻特性图如图所示。
（共15分）
（1）画岀相应的对数相频特性草图。
（3分）
（2）求出其闭环截止角频率a。
。
（2分）
（3）写出相应的传递函数。
（5分）
（4）若保持系统的静态特性不变，要在提高系统的相角稳定裕量的同时，增强系统
得分
评卷人
的抗噪能力，应采用何种校正方式（5分）五、已知系统的闭环传递函数为G（沪右绘制负反馈的根
得分
评卷人
轨迹图，并确定使系统稳定的K值范围。
（共15分）
六、某釆样控制系统的结构如图所示，己知t=1.2s,G］（s）=
2S+16STI°试判断系统的稳定性。
（15分）
A-2-2
（2005—2006学年第一学期）
考核科目自动控制原理课程类别必修考核方式闭卷卷别A
一、简答：
（共30分，每小题10分）
3、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
2、什么叫稳定裕量，在如下所示的图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。
3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。
二、已知系统结构图如图所示，试求岀系统的传递函数。
（共10分）
B-2-1
三、已知反馈系统的闭环传递函数为G（s）=—。
（共10分）
s（s+3）（s+6）
（1）试确定使系统稳定的K的取值范围。
（5分）
（2）若要求系统对于输入r（t）=t2作用下的静态误差essW0.5,试确定K的取值范围。
（5分）
四、已知最小相位系统闭环对数幅頻特性图如图所示，写出相应的传递函数。
（共10分）
L（G）db
五、已知单位负反馈系统的闭环传递函数为G（s）=o（共10分）
s（7]s+l）gs+1）
（1）试概略画出G（s）对应的Nyquist图。
（5分）
（2）由Nyquist稳定判据给出闭环系统稳定的条件。
（5分）
六、已知系统的闭环传递函数为G（s）=尺（s+2）（$+3）
5（5+1）
绘制负反馈的根轨迹图，并确定使系统处于欠阻尼的K值范围。
（共15分）
七、某采样控制系统的结构如图所示，已知“1,求:
（1）求系统的脉冲传递函数。
（10分）
（2）求系统稳定的K值范围。
（5分）
考核科目自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别A
（注：
考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）
一、简答题：
（共30分）
1、某系统的特征方程为（5+lX5-3）（?
-2512）=0,请写出系统的固有运动模态。
（5分）
2、在下图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。
（5分）
3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。
（5分）
4、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
（10分）
5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？
（5分）
。
（共10分）
A~2——1
二、系统的特征方程为V+2F+S+2二0,用Routh判据判定系统的稳定性。
（10分）三、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数
四、某系统的动态方框图如图所示，试计算当r（t）=\+t,n（t）=t时，系统的静态
误差％。
（10分）
五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（①为校正前,
系统稳定的K值范围。
（共15分）
七、某采样系统的结构框图如下，釆样周期为T=1秒，回答下列问题。
（共10分）
1、求系统的脉冲传递函数。
（5分）
2、求使系统稳定的K值。
（5分）
2006-2007学年第］学期2004级一电气自动化、自动化专业（类）
考核科目自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别B
（注：
考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）
一、简答题：
（共30分）
2、某系统的特征方程为（5+1）（5+3/52+25+2）,写出系统的固有运动模态。
（5分）
3、在下面的Nyquist图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。
（5分）
4、什么叫自持振荡，说明自持振荡产生的原因。
（5分）
4、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
（10分）
5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？
（5分）
二、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数。
（共10分）
H2（s）<
的K的取值范围。
（10分）
B—2—1
四、如图所示系统，假设输入信号是斜坡函数，试证明通过适当地调节可使
系统关于输入量响应的静态误差为零（系统的误差定义为=r（0-c（r））o（10分）
并确定使系统处于欠阻尼的K值范围。
（15分）
七、某釆样系统的结构框图如下，采样周期为T=1秒，回答下列问题。
（共10分）
1、求系统的脉冲传递函数。
（5分）
2、求使系统稳定的K值。
（5分）
2007—2008学年第一学期2005级自动化、电气工程及其自动化专业（类）
考核科目自动控制原理课程类别必修课考核类型考试考核方式闭卷
（注：
考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）
1、建立控制系统的数学模型的方法有方法和方法。
（4分）
2、已知系统的特征方程为（兄+1）（/+兄+1）=0则系统固有的运动模态为
和o（6分）
3、已知系统的传递函数为占£弓，则系统的单位阶跃响应为o（4分）
S+1
4、1型系统可以跟踪阶跃输入信号，跟踪斜坡输入信号,
跟踪加速度输入信号。
（6分）
1、炉温控制系统原理图如下所示。
画出系统方框图，说明各元器件的作用。
（10分）
E
电热炉
I
w
热电偶
1I
…fUc
放大器l】2
U
UtAu
电阻丝
|ru~L
2、什么是极限环，说明极限环可能对系统运动产生的影响。
（10分）
三、求解下图所示系统的传递函数C（s）/R（s）o（10分）
2—1
四、已知最小相位系统的闭环对数幅频特性曲线如图下图所示，试确定系统的闭环传递函数，并求出相角稳定裕量。
（10分）
五、系统的闭环传函为G（s）H（s）=试判别其闭环系统的稳定性。
（10
5（7]5+l）（T25+l）
分）
六、单位负反馈系统闭环传递函数为G（s）=——,绘根轨迹图并确定使系
s（s+3）（s+7）
统阶跃响应具有欠阻尼特性的R的取值范围。
（15分）
七、采样系统如下图所示，采样周期T=0.4so试求使系统稳定的K值范围。
（15分）
R⑸4^/.
l-e~Ts
K
c⑸
A
s
s（s+2）
2007—2008学年第一学期5005级自动化、电气工程及其自动化专业（类）
考核科目自动控制原理课程类别必修课考核类型考试考核方式闭卷卷别B
（注：
考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）
一、填空题（共20分）
1、建立控制系统的数学模型的方法有2、已知系统的特征方程为亿+3）（才+3兄+2）=0,则系统固有的运动模态
o（6分）
o（4分）
3、已知系统的传递函数为召，则系统的单位阶跃响应为
4、设单位反馈系统的闭环传递函数为G（s）=—,当系统的输入为单位阶跃
厂（7\+1）
信号1⑴吋，系统的静态误差为
当系统的输入为l（r）+0.5r时，系统的静态
二、简答题（共20分）
1、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
（10分）2、什么是自激振荡？
说明自激振荡产生的原因。
（10分）
三、求解下图所示系统的传递函数C（s）/R（s）o（10分）
B2-1
四、最小相位系统闭环对数幅频特性如下图所示，求系统的闭环传递函数。
（10分）
稳定性。
（10分）
六、已知系统的闭环传递函数为：
G（沪驾泸‘宀0。
试画出系统的根轨迹，并分析增益对系统阻尼特性的影响。
（15分）
七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为T=1秒。
（共15分）
1、求系统的脉冲传递函数。
（10分）
2、求使系统稳定的K值范围。
（5分）
考核科目自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别A
（注：
考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）
5、经典控制理论，系统性能分析主要包括三方面内容，即_、_和_o（3分）
6、按输入/输出信号的数目分类，控制系统可分为系统和—系统。
（4分）
7、系统的相角裕量越大，超调越；截至频率越高，快速性越,抗高
频干扰的能力越。
（6分）
二、简答题：
（共22分）
1、什么是保持器？
说明保持器的作用。
（6分）2、何为稳定性，线性控制系统的稳定性有何特征？
（10分）
3、什么是自激振荡？
说明自激振荡产生的原因。
（6分）
1、某系统结构如下图，火）=0.1*1⑴，为使其稳态误差|^|<0.05,试求K］的数值
范围。
（15分）
2、最小相位系统的闭环对数幅频特性如下图所示。
（15分）
（1）求系统的闭环传递函数。
（2）求相位裕度了和幅值裕度力。
r（t）
•Gi（s）G2（s）
10
四、综合分析题（共25分）
】、已知反馈系统的闭环传函为G（s）H（沪而而〒试用奈氏判据判断系统
的闭环稳定性。
（10分）
，试
2、单位反馈控系统的闭环传递函数为G（s）=彳#,K的变化范围为0T8
绘制系统的根轨迹。
（15分）
考核科目自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别B
（注：
考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）
1.反馈控制系统可分为反馈和反馈控制系统，通常所说的反馈控制系
统为系统。
（3分）
2.集中参数系统由描述，分布参数系统要用描述。
（4分）
3.在系统校正中，在原点附近增加一闭环偶极子，基本上不改变系统的特性,
其作用主要是o（6分）
二、简答题：
（共22分）
1.何为最少扌白控制系统（6分）
2.什么是稳态？
说明稳态与系统的微分方程的解的关系。
（10分）
3.说明非线性控制系统描述函数分析方法的应用条件。
（6分）
三、计算题（共40分）
1.设复合控制系统如下图所不，图中厂⑴=l+f,/?
（r）=0.1sin100ro试求系统在厂⑴
和“（f）同时作用下的稳态误差。
（15分）
2.最小相位系统闭环伯德图如图所示。
计算闭环放大系数K,幅值穿越频率臥,相位裕度相位穿越频率叫和幅值裕度201g/2o（15分）
3.
3、系统的闭环传函为G（s）H（$）=5+1）q>Tj,试用奈氏判据判别其闭环n+i）
系统的稳定性。
（10分）
4、负反馈系统的闭环传递函数呦恥）=姥苗绘制根轨迹。
（】5分）
8、某系统的特征方程为（s+IXs-3）（£_2s+2）=0,请写出系统的固有运动模态。
答案：
特征根：
・1,3,1+j,1-j；运动模态厂，e3t,ersiiif,e'cost
9、在下图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。
3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。
答案：
与线性控制系统相比非线性控制系统表现岀如下的特征：
（1）非线性控制系统的运动不满足态的迭加原理。
（2）可能存在多个平衡点，其稳定性与系统输入和初始条件有关。
（3）可能存在有自持振荡现象。
（4）频率响应发生畸变
4、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
答案：
闭环控制系统的基本组成：
检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给定元件、校正元件及被控对象。
典型结构方框图
5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？
答案：
超调量、过渡过程时间、振荡次数、延迟时间、上升时间、峰值时间。
二、系统的特征方程为S3+2S2+S+2",用Routh判据判定系统的稳定性。
答案：
S3
1
1
0
S2
2
2
0
S1
£
0
0
S0
2
0
0
特征根中有一对纯虚根存在，系统处于临界稳定。
三、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数。
G&2G3
答案：
结构图化简（5分），°⑸一i+g厲+G2H1+G2G3H2
4.某系统的动态方框图如图所示，试计算当p）=l+r,乂）“时，系统的静态误差弘。
5.
€ss=°o
答案：
essr=1，essn
五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（①为校正前,②为校正后）。
3、试写出系统校正前后的传递
函数。
4、说明应用的是什么校正方法
（超前校正或滞后校正）。
5、并画出校正环节的对数幅频
特性图和对数相频特性图。
应用的是滞后校正。
六、已知系统的闭环传递函数为G（»站绘制负反馈的根轨迹图，并确定使系统稳定的K值范围。
答案：
根轨迹图。
渐近线：
±60。
180。
cr=—
七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为T=1秒，回答下列问题。
1、求系统的脉冲传递函数。
2、求使系统稳定的K值。
答案：
（1）G（z）=——
z-1
c（z）_G⑵_KR（z）1+G（z）z+（K—1）
（2）0vKv2时系统稳定。
5、某系统的特征方程为G+l）（s+3）（"+2$+2）,写出系统的固有运动模态。
答案：
特征根：
・1,・3,・l+j,・l・j；运动模态「，尸，ksinf,kcosf
6、在下面的Nyquist图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。
7、什么叫自持振荡，说明自持振荡产生的原因。
答案：
自持振荡是非线性系统中存在的周期性的等幅振荡。
自持振荡产生的原因是系统中存在有稳定的极限环
4、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
答案：
反馈控制系统的基本组成：
检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给
定元件、校正元件及被控对象。
典型结构方框图
5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？
答案：
超调量、过渡过程时间、振荡次数、延迟时间、上升吋间、峰值时间。
二、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函
H2（s）<
的K的取值范围。
ROUTH表。
S3
0.05
1
S2
1.05
K
S1
1.05-0.05K
SO
K
系统稳定的K取值范围0系统关于输入量响应的静态误差为零（系统的误差定义为⑷）=r（0-c（r））o
答案：
由e（t）=r（t）-c（r）,
应用的是滞后校正。
并确定使系统处于欠阻尼的K值范围。
答案：
根轨迹如下图。
分离点和会合点N©D（s）-D'（s）N（s）=0
即（2s+5）（s2+s）-（s2+5s+6）（2s+l）二0
sl=-O.634（分离点）,s2=-2.366（会合点）
由分离点-0.634可得它对应的k值
7卜0.634+2卜0.634+3]一
|0.634||-0.634+1|_
k=0.0718
人/._/口亠l宀厶/——2.366+2卜2.366+3
会合点-2.366可得它对应的k值：
k』=1k=13.9
|2.366||-2.366+1|
系统处于欠阻尼的K值范围0.0718七、某釆样系统的结构框图如下，釆样周期为T=1秒，回答下列问题。
1、求系统的脉冲传递函数。
2、求使系统稳定的K值。
答案：
（1）GQ=
KC⑵二G⑵二Kz—1R（z）1+G（z）z+（K—1）
（2）0
升级会员 