自动控制1(里面包含全部考点)

跨校专升本(电气)自动控制原理仿真试卷（A ）1．如图示系统结构图1，试用结构图化简方法求传递函数)()(s R s C 。

（15分）图12． 控制系统如图2所示，系统单位阶跃响应的峰值时间为3s 、超调量 为20%，求K ，a 值。

（15分）图23.已知系统特征方程为04832241232345=+++++s s s s s ，试求系统在S 右 半平面的根的个数及虚根值。

（10分）4. 单位负反馈系统的开环传递函数)15.0)(12.0()(++=s s s Ks G ,绘制K 从 0到+∞ 变化时系统的闭环根轨迹图。

（15分）5． 已知单位负反馈系统开环传递函数)1()1()(122++=T s s T K s G ,试概略绘制系 统的开环幅相频率特性曲线,并用奈氏判据判断系统的稳定性。

（15分）6． 某最小相角系统的开环对数幅频特性如图3所示。

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）将对数幅频特性向右平移十倍频程，截止频率和相角裕度会发生什么变化? （15分）图37． 离散控制系统如图4所示，采样周期 T=1s 。

求系统稳定时K 的取值 范围。

（15分）图4跨校专升本自动控制原理模拟试题6一、简答（本题共6道小题，每题5分，共30分）1、画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。

2、通过二阶系统的根轨迹说明，增加开环零点和增加开环极点对系统根轨迹走向的影响。

3、已知某环节的频率特性曲线如下，求当x(t)=10sin5t 输入该环节的时候，系统的输出解析表达式是什么？4、通常希望系统的开环对数频率特性，在低频段和高频段有较大的斜率，为什么？5、如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。

6、最小相位系统的Nyquist 图如下所示，画出图示系统对应的 Bode 图，并判断系统的稳定性。

二、改错（本题共5道小题，每题5分，共25分）1. 微分方程的拉氏变换可以得到系统的传递函数，系统传递函数的拉氏反变换是微分方程。

2. 传递函数描述系统的固有特性。

其系数和阶次都是实数，只与系统内部结构参数有关而与输入量初始条件等外部因素无关。

3. 频率法不仅研究一个系统对不同频率的正弦波输入时的响应特性，也研究系统对阶跃信号的响应特性。

4. 系统开环对数频率特性的中频段的长度对相位裕量有很大影响，中频段越长，相位裕量越小。

5. Nyquist 图中()1k W j ω>的部分对应Bode 图中0dB 线以下的区段，Nyquist 图中的实轴对应Bode 图中的π-线。

三、 设单位反馈系统的开环传递函数（本题20分）W k (j 40 20- π/2 - πϕ(ω)is T s K s T K K s G m m f f1)1(1)(0∙+∙+∙=输入信号为 )(1)()(t bt a t r ∙+=其中0K , m K , f K , i, f T , m T 均为正数 ，a 和b 为已知正常数。

如果要求闭环系统稳定，并且稳态误差ss e <0ε, 其中0ε>0, 试求系统各参数满足的条件。

四、试用梅逊增益公式求下图中各系统信号流图的传递函 数C(s)/R(s)。

（15分）五、（本题20分）设单位反馈控制系统的开环传递函数 )102.0)(101.0()(++=s s s Ks G要求：(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点，包括与虚轴交点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ；（3）当一个闭环极点是－5的时候，确定此时的其他极点。

六、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示，1） 试确定系统的开环传递函数；2） 求解系统的相位裕量，并判断稳定性； 3）跨校专升本自动控制原理模拟试题6答案低频段斜率大可以提高系统的稳态指标，高频段斜率大可以更好地排除高频干扰； 三、解：首先系统必须是稳定的，系统的闭环特征方程为0)(23=++++K s s T T s T T m f m f式中，i K K K K m f /0=,为系统的开环增益，各参数满足： K>0, 0)(>-+f m m f T KT T T 即稳定条件为 mf mT T T Tf K +<<0由于本例是I 型系统，其p K =∞, v K =K,故在r(t)=(a+bt)•1(t)作用下，其稳态误差 0ε<=K b e ss 必有 K>0εb 于是，即能保证系统稳定，又满足对系统稳态误差要求的各参数之间的条件为mf m f m f T T T T i K K K b+<</00ε一、填空题（每空2分，共24分）：1． 在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为___________。

2． 若前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ），则开环传递函数为___________。

3．齿轮副中，以主动轮角速度ω为输入，以被动轮转角θ为输出，则这个装置为________________环节。

4．若环节的传递函数为sK，则其对数幅频特性L （ω）在零分贝点处的频率数值为______________。

5． Bode 图中对数相频特性图上的－180o线对应于奈奎斯特图中的___________。

6． 自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是____________，另一个是__________分量。

7． 函数f(t)=te63-的拉氏变换式是________________________________。

8． 积分环节的传递函数表达式为G （s ）=_________________________。

9． 在斜坡函数的输入作用下，___________型系统的稳态误差为零。

10．惯性环节的传递函数11+Ts ，它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。

二、简答题：1、何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具有什么样的特点？（8分）2、什么叫传递函数？它有什么性质？（8分）三、试分别用简化结构图、信号流图方法求如图1所示系统的传递函数()()C s R s 。

（20分）图1四、控制系统结构图如图2所示。

（1）希望系统所有特征根位于s 平面上s ＝－2的左侧区域，且ξ不小于0.5。

试画出特征根在s平面上的分布范围（用阴影线表示）。

（2）当特征根处在阴影线范围内时，试求,K T 的取值范围。

（20分）图2五、已知系统的结构图如图3所示。

若()21()r t t =⨯时，试求（1）当0f K =时，求系统的响应()c t ，超调量%σ及调节时间s t 。

（2）当0f K ≠时，若要使超调量%σ＝20％，试求f K 应为多大？并求出此时的调节时间s t 的值。

（3）比较上述两种情况，说明内反馈f K s 的作用是什么？ （20分）图3六、系统结构图如图4所示。

当输入信号()1()r t t =，干扰信号()1()n t t =时，求系统总的稳态误差e ss 。

（15分）图4七、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图5所示。

要求： （1）写出系统开环传递函数；（2）利用相位裕量判断系统稳定性； （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。

（15分）图5八、某系统的开环对数幅频特性曲线如图6所示，其中虚线表示校正前，实线表示校正后。

求解：G s。

（1）确定所用的是何种串联校正性质校正，并写出校正装置的传递函数()c（2）确定校正后系统临界稳定时的开环增益值。

（3）当开环增益K＝1时，求校正后系统的相位裕量γ，幅值裕量h。

（20分）密封线共8 页第 1 页试题标准答案院(系): 电气工程学院自动化系教研室: 自动化教研室考核课程：自动控制原理学年：考核类型：闭卷开卷涂卡考核专业年级：自动控制模拟试题（六）1、图6-1是仓库大门自动控制系统原理示意图。

试说明系统自动控制大门开闭的工作原理并画出系统方块图。

图6-1 仓库大门自动开闭控制系统2、试求题图6-2所示控制系统的传递函数，，，。

图6-2 系统结构图3、设单位反馈控制系统的开环传递函数为，已知系统在单位阶跃作用下的误差响应为。

试求系统的阻尼比，自然频率和在单位斜坡输入作用下的稳态误差。

4、已知负反馈系统的开环传递函数为绘制系统的根轨迹，并确定：（1）使闭环传递函数的复数极点具有阻尼比0.5时的值；（2）使闭环传递函数的复数极点，其无阻尼自然频率时的值；（3）使闭环传递函数复数极点的实部时的值。

5、系统的开环传递函数为均大于零，试用奈氏判据证明：若系统不稳定，必有两个极点在右半S平面。

6、由实验测得单位反馈二阶系统的单位阶跃响应如题图6-3所示：题图6-3 单位阶跃响应要求：（1）绘制系统的方框图，并标出参数值（2）使系统的单位阶跃的超调量，峰值时间设计适当的校正环节并画出校正反系统的方框图， 标出相应参数值。

7、调节器系统被控对象的传递函数为)3)(2)(1(10)()(+++=s s s s U s Y定义状态变量为23121,,x x xx y x === 利用状态反馈控制律Kx u -=，要求闭环极点为i s μ=(i=1,2,3)，其中10,222,222321-=--=+-=μμμj j试确定必需的状态反馈增益矩阵K 。

自动控制模拟试题（五）一、题图5-1是一晶体管稳压电源。

试将其画成方块图并说明在该电源里哪些起着测量、放大、执行的作用以及系统里的干扰量和给定量是什么？图5-1 晶体管稳压电源二、已知系统的结构如题图5-2所示，且初始条件 ,,试求：（1）系统在作用下的输出响应c(t)；（2）系统在作用下的稳态误差。

题图5-2 系统的结构题三、控制系统的开环传递函数为画出系统的根轨迹，并由根轨迹图求出系统稳定时的取值范围。

四、最小相角系统对数幅频渐进特性如题图5-3所示，请确定系统的传递函数。

题图 5-3 对数幅频渐进特性五、考虑一个调节器系统的设计。

给定线性定常系统为Cx y Bu Ax x=+=式中]01[,10,06.2010=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=C B A且闭环极点为s =μi (i=1,2)，其中4.28.1,4.28.121j j --=+-=μμ期望用观测-状态反馈控制，而不用真实的状态反馈控制。

观测器增益矩阵的特征值为821-==μμ试求必需的状态反馈增益矩阵K 和观测器增益矩阵e K 。

六、证明下列系统是不能观测的。

Cx y Bu Ax x=+=式中[]154,100,611610010,321=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=C B A x x x x七、考虑如下非线性系统显然原点（01=x ，02=x ）是唯一的平衡状态。