自动控制原理试题与答案解析
自动控制原理习题及解答
对于本例，系统的稳态误差为
本题给定的开环传递函数中只含一个积分环节，即系统为1型系统，所以
系统的稳态误差为
解毕。
例3-21控制系统的结构图如图3-37所示。假设输入信号为r(t)=at( 为任意常数)。
解劳斯表为
1 18
8 16
由于特征方程式中所有系数均为正值，且劳斯行列表左端第一列的所有项均具有正号，满足系统稳定的充分和必要条件，所以系统是稳定的。解毕。
例3-17已知系统特征方程为
试判断系统稳定性。
解本例是应用劳斯判据判断系统稳定性的一种特殊情况。如果在劳斯行列表中某一行的第一列项等于零，但其余各项不等于零或没有，这时可用一个很小的正数ε来代替为零的一项，从而可使劳斯行列表继续算下去。
（3）写中间变量关系式
式中，α为空气阻力系数 为运动线速度。
（4）消中间变量得运动方程式
（2-1)
此方程为二阶非线性齐次方程。
（5）线性化
由前可知，在＝0的附近，非线性函数sin≈，故代入式（2-1）可得线性化方程为
例2-3已知机械旋转系统如图2-3所示，试列出系统运动方程。
图2-3机械旋转系统
解：（1）设输入量作用力矩Mf，输出为旋转角速度。
运动方程可直接用复阻抗写出：
整理成因果关系：
图2-15电气系统结构图
画结构图如图2-15所示：
求传递函数为：
对上述两个系统传递函数，结构图进行比较后可以看出。两个系统是相似的。机一电系统之间相似量的对应关系见表2-1。
表2-1相似量
机械系统
xi
x0
自动控制原理习题及解答
自动控制原理习题及其解答第一章（略） 第二章例2-1 弹簧，阻尼器串并联系统如图2-1示，系统为无质量模型，试建立系统的运动方程。
解：(1) 设输入为y r ，输出为y 0。
弹簧与阻尼器并联平行移动。
(2) 列写原始方程式，由于无质量按受力平衡方程，各处任何时刻，均满足∑=0F ，则对于A 点有其中，F f 为阻尼摩擦力，F K 1，F K 2为弹性恢复力。
(3) 写中间变量关系式 (4) 消中间变量得 (5) 化标准形 其中:215K K T +=为时间常数，单位[秒]。
211K K K K +=为传递函数，无量纲。
例2-2 已知单摆系统的运动如图2-2示。
(1) 写出运动方程式 (2) 求取线性化方程解：（1）设输入外作用力为零，输出为摆角? ，摆球质量为m 。
（2）由牛顿定律写原始方程。
其中，l 为摆长，l ? 为运动弧长，h 为空气阻力。
（3）写中间变量关系式 式中，α为空气阻力系数dtd lθ为运动线速度。
（4）消中间变量得运动方程式0s i n 22=++θθθmg dt d al dtd ml （2-1) 此方程为二阶非线性齐次方程。
（5）线性化由前可知，在? ＝0的附近，非线性函数sin ? ≈? ，故代入式（2-1）可得线性化方程为例2-3 已知机械旋转系统如图2-3所示，试列出系统运动方程。
解：（1）设输入量作用力矩M f ，输出为旋转角速度? 。
（2）列写运动方程式 式中， f ?为阻尼力矩，其大小与转速成正比。
（3）整理成标准形为 此为一阶线性微分方程，若输出变量改为?，则由于代入方程得二阶线性微分方程式例2-4 设有一个倒立摆安装在马达传动车上。
如图2-4所示。
图2-2 单摆运动图2-3 机械旋转系统倒立摆是不稳定的，如果没有适当的控制力作用在它上面，它将随时可能向任何方向倾倒，这里只考虑二维问题，即认为倒立摆只在图2-65所示平面内运动。
控制力u 作用于小车上。
自动控制原理试题和答案解析
一、 单项选择题〔每小题1分,共20分1. 系统和输入已知,求输出并对动态特性进行研究,称为〔 CA.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在〔 A 上相等。
A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量,产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为〔 CA.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时,延迟环节频率特性极坐标图为〔 AA.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后,以电动机的转速为输出变量,电枢电压为输入变量时,电动机可看作一个〔 BA.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为2)(5 10+s s ,则它的开环增益为〔 C A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ,则该系统是〔 B A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的ζ不变,提高ωn ,则可以〔 BA.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(,当频率T1=ω时,则相频特性)(ωj G ∠为〔 A A.45°B.-45°C.90°D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大,其〔 DA.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ,则此系统 〔 AA.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为：())5)(1(++=s s s k s G ,当k =〔 C 时,闭环系统临界稳定。
A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ,则此系统中包含正实部特征的个数有〔 CA.0B.1C.2D.314.单位反馈系统开环传递函数为()ss s s G ++=652,当输入为单位阶跃时,则其位置误差为〔 CA.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ,则它是一种〔 D A.反馈校正B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差e ss 与误差信号E <s >的函数关系为〔 BA.)(lim 0s E e s ss →=B.)(lim 0s sE e s ss →= C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞→= 17.在对控制系统稳态精度无明确要求时,为提高系统的稳定性,最方便的是〔 AA.减小增益B.超前校正C.滞后校正D.滞后-超前18.相位超前校正装置的奈氏曲线为〔 BA.圆B.上半圆C.下半圆D.45°弧线19.开环传递函数为G <s >H <s >=)3(3+s s K ,则实轴上的根轨迹为〔 C A.<-3,∞> B.<0,∞> C.<-∞,-3> D.<-3,0>20.在直流电动机调速系统中,霍尔传感器是用作〔 B 反馈的传感器。
自动控制原理典型习题含答案
自动控制原理习题一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以： 32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在s 平面右半部的极点个数。
(要有劳斯计算表)解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。
三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=0.25s,试求：（1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ;（3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值解：（1）求出系统的闭环传递函数为：因此有：（2） %44%100e %2-1-=⨯=ζζπσ（3）为了使σ%=16%，由式可得5.0=ζ，当T 不变时，有：四．（15分）已知系统如下图所示，1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。
2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。
解① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -=②渐进线1条π ③入射角同理 2ϕ2135sr α=-︒④与虚轴交点，特方 32220s Ks Ks +++=，ωj s =代入222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
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（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率 1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ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其截止频率 10101==c c ωω而相角裕度 ︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ=故系统稳定性不变。
自动控制原理试题及答案
自动控制原理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环系统与闭环系统的主要区别在于（）。
A. 是否有反馈B. 控制器的类型C. 系统是否稳定D. 系统的响应速度答案：A2. 在控制系统中，若系统输出与期望输出之间存在偏差，则该系统（）。
A. 是闭环系统B. 是开环系统C. 没有反馈D. 是线性系统答案：B3. 下列哪个是控制系统的稳定性条件？（）A. 所有闭环极点都位于复平面的左半部分B. 所有开环极点都位于复平面的左半部分C. 所有闭环极点都位于复平面的右半部分D. 所有开环极点都位于复平面的右半部分答案：A4. PID控制器中的“P”代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案：A5. 在控制系统中，超调量通常用来衡量（）。
A. 系统的稳定性B. 系统的快速性C. 系统的准确性D. 系统的鲁棒性答案：C6. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则闭环传递函数T(s)是（）。
A. G(s)H(s)B. G(s)H(s)/[1+G(s)H(s)]C. 1/[1+G(s)H(s)]D. 1/G(s)H(s)答案：B7. 根轨迹法是一种用于（）的方法。
A. 系统稳定性分析B. 系统性能分析C. 系统设计D. 系统故障诊断答案：B8. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的零点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. G(s)和H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：A9. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的极点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. 1+G(s)H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：C10. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则系统的稳态误差与（）有关。
自动控制原理试卷有参考答案
自动控制原理试卷有参考答案The document was finally revised on 2021一、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 给定值 与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。
3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(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=n ω ，阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 2220s s ++= ，该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。
5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s+++。
6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。
7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1)(1)K s s Ts τ++。
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。
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 开环控制系统 ；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 闭环控制系统 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统 。
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 稳定 。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用 奈奎斯特判据。
4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。
5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++ 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+) 。
(完整)自动控制原理复习题20套答案
自动控制原理试卷1答案一．填空 1． 微分方程、传递函数、频率特性、结构图。
2． 闭环极点都位于S 平面左侧;系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内.3． 5.02+S ;0；8。
4． 4，Ⅱ；62.5.5． 110100+S ；10。
6． P-I;利用G(s ）的负斜率使ωC 减小，改善静态性能。
7． 将连续信号变为离散信号;0。
二．（14分） 解：（1）（2）C （Z)=)()(1)()(1232321Z H Z H G G Z G G Z RG •+•三．（20分）解：（1）F （s)=[]T s st f 111)(+-=（2)F （s ）=525125151)5(122++-=+s s ss s（3）G 1（s ）=s s s s s s s s s s 321030)2(10)2(3101)2(102+=++=+⨯++G 2(s ）=ss s a s )32(10)(2+⨯+sa s s a s s s s a s a s s R s C 1010321010)32(10)(10)()()(232++++=++⨯+⨯+=∴ a s s s s A 101032)(23+++=∴ 要使系统稳定，则必须满足{{032010101032><>>⨯⇒a a a a320<<∴a （两内项系数乘积>两外项系数乘积）521634432125152125143321521251243213211352126346321251132122111)1()()(1001)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C G G G G G G G G P G G G P L G G G L G G G G G G G G G G L L L L P P s R s C +-+++++++=∴+++=∆==∆==∑=∑+---=∑∑-∑+∑-=∆∆∆+∆= t e t s F 5125125151)]([f(t)--+-== (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)(1分)(4分) (4分)(3分) (3分)(3分)(1分)(2分) (1分)(1分) (2分)（每空1分。
自动控制原理试题与答案解析
课程名称: 自动控制理论(A/Ｂ卷闭卷）一、填空题（每空 1 分，共15分)1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用就是通过给定值与反馈量得差值进行得。
2、复合控制有两种基本形式：即按输入得前馈复合控制与按扰动得前馈复合控制。
３、两个传递函数分别为G1(s）与G2（s）得环节,以并联方式连接，其等效传递函数为，则G(s）为G1(s）+G２(s)（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，该系统得特征方程为，该系统得单位阶跃响应曲线为 .5、若某系统得单位脉冲响应为,则该系统得传递函数Ｇ（ｓ）为。
6、根轨迹起始于极点 ,终止于零点或无穷远。
7、设某最小相位系统得相频特性为,则该系统得开环传递函数为。
８、PI控制器得输入-输出关系得时域表达式就是 ,其相应得传递函数为,由于积分环节得引入,可以改善系统得性能。
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、一定能使干扰引起得误差逐渐减小,最后完全消除;D、需要调整系统得结构参数，才能改善系统性能。
2、下列哪种措施对提高系统得稳定性没有效果（ ).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、系统在作用下得稳态误差,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°根轨迹得就是( )A、主反馈口符号为“－” ;B、除外得其她参数变化时；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得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, 则图中不稳定得系统就是（ )。
自动控制原理试题库(含参考答案)
一、填空题（每空1分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。
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()G s，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。
4、典型二阶系统极点分布如图1所示，ω，则无阻尼自然频率=n7其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。
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，称为开环控制系统；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，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。
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，则该系统稳定。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。
4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。
5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++arctan 180arctan T τωω--。
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c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。
1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。
是指闭环传系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性和快速性，其中最基本的要求是稳定性。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、传递函数等。
自动控制原理试题及答案
参考答案及评分标准一、 单项选择题（每小题1分，共20分）1.系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（C ） A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2.惯性环节和积分环节的频率特性在（A ）上相等。
A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3.通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（C ） A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4.ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（A ） A.圆B.半圆 C.椭圆 D.双曲线5.当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（B ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节 6.若系统的开环传递函数为2)(5 10+s s ，则它的开环增益为（C ）A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（B ） A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统C.过阻尼系统D.零阻尼系统 8.若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（B ）A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9.一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（A ）A.45°B.-45°C.90°D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（D ） A.振荡次数越多B.稳定裕量越大 C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统（A ） A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为：())5)(1(++=s s s ks G ，当k =（C ）时，闭环系统临界稳定。
A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数有（C ） A.0B.1C.2D.314.单位反馈系统开环传递函数为()ss s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（C ） A.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ，则它是一种（D ）A.反馈校正B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为（B ） A.)(lim 0s E e s ss →= B.)(lim 0s sE e s ss →=C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞→=17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A ） A.减小增益B.超前校正C.滞后校正D.滞后-超前 18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（B ） A.圆B.上半圆C.下半圆D.45°弧线 19.开环传递函数为G (s )H (s )=)3(3+s s K,则实轴上的根轨迹为（C ）A.(-3，∞)B.(0，∞)C.(-∞，-3)D.(-3，0)20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（B ）反馈的传感器。
自动控制原理试题及答案解析
自动控制原理一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分）1. 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。
2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。
4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。
二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。
求m 、k 和μ的值。
(合计20分)F)t图(a) 图(b)三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分）1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调节时间s t 和峰值时间p t ；2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =⋅=时，求系统的稳态误差。
四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。
1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。
2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。
（合计20分, 共2个小题，每题10分） [1%0.160.4(1)sin σγ=+-,s t =五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51)KG s s s s =++系统最大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2，求：1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41()0.081c s G s s +=+，试计算相位裕量。
（合计20分, 共2个小题，每题10分）(rad/s)自动控制原理模拟试题3答案答案一、 简答题1． 如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量和频域指标中的相位裕量。
自动控制原理考试试卷及答案30套分析
自动控制原理试卷A(1)2． （10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t ，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。
3.（12分）当ω从0到+∞变化时的系统开环频率特性()()ωωj j H G 如题4图所示。
K 表示开环增益。
P 表示开环系统极点在右半平面上的数目。
v 表示系统含有的积分环节的个数。
试确定闭环系统稳定的K 值的范围。
4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)(,)(s E s C0,3==p v （a ）0,0==p v （b ） 2,0==p v （c ） 题4图 题2图6．（15分）某最小相位系统用串联校正，校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所示，试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ，并指出Gc （S ）是什么类型的校正。
8．（12分）非线性系统线性部分的开环频率特性曲线与非线性元件负倒数描述曲线如下图所示，试判断系统稳定性，并指出)(1x N和G （j ω）的交点是否为自振点。
自动控制原理试卷A （2）1．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(4)(+=S S s G ，求该系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
2．（10分）设单位负反馈系统的开环传递函数为)0()(3>=K SKs G ，若选定奈氏路径如图（a ）（b ）所示，试分别画出系统与图（a ）和图（b ）所对应的奈氏曲线，并根据所对应的奈氏曲线分析系统的稳定性。
3．（10分）系统闭环传递函数为2222)(nn n s s G ωξωω++=，若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调节时间小于6s ，峰值时间小于6.28s ，试在S 平面上绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。
（8分） 4.（10分）试回答下列问题： （1） 串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能？ （2） 从抑制扰动对系统的影响这一角度考虑，最好采用哪种校正方式？ 5．（15分）对单位负反馈系统进行串联校正，校正前开环传递函数)12()(2++=S S S Ks G ，试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹。
自动控制原理试卷及答案20套
《自动控制原理》试卷（一）A一、)(/)(s R s C二、 系统结构图如图所示，τ取何值时，系统才能稳定 ？ （10分）三、已知负反馈系统地开环传递函数为，42)2()(2+++=s s s K s W k(1) 试画出以K 为参数系统地根轨迹；(2) 证明根轨迹地复数部分为圆弧 . （15分）四、已知一单位闭环系统地开环传递函数为)15.0(100)(+=s s sW K ，现加入串联校正装置：101.011.0)(++=s s s W c ，试： （20分）（1） 判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？ （2） 绘制校正前、后系统及校正装置地对数幅频特性. （3） 计算校正后地相位裕量.五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 绘制起始点在0)0(,1)0(00==>=c cc c 地c c -平面上地相轨迹. （15分）C )(s )(s o c六、采样控制系统如图所示，已知s T K 2.0,10==： （15分）1．求出系统地开环脉冲传递函数.2．当输入为)(1*)(1*)(1)(221t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e .七、用奈氏稳定判据判断如下图所示系统地稳定性.其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统. （15分）《自动控制原理》试卷（一）B一、 控制系统地结构如下图.(1) 当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ；(2) 系统中H2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？（10分）二、． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统地特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 地取值范围. （10分）三、.一单位负反馈系统地开环传函为)15.0()125.0()(++=s s s K s W ，欲使该系统对单位阶跃函数地响应为一振幅按指数规律衰减地简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要地特征点参数）.（15分）四、如图（a ）和（b ）所示是两个单位反馈系统地开环对数幅频特性，它们都是最小相位地，且开环截止频率相等，均为c ω. （20分）1. 写出系统地开环传递函数.2. 比较两系统地稳定性，暂态性能（s t%,σ）和恒速输入下地稳态误差. 3. 将图（a ）所示地系统校正为图(b)所示地系统，应采用什么形式地串联校正装置？并写出此校正装置地传递函数)(s G c .五、．图所示为开环系统地幅相特性.图中P 为开环传递函数G(s)H(s)中具有正实部地极点数目.试详细分析闭环系统地稳定性. （16分）六．非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 试描绘该系统地相平面图.（14分）七．设采样系统地方框图如图所示，其中)4()(1+=s s K s G , 采样周期T ＝0.25s ，求能使系统稳定地K1值范围. (15分))(/)(s R s CcC )(s系统地传递函数方块图如图所示.试确定K 和a 取何值时，系统将维持以角频率12-=s ω地持续振荡. （10分）三、已知负反馈系统地开环传递函数为，22+-s s 试画出以K 为参数系统地根轨迹；并求系统稳定时K 地取值范围. （15分）四、已知一单位闭环系统地开环传递函数为 )15.0(100)(+=s s s W K ，现加入串联校正装置：101.011.0)(++=s s s W c ，试： （20分）（4）判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？ （5）绘制校正前、后系统及校正装置地对数幅频特性. （6）计算校正后地相位裕量.五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 试描绘该系统地相平面图. （15分）2． 求出系统地开环脉冲传递函数. 3． 判断闭环系统稳定性.3．当输入为)(1*)(1*)(1)(221t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e .)s《自动控制原理》试卷（二）B1. 控制系统地结构如下图.(3)当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ；(4)系统中H2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？（10分）2． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统地特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 地取值范围. （10分）3、设反馈控制系统中)5)(2()(2*++=ss s K s G ，1)(=s H要求：（1）概略绘制系统根轨迹图，判断系统地稳定性.（2）如果改变反馈通路传递函数使s s H 21)(+=，试判断)(s H 改变后系统地稳定性，研究)(s H 改变所产生地效应. （15分）4．已知一系统原有地特性为()()21.01100s s s W +=，校正装置地特性为()()()11.0101.0125.0+++=s s s s W c ，（1）画出原系统和校正装置地对数幅频特性.（2）当采用串联校正时，求校正后系统地开环传递函数，并计算其相位裕量γ(ωc)和增益裕量GM. （15分）5．图所示为开环系统地幅相特性.图中P 为开环传递函数G(s)H(s)中具有正实部地极点数目.试详细分析闭环系统地稳定性. （20分）6．已知非线性控制系统地结构图如图7-38所示.为使系统不产生自振，是利用描述函数法确定继电特性参数a,b 地数值.（15分）7．线性离散控制系统如下图所示，试确定使系统稳定地K 值范围. （15分）)1)(18.0(3++s s s b a r(t) +_c(t)《自动控制原理》 试卷（三）A 卷一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确地答案填入题干地括号中.(本大题共9小题，总计40分) 1、(本小题3分)下列性能指标中，可以描述系统暂态性能地有――① 超调量②调节时间③稳态误差④调节频率⑤上升时间 A. ①②③④⑤ B. ①②④⑤ C. ①②③⑤ D. ①②③④答( )2、(本小题3分) 系统地传递函数可通过求取该系统地――而求得.A.阶跃响应函数B.脉冲响应函数C.斜坡响应函数D.抛物线响应函数答( )3、(本小题3分)如图所示是某系统地单位阶跃响应曲线，下面关于性能指标正确地是――A. s t r 6=B. s t s 4=C. s t p 14=D. %30%=δ答( )4、(本小题5分)已知控制系统开环传递函数为)43)(8(48)(22+++=s s s s s W ，则下述正确地是――A ．系统稳定 B.s 右半平面有2个根 C.2个纯虚根 D.全不正确答( ) 5、(本小题5分)13.102468101214t已知控制系统开环传递函数为)5)(2(10)(2++=s s s s W ，当输入46)(+=t t r 时，系统稳态误差为――A.0B. ∞C. 0.6D. 6答( )6、(本小题6分)系统根轨迹如图所示，当根轨迹与虚轴相交时，下述正确地是――A. 1=ξB. 162=KC. 42.2=ωD. 0=ω答()7、(本小题5分)下列线性系统判断中正确地是――A.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D. 全不稳定答()8、(本小题5分)在采样控制系统中，为使采样信号不失真地恢复为原来地连续信号，则采样频率应至少大于――A. max21ω B. max ω C.max 2ω D. max 3ω 答()9、(本小题5分)设有一DDC 系统,T=1, Kc=1,试求单位阶跃响应在第几拍达到最大？σR)sA. 0.5拍B. 1拍C.2拍D. 3拍答()二、 计算题在下列各题中，(需要写出详细步骤、结果和画出必要地图形.) (本大题共3小题，总计60分)1．系统地传递函数方块图如图所示.试确定K 和a 取何值时，系统将维持以角频率12-=s ω地持续振荡.（20分）2．一单位负反馈系统地开环传函为)15.0()125.0()(++=s s s K s W ，欲使该系统对单位阶跃函数地响应为一振幅按指数规律衰减地简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要地特征点参数）.（20分）如图（a ）和（b ）所示是两个单位反馈系统地开环对数幅频特性，它们都是最小相位地，且开环截止频率相等，均为c ω.（20分）要求：1. 写出系统地开环传递函数.2. 比较两系统地稳定性，暂态性能（s t %,σ）和恒速输入下地稳态误差.)s3. 将图（a）所示地系统校正为图(b)所示地系统，应采用什么形式地串联校正装置？并写出此校正装置地传递函数)(sGc.《自动控制原理》试卷（三）B卷一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确地答案填入题干地括号中.(本大题共9小题，总计40分)1、(本小题3分)把系统输出量地拉氏变换与输入量地拉氏变换之比称为系统地传递函数.A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断答( )2、(本小题3分)线性系统地稳定性是系统本身固有地一种特性，与输入量及初始条件无关.A.正确B.不正确C.部分正确D.无法判断答( )3、(本小题3分)线性系统稳定地充分必要条件是：开环传递函数地所有极点均位于S复平面地左半平面.A. 正确B. 不正确C. 部分正确D. 无法判断答( )4、(本小题3分)输入量为单位斜坡函数时，要使系统地稳态误差为零，系统必须为Ⅰ型系统.A. 正确B.不正确C. 部分正确D. 无法判断答( )5、(本小题5分)下列那个线性系统闭环稳定.A.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D. 都不稳定答( )6、(本小题5分)非线性系统闭环稳定判断中下列那个正确.A.（1）工作点不稳定B.（2）稳定C.（3）M 稳定N 不稳定D. 都不稳定答( ) 7、(本小题6分)已知系统地特征方程如下，判断系统稳定性地错误结论是哪个.0441086223456=++++++s s s s s sA. 系统临界稳定B. 没有S 右半平面根C. 有1对在虚轴上地根D. 有2 对在虚轴上地根答( ) 8、(本小题6分)非线性系统动态方程如下，试判断(-2,0)地奇点类型.A. 中心点B. 焦点C. 节点D. 鞍点答( ) 9、(本小题6分)某开环系统幅频特性波德图如下，试确定开环系统增益KA. 1B. 2C. 4D. 8答( )二、计算题：在下列各题中，需要写出详细步骤、结果和画出必要地图形. (本大题共3小题，总计60分) 1、 (本小题20分)设一反馈控制系统地开环传递函数如下，试绘制K1变化时系统特征方程地根轨迹，并求出系统稳定时K1地取值范围.025.02=+++x x x x12 4-1-2ωL(ω)dB)22)(3()()(21+++=s s s s K s H s G2、(本小题20分)设1型单位反馈系统原有部分地开环传递函数为：)1()(+=s s Ks G要求设计串联校正装置，使系统具有K=12及γ=40度地性能指标.3、(本小题20分)设采样系统地方框图如图所示，其中)4()(1+=s s K s G ,采样周期T ＝0.25s ，求能使系统稳定地K1值范围.《自动控制原理》试卷（四）A1. 控制系统地方框图如图所示，试用梅逊公式.10分0441086223456=++++++s s s s s s3. 设一反馈控制系统地开环传递函数如下，试绘制K1变化时系统特征方程地根轨迹.20分)22)(3()()(21+++=s s s s K s H s G4. 已知单位负反馈系统地开环传递函数：H1(s)C(s)+-- -)1)(120)(110()12(100)(++++=s ss s s s G试求系统地相角裕度和幅值裕度. 15分 5. 设1型单位反馈系统原有部分地开环传递函数为：)1()(+=s s Ks G要求设计串联校正装置，使系统具有K=12及γ=40度地性能指标. 15分 6. 试用等倾线法画出相轨迹.10分0=++∙∙∙x x x7．采样系统结构图如图所示，)15(10)(1+=s s s W ，采样周期T=1秒，试判断闭环系统地稳定性. 15分{}1)(1-=z z t Z{}e z ze Z aT at ---=《自动控制原理》试卷（四）B1．控制系统地方框图如图所示，试用梅逊公式求系统地传递函数.15分0160161023=+++s s s已知单位负反馈系统地开环传递函数为，)1()1()(-+=S S S K s WK，试：（1）绘制系统地根轨迹；（2）求系统稳定时K 地取值范围. [15分]3．已知单位负反馈系统地开环传递函数：)1)(120)(110()12(100)(++++=s ss s s s G试求系统地相角裕度和幅值裕度. 15分5．系统地结构图如图(a)所示，其中，W2(S)为最小相位环节，W2(S)由如图(b)所示地对数幅频特性确定出.试求系统稳定时K 地取值范围. 15分6．含有死区继电器特性地非线性系统地方框图如图所示，系统中线性部分地输入输出关系为：c r e y dt dcdtc d -==+22非线性系统部分地输入输出关系可用下式表示：⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎨⎧-<-<<->==1,111,01,1)(e e e e f y试绘制其初始状态为3时地相轨迹.15分7．设采样系统地方框图如图所示，其中)4()(1+=s s K s G ,采样周期T ＝0.25s ，求能使系统稳定地K1值范围 15分(a)(b)《自动控制原理》试卷（五）A一、选择题：（共20分） 1、(本小题4分)系统地传递函数可通过求取该系统地――而求得.A.阶跃响应函数B.脉冲响应函数C.斜坡响应函数D.抛物线响应函数 答( ) 2、(本小题4分)如图所示是某系统地单位阶跃响应曲线，下面关于性能指标正确地是――A. s t r 6=B. s t s 4=C. s t p 14=D. %30%=δ答( )3、(本小题5分)已知控制系统开环传递函数为)5)(2(10)(2++=s s s s W ，当输入46)(+=t t r 时，系统稳态误差为――A.0B. ∞C. 0.6D. 6 4、(本小题4分)系统根轨迹如图所示，当根轨迹与虚轴相交时，下述正确地是――σ13.1024810tA. 1=ξB. 162=KC. 42.2=ωD. 0=ω答()5、(本小题4分)下列线性系统判断中正确地是――A.（1）稳定B.（2）稳定C.（3）稳定D. 全不稳定答()二、 控制系统地方框图如图所示，试用梅逊公式求系统地传递函数.10分.试确定K 和a 取何值时，系统将维持以角频率1-s 地持续振荡.（10分）四、已知已知单位反馈系统地开环传递函数为)1()(41)(2++=s s a s s Ga 地变化范围为[0，+∞），试绘制系统地闭环根轨迹. （15分）五、已知一最小相位系统开环地对数幅频特性如下图所示， （15分）试写出系统开环传递函数()s W k ，求系统相位裕量和增益裕量.)sH1(s) C(s)+- --六、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 绘制起始点在0)0(,1)0(00==>=c cc c 地c c -平面上地相轨迹. （15分）七、线性离散控制系统如下图所示，试确定使系统稳定地K 值范围. （15分）自动控制原理试卷A1卷一、本题共2小题. （20分）1．（10分）下图所示电路，求)()()(s U s U s W r C =.2．（10)()()(B s X s X s W r C =.函数.三、已知单位负反馈系统地开环传函为2)1)(s (s )(g++=s K s W k ， （15分）（一）画出系统根轨迹（关键点要标明）. （二）求使系统稳定地Kg 值范围.四、设系统开环传函为()()111)(-+=s Ts s W k τ，试分别大致画出τ<T ，τ=T, τ>T 三种情况下地奈氏图. （15分）五、已知一最小相位系统开环地对数幅频特性如下图所示， （20分）（1）试写出系统开环传递函数()s W k ，计算相位裕量γ(ωc)和增益裕量GM.（2）若系统原有地开环传递函数为()()21.01100s s s W +=，而校正后地对数幅频特性如下图所示，求串联校正装置地传递函数.六、画出两个常见地非线性元件地特性. （5分）七、求解差分方程 ()()()()t k f k f k f δ=++-+2132 （10分）其中，初始条件：()00=f ，()01=f ；输入条件：()⎩⎨⎧≠=∞=000t t t δ自动控制原理试卷B2卷一、填空. [12分]1．线性定常系统， ，把系统输出量地拉氏变换与输入量地拉氏变换之比称为系统地传递函数.2．线性系统地稳定性是系统本身固有地一种特性，与输入量及初始条件 . 3．线性系统稳定地充分必要条件是 .4．输入为单位斜坡函数时，要使系统稳态误差为零，系统必须为 型系统.5．采样系统在初始条件为零时，把 称为系统地脉冲传递函数.6．用开环频率特性分析研究系统暂态特性时，常常用 和 这两个特征量地.二、化简结构图（或用信号流图法）求闭环传递函数)()(s X s X r c . [12分]Xc(s)（1） （2）三、设单位负反馈地典型二阶系统地单位阶跃响应地超调量为δ%=25%，调节时间为ts(5%)=2秒，试求：（1）系统地开环传递函数；（2）输入为单位斜坡函数时地稳态误差. [14分]四、已知单位负反馈系统地开环传递函数为，)1()1()(-+=S S S K s W K ，试：（1）绘制系统地根轨迹；（2）求系统稳定时K 地取值范围. [12分] 五、包括两小题. [14分]1．绘制下列系统地相平面图. （1） 0=+x x（2） 01=-x 2．用奈氏稳定判据判断如下图所示系统地稳定性.其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统.六、采样系统结构图如图所示， 采样周期T=1秒，求闭环脉传递函数.[12分)2(10)(1+=s s s W七、已知原系统开环传递函数为)1(10)(+=S S S W ，现采用串联校正方法，使校正后为二阶工程最佳系统且开环放大系数不变，试： [12分] （1） 确定校正装置Wc(S)；（2） 绘制校正前、后及校正装置地对数幅频特性；八、已知系统地结构图如图（a ）所示，其中，15.0)12()(1++=S S K S W ，W2(S)为最小相位环节，其对数幅频特性如图(b)所示.试求使闭环系统稳定地K 值范围.[12分]自动控制原理试卷A3卷一、填空. [10分]1． ，把系统输出量地拉氏变换与输入量地拉氏变换之比称为系统地传递函数.2． 线性系统地稳定性是系统本身固有地一种特性，与输入量及初始条件 .线性系统稳定地充分必要条件是 .4． 输入为单位斜坡函数时，要使系统稳态误差为零，系统应为 型系统. 5． 线性离散系统在初始条件为零时，把 称为系统地脉冲传递函数.(a)dB (b)二、用化简结构图或信号流图方法求下列系统地闭环传递函数)()()(S X S X S W r C B =.[12分]三、已知典型二阶系统地单位阶跃响应曲线如图所示.试求：（1）开环传递函数.（2）单位斜坡函数输入时地稳态误差. [14分]四、已知负反馈系统地开环传递函数为sKW s s gK )1()(+=，试画出系统地根轨迹图.[12分]五、已知单位负反馈系统地开环传递函数为：)10()2(50)(2++=s s s s W K ，试： [12分]（1）绘制波德图； （2）计算相位裕量.六、本题包括两小题. [14分]（一）试用奈氏判据判断下图所示系统地稳定性.其中，（1）—（3）为线性系统， （4）—（6）为非线性系统.(1)(2)（二）绘制下列系统地相平面图.（1） 0=+x x（2） 1=x 七、系统地结构图如图(a)所示，其中，W2(S)为最小相位环节，W2(S)由如图(b)所示地对数幅频特性确定出.试求系统稳定时K 地取值范围. [14分]八、某离散系统结构图如图所示，)2(2)(+=s s s W ，采样周期T=1秒，试判断系统地稳定性.[12分]1)](1[-=z z t ZaT at e z ze Z ---=][自动控制原理试卷B3卷(a)一、推导下列网络地传递函数：)()(s Ur s U C [10分]二、用化简结构图或信号流图方法求闭环传递函数)(s X X c三、单位负反馈地典型二阶系统地单位阶跃响应地超调量为δ%=25%，调节时间为ts（5%）=2秒，求：（1）系统地开环传递函数；（2）输入为单位斜坡函数时地稳态误差. [15分]四、 已知负反馈系统地开环传递函数为)2)(1()(++=s s s s KWgk，试画出系统地根轨迹图. [14分]五、以下两题任选一题.（如全做，按第一题记分） [10分]（一） 已知单位负反馈系统地开环传递函数为)5()1(50)(2++=S S S S W K ，试绘制波德图.（二） 绘制下列系统地相平面图.（1） 0=+x x（2） 1=x六、用奈氏判据判断下列系统地稳定性.其中，（1）—（3）为线性系统，（4）—（5）为非线性系统. [15分]R 1 R 1 (1)(2)七、系统地结构图如图(a)所示，其中，W2(S)为最小相位环节，W2(S)由如图(b)所示地对数幅频特性确定出.试求系统稳定时K 地取值范围. [12分]八、采样系统结构图如图所示，)15.0(10)(1+=s s s W ，采样周期T=1秒，试判断系统地稳定性.[12分]aT at e z z e Z ---=][自动控制原理试卷A4卷(a)(b)一、选择题（每小题5分，共20分），请选择其中所有正确地答案，将相应地字母和题号写在答题纸上.（1） 输入量为单位斜坡函数时，要使系统为无差系统，系统类型必须为：a. 0型b. 1型c. 2型d. 2型以上（2） 线性系统稳定地充分必要条件是：a. 开环传递函数地所有极点均位于S 复平面地左半平面.b. 闭环传递函数地所有极点均位于S 复平面地左半平面.c. 闭环特征方程式地所有根均具有负实部.d. 以上答案都不正确.（3） 某非线性系统地非线性部分地描述函数负倒特性)(1A R -和线性部分频率特性W1(jω)如图一所示.两线交点处地ω=3.162；A=1.05和3.69.则 该闭环系统是：a. 稳定地b. 不稳定地c. 产生自持振荡，其角频率为3.162，振幅为1.05d. 产生自持振荡，其角频率为3.162，振幅为3.69e. 以上答案都不正确（4） 已知采样系统地输出Z 变换为)()(1)()()(z W z H z Xr z W z Xc +=，1它符合下述哪几个系统？二、[16分]系统结构如下图所示.（1）绘制P （0→∞）变化时，系统地根轨迹图；（2）确定使闭环系统地阶跃响应为单调变化过程时P 地最小值.三、[16分]已知一系统原有地特性为()()21.01100s s s W +=，校正装置地特性为()()()11.0101.0125.0+++=s s s s W c ，（1）画出原系统和校正装置地对数幅频特性.（2）当采用串联校正时，求校正后系统地开环传递函数，并计算其相位裕量γ(ωc)和增益裕量GM.四、[15分] 采样系统结构图如下图所示，)15(10)(1+=s s s W ，采样周期T=1秒，b.c.a.d.试判断闭环系统地稳定性.（注：aTe z z a s Z --=⎭⎬⎫⎩⎨⎧+1）五、[15分]下图所示系统，求传递函数)(X )(s r s X C 和)()(s N s X C .六、设单位负反馈地典型二阶系统地单位解跃响应地超调量为δ%=25%，调节时间为ts(5%)=2秒，求： [18分]（1）系统地开环传递函数；（2）输入为单位斜坡函数时地稳态误差.自动控制原理试卷B4卷二、选择题（每小题5分，共20分），请选择其中所有正确地答案，将相应地字母和题号写在答题纸上.（5） 单位负反馈系统地开环传递函数为16816)(2++=s s s W K ，则闭环系统地阻尼比ξ等于：a. 1b. 2c.22d.2 e. 以上答案都不正确单位负反馈系统地开环传递函数为1)(+=TS KS W K ，则闭环系统单位阶跃响应地调节时间ts （±5%误差带）为：a. 3T b. K T3 c. K T +13 ；而闭环单位阶跃响应地稳态误差为：d. K 1 e. K +11f. 0g. ∞h. 以上答案都不正确（7） 已知单位正反馈系统地开环传递函数为)1()(2S S K S W gK -=，给出其可能地根轨迹大致图形如图一、图二、图三所示，请选择：a. 图一正确b. 图二正确c. 图三正确d. 都不正确（8） 已知采样系统地输出Z 变换为)()(1)()()(z W z H z Xr z W z Xc +=，它符合下述哪几个系统？二、[16分]设单位负反馈系统地开环传递函数为：)22)(2()(2+++=S S S S KS W K试应用劳斯稳定判据确定K 为多大时将使系统阶跃响应出现振荡，并求出振荡角频率.b.c.a.d.三、已知一单位负反馈典型二阶系统地单位阶跃响应曲线如下图所示，求系统地闭环传递函数. （18分）四、[18分]已知系统结构图如图四(a)所示，（系统为最小相位系统）所示，系统校正后地开环对数幅频特性如图四(c)所示.试求原系统地传递函数W(s)，并计. Array五、[14分] 采样系统结构图如图五所示，T为采样周期且T=1秒.试：（1）求闭环脉冲传递函数.（2）判断系统地稳定性. （注：aTe z z a s Z --=⎭⎬⎫⎩⎨⎧+1）六、[14分]非线性系统地结构图如图六(a)所示，其中非线性特性地负倒描述函数-1/R(A)曲线如图六(b)所示.试画出线性部分地奈氏曲线，并用描 述函数法判断系统是否会发生自振.《自动控制原理》试卷A一、单选题（每题2分，共20分）1．控制系统中基本环节地划分，是根据（ ） A ．元件或设备地形式 B ．系统地物理结构 C ．环节地连接方式 D ．环节地数学模型2．绘制根轨迹时需计算入射角地情况为：开环传递函数有（ ） A ．实极点 B ．实零点 C ．共轭复极点D ．共轭复零点图六(a)图六(b)图五3．设一单位反馈控制系统地开环传递函数为G0(s)=)2s (s K4+，要求KV=20，则K=( )A ．10B ．20C ．30D ．404.输入为阶跃信号时，如果( )，则积分环节地输出信号地上升速度越快. A.输入信号地幅度越小，积分时间常数越小 B.输入信号地幅度越小，积分时间常数越大 C.输入信号地幅度越大，积分时间常数越小 D.输入信号地幅度越大，积分时间常数越大5.如果二阶振荡环节地对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比ξ地值为( ) A.0≤ξ≤0.707 B.0<ξ<1 C.ξ>0.707 D.ξ>16．决定系统静态性能和动态性能地是系统传递函数地( ) A ．零点和极点 B ．零点和传递系数 C ．极点和传递系数D ．零点、极点和传递系数 7．设二阶振荡环节地传递函数G （s ）=16s 4s 162++，则其对数幅频特性渐近线地交接频率为（ ） A ．2rad/sB ．4rad/sC ．8rad/sD ．16rad/s8．已知系统前向通道和反馈通道地传递函数分别为G （s ）=sK 1)s (H ,)1s (s 10h +=-，当闭环临界稳定时，Kh 值应为（ ）A ．-1B ．-0.1C ．0.1D ．19．设单位负反馈系统地开环传函为G(s)=3)1s (22+，那么它地相位裕量γ地值为（ ）A.15ºB.60ºC.30ºD.45º10.某串联校正装置地传递函数为Gc(S)=K S ST 1T 1+β+(0<β<1)，则该装置是（ ） A.超前校正装置 B.滞后校正装置C.滞后——超前校正装置D.超前——滞后校正装置 二、填空（每题2分，共20分）1. 根据控制系统信号地形式，控制系统可分为______ __控制系统、________控制系统.2. 对于一个自动控制系统地性能要求可以概括为三个方面：____ ____、____ ____和 .3. 用时域法分析控制系统时，最常用地典型输入信号是________.4.若要求系统地快速性好，则闭环极点应距虚轴越__________越好.5. 如果根轨迹位于实轴上两个相邻地开环零点之间(其中一个零点可以位于无穷远处)，则在这两个零点之间必定存在________.6．伯德图分中频段、高频段和低频段，低频段能够反应系统地 ，中频段能够反映系统地暂态性能，高频段主要反映系统 .7.根轨迹图必对称于根平面地__________.8．分析稳态误差时，将系统分为0型系统、1型系统、2型系统…，这是按开环传递函数地__________环节数来分类地.9．采样控制系统中，如果希望从采样信号)(t f *中不失真地恢复原来地信号)(t f ，则采样频率s ω满足 .10. 线性定常系统地脉冲传递函数地定义 .三、简答题（每题5分，共20分）1. 绘制由基本环节组成地闭环控制系统地一般结构图.2.在0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1三种情况下，标准二阶系统地单位阶跃响应特性分别是什么?3.. 如图是最小相位系统地开环对数幅频渐近特性，试写出其传递函数G(s).4、求下列方程地奇点，并判断奇点类型.0)1(2=+--x x x x四、系统方框图如图2所示，并求出传递函数()C s R s ().（8分）图2五. 已知一单位闭环系统地开环传递函数为 )15.0(100)(+=s s s W K ，现加入串联校正装置：101.011.0)(++=s s s W c ，试： （12分）（7） 判断此校正装置属于引前校正还是滞后校正？（说明原因） （8） 绘制校正前、后系统及校正装置地对数幅频特性. （3） 计算校正后系统地相位裕量.六、采样系统结构图如图所示，)15(10)(1+=s s s W ，采样周期T=1秒，试判断闭环系统地稳定性.[10分]{(1z Z {e Z 1）─（3）为线性系统，（4）─（5）为非线性系统. （10分）《自动控制原理》试卷B一、单选题（每题2分，共20分）1．根据给定值信号地特点分类，控制系统可分为( ). A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统2．绘制根轨迹时需计算出射角地情况为：开环传递函数有（ ） A ．实极点 B ．实零点 C ．共轭复极点D ．共轭复零点3．．已知单位反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差ess 为常数，则此系统为（ ）A ．0型系统B ．I 型系统C ．Ⅱ型系统D ．Ⅲ型系统4开环系统频率特性G(jω)=3)j 1(3ω+，当ω=1rad/s 时，其频率特性相角θ(1)=( ). A.－45°B.－90°C.－135°D.－270°5． 过阻尼系统地动态性能指标是调整时间ts 和( ) A ．峰值时间tp B ．最大超调量σp C ．上升时间tr D ．衰减比σp ／σp′6．二阶振荡环节地相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为( ) A ．-270°B ．-180°C ．-90°D ．0°7．设某系统开环传递函数为G(s)=)1s )(10s s (102+++，则其频率特性奈氏图起点坐标为 ( )A ．(-10，j0) B ．(-1，j0) C ．(1，j0) D ．(10，j0)8. 超前校正装置地频率特性为)1(j T 1jT 122>βω+ωβ+，其最大超前相位角Φm 为( ). A.sin-111+β-βB.sin-11T 1-T 22+C.sin-11T 1T 22+β-βD.sin-11T 1T 22+ωβ-ωβ9．确定根轨迹与虚轴地交点，可用( )A ．劳斯判据B ．幅角条件C ．幅值条件D ．0ds dk =10．设开环传递函数为G(s)H(s)＝)3)(2()1(+++s s s s k ，其根轨迹渐近线与实轴地交点为（ ）A ．0B ．－1C ．－2D ．－3二、填空（每题2分，共20分）1. 根据控制系统元件地性质，控制系统可分为________控制系统、________控制系统.2. 对于一个自动控制系统地性能要求地快速性可由暂态性能指标中 、 等决定.3. 用频域法分析控制系统时，最常用地典型输入信号是___ _____.4. 线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入地相位移随频率而变化地函数关系称为__________.5. 如果根轨迹位于实轴上两个相邻地开环极点之间，则在这两个极点之间必定存在________.6．单位脉冲函数又称为δ函数，它地数学表达式是_______________.。
自动控制原理四套经典试题及答案
试题四一、填空题（每空 1 分，共15分）1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 快速性 、稳定性 和 准确性 ，其中最基本的要求是 稳定性 。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为 G （s ） 。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有 传递函数 、 结构图 等。
4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳斯 判据 、 根轨迹 、 奈奎斯特判据 等方法。
5、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为6、PID控制器的输入－输出关系的时域表达式是()()()()tp p p iK de t m t K e t e t dt K T dtτ=++⎰， 其相应的传递函数为1()(1)C p i G s K s T sτ=++ 。
7、最小相位系统是指 S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点 。
二、选择题（每题 2 分，共20分）1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( A )A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点C 、 F(s)的零点数与极点数相同D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数为221()6100s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为( B )。
A 、261000s s ++= B 、 2(6100)(21)0s s s ++++=C 、2610010s s +++= D 、与是否为单位反馈系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，则 ( D ) 。
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100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( C )。
(完整版)自动控制原理试题及答案
一、 单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ C ）A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A ）上相等。
A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ C ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A ）A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ B ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为2)(5 10+s s ，则它的开环增益为（ C ） A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ B ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（ B ）A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ A ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ）A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ A ）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为：())5)(1(++=s s s k s G ，当k =（ C ）时，闭环系统临界稳定。
(完整)自动控制原理复习题20套答案
自动控制原理试卷1答案一．填空 1． 微分方程、传递函数、频率特性、结构图。
2． 闭环极点都位于S 平面左侧;系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内.3． 5.02+S ;0；8。
4． 4，Ⅱ；62.5.5． 110100+S ；10。
6． P-I;利用G(s ）的负斜率使ωC 减小，改善静态性能。
7． 将连续信号变为离散信号;0。
二．（14分） 解：（1）（2）C （Z)=)()(1)()(1232321Z H Z H G G Z G G Z RG •+•三．（20分）解：（1）F （s)=[]T s st f 111)(+-=（2)F （s ）=525125151)5(122++-=+s s ss s（3）G 1（s ）=s s s s s s s s s s 321030)2(10)2(3101)2(102+=++=+⨯++G 2(s ）=ss s a s )32(10)(2+⨯+sa s s a s s s s a s a s s R s C 1010321010)32(10)(10)()()(232++++=++⨯+⨯+=∴ a s s s s A 101032)(23+++=∴ 要使系统稳定，则必须满足{{032010101032><>>⨯⇒a a a a320<<∴a （两内项系数乘积>两外项系数乘积）521634432125152125143321521251243213211352126346321251132122111)1()()(1001)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C G G G G G G G G P G G G P L G G G L G G G G G G G G G G L L L L P P s R s C +-+++++++=∴+++=∆==∆==∑=∑+---=∑∑-∑+∑-=∆∆∆+∆= t e t s F 5125125151)]([f(t)--+-== (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)(1分)(4分) (4分)(3分) (3分)(3分)(1分)(2分) (1分)(1分) (2分)（每空1分。
自动控制原理习题与答案解析
1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等）；（8分）
2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。（7分）
六、（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为 ，试：
1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10分）
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、C 9、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)
3、在经典控制理论中，可采用、根轨迹法或等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统和, 与外作用及初始条件无关。
依题意： ， （3分）
得 （2分）
故满足稳态误差要求的开环传递函数为
3、满足稳态误差要求系统的相角裕度 ：
令幅频特性： ，得 ， （2分）
， （1分）
相角裕度 ： （2分）
试题三
一、填空题（每空 1 分，共Байду номын сангаас0分）
1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和。
2、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。
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。
(完整word版)自动控制原理试题库20套和答案详解
第 1 页一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有 、 、 、共4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 。
离散控制系统稳定的充分必要条件是 。
3．某统控制系统的微分方程为：dtt dc )(+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。
4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002+++s s s s ，则该系统是 阶型系统；其开环放大系数K= 。
5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：则该系统开环传递函数G(s)= ；ωC = 。
6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。
7．采样器的作用是 ，某离散控制系统)()1()1()(10210TT e Z Z e Z G -----=（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。
二. 1.求：)()(S R S C （10分）R(s)第2页2.求图示系统输出C（Z）的表达式。
（4分）四．反馈校正系统如图所示（12分）求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss.（2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？第3页（1）（2）（3）五.已知某系统L（ω）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G（s）（2）求其相位裕度γ（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=?六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。
P为开环右极点个数。
г为积分环节个数。
判别系统闭环后的稳定性。
（要求简单写出判别依据）（12第 4 页七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0++=s s s G 将其教正为二阶最佳系统，求校正装置的传递函数G 0（S ）。
（12分）一.填空题。
（10分）1.传递函数分母多项式的根，称为系统的2. 微分环节的传递函数为3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之4.单位冲击函数信号的拉氏变换式5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为 型系统。
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课程名称: 自动控制理论 （A/B 卷 闭卷）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 给定值 与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。
3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为 G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(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=n ω ，阻尼比=ξ ，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0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 。
6、根轨迹起始于 极点 ，终止于 零点或无穷远 。
7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，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 0632)(23=+++=s s s s D ，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2=Z 。
4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( )A 、 型别2<v ；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r K 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1)()(+=s H s G 。
6、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标( ) 。
A 、超调%σB 、稳态误差ss eC 、调整时间s tD 、峰值时间p t7、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2A 、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0γ>o ，则下列说法正确的是 ( )。
A 、不稳定；B 、只有当幅值裕度1g k >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1011001s s ++，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1c ω=处提供最大相位超前角的是：A 、 1011s s ++B 、1010.11s s ++C 、210.51s s ++D 、0.11101s s ++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：1、写出闭环传递函数()()()C s s R s Φ=表达式；（4分） 2、要使系统满足条件：707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的参数K 和β；（4分）3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（4分）4、t t r 2)(=时，求系统由()r t 产生的稳态误差ss e ；（4分）5、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 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2()(3)r K G s s s =+: 1、绘制该系统以根轨迹增益K r 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10<<ξ的开环增益K 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0()L ω如图5所示：图41、写出该系统的开环传递函数)(0s G ；（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γ。
（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、G 1(s)+G 2(s)；42； 20.7072=；2220s s ++=；衰减振荡 5、1050.20.5s s s s+++； 6、开环极点；开环零点7、(1)(1)K s s Ts τ++ 8、1()[()()]p u t K e t e t dt T =+⎰；1[1]p K Ts +； 稳态性能 二、判断选择题(每题2分，共 20分)1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、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200i 10i )t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+- (2分)即)t (u )t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dtC R R R R dt C R R +=++ (2分)2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得 )(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分) 得传递函数 2121221i 0)(U )(U )(R R Cs R R R Cs R R s s s G +++== (2分) 四、(共20分)解：1、（4分） 22222221)()()(n n n s s K s K s K sK s K s Ks R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ 2、（4分） ⎩⎨⎧=====2224222n n K K ξωβω ⎩⎨⎧==707.04βK 3、（4分） 0010032.42==--ξξπσe 83.2244===n s t ξω4、（4分） )1(1)(1)(2+=+=+=s s K s s K sK s Ks G βββ ⎩⎨⎧==11v K K β 414.12===βKss K A e5、（4分）令：0)()(11)()()(＝s s G s s K s N s C s n n ∆-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==Φβ 得：βK s s G n +=)(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： ⎪⎩⎪⎨⎧︒︒±-=--=180,602333a σ （2分） (4) 分离点： 0321=++d d 得： 1-=d （2分） 432=+⋅=d d K r(5)与虚轴交点：096)(23=+++=r K s s s s D [][]⎩⎨⎧=+-==+-=06)(Re 09)(Im 23r K j D j D ωωωωω ⎩⎨⎧==543r K ω （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K r 的关系：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=139)3()(22s s K s s K s G r r 得9r K K = （1分）系统稳定时根轨迹增益K r 的取值范围：54<r K ， （2分）系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益K r 的取值范围：544<<r K ， （3分） 系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围：694<<K （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 12()11(1)(1)KG s s s s ωω=++ (2分) 由图可知：1ω=处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg 40L K ==, 得100K = (2分) 1210ωω=和=100 （2分）故系统的开环传函为 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1100110100)(0s s s s G （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 0100()1110100G j j j j ωωωω=⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭（1分） 开环幅频特性0()A ω= （1分）开环相频特性： 110()900.10.01s tg tg ϕωω--=---o （1分）3、求系统的相角裕度γ：求幅值穿越频率，令0()1A ω== 得31.6/c rad s ω≈（3分）11110()900.10.0190 3.160.316180c c c tg tg tg tg ϕωωω----=---=---≈-o o o （2分） 0180()1801800c γϕω=+=-=o o o （2分）对最小相位系统0γ=o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2(1)(1)K s s Ts τ++，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c ω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。