自动控制原理 试卷 全大题 完整答案..-共17页
期末考试试题集-自动控制原理(含完整答案)
期末考试-复习重点自动控制原理1. 2. 一、单项选择题（每小题 1分，共20分） 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ A.系统综合 B.系统辨识 惯性环节和积分环节的频率特性在（A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.系统分析 ）上相等。
C.相位变化率 ）D.系统设计 D.穿越频率 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（ A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 o 从0变化到+8时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A.圆 B.半圆 C.椭圆 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， 个（）A.比例环节 3. 4.B.微分环节C.积分环节 6.若系统的开环传递函数为10 s(5s 2) ，则它的开环增益为 7.8. 9. A.1 B.2 C.5 D.放大元件 ） D.双曲线 电枢电压为输入变量时， 电动机可看作一D.惯性环节 D.10 5 s 2+2s +5 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 Z 不变，提高o n ,则可以（） B. 减少上升时间和峰值时间 D.减少上升时间和超调量 1一阶微分环节G （s ） =1 Ts ，当频率 时，则相频特性• G （j ・）为（）T C. 90 °）B.稳定裕量越大D. 稳态误差越小二阶系统的传递函数 G(s) ，则该系统是（A.临界阻尼系统 若保持二阶系统的 A.提高上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 A.45 °B.-45 ° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ A.振荡次数越多 C.相位变化越小 con ，11.设系统的特征方程为 D s 二s 4 8s 3 17s 2 16s 5 =0 , A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定D.零阻尼系统 D.-90 °则此系统 （） D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为: G^s(s 1)(s 5)，当k=（）时，闭环系统临界稳定。
（完整版）自动控制原理试题及答案
（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。
自动控制原理试题(卷)库20套和答案解析详细讲解
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.求图示控制系统的传递函数.求：)()(S R S C （10分）R(s)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 .=？T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（1）（2）（3）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。
自动控制原理试卷及答案
1《自动控制原理》试卷（A 卷）一、 用运算放大器组成的有源电网络如图所示，试采用复数阻抗法写出它的传递函数。
（10分）（1图 ）（3图）二、假设某系统对于单位阶跃输入信号的响应为t te et y 10602.12.01)(---+= 。
(a) 求该系统的闭环传递函数。
(b) 确定该系统的阻尼系数。
（10分）三、试用梅逊增益公式求图中系统的闭环传递函数。
（写出步骤）（10分）四、控制系统的结构如图所示，设 r(t ) = t ⋅ 1(t ) ，p (t ) = 1(t )定义e (t ) = r(t ))(t y -，试求系统的稳态误差。
（10分）)(t p )(t r -++)(t y 1+s )1(1+s s +（4图）五、试确定题图所示系统参数K 和ξ的稳定域。
（写步骤）（10分）（5图）六、设单位反馈控制系统的开环传递函数为（1） 绘制根轨迹，并加以简要说明。
（2） 当系统的阻尼振荡频率s rad /1d =ω时试确定闭环主导极点的值与相应的增益值。
（15分）七、最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如图所示，确定系统的开环传递函数。
（10分）八、已知最小相位系统校正前后系统的折线对数幅频特性如图所示，其中Lo(ω)为校正前特性，L开(ω)为校正后特性。
（1）试作出校正装置的对数幅频特性Lc(ω)(折线)；（2）试写出校正装置的传递函数Gc(s);（3）计算校正后系统的相位裕度γ。
（15分）cp为s右半平面上的开环根的个数，v为开九、设开环系统的奈氏曲线如下图所示，其中，环积分环节的个数，试判别闭环系统的稳定性。
(10分)（a）(b)2《自动控制原理》试卷（B 卷）一、 求下图所示系统的传递函数)(/)(0s U s U i 。
（10分）（1图） （3图）二、假设某系统对于单位阶跃输入信号的响应为t t e e t y 10602.12.01)(---+= 。
(a) 求该系统的闭环传递函数。
自动控制原理试卷及答案
1《自动控制原理》试卷（A 卷）一、 用运算放大器组成的有源电网络如图所示，试采用复数阻抗法写出它的传递函数。
（10分）（1图 ）（3图）二、假设某系统对于单位阶跃输入信号的响应为t t e e t y 10602.12.01)(---+= 。
(a) 求该系统的闭环传递函数。
(b) 确定该系统的阻尼系数。
（10分）三、试用梅逊增益公式求图中系统的闭环传递函数。
（写出步骤）（10分）四、控制系统的结构如图所示，设 r(t ) = t ⋅ 1(t ) ，p (t ) = 1(t )定义e (t ) = r(t ))(t y -，试求系统的稳态误差。
（10分）（4图）五、试确定题图所示系统参数K 和ξ的稳定域。
（写步骤）（10分）（5图）六、设单位反馈控制系统的开环传递函数为（1） 绘制根轨迹，并加以简要说明。
（2） 当系统的阻尼振荡频率s rad /1d =ω时试确定闭环主导极点的值与相应的增益值。
（15分）七、最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如图所示，确定系统的开环传递函数。
（10分）八、已知最小相位系统校正前后系统的折线对数幅频特性如图所示，其中Lo(ω)为校正前特性，L开(ω)为校正后特性。
（1）试作出校正装置的对数幅频特性Lc(ω)(折线)；（2）试写出校正装置的传递函数Gc(s);（3）计算校正后系统的相位裕度γ。
（15分）cp为s右半平面上的开环根的个数，v为开九、设开环系统的奈氏曲线如下图所示，其中，环积分环节的个数，试判别闭环系统的稳定性。
(10分)（a）(b)2《自动控制原理》试卷（B 卷）一、 求下图所示系统的传递函数)(/)(0s U s U i 。
（10分）（1图） （3图）二、假设某系统对于单位阶跃输入信号的响应为t t e e t y 10602.12.01)(---+= 。
(a) 求该系统的闭环传递函数。
(b) 确定该系统的阻尼系数。
（10分）三、系统的信号流图如图所示，求输出C （S ）的表达式。
自动控制原理试题及答案
自动控制原理试题及答案【简介】自动控制原理是电子信息工程专业中的一门基础课程，主要涉及控制系统的基本概念、数学模型、传递函数、稳定性分析、根轨迹、频率响应等内容。
本文针对自动控制原理的试题及答案进行了整理和解答，共计1500字。
【第一部分：选择题】1. 控制系统的基本组成部分是（）。
A. 感受器B. 控制器C. 执行器D. 以上选项都正确答案：D2. 传递函数的定义是（）。
A. Y(s)/X(s)B. X(s)/Y(s)C. X(t)/Y(t)D. Y(t)/X(t)答案：A3. 控制系统的稳定性分析常使用（）方法。
A. 根轨迹B. 频率响应C. 传递函数D. 线性回归答案：A【第二部分：填空题】4. __________是控制系统的核心部分，是控制器。
答案：比例控制器、积分控制器、微分控制器或PID控制器5. 在频率域中，传递函数的模为__________，相位角为__________。
答案：增益，相位【第三部分：解答题】6. 简述控制系统的开环和闭环控制的原理及区别。
解答：开环控制是指控制器的输出信号不受反馈信号的影响，仅仅由输入信号决定，因此开环控制系统是非自动调节的。
闭环控制是指控制器的输出信号受到反馈信号的调节，通过与预期输出进行比较，使输出信号逐渐接近预期输出，即使系统发生干扰也能够进行修正。
开环控制适用于要求不高、易实现的系统，闭环控制则更适用于要求较高、对系统稳定性和精度要求较高的系统。
7. 根据控制系统的传递函数D(s)与输入信号X(s)之间的关系，推导出控制系统的输出信号Y(s)与输入信号X(s)之间的关系。
解答：根据传递函数的定义，传递函数D(s)表示系统输出信号与输入信号之间的关系，即D(s) = Y(s)/X(s)。
将Y(s)独立解出，则Y(s) =D(s) * X(s)。
因此，控制系统的输出信号Y(s)与输入信号X(s)的关系为Y(s) = D(s) * X(s)。
【第四部分：编程题】8. 使用MATLAB编程，求解以下控制系统的根轨迹，并分析系统的稳定性。
(完整版)自动控制原理试题库(含答案)剖析
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(D)
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)。
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 对应时域性能指标调整时间 ，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。
2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中， 定义为调整时间。 是超调。
8、PI控制规律的时域表达式是 。P I D 控制规律的传递函数表达式是 。
9、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 。1、对于自动控制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。
A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段
7、已知单位反馈系统的开环传递函数为 ，当输入信号是 时，系统的稳态误差是(D)
A、 0 ； B、 ∞ ； C、 10 ；D、 20
8、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是(A)
A 、 如果闭环极点全部位于S左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；
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。
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第一章 习题答案1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a,b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；（2） 画出系统方框图。
解 (1)负反馈连接方式为:d a ↔，c b ↔；(2）系统方框图如图解1—1 所示。
1—2 题1—2图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，并画出系统方框图。
题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之,当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1—2所示。
1—3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C,热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u .此时,0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值.这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升,直至T °C 的实际值等于期望值为止。
(完整版)自动控制原理试题答案
∑∆∆=i i i s s Q s H )()(1)(zidpngkongzhi1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。
2 典型闭环系统的功能框图。
自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。
自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。
被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。
控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。
扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。
反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。
反送到输入端的信号称为反馈信号。
负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。
负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。
将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。
然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。
开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。
开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。
闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。
自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。
复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。
它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。
自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。
组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 ．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。
给定元件通常不在闭环回路中。
2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。
(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。
自动控制原理试卷及答案20套1
《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、已知负反馈系统的开环传递函数为， 42)2()(2+++=s s s K s W k(1) 试画出以K 为参数系统的根轨迹；(2) 证明根轨迹的复数部分为圆弧 。
（15分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为)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）（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、后系统及校正装置的对数幅频特性。
（3） 计算校正后的相位裕量。
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 的c c -平面上的相轨迹。
（15分）C )(s )(s o六、采样控制系统如图所示，已知： （15分）1．求出系统的开环脉冲传递函数。
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的稳定性。
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、 控制系统的结构如下图。
(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H 2（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，要求闭环系统的特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 的取值范围。
（10分）三、.一单位负反馈系统的开环传函为)15.0()125.0()(++=s s s K s W ，欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，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的特征点参数）。
(完整word版)自动控制原理试卷包含答案
自动控制原理试卷一． 是非题（5分）：（1）系统的稳态误差有系统的开环放大倍数k 和类型决定的（ ）；（2）系统的频率特性是系统输入为正弦信号时的输出（ ）；（3）开环传递函数为)0(2>k s k 的单位负反馈系统能跟深速度输入信号（ ）；（4）传递函数中的是有量纲的，其单位为 （ ）；(5)闭环系统的极点均为稳定的实极点，则阶跃响应是无 调的（ ）；二． 是非题（5分）：（1）为了使系统的过度过程比较平稳要求系统的相角裕量大于零（ ）；（2）Bode 图的横坐标是按角频率均匀分度的，按其对数值标产生的（ ）；（3）对于最小相位系统，根据对数幅频特性就能画出相频特性（ ）；（4）单位闭环负反馈系统的开环传递函数为)()()(s D s N s G =，劳斯稳定判据是根据)(s D 的系数判闭环 系统的稳定性（ ）；奈奎斯特稳定判据是根据)(s G 的幅相频率特性曲线判闭环系统的稳定性 （ ）。
三． 填空计算题（15分）：（1）如图所示：RC 网络，其输出)(t u c 与输入)(t u r 的微分方程描述为 ，假定在零初始条件下，系统的传递函数)(s φ= ，该系统在)(1)(t t u r =作用时，有)(t u c = 。
(2)系统结构如图，该系统是 反馈系统，是 阶系统，是 型系统，若要使系统的放大系数为1，调节时间为0.1秒（取%σ的误差带），0k 应为 ，t k 应为 。
（3）如果单位负反馈系统的开环传递函数是))(()()(b s a s c s k s G +++=，该系统是 阶系统，是 型系统，该系统的稳态位置误差系数为 ，稳态速度误差系数为 ，稳态加速度误差系数为速度误差系数为 。
四． 是非简答题（5分）：（1）已知某系统的开环传递函数在右半s 平面的极点数为，试叙述Nyquist 稳定判据的结论。
（2）试叙述系统稳定的充分必要条件。
（3）系统的稳定性不仅与系统结构有关，而且与输入信号有关，该结论是否正确。
自动控制原理试卷有参考答案,DOC
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 1.414， 阻尼比=ξ0.707， 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++，则其开环幅频特性为2222211K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+)。
自动控制原理试卷及答案20套
r _
e
u
1 s ( s 1)
c
G (s)
七． 设采样系统的方框图如图所示， 其中 求能使系统稳定的 K1 值范围。
K1 s ( s 4) ,
采样周期 T＝0.25s，
(15 分)
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
b r(t) + _ a
3 s (0.8s 1)( s 1)
c(t)
7．线性离散控制系统如下图所示，试确定使系统稳定的 K 值范围。
（15 分）
R(s) + T=1s _
1 e Ts s
K s( s 1)
c(s)
《自动控制原理》 试题（三）A 卷
一、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确的答案填 入题干的括号中。 (本大题共 9 小题，总计 40 分)
第 5 页 共 42 页
QQ753326843
3．当输入为
1 2 2
考研直通车
r (t ) 1(t ) t * 1(t ) t * 1(t ) 时，求稳态误差 e ss 。
R(s)
E (s)
1 e sT s
K s2
C (s)
0.5s
七、判断下列三个非线性系统闭环稳定性。 （15 分）
R(s) + _
K s (0.1s 1)(0.25s 2)
C(s)
3、 设反馈控制系统中
G( s)
K* s 2 ( s 2)( s 5) ， H ( s ) 1
要求： （1）概略绘制系统根轨迹图，判断系统的稳定性。 （2）如果改变反馈通路传递函数使 H ( s ) 1 2 s ，试判断 H ( s ) 改变后系统 的稳定性，研究 H ( s ) 改变所产生的效应。
自动控制原理-试卷-全大题-完整答案..
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）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）图45、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。
（4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==--ξξπσe83.2244===n s t ξω 4、（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 e 5、（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)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 解；1、绘制根轨迹 （8分）(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3。
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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 CR 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）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）图45、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。
（4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 ⎩⎨⎧==707.04βK3、（4分） 0010032.42==--ξξπσe83.2244===ns t ξω4、（4分） )1(1)(1)(2+=+=+=s s K s s K sK s K s G βββ ⎩⎨⎧==11v K K β414.12===βKss K Ae 5、（4分）令：0)()(11)()()(＝s s G ss K s N s C s n n ∆-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==Φβ 得：βK s s G n +=)(五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rK 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）解；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)(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 rr 得9rK 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）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：1、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）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 022()1110100A ωωωω=⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（1分）开环相频特性： 110()900.10.01s tg tg ϕωω--=--- （1分）3、求系统的相角裕度γ：求幅值穿越频率，令022100()11110100A ωωωω==⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭得31.6/c rad s ω≈（3分）11110()900.10.0190 3.160.316180c c c tg tg tg tg ϕωωω----=---=---≈- （2分）0180()1801800c γϕω=+=-= （2分）0γ= 临界稳定对最小相位系统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。
试题二三、(8分)写出下图所示系统的传递函数()()C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。
解：传递函数G(s):根据梅逊公式 1()()()ni ii P C s G s R s =∆==∆∑ （1分） 4条回路:123()()()L G s G s H s =-, 24()()L G s H s =-，3123()()(),L G s G s G s =- 414()()L G s G s =- 无互不接触回路。
（2分）特征式： 423412314111()()()()()()()()()()ii LG s G s H s G s H s G s G s G s G s G s =∆=-=++++∑（2分）2条前向通道: 11231()()(), 1P G s G s G s =∆= ；2142()(), 1P G s G s =∆= （2分）12314112223412314()()()()()()()()1()()()()()()()()()()G s G s G s G s G s PP C s G s R s G s G s H s G s H s G s G s G s G s G s +∆+∆∴===∆++++（1分）四、（共20分）设系统闭环传递函数 22()1()()21C s s R s T s Ts ξΦ==++，试求： 1、0.2ξ=；s T 08.0=； 0.8ξ=；s T 08.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间s t 及峰值时间p t 。
（7分）2、4.0=ξ；s T 04.0=和4.0=ξ；s T 16.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间s t 和峰值时间p t 。
（7分）3、根据计算结果，讨论参数ξ、T 对阶跃响应的影响。
（6分）解：系统的闭环传函的标准形式为：222221()212n n ns T s Ts s s ωξξωωΦ==++++，其中1n T ω= 1、当 0.20.08T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，0.2%52.7%4440.08 1.60.20.26s n p d e e T t st s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（4分） 当 0.80.08T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，0.8% 1.5%4440.080.40.80.42s n pd e e T t st s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（3分） 2、当 0.40.04T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，0.4%25.4%4440.040.40.40.14s n pd e e T t st s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（4分）当 0.40.16T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，0.4%25.4%4440.16 1.60.40.55s n pd e e T t st s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（3分） 3、根据计算结果，讨论参数ξ、T 对阶跃响应的影响。
（6分）(1)系统超调%σ只与阻尼系数ξ有关，而与时间常数T 无关，ξ增大，超调%σ减小；（2分） (2)当时间常数T 一定，阻尼系数ξ增大，调整时间s t 减小，即暂态过程缩短；峰值时间p t 增加，即初始响应速度变慢； （2分）(3)当阻尼系数ξ一定，时间常数T 增大，调整时间s t 增加，即暂态过程变长；峰值时间p t 增加，即初始响应速度也变慢。
（2分）五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为(1)()()(3)r K s G S H S s s +=－，试： 1、绘制该系统以根轨迹增益K r 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()()(1)KG s H s s s =+ ，试：1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10分）2、若给定输入r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K 应取何值。
（7分）3、求系统满足上面要求的相角裕度γ。
（5分）解；1.(1)系统有有2个开环极点（起点）：0、3，1个开环零点（终点）为：-1； （2分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-1）及（0，3）； （2分） (3)求分离点坐标11113d d d =++-，得 121, 3d d ==- ； （2分） 分别对应的根轨迹增益为 1, 9r r K K ==(4)求与虚轴的交点系统的闭环特征方程为(3)(1)0r s s K s ++=－,即2(3)0r r s K s K +-+=令 2(3)0r rs j s K s K ω=+-+=,得3r K ω== （2分）根轨迹如图1所示。
图12、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围系统稳定时根轨迹增益K r 的取值范围： 3r 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： 3~9r K =， （3分）开环增益K 与根轨迹增益K r 的关系： 3rK K =（1分） 系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围： 1~3K = （1分）六、（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为()()(1)KG s H s s s =+ ，试：1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10分）2、若给定输入r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K 应取何值。