08-09年度第一学期《自动控制原理》考卷A卷

自动控制原理考试试题(A卷)

自动控制原理考试试卷（A 卷）
一、填空题（24分）
1、1945年，伯德提出用图解法来分析和综合反馈控制系统的方法，形成控制系统的方法，形成控制理论的。

1954年________创立工程控制论。

2、自动控制理论通常可分为________________________、 _____________________、____________________。

3、线性控制理论常用的分析方法有、、____ ____。

4、若系统输出量通过反馈环节，返回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为。

5、自动控制系统按输入量变化的规律可分为：、__________、_____________，自动控制系统按系统的输出量和输入量的关系可分：、。

6、对自动控制系统的基本要求是：、、。

7、在经典控制理论中，常用的数学模型有、、。

8、求下列函数的拉氏变换：
￡[2]= ￡[e 2t
]=
￡[22
t ]= ￡ [sin2t]= 二、求函数的拉氏变换或反变换（30分）
1、2)(+=t t f
2、t te t f 21)(+=
3、
()2
332+++=
s s s s F
三、化简系统方框图及写出传递函数（20分）1、
2、
四、求系统1
1)(+=
s s G 的单位阶跃响应 (10分）
五、闭环系统的特征方程如下，试用代数判据判断系统的稳定性。

（16分）
0154844122345=+++++s s s s s。

成人高等函授《自动控制原理》课程试卷AB卷(含答案)

成人高等函授《自动控制原理》课程试卷 A 卷班级: 姓名: 学号: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.2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( ).A 、增加积分环节B 、提高系统的开环增益KC 、增加微分环节D 、引入扰动补偿3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( ) .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50(21)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( ).A 、 50B 、25C 、10D 、55、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( ) .A 、含两个理想微分环节B 、含两个积分环节C 、位置误差系数为0D 、速度误差系数为06、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、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )A 、 (2)(1)K s s s -+B 、(1)(5K s s s +-+）C 、2(1)K s s s +－D 、(1)(2)K s s s -- 8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( ).A 、可改善系统的快速性及平稳性；B 、会增加系统的信噪比；C 、会使系统的根轨迹向s 平面的左方弯曲或移动；D 、可增加系统的稳定裕度.9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( ).A 、稳态精度B 、稳定裕度C 、抗干扰性能D 、快速性10、下列系统中属于不稳定的系统是( ).A 、闭环极点为1,212s j =-±的系统B 、闭环特征方程为2210s s ++=的系统C 、阶跃响应为0.4()20(1)t c t e -=+的系统D 、脉冲响应为0.4()8t h t e =的系统三、（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）四、(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）克拉玛依职业技术学院考试试卷(A)答案一、填空题(每题1分，共20分)1、水箱；水温2、开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统3、稳定；劳斯判据；奈奎斯特判据4、零；输出拉氏变换；输入拉氏变换5arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+) 6、调整时间s t ；快速性二、判断选择题(每题2分，共 20分)1、B2、C3、D4、C5、B6、A7、B8、B9、A 10、D四、(共20分)解：系统的闭环传函的标准形式为：222221()212n n nsT s Ts s sωξξωωΦ==++++，其中1n Tω= 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 s t s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（4分）当0.80.08T s ξ=⎧⎨=⎩ 时， 0.8% 1.5%4440.080.40.80.42s n p d e e T t s t s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（3分） 2、当0.40.04T s ξ=⎧⎨=⎩ 时， 0.4%25.4%4440.040.40.40.14s n p d e e T t s t s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪=====⎪⎪⎩（4分）当 0.40.16T s ξ=⎧⎨=⎩ 时， 22/10.4/10.4222%25.4%4440.16 1.60.40.160.551110.4s n p d n e e T t s T t s πξξπσξωξππππωωξξ----⎧⎪===⎪⎪⨯⎪====⎨⎪⎪⨯=====⎪---⎪⎩（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)(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 3, 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： 3r K 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）成人高等函授《自动控制原理》课程试卷 B 卷班级: 姓名: 学号:一、填空（共15分，1分/空）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的.2、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制.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（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，终止于 .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 、在积节分环外加单位负反馈；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>，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）图4克拉玛依职业技术学院考试试卷(B)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)；4；0.7072=；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 ⎩⎨⎧==707.04βK3、（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 +=)(。

08-09学年上学期《自动控制原理1》试卷(A)

襄樊学院2008-2009学年度上学期《自动控制原理1》课程类别：必修课适用专业：自动化专业试卷编号：A一、简答题（每题4分，共20分）1、什么是自动控制？答：在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使被控对象的被控量自动按预定规律运行。

2、什么是线性时变控制系统？答：用线性微分方程描述，且系统的参数是时间的函数的控制系统。

3、什么是控制系统的传递函数？答：当系统的初始状态为零时，系统输出变量的拉氏变换与输入变量的拉氏变换之比。

4、在控制理论分析中，作用于控制系统的典型输入信号有哪几种？答：典型输入信号有：单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位加速度函数、正弦函数。

5、什么是离散控制系统？答：控制系统中传递的信号有一处或多处是脉冲或数码形式的控制系统。

二、填空题（每空1分，共15分）1、控制系统的基本控制方式有：开环控制、闭环控制、复合控制2、根据描述控制系统的变量不同，控制系统的数学模型有：时域模型、复域模型、频域模型。

3、改善二阶系统的性能常用比例－微分控制和测速反馈控制二种控制方法。

4、根据根轨迹绘制法则，根轨迹的起点起始于开环传递函数的极点，根轨迹的终点终止于开环传递函数的零点。

5、根据对数频率稳定判据判断系统的稳定性，当幅频特性穿越0db线时，对应的相角裕度γ＜0，这时系统是不稳定的；当相频特性穿越－180。

线时，对应的幅频特性h＜0，这时系统是稳定的。

6、在频域设计中，一般地说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的抗干扰的能力；三、作图题（共15分）1、知己系统开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环系统根轨迹图。

(每题3分，共9分)2、试根据奈氏稳定判据，判断图4、图5所示曲线对应的闭环系统的稳定性。

（每题3分，共6分）（式中：K＞1；T1、T2 、T＞0）图4 图51)(21)1()()1(21-=++=TSksGSTSTksG）（四、已知系统闭环传递函数为：94.218)(2++=Φs s s 求系统的增益、阻尼比、自然振荡频率，并指出该系统动态过程曲线的特征。

《自动控制原理》试卷（期末A卷参考答案）

《⾃动控制原理》试卷（期末A卷参考答案）试题编号：重庆邮电⼤学2009学年2学期《⾃动控制原理》试卷（期中）（A 卷）（闭卷）⼀、简答题（本⼤题共5⼩题，每⼩题4分，共20分） 1．传递函数定义及其主要性质。

答：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉⽒变换与输⼊量的拉⽒变换之⽐，称为传递函数。

（2分）主要性质：(每回答正确2个1分，全部正确2分)1）传递函数只适⽤于线性定常系统：由于传递函数是基于拉⽒变换，将原来的线性常系数微分⽅程从时域变换到复域，故只适⽤于线性定常系统。

2）传递函数是在零初始条件下定义的。

如果系统为⾮零初始条件，⾮零初始值V(s)，则系统新的输⼊、输出关系为：Y(s)=G(s).U(s)+ V(s)3)传递函数只表⽰了系统的端⼝关系，不明显表⽰系统内部部件的信息。

因此对于同⼀个物理系统，如果描述的端⼝不同，其传递函数也可能不同；⽽不同的物理系统，其传递函数可能相同。

4)传递函数是复变量S 的有理真分式函数，分⼦多项式的次数n 低于或等于分母多项的次数m ，所有系数均为实数。

2．线性控制系统的稳定性定义。

答：如果线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零或原平衡点，则称系统渐进稳定，简称稳定（3分），反之，如果在初始扰动下，系统的动态过程随时间的推移⽽发散，则不稳定。

（1分）3．闭环系统的零、极点位置对于时间响应性能的超调量、调节时间的有何影响？答：（1）超调量主要取决于闭环复数主导极点的衰减率21//ξξωσ-=d ，与其他闭环零、极点接近坐标原点的程度有关；（2分）（2）条件时间主要取决于靠近虚轴的闭环复数极点的实部绝对值ξωσ=，如果实数极点距离虚轴最近，并且它附近没有实数零点，则调节时间主要取决于该实数极点的模值。

（2分）4．对于⼀个给定的开环增益为o k 最⼩相位系统，说明采⽤频率⽅法和根轨迹法判断稳定性的统⼀性。

答：频率法判断系统稳定性时，当o k 较⼩时，其副相曲线在)(ωj Go 平⾯不包围（-1，j0）这点，系统稳定，随着o k 的增加，副相曲线包围（-1，j0）这点，系统不稳定。

-2009年自动控制原理研究生入学考试A卷

杭州电子科技大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试《自动控制原理》试题（试题共 12 大题，5 页，150分）姓名报考专业准考证号【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、判断题，正确的打√，错误的打×。

（每小题1分，共10分）1.反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。

（）2.只有当系统中所有元件的输入－输出特性是非线性的，这类系统才称为非线性控制系统。

（）3.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。

（）4.典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。

（）5.对于Ⅱ型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。

（）6.若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。

（）7.频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。

（）8.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和积分环节决定。

（）9.PD控制是一种相位滞后校正方式。

（）10.如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点，则状态是完全可控的。

（）二、单项选择题，选择一个最合适的答案。

（每小题2分，共20分）1.采用负反馈形式连接后（）。

(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.适合应用传递函数描述的系统是（）。

(A) 单输入、单输出的线性定常系统(B) 单输入、单输出的线性时变系统(C) 单输入、单输出的定常系统 (D) 非线性系统()()()M S G S N S =，则闭环特征方程为（）。

3. 若系统的开环传递函数为(A) (B) ()0N s =()()0M s N s +=(C) (D) 与是否为单位反馈系统有关 1()N s +=0()2r t t =的Laplace 变换为（）。

《自动控制原理》A卷答案(电气工程及自动化专业)

山东科技大学2007—2008学年第一学期《自动控制原理》考试试卷（A 卷）答案及评分标准班级姓名学号一、填空题（每空1分，共15分）1、对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是稳、快、准。

2、对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的准确性能；中频区决定了系统的快速性能。

高频区决定了系统抗干扰性能。

若要求提高系统的响应速度应选择超前校正装置。

若要求提高系统抑制噪声的能力应选择滞后校正装置。

3、某反馈控制的特征函数)5s 1)(2s .01()5s .01)(1s .01()s (H )s (G 1)s (F ++++=+=则该系统的开环极点 -5，-0.2 ，为闭环极点为 -10，-2 。

4、如下图所示系统的开环放大倍数为 100 ，当输入信号4=)t (r 时，系统稳态误差为4/101 ，当输入信号4=)t (r t 时，系统稳态误差为 ∞。

5、系统传递函数2345)(2+++=s s s s G ，其可控标准型为[]x y u x x54,103210--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=。

可观测标准型动态方程为[]x y u x x 10,543120=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--= 。

二、选择题（每题3分，共15分）1、若系统（或元件）的某输入输出的拉氏变换分别为)(),(0s x s x i ，对应的传递函数记为G(s)，则下列说法是不正确的有（B ） A 在零初始条件下，)()(0s X s X i =G(s)；B )()(G(s)0s X s X i =，描述了系统的全部信息；C 若g(t)为单位脉冲响应，则L[g(t)]G(s)=；D G(s)反映了系统本身的固有特性。

2、已知系统的状态方程和输出方程为[]x y u x x532,121132=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---= ，则系统状态（ A ）。

《自动控制原理》试卷及答案A套

自动控制原理试卷A(1)1．（9分）设单位负反馈系统开环零极点分布如图所示，试绘制其一般根轨迹图。

（其中-P 为开环极点,-Z ，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．（125．（156．（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。

7．（15分）离散系统如下图所示，试求当采样周期分别为T=0.1秒和T=0.5秒输入)(1)23()(t t t r ⋅+=时的稳态误差。

题2图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。

参考答案A(1)1、根轨迹略，2、传递函数)9)(4(36)(++=s s s G ；单位脉冲响应)0(2.72.7)(94≥-=--t ee t c tt 。

3、根轨迹略。

衰减振荡时待定参数的取值范围为211+<<k ；单调衰减时待定参数的取值范围为21+≥k 。

6、校正前)101.0)(11.0(1)(1++=s s s s G ；校正后)101.0)(11.0)(1100()110(10)(1++++=s s s s s s G ；滞后校正网络)1100()110(10)(1++=s s s G 。

7、脉冲传递函数110)(-=z T z G ，T=0.1时，2.0,1,,1==∞==*ss v p e k k p 。

T=0.5时系统不稳定。

8、（a ）系统不稳定，在A 、B 交点处会产生自振荡。

自动控制原理考试卷A卷

自动控制原理考试卷A卷(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除自动控制原理试卷A一、填空题（每空 1分，总共 20 分）。

1.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。

2.根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。

3.在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。

4.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。

5.在经典控制理论中，可采用劳斯判据(或：时域分析法) 、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。

6.判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法7.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。

8.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。

9.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cω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快速性。

二、选择题（每小题 2 分，共30 分）。

1.采用负反馈形式连接后，则 ( D )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 )。

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 ( C ) 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 。

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。

自动控制原理科目考试题A卷（开卷）及答案

⾃动控制原理科⽬考试题A卷（开卷）及答案级（学⽣填写）：姓名：学号：命题：审题：审批： ------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ----------------------------------------------------------- （答题不能超出密封装订线）2009～2010学年第⼀学期控制⼯程基础科⽬考试题A 卷（开卷）)(1s G------------------------------------------------------ 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ----------------------------------------------------------- 班级（学⽣填写）：姓名：学号：3、6. 为2型系统，p K =∞， v K = ∞， a K =K=20当输⼊r( t )分别为1( t )、t 和t 2时，e ss 分别为0，0，1/10 ；当r(t)=1( t )+ t + t 2时，根据线性系统的叠加原理，e ss =0+0+1/10=1/10 。

1. 求下图所⽰电路的传递函数及微分⽅程（10分）)1(11)()(212122Cs R R R R Cs R Cs R s U s U r c +-=+-= ； r 2c 1c21u R u R dtdu CR R -=+ 。

1、求下图所⽰电路的传递函数及微分⽅程（8分）。

⼀系统的开环传递函数为 G(S)H(S)=100/(10s+1)(2s+1)(0.2s+1) （1）绘制渐近对数幅频曲线图。

1）7. 试分别⽤幂级数法、部分分式法求以下函数的z 反变换并求x （3）：（9分）)2)(1()(--=z z zz X1）幂级数法+++-+--+--+-+---------------3213232121211127314151421767693232323z z z z z z z z z z z z z z z zz z,.....7)3(,3)2(,1)1(,0)0()(...73)2)(1()(0321=====+++=--=∑∞=----x x x x z k x z z z z z zz X k k2）、部分分式法21)2)(1(1)(-+--=--=z z z z z z X 11 21)(-+--=z zz z z X k z z z z z z 2]2[,1]1[11=- =- -- e(kT)=-1+2ke *(t)=e (0)δ(t )+e (T )δ(t -T )+e (2T )δ(t -2T )+…=0+1δ(t -T )+3δ(t -2T )+ 7δ(t -3T )+…⼀．填空题1、单输⼊单输出；线性定常系统。

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）。

自动控制原理A(08级)答案

系(院) 课程名称班级姓名学号密封线(-1三：解 1、系统开环传递函数为10()(110)K G s s s τ=++ 【3分】与标准型2(2)nn s s ωξω+相对比，得210 1102nn K K ωτξω⎧=⎪⎨+=⎪⎩ 【4分】由16.3%σ=,得exp(/0.163σξπ=-=0.5ξ∴= 【6分】由 1.65st =，得33.63n st ωξ==所以：2/1013.1 n K ω== 【8分】210.210n Kξωτ-== 【10分】（2）开环传递函数： 0131()(21)G s s s =+系统的稳态误差系数分别为：0000200lim ()131lim () 6.2821lim ()0p s v s a s K G s K s G s K s G s →→→==∞===== 【13分】输入为r(t)=1+2t 时的稳态误差为120.311SSRPVe K K =+=+ 【15分】四：（1）解：由梅逊增益公式∆∆=∑KK P s ）（G （1分）回路2211H G G L -= 122H G L -= 122211H G H G G ++=∆ （3分）前向通道211G G P = 11=∆ 322G G P = 12=∆ （2分） 1222132211)()(H G H G G G G G G s R s C +++=（2分）（2）解：解：列出routh 表：s 5 2 6 1 s 4 1 3 1 s 3 0 (ε) -1 s 2 (3ε+1)/ ε 1 s 1 -1- ε2 /(3ε+1)s 0 1 【5分】第一列元素中符号改变两次，故系统不稳定，有两个不稳定根。

【2分】五：(1)根轨迹图绘制,0050()(10)(5)(5)(10)K KG s s s s s s s ==++++① 系统有三个开环极点，没有开环零点，故根轨迹有三个分支，对称于实轴并全部终止于无穷远零点，有3条渐近线。

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(期末A卷参考答案)

试题编号：重庆邮电大学2009学年2学期《自动控制原理》试卷（期中）（A 卷）（闭卷）一、简答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分） 1．传递函数定义及其主要性质。

答：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为传递函数。

（2分）主要性质：(每回答正确2个1分，全部正确2分)1）传递函数只适用于线性定常系统：由于传递函数是基于拉氏变换，将原来的线性常系数微分方程从时域变换到复域，故只适用于线性定常系统。

2）传递函数是在零初始条件下定义的。

如果系统为非零初始条件，非零初始值V(s)，则系统新的输入、输出关系为：Y(s)=G(s).U(s)+ V(s)3)传递函数只表示了系统的端口关系，不明显表示系统内部部件的信息。

因此对于同一个物理系统，如果描述的端口不同，其传递函数也可能不同；而不同的物理系统，其传递函数可能相同。

4)传递函数是复变量S 的有理真分式函数，分子多项式的次数n 低于或等于分母多项的次数m ，所有系数均为实数。

2．线性控制系统的稳定性定义。

答：如果线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零或原平衡点，则称系统渐进稳定，简称稳定（3分），反之，如果在初始扰动下，系统的动态过程随时间的推移而发散，则不稳定。

（1分）3．闭环系统的零、极点位置对于时间响应性能的超调量、调节时间的有何影响？答：（1）超调量主要取决于闭环复数主导极点的衰减率21//ξξωσ-=d ，与其他闭环零、极点接近坐标原点的程度有关；（2分）（2）条件时间主要取决于靠近虚轴的闭环复数极点的实部绝对值ξωσ=，如果实数极点距离虚轴最近，并且它附近没有实数零点，则调节时间主要取决于该实数极点的模值。

（2分）4．对于一个给定的开环增益为o k 最小相位系统，说明采用频率方法和根轨迹法判断稳定性的统一性。

答：频率法判断系统稳定性时，当o k 较小时，其副相曲线在)(ωj Go 平面不包围（-1，j0）这点，系统稳定，随着o k 的增加，副相曲线包围（-1，j0）这点，系统不稳定。

《自动控制原理》A卷答案(电气工程及自动化专业)

山东科技大学2007—2008学年第一学期《自动控制原理》考试试卷（A 卷）答案及评分标准班级姓名学号一、填空题（每空1分，共15分）1、对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是稳、快、准。

2、对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的准确性能；中频区决定了系统的快速性能。

高频区决定了系统抗干扰性能。

若要求提高系统的响应速度应选择超前校正装置。

若要求提高系统抑制噪声的能力应选择滞后校正装置。

3、某反馈控制的特征函数)5s 1)(2s .01()5s .01)(1s .01()s (H )s (G 1)s (F ++++=+=则该系统的开环极点 -5，-0.2 ，为闭环极点为 -10，-2 。

4、如下图所示系统的开环放大倍数为 100 ，当输入信号4=)t (r 时，系统稳态误差为4/101 ，当输入信号4=)t (r t 时，系统稳态误差为 ∞。

5、系统传递函数2345)(2+++=s s s s G ，其可控标准型为[]x y u x x54,103210--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=。

可观测标准型动态方程为[]x y u x x 10,543120=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--= 。

二、选择题（每题3分，共15分）1、若系统（或元件）的某输入输出的拉氏变换分别为)(),(0s x s x i ，对应的传递函数记为G(s)，则下列说法是不正确的有（B ） A 在零初始条件下，)()(0s X s X i =G(s)；B )()(G(s)0s X s X i =，描述了系统的全部信息；C 若g(t)为单位脉冲响应，则L[g(t)]G(s)=；D G(s)反映了系统本身的固有特性。

2、已知系统的状态方程和输出方程为[]x y u x x532,121132=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---= ，则系统状态（ A ）。