自动控制原理试题及答案-(4)培训课件

课程教学 大纲编号： 100102
课程名称：
自动控制原理
学分
4.5
考试方式： 组卷年月：
闭卷考试 2000/5
考试时间： 120
分钟
组卷教师： 向峥嵘
试卷编号： 100102017
满分分值： 100 审定教师； 陈庆伟
一．选择题：（10 分）
1． 有串联矫正环节 G c ( s ) 1 0.27s 是属于（
九 .(15 分 )
0.1(10s 1)
(1) G ( s) H ( s)
s2 ( s 1)
,
(2) P 0, R 0, Z 0
稳定 ;
(3)
c 1,
39. 3
(4) kp , kv 100, ka 0.1
，误差定义为
a 1s a 0
e (t ) r ( t ) c( t ) ，试求系统对输入为 r ( t ) R 0 R 1t R 2 t 2 时，系统的稳态 e ss 误差。
2
五．（10 分）
设单位反馈系统的开环传递函数为 G ( s )
k
， 若要求闭环特征方程的
s (1 s 3)(1 s 6)
根的实部均小于 -1，问 k 值应取在什么范围内？如果要求实部均小于 -2，情况又如何？
精度，减
小稳态误差，则通常较有效的措施是采用（
）。
（１） 提高开环增益，且串联相位滞后矫正；
（２） 单纯的提高开环增益； （３） 不提高增益，单纯的采用相位滞后矫正；
（４） 提高开环增益，且串联相位超前矫正。
二．（12 分）
控制系统的结构如图所示， k 1 和 k 2 分别为前向通道和反馈通道的增益常数，现要求
2
s(s 5)
k1
1
2 H(s)
s(s 5)
2k 1 s(s 5) 2H ( s )
由
2k 1
100( s 10)
s( s 5) 2H ( s ) s( s 5)( s 20)
取 k 1 50, k 2 5, H ' ( s ) s ( s 5) s 10
有 H ( s ) 5s( s 5) s 10
2k 1 s( s 5) 2H ( s ) s (s
100( s 10) s( s 5)( s 20)
100 10s( s 5)
5) s 10
三 .(15 分 )
100(s 10) s( s 5)(s 10) 10s( s 5)
1
0. 158
2 10
n 10 3.16( 弧度 / 秒）
(1)
%e
1
5．已知系统频率特性为 5 ，则该系统可表示为（
）。
j1
( 1)5e jtg 1 ; ( 2)
5
e
jtg
1
;
( 3)
5e jtg 1 ; ( 4)
21
5
. e jtg 1
21
6．对欠阻尼系统，为提高系统的相对稳定性，可以（
）。
（１） 增大系统的固有频率； （２）减小系统的固有频率；
（３）增加阻尼；
（４）减小阻尼。
取 % ）；
(2) 为了使系统阻尼比为 0.7，对系统实施速度反馈，试画出速度反馈的系统方块图，并
源自文库
求出速度反馈系数；
(3) 画出单位阶跃响应的大致图形，在图上标出性能指标 t p , t r , t s , % 的定义。
四．（10 分）
已知一稳定系统的闭环传递函数为
(s )
sn
a1s a0 a n 1s n 1 .......
(2) 无论 k 为何值 , 系统均能满足所有极点实部小于 -2.
六 .(13 分 )
使系统无超调的范围是
0 k 0.69
k 23.31
七 .(5 分 ) a 0.84
八 .(10 分 )
c 及 0 代表系统的快速性 ; 及 M r 代表系统响应过程的平稳性 .
开环频率特性 Bode 图
闭环频率特性 Bode 图
系统的前向通道的传递函数为 C( s )
100( s 10 ) ，试确定满足此要求的 k 1 和 k 2 的值
E( s ) s( s 5)( s 20)
以及反馈通道的传递函数 H (s ) 。
三．（15 分）计算作图题：
已知某单位反馈系统的开环传递函数为 G (s )
10 ，
s( s 1)
(1) 试求该系统在单位阶跃信号作用下的超调量和调整时间（
R0 s
R1 s2
R2 s3
e ss lim sE ( s )
s0
lim s
s0
sn
s n a n 1s n 1....... a 2 s 2 a n 1s n 1 ....... a 2s 2 a 1s
[ R0 a0 s
R1 s2
R2 s3
]
a 2R 2
a0
五 .(10 分 )
5
14
(1) k
9
9
a 1s a 0 a n 1s n 1 ....... a 2s 2
a 1s
] R(s ) a0
sn
s n a n 1s n 1 ....... a 2s 2 a n 1 s n 1 ....... a 2s 2 a 1s
R(s) a0
当 r (t ) R 0 R1t R 2 t 2 时 2
R(s )
并定性说明这四个参数与时域性能的关系。
九．（15 分）
最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，试求： (1) 系统的开环传递函数； (2) 作出开环系统的幅相曲线，并用奈奎斯特稳定判据闭环系统的稳定性；
(3) 计算系统的相角裕度 ； (4) 试求静态误差系数 k p, k v 和 k a 。
课程名称： 自动控制原理
）。
（1）极点相同； （ 3）零极点都相同；
（2）零点相同； （4）零极点都不同。
4．一个单位负反馈系统为 I 型系统，开环增益为 k，则在 r (t ) t 输入下，此系统的
（
）。
（1）稳态速度误差是 ；
（ 2）稳态加速度误差不是 ；
（ 3）稳态速度误差是 1 ；
k
（ 4）稳态位置误差是 1 。
k
2
* 100%
60. 5%
ts
3 6秒
n
(2)
（s )
10 s 2 (1 10k t )s 10
n
10
t
1
10k t
令
0. 7
2 10
解得： k t 0.343
(3).
四 .(10 分 )
e(t ) r (t ) c(t )
E (s ) R(s ) C( s)
R(s) (s)R(s )
[1 s n
）。
1 0. 11s
（1）相位超前矫正；
（ 2）相位滞后矫正；
（3）增益调整；
（4）相位矫正 超前矫正。
2．某系统的传递函数为 G ( s )
18
，其极点是（
）。
( 3s 1)(6s 1)
(1)s -3, s -6; (3)s 3, s 6;
(2)s (4)s
1
1
,s - ;
3
6
11 ,s ;
36
3.设系统开环传递函数为 G (s ) ，函数 F ( s ) 1 G( s ), 则 G (s ) 与 F ( s ) （
试卷编号： 100102017
考试方式： 闭卷考试
学分 4.5
教学大纲编号： 100102
满分分值 100 考试时间： 120
分钟
一． (10 分)
1．（ 1） 2.(2) 3.(1) 4.(4) 5.(2) 6.(3) 7.(3) 8.(4) 9.(1)(2
分)
二 .(12 分 )
C(s ) E( s)
六．（13 分）计算作图题：
用根轨迹法确定图示系统无超调的 k 值范围。
七．（5 分）
设单位反馈系统的开环传递函数为 值。
G( s)
as s
2
1
，试确定使相角裕量等于
45 时的 a
八．（10 分）
对于图示的二阶系统，试画出开环 闭环频率特性的 Bode 图。在 Bode 图上标出代
表频域性能指标的 c （开环截止频率） （相角裕量） 谐振峰值 M r 及带宽频率 b ，
7．线性系统的传递函数 G( s ) （
）。
（１） 随着输入的该变而变化； （２）代表了系统本身的物理结构；
（２） 取决于系统本身的多态特性。仅于系统的结构
参数有关。
8．将系统的输出不断的全部或部分的返回输入，成为（
）。
（１） 调整； （２）测量； （３）矫正； （４）反馈。
9．（2 分）若要求在基本保持原系统的稳定性和频带宽的前提下，提高系统的控制