自动控制原理期末复习题B卷及答案

B 卷 一、填空题（每空 1 分，共20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：_____________、_____________ 和____________，其中最基本的要求是____________。

2、线性系统的主要特点是具有 性和齐次性。

3、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。

4、一般将707.0=ζ时的二阶系统称为 二阶系统。

5、ω从0变化到＋∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在 象限，形状为 。

6、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。

7、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。

8、乃氏稳定判据是根据系统的 频率特性曲线判断闭环系统的 。 9、如果控制系统闭环特征方程的根都在s 平面的 平面，则该系统稳定。 10、

PID 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 。 11、 采样系统中，分析与设计的一个重要数学工具是_________________。

12、

非线性系统的运动过程可能出现稳定、不稳定或_______________三种情况。

二、选择题（每题 2 分，共10分）

1、设系统的传递函数为G （S ）＝

1

5251

2

++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25

1

2、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 、 50

B 、25

C 、10

D 、5

3、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：( )。

A 、闭环零点和极点

B 、开环零点

C 、闭环极点

D 、阶跃响应

4、伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。

A ．稳态性能

B ．动态性能

C ．抗高频干扰能力

D ．.以上都不是

5、放大环节的频率特性相位移

()

ϕω为（ ）。

A ． -180

B ．0

C ．90

D ．-90

三、（6分）系统方框图如图所示，画出其信号流图，并求出传递函数

()

()

C S R S 。

四、(8分) 已知系统的结构如图，求系统的单位阶跃响应以及调整时间（002）

五、(8分)已知系统的特征方程为 1011422)(2

3

4

5

+++++=s s s s s s D =0 ,判定系统的稳定性，并说

明位于右半S 平面的特征根数目。

六 、（9分）已知开环零极点分布如图所示，绘出相应的闭环根轨迹概略图。

图a

图b

图c

七、（14分）设系统开环传递函数为)

2.01)(02.01(100

)()(s s s s H s G ++=

1）求系统的开环频率特性。（2分） 2）求系统的幅频特性和相频特性。（4分） 3）画出系统的开环对数频率特性曲线。（5分） 4）确定系统的相角稳定裕量γ。（3分）

八、（13分）设控制系统如图所示，要求：单位斜坡输入时，位置输出稳态误差 rad ,开环剪切频率 rad/s, 相角裕度 ,幅值裕度。设计串联超前校正网络。

九、（12分）以下四图中的G曲线与负倒函数曲线的交点为N0，N10，N20，判断各图中N0，N10，N20对应的周期运动是否稳定。

（a）（b）（c）（d）

B卷答案

一、填空题（每空 1 分，共20分）

1、稳定性；快速性；准确性；稳定性

2、叠加

3、给定值

4、最佳；

5、第四；半圆

6、极点；零点

7、劳斯判据(或：时域分析法)；奈奎斯特判据(或：频域分析法)

8、开环；稳定性

9、左半10、

11、Z变换0

()

()()()

t

p

p p

i

K de t

m t K e t e t dt K

T dt

τ

=++

⎰

；

1

()(1)

C p

i

G s K s

T s

τ

=++

12、自激振荡

1.0

≤

ss

e

4.4

''≥

c

ωo

45

''≥

γdb

db

h10

)

(''≥

二、选择题（每题 2 分，共10分）

A ； C ； C ； A ；

B ；

三、（6分）

解：

………………………..（2分）

…………………………….…………..（４分）

四、(8分)

解：11

)(2++=

Φs s s ………………………………………………………（2分）

…………………………………（2分）

)

sin(11)(2

βωξ

ζω+--

=-t e t C d t n )60866.0sin(15.115.0 +-=-t e t …………………（2分）

s

t n

s 84

==

ζω …………………………………………………………（2分）

五、(8分)

1011422)(2345+++++=s s s s s s D =0

Routh ： S 5 1 2 11

S 4 2 4 10 S 3

ε 6

S 2 εε124- 10

S 6

S 0 10 ……………………………………………………………(4分)

第一列元素变号两次，不稳定。 ………………………………………………………..(2分) 有2个正根。 ……………………………………………………………………………(2分)