自動(dòng)控制原理考試試卷

1、第 13 頁(yè) 共 13 頁(yè)自動(dòng)控制原理試題2 （10分）已知某系統(tǒng)初始條件為零，其單位階躍響應(yīng)為，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及單位脈沖響應(yīng)。3.（12分）當(dāng)從0到變化時(shí)的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性如題4圖所示。表示開(kāi)環(huán)增益。表示開(kāi)環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)在右半平面上的數(shù)目。表示系統(tǒng)含有的積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的值的范圍。（a）（b）（c）題4圖題2圖4（12分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)1（10分）已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，求該系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)。3（10分）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為，若要使系統(tǒng)在欠阻尼情況下的單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量小于16.3%，調(diào)節(jié)時(shí)間小于6s，峰值時(shí)間小于6.2

2、8s，試在S平面上繪出滿足要求的閉環(huán)極點(diǎn)可能位于的區(qū)域。（8分）6 （15分）已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示（分段直線近似表示）（1） 試寫(xiě)出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)；（2） 畫(huà)出對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)相頻特性的大致形狀；（3） 在圖上標(biāo)出相位裕量。1、（10分）已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)。3、（10分）已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下，試求：（1） 開(kāi)環(huán)的對(duì)數(shù)幅頻和相頻特性曲線；（2） 單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量%，調(diào)節(jié)時(shí)間ts；（3） 相位裕量，幅值裕量h。7（15分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，試求傳遞函數(shù)。3 （10分）已知某系統(tǒng)初始條件為零，其單位階躍響應(yīng)

3、為，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及單位脈沖響應(yīng)。題7圖8（12分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。1 某系統(tǒng)在單位階躍輸入及零初始條件下的輸出響應(yīng)為求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和單位斜坡響應(yīng)。（9分）3. 某系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為，試判定閉環(huán)穩(wěn)定性，并確定閉環(huán)系統(tǒng)在右半平面、左半平面和虛軸的極點(diǎn)個(gè)數(shù)。（10分）4.控制系統(tǒng)如下圖所示，已知r(t)=t，n(t)=1(t)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并說(shuō)明要想減小穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)采取什么措施。（10分）1（13分）試求下圖所示無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)，其中R1=R2=1，L=1H，C=1F，并求當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。一 、（12分）某系統(tǒng)方框圖如圖所示。試求傳遞函數(shù) ，三、（12分）典

4、型二階系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為當(dāng)取時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為，試確定系統(tǒng)參數(shù)2、（10分）已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅相頻率特性如下圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說(shuō)明閉環(huán)右半平面的極點(diǎn)個(gè)數(shù)。其中為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面極點(diǎn)數(shù)，為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。4、（10分）已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)。5、（10分）已知一復(fù)合控制系統(tǒng)的方框圖如下，試求：（1） 無(wú)補(bǔ)償通道Ks時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（2） 加入補(bǔ)償通道Ks后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（12分） 1、（10分）系統(tǒng)方框圖如下圖所示，若系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量，在單位斜坡輸入時(shí)ess=0.25,試求：（1） ，n，K，

5、T的值；（2） 單位階躍響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間ts，峰值時(shí)間tp。4、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近線如下圖所示：（1）試寫(xiě)出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；（2）概略畫(huà)出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性的大致曲線。3、（12分）某系統(tǒng)方框圖如下，試求：（1）；（2）。5、（15）已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，。（1）繪制開(kāi)環(huán)頻率特性的極坐標(biāo)圖（從）；（2）根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（3）當(dāng)系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，計(jì)算閉環(huán)系統(tǒng)在右半平面的極點(diǎn)數(shù)。三、（15分）已知某控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖中，和分別是系統(tǒng)的給定輸入和擾動(dòng)輸入量，是輸出量。求：（1） 確定系統(tǒng)在給定作用下的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間）

6、；（2） 確定系統(tǒng)在給定信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)共同作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。一、（20分）判斷下列說(shuō)法是否正確，在正確的前面畫(huà)“T”，在錯(cuò)誤的前面畫(huà)“F”。每小題正確得1分，不判斷不得分，判斷錯(cuò)誤扣1分。1. 對(duì)于欠阻尼的二階系統(tǒng)：（ ）當(dāng)阻尼比保持不變時(shí)，無(wú)阻尼自振蕩頻率越大，系統(tǒng)的超調(diào)量也越大；（ ）當(dāng)阻尼比保持不變時(shí)，無(wú)阻尼自振蕩頻率越大，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間越?。唬?）當(dāng)無(wú)阻尼自振頻率不變時(shí)，阻尼比越大，系統(tǒng)的諧振峰值越大；（ ）當(dāng)無(wú)阻尼自振頻率不變時(shí)，阻尼比越大，系統(tǒng)的諧振頻率越小。2. 對(duì)于線性定常的負(fù)反饋控制系統(tǒng)：（ ）它的傳遞函數(shù)與外輸入信號(hào)無(wú)關(guān)；（ ）它的穩(wěn)定性與外輸入信號(hào)無(wú)關(guān)；（ ）它的穩(wěn)態(tài)誤差

7、與外輸入信號(hào)無(wú)關(guān)；（ ）它的特征方程是唯一的。二、（12分）某系統(tǒng)方框圖如下，求傳遞函數(shù) 。 (4)已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為在右半平面有兩個(gè)極點(diǎn)，時(shí)的開(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)的Nyquist如圖（A）（B）（C）所示，試用Nyquist判據(jù)確定K為哪一個(gè)值時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（A） （B） （C）A：； B：； C：。6、（12分）已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。求：（1） 此時(shí)系統(tǒng)的相位裕度？（2） 若要使，則要系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益為多少？2、（10分）試建立題1圖所示校正環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，并指出這是一個(gè)什么樣的校正環(huán)節(jié)。題1圖-+ 4.（15分）當(dāng)從0到變化時(shí)的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性如題4圖所示。表示

8、開(kāi)環(huán)增益。表示開(kāi)環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)在右半平面上的數(shù)目。表示系統(tǒng)含有的積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的值的范圍。（a）（b）（c）題4圖6（15分）單位負(fù)反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。（1）求系統(tǒng)的穿越頻率和相角裕量，并分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；1、 （12分）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)分別為（1）；（2）；（3）；（其中試分別畫(huà)出以上三個(gè)系統(tǒng)的伯德圖。3、（12分）給定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如題1圖所示。試求傳遞函數(shù)，。題1圖4、（12分）具有單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為試用勞斯判據(jù)判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及閉環(huán)特征根的分布情況。2 10分）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，求在頻率幅值的正弦輸入信號(hào)作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出的幅值和相位。4

9、（9分）已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅相頻率特性如下圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說(shuō)明閉環(huán)右半平面的極點(diǎn)個(gè)數(shù)。其中為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面極點(diǎn)數(shù)，為開(kāi)環(huán)積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。6（16分）某最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如下圖所示，要求：（1） 寫(xiě)出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；（2） 利用相位裕量判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（3） 將其對(duì)數(shù)幅頻特性向右平移十倍頻程，試討論對(duì)系統(tǒng)性能的影響。三、（16分）已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示：1、試寫(xiě)出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)。2、畫(huà)出對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)相頻特性曲線的大致形狀，用奈氏判據(jù)分析穩(wěn)定性。3、若系統(tǒng)穩(wěn)定，在圖上標(biāo)出穿越頻率和相位裕量。二、（10分）控制系統(tǒng)如下圖所示

10、，已知， 、均大于零，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，并說(shuō)明要想減小穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)采取什么措施。四、（9分）已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅相頻率特性曲線如下圖所示，試根據(jù)奈氏判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并說(shuō)明閉環(huán)右半平面的極點(diǎn)個(gè)數(shù)。其中為開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面極點(diǎn)數(shù)，為開(kāi)環(huán)積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)。五、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近線如下圖所示：1、試寫(xiě)出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。2、概略畫(huà)出開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性的大致曲線。3、若系統(tǒng)穩(wěn)定，在圖上標(biāo)出穿越頻率和相角裕量。 四、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。1、求系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，用Routh判據(jù)判穩(wěn)定性；2、繪制開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性曲線，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3、計(jì)算

11、剪切頻率和相角裕量；4、若系統(tǒng)穩(wěn)定，確定系統(tǒng)在何種典型輸入下有差？單位幅度輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差是多少？三、（15分）已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，且。1、用Routh穩(wěn)定判據(jù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3、繪制Bode圖及Nyquist曲線，由Nyquist穩(wěn)定判據(jù)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。四、（15分）已知最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖所示。L1、求系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，用Routh判據(jù)判穩(wěn)定性；2、繪制開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)相頻特性曲線，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3、計(jì)算剪切頻率和相角裕量（小數(shù)點(diǎn)后保留1位）。4、若系統(tǒng)穩(wěn)定，確定系統(tǒng)在何種典型輸入下有差？單位幅度輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差是多少？7、 最小相位系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如下圖

12、所示， 試求：（1）系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；（2）畫(huà)出對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)相頻特性曲線的大致形狀；（3）求出相位穩(wěn)定裕量。（15分）2、（10分）已知某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，在正弦信號(hào)作用下，閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，試計(jì)算的值。3、（10分）已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，求當(dāng)相位裕量=45°時(shí)的K值。6、（15分）某系統(tǒng)方框圖如圖所示，試求傳遞函數(shù)。8、（15分）已知系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為試用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷其穩(wěn)定性。1） ，求出處于臨界穩(wěn)定的值； 2） 時(shí)，討論的穩(wěn)定范圍。3欠阻尼二階系統(tǒng)的阻尼比越小，系統(tǒng)的平穩(wěn)性越-。4控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)-關(guān)，與外作用-關(guān)。5控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與結(jié)構(gòu)參數(shù)-關(guān)，與外作用-關(guān)。6減小阻尼比使二階系統(tǒng)單位斜