河北大学自动控制原理考核试题以及答案

1、（20052006学年第一学期）考核科目自动控制原理课程类别必修考核方式闭卷卷别A2、以闭环传递函数G（5）= 为例在NYQUIST图中标出相角稳定裕5（75 + l）（T25 + l）量和增益稳定裕量。3、什么叫自持振荡，说明非线性系统中自持振荡与极限环的关系。得分评卷人二、己知系统结构图如图所示，试画岀信号流图，求出系 统的传递函数。（共10分）c得分评卷人15分）三、已知反馈系统的闭环传递函数为G（沪时（共A-2-1（1）试确定使系统稳定的K的取值范围。（10分）（2）若要求系统对于输入r（t）=t作用下的静态误差essWO.l,试确定K的取值范得分评卷人围。（5分）四、已知最小相位系统

2、闭环对数幅頻特性图如图所示。（共15分）（1）画岀相应的对数相频特性草图。（3分）（2）求出其闭环截止角频率a。（2分）（3）写出相应的传递函数。（5分）（4）若保持系统的静态特性不变，要在 提高系统的相角稳定裕量的同时，增强系统得分评卷人的抗噪能力，应采用何种校正方式（5分） 五、已知系统的闭环传递函数为G（沪右绘制负反馈的根得分评卷人轨迹图，并确定使系统稳定的K值范围。（共15分）六、某釆样控制系统的结构如图所示，己知t=1.2s, G（s） =2S + 1 6STI试判断系统的稳定性。（15分）A-2-2（20052006学年第一学期）考核科目自动控制原理课程类别必修考核方式闭卷卷别A一

3、、简答：（共30分，每小题10分）3、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。2、什么叫稳定裕量，在如下所示的图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。二、已知系统结构图如图所示，试求岀系统的传递函数。（共10分）B-2-1三、已知反馈系统的闭环传递函数为G（s）=。（共10分）s （s + 3）（ s + 6）（1）试确定使系统稳定的K的取值范围。（5分）（2）若要求系统对于输入r（t）= t2作用下的静态误差essW0.5,试确定K的取值范 围。（5分）四、已知最小相位系统闭环对数幅頻特性图如图所示，写出相应的传递函数

4、。（共 10分）L (G) db五、已知单位负反馈系统的闭环传递函数为G（s） =o （共10分）s（7s + l）gs +1）（1）试概略画出G （s）对应的Nyquist图。（5分）（2）由Nyquist稳定判据给出闭环系统稳定的条件。（5分）六、已知系统的闭环传递函数为G（s）=尺（s + 2）（$ + 3）5（5 + 1）绘制负反馈的根轨迹图，并确定使系统处于欠阻尼的K值范围。（共15分）七、某采样控制系统的结构如图所示，已知“1,求:（1）求系统的脉冲传递函数。（10分）（2）求系统稳定的K值范围。（5分）20062007学年第1学期2004级一电气自动化、自动化 专业（类）考核科目

5、自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别A（注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、简答题：（共30分）1、某系统的特征方程为（5 + lX5-3）（?-2512） = 0,请写出系统的固有运动模态。（5分）2、在下图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。（5分）R3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。（5分）4、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。（10分）5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？（5分）。（共10分）A21二、系统的特征方程为V + 2F + S+2二0 ,用Routh判据判定系统的稳定

6、性。（10分） 三、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数四、某系统的动态方框图如图所示，试计算当r（t） = + t, n（t） = t时，系统的静态误差。（10分）五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（为校正前,为校正后）。（共15分）1、试写出系统校正前后的传递函数。（5分）2、说明应用的是什么校正方法（超前校正或滞后校正）。（5分）3、并画岀校正环节的对数幅频特性图和对数相频特性图。（5分）K六、已知系统的闭环传递函数为G（$） =心“绘制负反馈的根轨迹图，并确定使系统稳定的K值范围。（共15分）七、某采样系统的结构框图如下，釆样周期为T=1秒，回答下列问题。

7、（共10分）1、求系统的脉冲传递函数。（5分）2、求使系统稳定的K值。（5分）2006-2007学年第学期2004级一电气自动化、自动化 专业（类）考核科目自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别B（注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、简答题：（共30分）2、某系统的特征方程为（5 +1）（5 + 3/52 + 25 + 2）,写出系统的固有运动模态。（5分）3、在下面的Nyquist图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。（5分）4、什么叫自持振荡，说明自持振荡产生的原因。（5分）4、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。（10分）5、以系统的单位阶

8、跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？（5分）二、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数。（共10分）H2(s) 三、已知反馈系统的闭环传递函数为G（s） =K5(5+1X0.055 + 1)，试确定使系统稳定的K的取值范围。（10分）B21四、如图所示系统，假设输入信号是斜坡函数，试证明通过适当地调节可使系统关于输入量响应的静态误差为零（系统的误差定义为= r（0-c（r）o （10分）五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（为校正前,为校正后）。（15分）1、试写出系统校正前后的传递函数。（10分）2、说明应用的是什么校正 方法（超前校正或滞后 校正）。（5分）

9、六、已知系统的闭环传递函数为G（s） =K（5+ 2）（5+ 3）5（5 + 1）绘制负反馈的根轨迹图,并确定使系统处于欠阻尼的K值范围。（15分）七、某釆样系统的结构框图如下，采样周期为T=1秒，回答下列问题。（共10分）1、求系统的脉冲传递函数。（5分）2、求使系统稳定的K值。（5分）20072008学年第一学期2005级自动化、电气工程及其自动化专业（类）考核科目自动控制原理课程类别必修课考核类型考试考核方式闭卷（注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、填空题（共20分）1、建立控制系统的数学模型的方法有 方法和方法。（4分）2、已知系统的特征方程为（兄+ 1）（/+兄+

10、 1） = 0则系统固有的运动模态为和o （6分）3、已知系统的传递函数为占弓，则系统的单位阶跃响应为o （4分）S + 14、1型系统可以跟踪阶跃输入信号，跟踪斜坡输入信号,跟踪加速度输入信号。（6分）二、简答丿（共20分）1、炉温控制系统原理图如下所示。画出系统方框图，说明各元器件的作用。（10分）E电热炉Iw热电偶1 IfUc放大器 l】2UUtAu电阻丝| ruL2、什么是极限环，说明极限环可能对系统运动产生的影响。（10分）三、求解下图所示系统的传递函数C（s）/R（s）o （10分）21四、已知最小相位系统的闭环对数幅频特性曲线如图下图所示，试确定系统的闭环 传递函数，并求出相角稳

11、定裕量。(10分)五、 系统的闭环传函为G(s)H(s) =试判别其闭环系统的稳定性。(105(75 + l)(T25 + l)分)六、单位负反馈系统闭环传递函数为G(s) = ,绘根轨迹图并确定使系s(s + 3)(s + 7)统阶跃响应具有欠阻尼特性的R的取值范围。(15分)七、采样系统如下图所示，采样周期T=0.4so试求使系统稳定的K值范围。(15分)R 4/.l-eTsKcAss(s + 2)方法。（4分）方法和误差为,当系统的输入为“y吋，系统的静态误差为o （6 分）20072008学年第一学期5005级自动化、电气工程及其自动化专业（类）考核科目自动控制原理课程类别必修课考核类

12、型考试考核方式闭卷卷别B（注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、填空题（共20分）1、建立控制系统的数学模型的方法有 2、已知系统的特征方程为亿+ 3）（才+3兄+ 2） = 0 ,则系统固有的运动模态o （6 分）o（4 分）3、已知系统的传递函数为召，则系统的单位阶跃响应为4、设单位反馈系统的闭环传递函数为G（s）=,当系统的输入为单位阶跃厂（7 + 1）信号1吋，系统的静态误差为,当系统的输入为l（r） + 0.5r时，系统的静态二、简答题（共20分）1、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。（10分） 2、什么是自激振荡？说明自激振荡产生的原因。（10分

13、）三、求解下图所示系统的传递函数C（s）/R（s）o （10分）RCB 2-1四、最小相位系统闭环对数幅频特性如下图所示，求系统的闭环传递函数。（10分）稳定性。（10分）六、已知系统的闭环传递函数为：G（沪驾泸宀0。试画出系统的 根轨迹，并分析增益对系统阻尼特性的影响。（15分）七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为T=1秒。（共15分）1、求系统的脉冲传递函数。（10分）2、求使系统稳定的K值范围。（5分）20082009学年第1学期2006级 电气自动化、自动化 专业（类）考核科目自动控制原理课程类别必修考核类型考试考核方式闭卷卷别A（注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效

14、）一、填空题（共13分）5、经典控制理论，系统性能分析主要包括三方面内容，即_、_和_o （3分）6、按输入/输出信号的数目分类，控制系统可分为系统和系统。（4分）7、系统的相角裕量越大，超调越；截至频率越高，快速性越,抗高频干扰的能力越。（6分）二、简答题：（共22分）1、什么是保持器？说明保持器的作用。（6分） 2、何为稳定性，线性控制系统的稳定性有何特征？（10分）3、什么是自激振荡？说明自激振荡产生的原因。（6分）三、计算丿（共40分）1、某系统结构如下图，火）=0.1*1，为使其稳态误差| Tj,试用奈氏判据判别其闭环 n+i）系统的稳定性。（10分）4、负反馈系统的闭环传递函数呦恥

15、）=姥苗绘制根轨迹。（】5分）8、某系统的特征方程为（s + IXs-3）（_2s + 2） = 0,请写出系统的固有运动模态。答案：特征根：1,3,1+j,1-j ；运动模态厂，e3t , er siiif , e cost9、在下图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。 答案：与线性控制系统相比非线性控制系统表现岀如下的特征：（1）非线性控制系统的运动不满足态的迭加原理。（2）可能存在多个平衡点，其稳定性与系统输入和初始条件有关。（3）可能存在有自持振荡现象。（4）频率响应发生畸变4、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构

16、方框图。答案：闭环控制系统的基本组成：检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给 定元件、校正元件及被控对象。典型结构方框图5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？答案：超调量、过渡过程时间、振荡次数、延迟时间、上升时间、峰值时间。二、系统的特征方程为S3+2S2+S + 2,用Routh判据判定系统的稳定性。答案：S3110S2220S100S0200特征根中有一对纯虚根存在，系统处于临界稳定。三、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函数。qs)G&2G3答案：结构图化简（5分），一 i + g厲+G2H1+G2G3H2四. 某系统的动态方框图如图所示，试计算当p）=

17、l + r, 乂）“时，系统的静态 误差弘。N(s)R(s) ss = o答案：essr = 1，essn五、已知最小相位系统校正前和校正后的对数幅频特性图如图所示（为校正前, 为校正后）。3、试写出系统校正前后的传递函数。4、说明应用的是什么校正方法（超前校正或滞后校正）。5、并画出校正环节的对数幅频1010(55 + 1)答郭校正前5匕（。上+】）（山）校正后。上+ 1）（山）3+】）-900.40.2特性图和对数相频特性图。应用的是滞后校正。六、已知系统的闭环传递函数为G（站绘制负反馈的根轨迹图，并确定使 系统稳定的K值范围。答案：根轨迹图。渐近线：60。,180。 cr= 19与虚轴的

18、交点：得co = k =亍 系统稳定的K的取值范围：0k-七、某采样系统的结构框图如下，采样周期为T=1秒，回答下列问题。1、求系统的脉冲传递函数。2、求使系统稳定的K值。答案：(1) G(z) =z-1c(z)_ G _ K R(z) 1 + G(z) z + (K 1)(2) 0vKv2时系统稳定。5、某系统的特征方程为G + l)(s + 3)(+2$ + 2),写出系统的固有运动模态。答案：特征根：1,3,l+j, lj ；运动模态，尸，ksinf, kcosf6、在下面的Nyquist图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。7、什么叫自持振荡，说明自持振荡产生的原因。答案：自持振荡是非线

19、性系统中存在的周期性的等幅振荡。自持振荡产生的原因是 系统中存在有稳定的极限环4、说明反馈控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。答案：反馈控制系统的基本组成：检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给定元件、校正元件及被控对象。典型结构方框图5、以系统的单位阶跃响应为例，说明都有哪些单项动态特性指标？答案：超调量、过渡过程时间、振荡次数、延迟时间、上升吋间、峰值时间。二、已知系统结构图如图所示，求出系统的传递函H2(s) 答案：H(s) =G&2 + GGH、+ G31 + GH + GQH? + gH比 + GE 2G(s) =三、已知反馈系统的闭环传递函数为K5(5 + 1)(0.0

20、55 + 1)试确定使系统稳定的K的取值范围。答案:G(s) =Ks(s + l)(0.05s + l)特征方程：$(s + l)(0.05$ + l)+K = 0ROUTH 表。S30.051S21.05KS11.05-0.05KSOK系统稳定的K取值范围0K21。四、如图所示系统，假设输入信号是斜坡函数,试证明通过适当地调节Kd,可使系统关于输入量响应的静态误差为零(系统的误差定义为)=r(0-c(r)o答案：由 e(t) = r(t) - c(r),则:E(s) R(s) C(5)= R(s)Ts? +Q-KKJsTs2 +s + KR(s)j = liin sE(s) = liin” $tO$tOTs2+(l-KK(l)sTs3 + s2 + KsK