自控原理试题(已破解)

1、一. 填空题（每空1分 共30分）1. 自动控制系统的功能和组成多种多样，因而自动控制系统有多种分类方法。按其 数学模型 可以分为线性系统和非线性系统，非时变系统和时变系统；按系统参考输入变化规律可分为 恒值控制系统 、 随动控制系统 和 程序控制系统 等。2. 在控制系统中，反馈是指系统的 输出量信息 返回到输入端，与参考输入量信息进行综合，系统利用综合量进行自身调节。反馈有正反馈 和负反馈 之分。3. 自动控制系统的数学模型指的是描述系统运动特性 的数学描述。我们学习的动态物理系统的数学模型有微分方程 、传递函数和 传递函数 等表达式描述形式，还有方框图和 频率特性 等图形化描述形式。 4

2、. 描述函数法是分析非线性系统的 近似频率特性法 的图解方法。应用描述函数法可以分析某些非线性系统的工作状态，确定自振的频率和振幅。但不能用于分析非线性系统的 运动过程 。5. 校正装置串联在系统 前向通道 中的连接方式称为串联校正。校正装置接在系统的局部反馈通道中的连接方式称为 反馈 校正。6. 系统结构图的等效变换原则是：（2分） 变换前后系统输入输出总的数学关系保持不变 。 专业 级，学生姓名: 学号: 7. 已知无源校正装置的传递函数为，可以判断该校正装置为 滞后 校正装置。 8. 传递函数互为倒数的最小相位环节，其对数幅频曲线关于 0dB 线对称，对数相频曲线关于 0°线对

3、称。 9. 极坐标图中的 负实轴 对应于对数坐标图上的线。相位穿越频率是指在这一频率处的相位为 180° 。相位裕量在 幅值穿越频率 处测量。 10. 若开环系统的分母多项式最高次幂为，分子多项式最高次幂为，。则可知在绘制闭环系统根轨迹时，根轨迹有 n 条，对称于 实轴 ，根轨迹渐近线有 n-m 条。 11. 所谓 闭环主导极点 就是这样的极点，该极点最靠近虚轴，其附近没有 闭环零点 ，且其它极点到虚轴的距离是该极点到虚轴距离的5倍以上。12. 已知阶跃函数， 阶跃幅度，其拉氏变换为： ；其变换为： 。（A卷）考试科目: 自动控制原理二. 简答题（每题6分，共48分）1. 求如下图所

4、示系统的传递函数。解：图中有1条前向通路，3个回路.1分 .4分 .1分2. 减小或消除系统稳态误差的措施与方法有哪些？ 解： 减小或消除系统稳态误差的措施与方法有：增大开环放大系数；2分 增加系统开环传递函数中的积分环节；2分 引入按给定或按扰动补偿的复合控制结构。.2分专业 级，学生姓名: 学号:3. 设典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，试确定系统的传递函数。解：由单位阶跃响应曲线可知，最大超调量，峰值时间1分 ，可求出1分 ，可求出，则由，得到2分 系统传递函数为：.2分4. 设线性系统系统特征方程为: 试判断系统稳定性。 解:劳斯表: 4分劳斯表第一列系数有负值,所以系统不稳定

5、。.2分5. 已知系统开环传递函数的一般表达式为：。其中，为开环传递函数的零点，为开环传递函数的极点，为根轨迹增益。试写出根轨迹方程的幅值方程与相角方程。解：幅值方程：.3分相角方程：，3分6. 某二型最小相位系统的开环幅相频率特性如下图所示，试判断闭环系统是否稳定。 解：由图知，当由，开环幅相频率特性在区间正负穿越次数之差为，（或顺时针包围点一圈）3分故闭环系统不稳定。3分（A卷）考试科目: 自动控制原理7. 设开环离散系统如下图所示， 已知 ，试求开环脉冲传递函数。解：据上图，环节间有采样开关；2分2分开环脉冲传递函数：2分8. 自动控制系统中常见的典型非线性特性有哪些？其中哪些是可利用的

6、？ 答：饱和特性间隙特性死区特性继电特性变放大系数特性 5分、可利用。1分三. 绘图、计算及分析题（每题11分，共22分）1. 试绘制如下图所示系统以为参变量的根轨迹。解：（1）找等效传递函数由系统结构图，可知系统开环传递函数为：1分因此，闭环系统的特征方程式为1分可得以为参变量时的等效开环传递函数为2分（2） 绘制根轨迹1）起点：三个开环极点 。1分2）终点：一个有限开环零点 。1分3）实轴上 为根轨迹区间。1分4）根轨迹渐近线 1分5）根轨迹的出射角1分根据以上信息，可绘制根轨迹如图3.1所示。2分图3.1 第三大题第一小题根轨迹2. 已知系统开环传函，试绘制其开环对数频率特性图，求取系统的相位裕量和增益裕量，并判断闭环系统的稳定性。 解：系统开环频率特性为1分幅频特性为 1分相频特性为 1分首先绘制开环对数频率特性。对数幅频特性1分其中 dB，转折频率。对数频率特性如图3.2所示。2分图3.2 第三大题第二小题的对数频