自动控制原理期末考试复习题及答案

1、一、 填空题1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统。2、传递函数为12(s+10)/ (s+2)(s/3)+1(s+30)的系统的零点为_-10_, 极点为_-2_ _, 增益为 2。3、构成方框图的四种基本符号是：信号线、比较点、传递环节的方框和引出点。4、我们将一对靠得很近的闭环零、极点称为偶极子。5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、开环控制方式和复合控制方式。6、已知一系统单位脉冲响应为g(t) 6 e 1.5t ,则该系统的传递函数为7、自动控制系统包含被控对象 和自动控制装置两大部分。8、线性系统数学模型的其中五种形式是微

2、分方程、传递函数、差分方程、脉冲传递函数、方框图和信号流图。9 、相角条件是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用幅值条件确定根轨迹上各点的根轨迹增益k*的值。当n-m_2_时，开环n个极点之和等于闭环 n个极点之和。1.25t10、已知一系统单位脉冲响应为g(t) 3e ,则系统的传递函数为_3/(+1, 25k11时比例微分环节的相位是:A.90A.90B.90C.45D.4512 、对自动控制的性能要求可归纳为稳定性 、快速性 和准确性三个方面，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的快速性，而稳态误差体现的是稳定性和准确性 。13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z平

3、面上的 单位圆 内，即所有特征根的模均小于1,相应的线性定常离散系统才是稳定的。14、下列系统中属于开环控制系统的是D.普通数控加工系统A.电炉箱恒温控制系统B.雷达跟踪系统C.水位控制系统D.普通数控加工系统15、某单位负反馈系统在单位阶跃信号作用下的系统稳态误差ess 0,则：_B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1_A. 意味着该系统是一个 0型系统B. 意味着该系统的输出彳t号的稳态值为 1C. 意味着该系统没有输出信号D. 意味着该系统具有比较高的开环增益16、一阶系统G(s) 1；Ts 1在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差为T 。17、惯性环节的特点是 当输入量发生变化时，输出量

4、不能突变，只能按指数规律 逐渐变化。18、工程上通常从 稳、准、好 3个方面来衡量自动控制系统。19、结构不稳定系统是指：不论如何调整系统参数系统总是稳定的。20、根轨迹一定对称于实轴 ，并且有_啦式/面一支。21、最小相位传递函数是指_生 到界上既无蹴 等点的传递函魄。22、根轨迹一定开始于 开环极点,终止于 开环零点。23、工程上一般用 等M圆和等N圆 来分析闭环系统的频率特性。24、控制系统的动态性能指标包括：上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间和震荡次数 。225、一个反馈系统的特征万程为s 2Ks 5 0 ,若要系统产生临界振荡，则K的取值应为K=0。26、表征一阶系统 K/ (

5、Ts+1)静态特性的参数是 K,动态特性的参数是 T_o27、频率特性曲线常采用 3种表示形式，即 极坐标图、对数坐标图和对数幅相图。28、对自动控制的性能要求可归纳为稳定性、快速性和准确性三个方面，在阶跃响应性能指标中， 调节时间体现的是这三个方面中的快速性，而稳态误差体现的是稳定性和准确性。23一 i, 一st. 占29、函数f(t) 2 3e 的拉氏变换式为 A 2A.sC. 2323 B.-(s 5)s (s 5)323 D.(s 5)s (s 5)39、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(S) =1/ (S+1),则闭环系统在r( t )=sin2t时 的 稳 态 输 出c(t)=_

6、c( t )= q =sin(2f-8) =o二、综合题1、求下图所示电路的传递函数。传递函数:U(s) R2C2s2 +2AQ，+ 1U (a) =2、已知开环零极点分布如图所示，试绘出相应的闭环根轨迹概略图。图a图b图c3100(dI3)l40、 2(kiB/ct40dB/dec0 E*浙产*43、一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。因为P=0, N=0, Z=0,所以系统稳定.(3)可以直接由该渐近时数幅频曲线判断系统的稳定性口(1)依图可写出(+1)( 电201gK = L() = 4Ck 出所以 G(f)4、一系统的开环传递函数为:(10S+1) (2S+1) (0.

7、2S+1)G(S) H (S) = 100/(1)绘制渐近对数幅频曲线图。(1)求其传递函数。概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。100-S +1)( g + 1)（2）概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。p=0. N=-2Z=P-N2S不也定5、闭环控制系统由那些基本环节组成？它们各起什么作用？答闭环控制系统由控制器，被杆时象和;则浅元件等几个早4、环节组成.被抬灯象是没 痔f或系统）地主帆 捽制器是将控耦信8变成柠肌作用的Mfh实现时谴备（或泵生）控 制的主要部件口到I量应件是将被控物理后转换成电信8

8、元件，以实现反愦控制和监恻被控物 理昂:的作用q6、求下图所示电路的传递函数（七）U,一尺 旦(1 + /?心)7、 一单位负反馈系统的开环传递函数为G (s) = 100/ s2 (s+5), 试计算输入r( t )分别为1( t ) 、t和t2时，及r(t)=1( t )+ t + t2 时，系统的稳态误差。解答；为2型系统，陌，=8 K知a二上2。当输入r( t )分别为1( t八t和t2时，ess分别为0, OL/1Q ：当rM( t )+ t + t2Bt,根据线性系统的普加原理，u =1/108、一单位负反馈系统的开环传递函数为G (s) = 8/ s2 (s+2),试计算输入r(

9、 t ) 分别为1( t ) 、t和t2时，以及r(t)=1( t )+ t + t2 时，系统的稳态误差。解答：。(5)= 55+ 24 + 2$3 + 45：十 1 13 + 1 0=0Riuth= S5I211S42410S36S2 4-12/ I 0S6S01()第一列元素变”两次,有2个正根.9、一系统的开环传递函数为：G(S) H (S) = 100/ (10S+1) (2S+1) (0.2S+1)(1)绘制渐近对数幅频曲线图。(2)概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。10、闭环控制系统由那些基本环节组成？它们各起什么作用？ 11、写出下图所示的各机械系统的微分

10、方程及传递函数。图中 f为输入量(外加作用力)X1、 X2为位移，其中X2为输出量。解上根据题意列小微分方程1町K 4 M/一片1 +上内=/ 酬录上多岛巧一 ”a 一工。进行Lplwe变换，设切始为考.(叫/ + * + %)区()一 代丫式口 = F(5)(T4-1)一声修(“+ (叱1+/加上七)*式$) = 0(T4-2)上I由式(T41)得，/=丝” +/带入式仃4-1)消去中间变量修约，叫丛叶卜血2 竺里/_鹏=FG)24,2,.1 I1叫叫$ +(个,十七,)$ +佃向+刑/加 十(月勺十/工/4人/工 * (f) - F)G(j) =九F.加k k-,用 1股“ 4 utn,

11、+m2) 3 JH ，、？ ,I 11-J + 5J + (L + + U(- i -)5 + 1 储晨 Lh 兑 h A, h12、已知控制系统的结构图，如下图所示，求系统的传递函数。解士在图中,单个回路有；-Gr其中两两可不接触,1路由h96右l与后值，与旧北的 二个互不接解回将牛。与*5 -仃词$捶道/ : 了1。？1 G (7斗 由 = I-G_i(7、t j= I -GjGiG_ y _g/。_G*Gc + 55a_3Q)N - i +1+ . &5 + G55 + “ 心凡 5仃?一一行/7/7一G；u?c；x；qG0(s)13、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试确定使系统稳

12、定的k值范围。ks(s 2)( s2 s 1)解： 特征多项式，s(5+2)(Z + $+ l)+ A=f4+31 -3/十三十惠13k320sa3x3-lx2 733i09(773)x2-3xt 一 9,=2K77370J0k0由ROU也表的第一列，可以得到系统稳定的条件是.2 5k 0, A0.14 ,八 因此系统稳定的*信范围为，k014、已知控制系统的开环传递函数如下，试绘制系统的根轨迹，并标出渐近线、渐近线与实轴交点。Go(s)kZ 2 Zs(s 2)(s2 2 s 5)解：系统开环极点是，一四一。一物二一2一p1一一I 士二，炙岫卜的昵轨遮汗极打-色利月之间渐近线匕兴柏I力弋点为.

13、F= I渐近线与空轴的央用为，杭;士4求根轨迹的分离点，由本统得特征方程，/)(J = MJ- 2)(r + 5)+ r =0Kf = -j(j + 2)($ + 25 45)dKf0-4匚52 +21)(21 + 2) =-2(5+IX2J3 +4j+5 = ，乎=I 士/1.225,这3个解都是根幻想的分离点,6、门5分)设单像展馈料制荔相勺开环传谗用跳如下，试绘制系统的Bude图.其中幅舞特 揶褥图，性的绒网渐近吃睥将 MJh5015、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试绘制系统的 画渐近线，相频特性曲线画草图。Bode图。其中幅频特性曲线1050Go-s(s s 1)( 6s 1)解：低频段L（叼二 20拒5。=34dB斜率为一ZOdBfdec转折颜率& 1 = 0,167 ,转折频率后斜率增加2UdB/d8,为一40dB/#c2=1，转折频率后斜率增加一MdBAlcx,为一HOdB/dec系统的开环相顾特性低频段为一90,高频段为-36产，16、已知单位负反馈系