自动控制原考试模拟题

1、6)7)8)东北大学自动控制原理模拟试题及答案(一)所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效!阶跃斜坡加速度0型k k0 00 0I型OOk k0 0II型OOOOk k二、改错：(合计II型系统的Bode图幅频特性曲线中，穿越频率和开环增益的值相等；I型系统 不相等劳斯稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性，不可以判断相对稳定性;可以命题a:阻尼比决定了超调量的大小。命题b：相位裕量决定了超调量的大小。一、简答：(合计25分，共5个小题，每题5分)控制系统的阶次是如何定义的？答：系统传递函数特征方程s算子的最高阶次就是控制系统的阶次。 如何从微分方程求得传递函数？需满足什么条件？答：在零初

2、始条件下，对微分方程用拉普拉斯变换，就可以求得传递函数。系统闭环频宽的含义？答：闭环对数幅频特性曲线中，一简述Nyquist1)2)3)4)3dB对应的频率，就是系统的闭环频宽。图和Bode图的对应关系。5)答:列表阐述0、NyquistNyquist图BodeBode图W Wk k(i=1(i=10dB线Wk(joo)Wk(joo) 110dB线上W Wk k(joo)(joo)灯0dB线下负实轴-兀线I、II型系统分别对单位阶跃、斜坡和加速度信号的响应误差。15分，共5个小题，每题3分)考研专业课高分资料之模拟题2/ 1616考研专业课研发中心命题a和命题b是矛盾的。不矛盾9）闭环传递函数

3、中积分环节的个数决定了系统的类型。10)11)开环5）Mason增益公式适用于线性和非线性定常系统。线性定常系统12)（本题合计25分）13)G（s）=-已知单位负反馈系统的开环传递函数为s（sbXO.Ss +1）14)15)16)绘制该系统的根轨迹；（10分）为保证该系统稳定，试确定K的取值范围；（5分） 若该系统存在二阶闭环主导极点,并该主导极点的阻尼比为0.5，求系统的性能指标。（10分）17)CT%止：100%匕）1）绘制系统根轨迹起点:0,-1,-2实轴根轨迹： （-18)19)终点:无穷远20)渐近线与实轴交点：-1交角60,180,30022)分离点：D D (s)N(s)-N(

4、s)N(s)-N (s)D(s)=0(s)D(s)=0-0.423,-1.577(舍去)32与虚轴交点:s=j豹代入D(s)=s+3s +2s+2K=0考研专业课高分资料之模拟题3/ 1616考研专业课研发中心3222D(s)=s +3s +2s + 2K=(s-s3)(s + 0砂)+0.7旳n（本题合计35分）某单位负反馈最小相位系统，其闭环对数幅频特性曲线如图所示,KMl LqcU423)25)CL20.526)特征根的和3=%+2咒（O.5国n）27)28)厶,心332729)S,2=0.33 j0.5830)0(S2s2+2g“n20.436 2S2+ 0.66s+ 0.43631)

5、b%=訂5亠X100% =16.3%32)tK0o9.09试求：系统的闭环传递函数；（5分）求系统的开环传递函数并绘制开环Bode图；（10分）求该系统的相位裕量，并判断稳定性；（10分）1)2)3)RE日Ante0 K c324)2)3)23,2 =-3n j J1=0.53考研专业课高分资料之模拟题10104/ 1616考研专业课研发中心如果信号r（t） =sin（2t）作为闭环系统的输入，请写出输出信号y（t）的表达式。（10分）4)考研专业课高分资料之模拟题5/ 1616考研专业课研发中心10(1)(11)(11)(1)(2)(5)25= 18O + W(%) =180=90”-arc

6、ta n至=90 19.45 =70.55所以系统稳定。3)(+1)(声+2)(jB +5)10 82+(17 eo3)j2)3)G(s2 (s)(s) G(s)=)101(S)s(s + 2)(s+5)1010/1721-(S) s(s +8s+17)fs22咒4s +-M717因为是一型系统，所以穿越频率 叫=10/17 =0.5882cO O O O L L O O Q Q2 22 2 d-d- S S 3 3- - -Q Q 5 5 O O 5 5 O O9 9 3 3 0 0 2 2 7 7冲叮卫J J解:1 )0(S)=4）（S）=_ 1_2+1)(*+1)* + 1)10(s+1

7、)(s+2)(s + 5)考研专业课高分资料之模拟题10106/ 1616考研专业课研发中心10J(18 2)2(17沪)2考研专业课高分资料之模拟题7/ 1616考研专业课研发中心(j) = arctan17 号1一陋所以|C(j2)l=a(i -8)一(17一)y(t) = 6( j2) sin(2t +N(j2) = 0.6sin(21 + 40 )N(j2) arctan18o-4010心止0.6=0.5923考研专业课高分资料之模拟题8/ 1616s(s+5)考研专业课研发中心JTC2中1D、非线性系统。与输出端定义的误差E （S）之间有如下关系:东北大学自动控制原理模拟试题及答案（

8、二）所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案，共20分)1、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点:A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢2、已知系统的传递函数为TS+1，其幅频特性G（血）应为:3、下列串联校正装置的传递函数中，能在% =1处提供最大相位超前角的是:4、10s+1Bs+110s+1Q- C0.1s+12s+1D0.5s+1O.ls+110s+1适合应用传递函数描述的系统是:单输入，单输入，单输入，B、单输出的线性定常系统;单输出的线性时变系统;单输出的定常系统；5、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G

9、（S），反馈通道传递函数为H（S），则输入端定义的误差E（S）A、E(S) =H(S)，E (S)B、E (S) = H(S) ”E (S)C、E(S) =G(S)，H(S)，E (S)、E (S) =G(S)旧(S)(S)6、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二、分析计算题（共80分）闭环极点D、阶跃响应1、系统结构如图1所示，试求系统的超调量O%和调节时间ts。（本题10分）R(S)C(S)025考研专业课高分资料之模拟题画出校正后系统的开环对数幅频特性Lgf)，并求其相角裕度2、某单位反馈系统的开环传递函数为(本题15分)(1) 绘制K*从0 比变化的根轨

10、迹(要求出：分离点、与虚轴的交点等)(2)求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。3、已知系统结构如图2所示，求传递函数 謁(本题15分)4、已知最小相位系统的开环对数幅频特性LF()和串联校正装置的对数幅频特性L)如图3所C示：(本题25分)(1)写出原系统的开环传递函数G(S),并求其相角裕度(2)写出校正装置的传递函数G(S )；(3)图1考研专业课高分资料之模拟题10/ 1616考研专业课研发中心30dblOdbn-4000.010.10.32彳li12020db-60 30db40dbLc)5、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(S)=- -，试求：(本题15分)s(0.1

11、s+1)(0.2s + 1)(1)(2)答案:使系统稳定的K值;若r(t) = 2t+2时，要求系统的稳态误差为0.25，问K应取何值。评分标准：每小题2分二、答案：c%=16.3%ts=1.48答案评分标准：10分，每一问2、答案：(1)di=1 dK =32= -30 =73(2)1 cK 3评分标准：15分第一问10分，第二问3、答案：謁GG2G3+G1G41 + G1G2G3+ GG4 HQ2G3 H心4评分标准:15分(按步骤给分)4、答案:(1)G=KS S5(-+1)(+1)10 20K=1003.125S+1G =_c100S+1考研专业课高分资料之模拟题11/ 1616考研专

12、业课研发中心考研专业课高分资料之模拟题12/ 1616考研专业课研发中心100(3.125S+1)GGc=-S-S(+1)(+1)(100S + 1)10 20Y =57.7考研专业课高分资料之模拟题13/ 1616考研专业课研发中心5、评分标准：25分 第一问10分，第二问5分，第三问10分答案：（1）0 cK 15评分标准：15分 第一问8分，第二问(2)K=8第四模块期末试题东北大学2010- 2011学年第1学期期末考试自动控制原理考试试题（A）所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效!6、已知系统输入为ui，输出为U。，试求下述系统传递函数（运算放大器为理想放大器）（15分）(a

13、)It(b)UiUoUo考研专业课高分资料之模拟题14/ 1616考研专业课研发中心Ui（提示：运算放大器输入电流为0，正、反相端电压相等）在以K为横坐标，T为纵坐标的平面上，试确定系统稳定的区域。（10分）四、已知二阶系统方框图如图所示（2）系统的暂态调节时间ts=3秒（5%误差带）三、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为二、试简化下图所示系统方框图求其传递函数（10分）K(s +1)GsGs +1)(2s + 1)R(s)如要求:（1）由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为0.25考研专业课高分资料之模拟题15/ 1616考研专业课研发中心试求二阶系统闭环传函。（10分）六、已知最小相位系

14、统的开环对数幅频渐近曲线如图所示，试写出对应的开环传递函数示系统的相角裕度和增量裕度。（20分）-40(b)G（S）,并求图（a）所考研专业课高分资料之模拟题16/ 1616考研专业课研发中心七、已知系统单位阶跃响应为c(t) =1 - et+2e2，试求系统频率特性表达式。(10分)考研专业课高分资料之模拟题17/ 1616考研专业课研发中心东北大学20092010学年第1学期期末考试自动控制原理考试试题(A所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效!一、R- C网络如图所示。图中Ui(t)为输入量，Uo(t)为输出量。(12分)试判断该网络的稳定性。R2C(S)=5(S+1)/S2(S+

15、5)，试求系统的开环传递函数,C1Uo(t)C2二、在零初始条件下对单位反馈系统施加设定输入信号r(t)=1(t)+t X1(t),测得系统的输出函数为R1并计算系统在单位阶跃输入和单位斜坡输入下考研专业课高分资料之模拟题18/ 1616考研专业课研发中心的稳态误差，以及阶跃函数输入下系统的调节时间和超调量。(14分)考研专业课高分资料之模拟题19/ 1616考研专业课研发中心确定使系统闭环输出响应为持续振荡时的K值及响应的的振荡频率。（12分）三、系统特征方程如下所示，试判断各系统的正实部根的个数（ S6+S-2S4-3 S3-7S2-4S-4=O+1O)得分阅卷人四、设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=五、一单位反馈系统，其开环传递函数（1）试用奈氏判据判断系统稳定性。（2）试用对数频率稳定判据判断系统稳定性。（12分）(1)3S4+1OS3+5S2+S+2=Os(s+4)(s12分)G(s)=S2(1+TS)考研专业课高分资料之模拟题20/ 1616考研专业课研