自动控制原理期末考试复习题及答案

1、、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一系统、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)6e1.5t,则该系统的传递函数为区(。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分方程、传

2、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筮(尹1,而上_O11 、当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J急定性_、_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J急定性和准确性_。13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在

3、Z平面上的单位圆内，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；Ts1在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差为T17、惯性环节的特点是当输入量发生变化时，输出量不能突变，只能

4、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/血一支。21、最小相位传递函数是指在一左小界上既无我乳乂月琴良的传递函激。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s2Ks50,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/(Ts+1)静态特性的参数是K,动态特性的参

5、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_、一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,st占。+5)29、函数f(t)23e的拉氏变换式为AB.23s (s 5)C. 23(s 5)D.23s (s 5)A23A.s(s5)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尸sin2t时的稳态输出c(t)=_c(t)=q=q卜巩/2sin(2/=0.3-dS)综合题1、求下图所示电路的传递

6、函数。传递函数:4(3)= PC二院+3KCs-l2、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c图匚3、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。(1)(2)(3)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。因为PF, N=0, ZH,所以系统稳定匕(3)n；以直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性(1)依图可写出g(q一5(+1X电一十D2K201gK=乙()=4及加,«二100所以1003=1T4、一系统的开环传递函数为：G(S)H(S)=100/(10S+1)(2

7、S+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。5、闭环控制系统由那些基本环节组成？它们各起什么作用?布出环气机系统中挣制器、被抖附象和用战兀什：PL个阜大，式一行纽成，被护可祭足色fr (ASflt)的卦R拧制器是相片在成行制作工1部件，实配时系备(或系纣9捽制的中妥部则足”川足将士性物我/转搂皮屯住L；川k底丈四尺比控制和附则被摔物丁吊:的作片6、求下图所示电路的传递函数p=0. N=-2Z=P-N2S不也定（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

8、)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，=8K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(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：。=55+2/+2d+4/十113+10=0246101110Routh：0IS42S3£S24£-12/£S6S01()第一列元素变号

9、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方程及传递函数。图中f为输入量(外加作用力)XI、 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K4M/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$

10、)=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,.1I1叫叫$+(个,十七,)$+佃向+刑/加十(月勺十/工/4人/工*(f)-F')G(j) =九F.加kk-,用1股“4utn,+m2)3JH，、？,I11-J+5J+(L+U(-i-)5+1储晨Lh兑hA,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。？1G(7斗由=I-G_i(

11、7、tj=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；qGo(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-lx2733i09(773)x2-3xt一9,=2K77370J0k0由Roll由表的笫-列，可以得到系统稳定的条件是.25k>0,14,八因此系统稳定的*信范围为，>k>014、已知控制系统的开环传递函数如下

12、，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)kZ2Zs(s2)(s22s5)解；系统开环横海是，-/>=0一外二一2一p】.一一I士二，炙岫I的槌轨遮在槌打-色和-利之间渐近线匕兴柏I力弋点为.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)($'+2545)2dKf0-4匚52+21)(21+2)=-2(5+IX2J3+4j+5>=«=-I±>I.225t这3个解制*根轨迹的分离点,6、(15分)谭钊号展悟甘捐系湘g开环传谗啪驰如下.试绘制系统的Bude图.其中幅辞恃性的绒网渐近吃睥将MJh撷典国.5015、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50G0-s(ss1)(6s1)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