自动控制原理试题库20套和答案详细讲解

1、WORD格式word 格式文档一、填空每空1 分，共 18 分1自动控制系统的数学模型有、共 4种。2连续控制系统稳定的充分必要条件是。离散控制系统稳定的充分必要条件是。dc(t )3某统控制系统的微分方程为：+0.5C(t)=2r(t) 。那么该系统的闭环传递函数dt(s)=；该系统超调 %=；调节时间ts( =2%)=。4某单位反应系统G(s)=100(s5)阶(0.1s，那么该系统是s22)(0.02s 4)型系统；其开环放大系数 K=。5自动控制系统L()曲线为：L( )dB40-20那么该系统开环传递函数G(s)=；C0.1C =。6相位滞后校正装置又称为调节器，其校正作用是。7 采

2、样器的作用是，某离散控制系统(1e 10T )单位反应T=0.1 当输入 r(t)=t时.该系统稳态误差G(Z)2 (Ze 10T(Z 1)为。二 . 1. 求图示控制系统的传递函数 .G4+R(s)G1G2G3C(s)-G5G6求：C(S)10 分R(S)专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档2.求图示系统输出C Z的表达式。 4 分R sTG1G2G3Cs-TH1H2四反应校正系统如下图12 分求： 1 Kf=0 时，系统的，n和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss. 2假设使系统 =0.707 ， kf应取何值？单位斜坡输入下e ss.= ？R(s)8c

3、(s)S(S2)kfs专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档五 .某系统 L曲线，12 分（ 1写出系统开环传递函数 G s（ 2求其相位裕度 3欲使该系统成为三阶最正确系统.求其 K=？，=?maxL()-20100 1025c-40六、控制系统开环频率特性曲线如图示。 P 为开环右极点个数。为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。要求简单写出判别依据 12 分+j+j+j专业整理+1+1+1 = = =2 =3p=2p=0p=0专业资料整理WORD格式123专业资料整理WORD格式word 格式文档七、控制系统的传递函数为G0 (s)10将其教正为二阶最

4、正确系统，求(0.05 s1)(0.005s 1)校正装置的传递函数G 0 S。 12 分一.填空题。10分1. 传递函数分母多项式的根，称为系统的2. 微分环节的传递函数为3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之4.单位冲击函数信号的拉氏变换式5.系统开环传递函数中有一个积分环节那么该系统为型系统。6.比例环节的频率特性为。7.微分环节的相角为。8.二阶系统的谐振峰值与有关。9.高阶系统的超调量跟有关。10.在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档二试求以下图的传第函数(7 分)G 4R

5、+C-G 1G 2G 3三设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统如以下图所示，设外作用力F t 为输入量，位移为y t输出量，列写机械位移系统的微分方程10 分kFtmy tf专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档四系统构造如下图，其中K=8 ，T=0.25 。 15分 1 输入信号 xt=1t，求系统的响应；ittt 2 计算系统的性能指标s5%、r、p 、p ； 3 假设要求将系统设计成二阶最正确=0.707，应如何改变K 值专业资料整理WORD格式Xi sKX 0 ts(Ts 1)专业资料整理WORD格式0.5五在系统的特征式为 A s = s6

6、+2 s5 +8 s4 +12 s3 +20 s2 +16s+16=0 ，试判断系统的稳定性8 分专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档六最小相位系统的对数幅频特性如下图。试求开环传递函数和相位裕量L(w)。12分20-20db/dec12-40db/decw01014专业资料整理WORD格式-60-20七某控制系统的构造如图，其中G( s)K专业资料整理WORD格式s(0.1s1)(0.001s1)要求设计串联校正装置，使系统具有K 1000 及。的性能指标。 13 分X isX 0(s)Gc (s)G(s)专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WO

7、RD格式word 格式文档.八设采样控制系统饿构造如下图，其中1, T 0.25s 试判断系统的稳定性。G( s)s(s4)xI (t)x0(t)10 分TG(s)X 0(s)X I(s)九单位负反应系统的开环传递函数为： G(s)K2,试绘制K2(s4)(s 1)由 0 ->+ 变化的闭环根轨迹图,系统稳定的 K 值X围。 (15分 )一、填空题： (每空 1.5 分，共15 分)1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能力那么该系统具有。2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响，叫。3.线性系统在零初始条件下输出量与输入量的之比，称该系统的

8、传递函数。4.积分环节的传递函数为。5.单位斜坡函数信号的拉氏变换式。专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档6.系统速度误差系数 Kv=。7.系统输出由零上升到第一次穿过稳态值所需要的时间为。8.二阶欠阻尼振荡系统的峰值时间为。9.二阶振荡环节的频率特性为。10. 拉氏变换中初值定理为。二设质量 -弹簧 -摩擦系统如以下图， f 为摩擦系数， k 为弹簧系数， p(t) 为输入量， x(t) 为输出量，试确定系统的微分方程。 (11 分 )M三 .在无源网络中， R1 =100k ,R2=1M ,C1 =10 F,C2=1 F。试求网络的传递函数 U0 s/

9、U r(s), 说明该网络是否等效于两个RC 网络串联？ (12 分 )R1R2C1C2uru0专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档四.设单位反应控制系统的开环传递函数为K确定闭环系G(s)(s 2)( s 4)( s26s 25)统持续振荡时的 k 值。 (12 分 )10试中 T1 =0.1(s),五.单位反应控制系统的开环传递函数为G ( s)s(1 T1s)(1T2s)T2 =0.5(s). 输入信号为 r(t)=2+0.5t,求系统的稳态误差。 11 分六.最小相位系统对数幅频渐进线如下，试确定系统的传递函数。(12 分)L( )400 专业整理

10、-203020-40500.1100-20-60专业资料整理WORD格式word 格式文档1e t(12 分)七.试求E(s)的 z 变换 .s2 (1s)八.单位负反应系统的开环传递函数为G ( s)K1)( 0.5s 1)s(s1 试绘制 K 由 0 +变化的闭环根轨迹图；2 用根轨迹法确定使系统的阶跃响应不出现超调的K 值X围；（ 3 为使系统的根轨迹通过 -1 ± j1 两点，拟参加串联微分校正装置s+1 ，试确定的取值。（ 15 分专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档一。填空题 26 分（ 1 开环传递函数与闭环传递函数的区别是_ 。（

11、 2 传递函数是指 _ 。（ 3 频率特性是指 _ 。（ 4 系统校正是指 _ 。（ 5 幅值裕量是指 _ 。（ 6 稳态误差是指 _ 。（ 7 图 a 的传递函数为 G(s)=_ 。（ 8 图 b 中的 t=_ 。（ 9 图 c 的传递函数为 G(s)=_ 。 10 s3 +5s2 +8s+6=0 此特征方程的根的实部小于-1 时系统稳定的k 值X围 _。（ 11 图 d 的传递函数为 K=_ 。（ 12 图 e 的c =_ 。（ 13 图 f 为相位 _校正。（ 14 图 g 中的=_Kg =_ 。（ 15 图 h 、i、 j 的稳定性一次为 _ 、 _、 _。 16 A(s)=s 6 =

12、2s5+8s 4+12s 3 +20s 2 +16s+16=0那么次系统是否稳定 _。 17 开环传递G(s)=k(T 1 s+1)/s2(T2 s+1),(T 1>T2,k、 T1、 T2 )为常数 )那么 =_。max专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档X i(s)X o(s)C(t)G1 (s)1.310.98G2(s)t图 a0.1 图btL( )L( )L( )202075-40-201010 5011010 c-20图 c图 d-20图 eImcR1R2-0.61U iUoRe-0.6图 f图 gImImImReReRe-1P=3-1P=

13、2-1P=1V=0V=1V=0图 h图 i图 j二、判断题每题1 分，共 10 分1.拉普拉斯变换的位移定理为Lf(t- 0)=e -sF(0+S)()2.在任意线性形式下Laf 1 (t)+bf 2 (t)=aF1(s)+bF 2 (s)()3.原函数为f (t) coswt . 那么象函数 F S =S()W 2S24.G 1(s)和 G 2S为串联连接那么等效后的构造为G 1 s . G 2 S()5. r (t ) 1(t)那么R( s)1()S.te 2 ) ( )6.设初始条件全部为零2 X (t)X (t )t 那么 X (t )t 2(1专业资料整理WORD格式专业整理专业资料

14、整理WORD格式word 格式文档7.一阶系统在单位阶跃响应下p 3T()8.二阶系统在单位阶跃信号作用下当0 时系统输出为等幅振荡()9.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零()10. 稳态误差为esslim S.E( s)()s三 .求系统的传递函数。 Xo (s)/X i(s)、 Xo (s)/D(s) 、 E(s)/X i(s)、 E(s)/D(s) 。 10 分D(s)X i(s)E(s)X o(s)G1(s)G2(s)G3(s)四复合控制系统构造图如以下图所示，图中K1、 K2、 T1、T2是大于零的常数。 10 分Gc(s)X i(s)E(s)X o(s)K

15、1 /T 1s+1K 2 /s(T2s+1)_a 、确定当闭环系统稳定时，参数K1、 K2、 T1、 T2应满足的条件。b 、当输入(t)=V o t 时，选择校正装置G(s) 使得系统无稳态误差。专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档五设单位负反应的开环传递函数为G(s)=K/s(s+1)(0.25s+1)要求系统稳态速度误差系数Kv5 ，相角裕度 40 o采用串联校正，试确定校正装置的传递函数。10 分六 . F(z)=8Z 3+8Z 2+8Z+3 判断该系统的稳定性。 10 分专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档专

16、业资料整理WORD格式七单位负反应系统的闭环传递函数为G(s)as专业资料整理WORD格式s2as16(1) 试绘制参数 a 由 0 +变化的闭环根轨迹图；(2) 判断 ( 3, j ) 点是否在根轨迹上；(3) 由根轨迹求出使闭环系统阻尼比=0.5 时的 a 的值。 . 14 分一.填空题每空 1 分，共 14 分1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，用其动态过程中给定值与测量值之间产生的最大偏差来衡量系统动态过程的。2.比例环节的传递函数为。3.单位抛物线函数信号的拉氏变换式。4.系统特征方程的根具有一个根为零或实部为零时，该系统为。5.系统位置误差系数Kp =。6.一阶惯性环节的频率特性

17、为。7. G s =1+Ts 的相频特性为。8.闭环频率指标有、。9.常用的校正装置有、。10. z 变换中的 z 定义为。二.分析下述系统的稳定性.21 分1.系统特征方程为:D(s)=s 4 +2s3 +s2 +2s+1=0试判断系统的稳定性;4 分2.最小相角系统的开环幅相曲线如图1 所示 ,试确定系统的稳定性; 4 分c=1ImL( )1=20Rec-10-90 =0-180专业整理 ( )图 1图 2专业资料整理WORD格式word 格式文档3.开环对数频率特性如图2 所示 ,而且有 v=1,p=1试判断系统的稳定性;6 分4. 最小相角系统开环增益为 K 时,对数幅频特性 L()如

18、图 3 所示 , 现要求相角裕度为 =45 ° ,试确定开环增益如何变化? 7分L( )-206c01-40图 3三 .系统构造如图4 所示 ,试求系统传递函数(s)=C (s).8分R(s)R(s)G3C(s)G1H1H 2G2图 4四 .某单位反应系统构造图如图5(a) 所示 ,其单位阶跃响应曲线如图5(b) 所示 ,试确定开环增益 K 和时间常数 T1 ,T2。 10分H(t)R(s)1.20KC(s)0.95(T1s1)(T2 s1)专业整理(a)t/s01 b专业资料整理WORD格式word 格式文档图 5专业资料整理WORD格式五 .系统构造如图6所示. 12分1.试绘制

19、 Ta=0时的闭环极点 ;2.确定使系统为过阻尼状态时的Ta 值X围 ;3.确定阻尼比§=0.5 时的 Ta 值 ,确定相应的闭环极点位置态误差 e ssE(s)R(s)11ss,并计算此时输入r(t)=t 时系统的稳C(s)专业资料整理WORD格式Ta图 6专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档K (ts1)3 种情况下的幅六 .系统开环传递函数 : G(s)H(s)=假设 t>T,t=T,t<T, 试分别绘制这s2 (Ts1)相曲线 .12 分七. 求 f(t)=t的Z变换.10分八 .单位负反应系统的开环传递函数为G(s)( s

20、a) / 4s2 (s 1)（ 1 试绘制参数 a 由 0 +变换的闭环根轨迹图；（ 2 求出临界阻尼比 =1 时的闭环传递函数。 13 分专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档一 .填空题每空 1.5分，共 15 分1.线性系统在输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。2.一阶微分环节的传递函数为。3.系统开环传递函数中有两个积分环节那么该系统为型系统。4.二阶欠阻尼振荡系统的最大超调量为。5.频率特性包括。6.对数幅频特性 L =。7.高阶系统的谐振峰值与有关。8.单位阶跃信号的z 变换为。9.分支点逆着信号流向移到G s前，为了保证移动后的分

21、支信号不变，移动的分支应串入。10. 高阶系统中离虚轴最近的极点，其实部小于其他极点的实部的1/5 ，并且附近不存在零点，那么该极点称为系统的。二.试求以下图的传第函数 (8 分 )RG 1C-G 2G 3G 4G 5专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档三 .如下图有源电路，设输入电压为u i (t) ，输出电压为u c (t) 为运算放大器开环放大倍数，试列写出微分方程(12 分)R1u1(t)i1(t)i 2(t)uc(t)ui(t)C1C2四 .确定以下图所示闭环系统稳定时K 的取值X围。 (10 分)Xi sX 0sKs(s2s 1)(s4)五.单

22、位反应系统的开环传递函数为G s=10 (s1)。试求输入信号 xi=2+2t+t2时，系统的s( s4)稳定误差。13 分 )专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档六. 最小相位系统的对数幅频特性如下图。试求开环传递函数和相位裕量。(15 分)L(w)10-20db/dec20w012-40-20七 .系统的构造如下图，求系统的脉冲传递函数。(12 分)x0*(t)xi(t)e(t)X 0(z)1x0(t)X i (s)_TG1 (s)e (t)G2(s)E1 (s)_Tx0(s)H(s)专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格

23、式文档八.设负反应系统的开环传递函数为：G (s)K试绘制 K由 0->变化0.2)( s;(s0.5)( s 1)的闭环根轨迹图。 15 分一 .填空题 40 分（ 1 控制系统的根本要求是 _、 _ 、 _。（ 2 脉冲传递函数是 _ 。（ 3 幅频特性是指 _ 。（ 4 系统校正是指 _ 。（ 5 幅值裕量是指 _ 。（ 6 香农定理是指 _ 。（ 7 图 a 的传递函数为 G(s)=_ 。（ 8 图 b 的闭环传递函数为 G(s)=_ 。（ 9 图 c 的传递函数为 G(s)=_ 。专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档 10 s3 +5s2

24、+8s+6=0 此特征方程的根的实部小于-1 时系统稳定的k 值X围 _。（ 11 图 d 的传递函数为 K=_ 。（ 12 图 e 的c =_ 。（ 13 图 f 为相位 _校正。（ 14 图 g 中的=_Kg =_ 。（ 15 图 h 、i、 j 的稳定性一次为 _ 、 _、 _。 16 A(s)=s6=2s 5 +8s4 +12s 3+20s 2 +16s+16=0那么次系统是否稳定_。 17 开环传递G(s)=k(T 1 s+1)/s 2 (T2 s+1),(T 1 >T2 ,k、 T1、 T2为常数 )那么max =_ 。专业资料整理WORD格式L( )20L( )7510 5

25、0-20-40-201图d 10图 cX (s)X o(s)1.3i1G2(s)图 aR120L( )-201010 c-20图 eC(t)t0.1 图bIm专业资料整理WORD格式U iR2c Uo1Re图 f-0.8图 gImImImReReRe-1P=1-1P=2-1P=1V=2V=1V=0图 h图 i图 k专业资料整理WORD格式专业整理专业资料整理WORD格式word 格式文档专业资料整理WORD格式二 .判断题每题2 分，共1. 在任意线性形式下10 分 Laf 1 (t)-bf2(t)= aF1 (s)-b F2(s)()专业资料整理WORD格式2. 拉普拉斯变换的终值定理为li

26、m f (t )lim sF (s)( )ts3. G 1s和 G 2S为并串联连接那么等效后的构造为G 1 sG 2S ().2t3(t) 那么X (t )e 2sin4. 设初始条件全部为零X (t )X (t ) X (t )3t ( )25. 一阶系统在单位阶跃响应下t s (5%)3T( )三.求以下图对应的动态微分方程10 分C1R1R2uiuoC2四 .求系统的传递函数。 Y1 (s)/X 1 (s)、 Yo (s)/X 2 (s)、 Y2 (s)/X 1(s) 、 Y2 (s)/X 2 (s)。 10 分X 1(s)Y 1(s)G1(s)G2(s)G4(s)Y 2(s)X 2(s)专业整理G3(s)专业资料整理WORD格式word 格式文档五 .复合控制系统构造图如以下图所示，图中K1、 K2、