自动控制原理试题

1自动掌握原理试题一、填空题〔115〕1、对于自动掌握系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 、和 ，其中最根本的要求是 。2、假设某单位负反响掌握系统的前向传递函数为 G(s)，则该系统的开环传递函数为 。3、能表达掌握系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典掌握理论中系统数学模型有 、 等。4、推断一个闭环线性掌握系统是否稳定，可承受 、 、等方法。K5s(Ts1)(T

s1)，则其开环幅频特性为 ，1 2相频特性为 。6、PID掌握器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。7、最小相位系统是指 。二、选择题〔每题2分，共20〕1、关于奈氏判据及其关心函数F(s)=1+G(s)H(s)，错误的说法是( )A、F(s)的零点就是开环传递函数的极点B、F(s)的极点就是开环传递函数的极点C、F(s)的零点数与极点数一样D、F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、负反响系统的开环传递函数为G(s)( )。

2s1 s2 6s 100A、s26s1000 B、(s26s100)(2s1)0C、s26s10010 D、与是否为单位反响系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则( )。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1004、系统的开环传递函数为(0.1s1)(s5)，则该系统的开环增益为( )。A、100 B、1000 C、20 D、不能确定5、假设两个系统的根轨迹一样，则有一样的：A、闭环零点和极点 B、开环零点 C、闭环极点 D、阶跃响应6、以下串联校正装置的传递函数中，能在c1处供给最大相位超前角的是( )。10s1 10s1 2s1 0.1s1A、 s1

B0.1s1

C0.5s1

D10s17、关于PI掌握器作用，以下观点正确的有( )A、可使系统开环传函的型别提高，消退或减小稳态误差；B、积分局部主要是用来改善系统动态性能的；C、比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；D、只要应用PI8、关于线性系统稳定性的判定，以下观点正确的选项是( )。A、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；B、无论是开环极点或是闭环极点处于右半SC、假设系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于19、关于系统频域校正，以下观点错误的选项是( )A、一个设计良好的系统，相角裕度应为45B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20dB/dec；C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求打算；D、利用超前网络进展串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。10、单位反响系统的开环传递函数为G(s) 10(2s1) ，当输入信号是s2(s26s100)r(t)22tt2时，系统的稳态误差是( )A、0 B、∞ C、10 D、20三、写出以下图所示系统的传递函数C(s)〔构造图化简，梅逊公式均可。R(s)HH2〔S〕R—〔S〕G1〔S〕GC〔S〕2〔S〕G3〔S〕——H1〔S〕H3〔S〕151K*〔7分〕2〔8分〕21×-2-1×12-1-2%和调整时间ts

〔12〕R(s)R(s)25s(s5)C(s)L0

(和串联校正装置的对数幅频特性Lc

()如以下图所示，原系统的幅值穿越频率为 24.3rad/s〔共30分〕c1G0

(s),并求其相角裕度

，推断系统的稳定性；0〔10分〕2、写出校正装置的传递函数Gc

(s)〔5分〕3、写出校正后的开环传递函数G0

(s)Gc

(s)，画出校正后系统的开环对数幅频特性L ()，并用劳斯判据推断系统的稳定性〔15分〕GCL()-20dB/dec400.01 0.1-20dB/dec

L00.321L

-40dB/dec24.3 10 20 100-60dB/decc答案1151、稳定性 快速性准确性 稳定性2、G(s；3、微分方程 传递函数〔或构造图 信号流图〔任意两个均可〕4、劳思判据 根轨迹 奈奎斯特判据K5、A() ；()900tg1(T)tg1(T) (T)21 (T)21 1 26、m(tK

1e(t)Kpp T

2te(t)dtK0 p

de(t)dt

G(s)KC

(1

1s)Tsi i7、S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点2201、A 2、B 3、D 4、C 5、C 6、B 7、A 8、C 9、C 10、D三、(8

C(s)R(s)

〔构造图化简，梅逊公式均可。G(s):依据梅逊公式G(s

C(s)R(s)

n Pi ii1

〔2分〕L1

G1

(s)H1

(s),L2

G2

(s)H2

(s)，L3

G3

(s)H3

(s) 〔1分〕

G(s)H

(s)G

(s)H

(s) 〔1分〕13 1 1 3 313LLLi 13i1

1G(s)H(s)G(s)H1 1 2

(s)G(s)H(s)G(s)H(s)G(s)H3 3 1 1 3

(s)1条前向通道: P1

G(s)G1

(s)G3

(s), 1

1 〔2分〕C(s) P

G(s)G

(s)G

(s)G(s)

1 1R(s) 1G(s)H

(s)G

(s)H

1(s)G

2 (s)H

(s)G(s)H

(s)G

(s)H

(s)15

1 1 2 2

3 3 1

1 3 3〔2分〕1、写出该系统以根轨迹增益K为变量的开环传递函数7分〕2、求出分别点坐标，并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数〔8分〕、由图可以看出，系统有11分；有20分，而且为零度根轨迹。由此可得以根轨迹增益 K*为变量的开环传函 G(s)

K*(s1)K*(1s)s(s2) s(s2)〔5分〕2、求分别点坐标1 1

1 ，得d

0.732,

2.732 〔2分〕d1 d d2 1 2分别对应的根轨迹增益为K*1

1.15, K*2

7.46 〔2分〕1 d为临界阻尼点，d1 单位反响系统在d1〔临界阻尼点〕对应的闭环传递函数为，K*(1s)(s)

G(s)

s(s2)

K*(1s)

1.15(s1)

〔4分〕1G(s) 1K*(1s) s(s2)K*(1s) s20.85s1.15s(s2)五、求系统的超调量%和调整时间t〔12〕s解：由图可得系统的开环传函为：G(s) 25 〔2分〕s(s5)由于该系统为单位负反响系统，则系统的闭环传递函数为，25(s)

G(s) s(s5) 25 52

〔2分〕1G(s) 1 25 s(s5)25 s25s52s(s5)2 5n与二阶系统的标准形式(s)n0.5解得5110.52

s22n

s2n

比较，有

n 25n

〔2分〕〔2分〕12所以%e12

e0.5/

16.3% 〔2分〕t 3s n

3 1.2s 〔2分〕0.55或t 4s n

40.55

1.6s，ts

3.5n

3.55

1.4s，ts

4.5n

4.55

1.8s六、最小相位系统的开环对数幅频特性L0

()和串联校正装置的对数幅频特性Lc

()如以下图所示，原系统的幅值穿越频率为c24.3rad/s〔共30分〕1、写出原系统的开环传递函数G0

(s),并求其相角裕度0

，推断系统的稳定性〔10分〕2、写出校正装置的传递函数Gc

(s)〔5分〕3G0

(s)Gc

(s)LGC

)，并用劳思判据推断系统的稳定性〔15分〕解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式

(s) K

(2分)0 s(11

s1)(12

s1)由图可知：1处的纵坐标为40dB, 则L(1)20lgK40, 得K100 (2分)10和1

=20

100

100故原系统的开环传函为G

(s)

〔2分〕0 s(1

s1)(1

s1)

s(0.1s1)(0.05s1)10 20求原系统的相角裕度：(s)90tg10.1tg10.050 0由题知原系统的幅值穿越频率为c

24.3rad/s(0 c

)90tg10.1c

tg10.05c

208 〔1分〕(()180208280 0 c

〔1分〕对最小相位系统 280不稳定02、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。故其开环传函应有以下形式 G

(s)

1 s1”2

1 s10.32

3.125s1

(5分)c 1s1

1 s1

100s13、校正后的开环传递函数G0

(s)Gc

(s)为

” 0.011G(s)G0 c

(s)

100 3.125s1 100(3.125s1) (4分)s(0.1s1)(0.05s1)100s1 s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)用劳思判据推断系统的稳定性系统的闭环特征方程是D(s)s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)100(3.125s1)0.5s415.005s3100.15s2313.5s1000

〔2分〕构造劳斯表如下s40.5100.15100s315.005313.50s289