自动控制原理四套经典试题及答案.pdf
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《自动控制原理四套经典试题及答案.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动控制原理四套经典试题及答案.pdf(40页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、自自 动动 控控 制制 原原 理理 四四 套套 经经 典典 试试 题题 及及 答答 案案(共共 3 3 1 1 页页)-本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可-内页可以根据需求调整合适字体及大小-一、填空题(每空 1 分,共 15 分)1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。2、复合控制有两种基本形式:即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。3、两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传递函数为G(s),则 G(s)为(用 G1(s)与 G2(s)表示)。4、典型二阶系统极点分布如图 1 所示,则无阻尼自然频率n,阻尼比,该系统的特征方
2、程为,该系统的单位阶跃响应曲线为。5、若某系统的单位脉冲响应为g(t)10e0.2t5e0.5t,则该系统的传递函数G(s)为。6、根轨迹起始于,终止于。7、设某最小相位系统的相频特性为()tg1()900tg1(T),则该系统的开环传递函数为。8、PI 控制器的输入输出关系的时域表达式是,其相应的传递函数为,由于积分环节的引入,可以改善系统的性能。二、选择题(每题 2 分,共 20 分)1、采用负反馈形式连接后,则()A、一定能使闭环系统稳定;B、系统动态性能一定会提高;C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除;D、需要调整系统的结构参数,才能改善系统性能。2、下列哪种措施对提高系统
3、的稳定性没有效果()。A、增加开环极点;B、在积分环节外加单位负反馈;C、增加开环零点;D、引入串联超前校正装置。3、系统特征方程为D(s)s3 2s23s 6 0,则系统 ()A、稳定;B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升;C、临界稳定;D、右半平面闭环极点数Z 2。4、系统在r(t)t2作用下的稳态误差ess,说明()A、型别v 2;B、系统不稳定;C、输入幅值过大;D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、对于以下情况应绘制 0根轨迹的是()A、主反馈口符号为“-”;B、除Kr外的其他参数变化时;2C、非单位反馈系统;D、根轨迹方程(标准形式)为G(s)H(s)1。6、开环频域性能指标中的相角
4、裕度对应时域性能指标()。A、超调%B、稳态误差ess C、调整时间ts D、峰值时间tp7、已知开环幅频特性如图 2 所示,则图中不稳定的系统是()。系统系统系统图 2A、系统 B、系统 C、系统 D、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度 0,则下列说法正确的是()。A、不稳定;B、只有当幅值裕度kg1时才稳定;C、稳定;D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。9、若某串联校正装置的传递函数为10s 1,则该校正装置属于()。100s 1A、超前校正 B、滞后校正C、滞后-超前校正 D、不能判断10、下列串联校正装置的传递函数中,能在c1处提供最大相位超前角的是:A、10s 110s12s
5、10.1s1 B、C、D、s 10.1s10.5s 110s1三、(8 分)试建立如图 3 所示电路的动态微分方程,并求传递函数。3图 3四、(共 20 分)系统结构图如图 4 所示:图 41、写出闭环传递函数(s)C(s)表达式;(4 分)R(s)2、要使系统满足条件:0.707,n 2,试确定相应的参数K和;(4分)3、求此时系统的动态性能指标00,ts;(4分)4、r(t)2t时,求系统由r(t)产生的稳态误差ess;(4分)5、确定Gn(s),使干扰n(t)对系统输出c(t)无影响。(4分)五、(共 15 分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)Kr:2s(s3)1、绘制该系统以
6、根轨迹增益 Kr为变量的根轨迹(求出:渐近线、分离点、与虚轴的交点等);(8分)2、确定使系统满足0 1的开环增益K的取值范围。(7 分)六、(共 22 分)某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L0()如图 5 所示:41、写出该系统的开环传递函数G0(s);(8 分)2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。(3分)3、求系统的相角裕度。(7 分)4、若系统的稳定裕度不够大,可以采用什么措施提高系统的稳定裕度?(4 分)试题二试题二一、填空题(每空 1 分,共 15 分)1、在水箱水温控制系统中,受控对象为,被控量为。2、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之
7、间只有顺向作用而无反向联系时,称为:当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于。3、稳定是对控制系统最基本的要求,若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡,则该系统。判断一个闭环线性控制系统是否稳定,在时域分析中采用;在频域分析中采用。4、传递函数是指在初始条件下、线性定常控制系统的与之比。55、设系统的开环传递函数为性为。K(s1),则其开环幅频特性为,相频特2s(Ts1)6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系,开环频域性能指标中的幅值穿越频率c对应时域性能指标,它们反映了系统动态过程的。二、选择题(每题 2 分,共 20 分)1、
8、关于传递函数,错误的说法是()A 传递函数只适用于线性定常系统;B 传递函数不仅取决于系统的结构参数,给定输入和扰动对传递函数也有影响;C 传递函数一般是为复变量 s 的真分式;D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果()。A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益 KC、增加微分环节 D、引入扰动补偿3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴,则系统的()。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4、已知系统的开环传递函数为50,则该系统的开环增益为()。(2s1)(s5)A、50 B、25 C、10 D、55、若某系统的根轨迹有两个
9、起点位于原点,则说明该系统()。A、含两个理想微分环节 B、含两个积分环节6C、位置误差系数为 0 D、速度误差系数为 06、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标()。A、超调%B、稳态误差ess C、调整时间ts D、峰值时间tp7、已知某些系统的开环传递函数如下,属于最小相位系统的是()A、K(2 s)K(s1)KK(1s)B、C、2 D、s(s 1)s(s5)s(s s1)s(2s)8、若系统增加合适的开环零点,则下列说法不正确的是()。A、可改善系统的快速性及平稳性;B、会增加系统的信噪比;C、会使系统的根轨迹向 s 平面的左方弯曲或移动;D、可增加系统的稳定裕度。9、开环对数
10、幅频特性的低频段决定了系统的()。A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性10、下列系统中属于不稳定的系统是()。A、闭环极点为s1,2 1 j2的系统 B、闭环特征方程为s22s1 0的系统C、阶跃响应为c(t)20(1e0.4t)的系统 D、脉冲响应为h(t)8e0.4t的系统三、(8 分)写出下图所示系统的传递函数均可)。7C(s)(结构图化简,梅逊公式R(s)四、(共 20 分)设系统闭环传递函数(s)求:1、0.2;T 0.08s;0.8;T 0.08s时单位阶跃响应的超调量%、调节时间ts及峰值时间tp。(7分)2、0.4;T 0.04s和 0.4;T 0.16s时单
11、位阶跃响应的超调量C(s)1,试22R(s)T s 2Ts 1%、调节时间ts和峰值时间tp。(7分)3、根据计算结果,讨论参数、T对阶跃响应的影响。(6 分)五、(共 15 分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(S)H(S)Kr(s1),试:s(s3)1、绘制该系统以根轨迹增益 Kr为变量的根轨迹(求出:分离点、与虚轴的交点等);(8 分)2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围。(7 分)六、(共 22 分)已知反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)K,试:s(s1)1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性;(10分)82、若给定输入 r(t)=2t2时,要求系统的稳态误差为
12、,问开环增益 K 应取何值。(7 分)3、求系统满足上面要求的相角裕度。(5 分)试题三试题三一、填空题(每空 1 分,共 20 分)1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面,即:、快速性和。2、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是,二阶系统传函标准形式是。3、在经典控制理论中,可采用、根轨迹法或等方法判断线性控制系统稳定性。4、控制系统的数学模型,取决于系统和 ,与外作用及初始条件无关。5、线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为,横坐标为。6、奈奎斯特稳定判据中,Z=P-R,其中 P 是指,Z 是指,R指。7、在二阶系统的单位阶跃响应图中,ts定义为。%是。8、PI 控制规律的
13、时域表达式是。PID 控制规律的传递函数表达式是。99、设系统的开环传递函数为性为。K,则其开环幅频特性为,相频特s(T1s1)(T2s1)二、判断选择题(每题 2 分,共 16 分)1、关于线性系统稳态误差,正确的说法是:()A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差;s2R(s)B、稳态误差计算的通用公式是ess lim;s01G(s)H(s)C、增大系统开环增益 K 可以减小稳态误差;D、增加积分环节可以消除稳态误差,而且不会影响系统稳定性。2、适合应用传递函数描述的系统是()。A、单输入,单输出的线性定常系统;B、单输入,单输出的线性时变系统;C、单输入,单输出的定常系统;D、非线性系统。
14、3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为为()。A、s(s1)0 B、s(s1)5 0C、s(s1)1 0 D、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统,其前向通道传递函数为 G(S),反馈通道传递函数为H(S),当输入信号为 R(S),则从输入端定义的误差 E(S)为()A、E(S)R(S)G(S)B、E(S)R(S)G(S)H(S)C、E(S)R(S)G(S)H(S)D、E(S)R(S)G(S)H(S)5、已知下列负反馈系统的开环传递函数,应画零度根轨迹的是()。105,则该系统的闭环特征方程s(s1)K*(2s)K*K*K*(1s)A、B、C、2 D、s(s1)s(s1)(s5)s(s
15、 3s1)s(2s)6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的:A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段7、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)10(2s1),当输入信号是22s(s 6s100)r(t)22t t2时,系统的稳态误差是()A、0;B、;C、10;D、208、关于系统零极点位置对系统性能的影响,下列观点中正确的是()A、如果闭环极点全部位于 S 左半平面,则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关;B、如果闭环系统无零点,且闭环极点均为负实数极点,则时间响应一定是衰减振荡的;C、超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率,与其它零极点位置无关;D、如果系统有开
16、环极点处于 S 右半平面,则系统不稳定。三、(16 分)已知系统的结构如图 1 所示,其中G(s)k(0.5s1),输s(s1)(2s1)入信号为单位斜坡函数,求系统的稳态误差(8 分)。分析能否通过调节增益k,使稳态误差小于 (8 分)。R(s)G(s)一C(s)图 111四、(16 分)设负反馈系统如图 2,前向通道传递函数为G(s)10,s(s2)若采用测速负反馈H(s)1kss,试画出以ks为参变量的根轨迹(10 分),并讨论ks大小对系统性能的影响(6 分)。R(s)G(s)一 H(s)图 2C(s)k(1s),k,T均大于 0,试用奈奎s(Ts 1)斯特稳定判据判断系统稳定性。(1
17、6分)第五题、第六题可任选其一五、已知系统开环传递函数为G(s)H(s)六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图 3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)dL()-4020-20-101110图 3R(s)-40一Ks(s1)C(s)图 4七、设控制系统如图 4,要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于,相角裕度不小于 40o,幅值裕度不小于 10 dB,试设计串联校正网络。(16分)试题四试题四一、填空题(每空 1 分,共 15 分)1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面,即:、和,其中最基本的要求是。2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为G(s),则该系统的开环传
18、递函数为。123、能表达控制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,在古典控制理论中系统数学模型有、等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定,可采用、等方法。5、设系统的开环传递函数为特性为。6、PID控制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 分)1、关于奈氏判据及其辅助函数 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)的零点数与极点数相同D、F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、已知负反馈系统的开环传递函
19、数为G(s)征方程为()。A、s26s100 0 B、(s26s100)(2s1)0C、s26s1001 0 D、与是否为单位反馈系统有关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4、已知系统的开环传递函数为100,则该系统的开环增益为()。(0.1s1)(s5)2s1,则该系统的闭环特2s 6s100K,则其开环幅频特性为,相频s(T1s1)(T2s1)13A、100 B、1000 C、20 D、不能确定5、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、闭环极点 D、阶跃响应6、下列串联
20、校正装置的传递函数中,能在c1处提供最大相位超前角的是()。A、10s 110s12s10.1s1 B、C、D、s 10.1s10.5s110s17、关于 P I 控制器作用,下列观点正确的有()A、可使系统开环传函的型别提高,消除或减小稳态误差;B、积分部分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 P I 控制规律,系统的稳态误差就为零。8、关于线性系统稳定性的判定,下列观点正确的是()。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 S 平面,系统不稳定;C、如果系统闭
21、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 1 时,系统不稳定。9、关于系统频域校正,下列观点错误的是()A、一个设计良好的系统,相角裕度应为 45 度左右;B、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决定;D、利用超前网络进行串联校正,是利用超前网络的相角超前特性。1410、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)10(2s1),当输入信号s2(s26s100)是r(t)22t t2时,系统的稳态误差是()A、0 B、C、10D、20三、写出下图所示系统的传递函数可)。C(s)(结构图
22、化简,梅逊公式均R(s)H2(S)R(S)H1(S)G1(S)G2(S)H3(S)G3(S)C(S)四、(共 15 分)已知某单位反馈系统的闭环根轨迹图如下图所示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、求出分离点坐标,并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数。(8分)j j 21-2 -1-1-2 1 215五、系统结构如下图所示,求系统的超调量%和调节时间ts。(12分)R(s)25s(s5)C(s)六、已知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()如下图所示,原系统的幅值穿越频率为c 24.3rad/s:(共 30 分)1、写出原系统
23、的开环传递函数G0(s),并求其相角裕度0,判断系统的稳定性;(10 分)2、写出校正装置的传递函数Gc(s);(5分)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LGC(),并用劳斯判据判断系统的稳定性。(15 分)L()40-20dB/decL L0 0-40dB/dec10 20100-60dB/dec-20dB/dec1L Lc c试题一答案16一、1、给定值2、输入;扰动;3、G1(s)+G2(s);4、2;1052;6、开环极 0.707;s22s2 0;衰减振荡 5、2s0.2ss0.5s点;开环零点7、K(s1)s(Ts1)8、u(t)Kp
24、e(t)1Te(t)dt;K1p1Ts;稳态性能二、判断选择题(每题 2 分,共 20 分)DACADABCBB三、解:1、建立电路的动态微分方程,根据 KCL 有ui(t)u0(t)dui(t)uRC0(t)u0(t)dt1R2即R1R2Cdu0(t)dt(RRdu(t)1 R2)u0(t)1R2Cidt R2ui(t)2、求传递函数:对微分方程进行拉氏变换得R1R2CsU0(s)(R1 R2)U0(s)R1R2CsUi(s)R2Ui(s)得传递函数G(s)U0(s)R1R2Cs R2U(s)Ri1R2Cs R1 R2分)四、解:1、(4 4 分)分)K(s)C(s)2K2nR(s)s1KK
25、s2 Ks Ks2 22ns nss22、(4 4 分)分)K 2n 22 4 K 4K 2n 2 2 0.7073、(4 4 分)分)0e120 4.3200ts44n2 2.8317分)(2(2K2K1K1s4、(4 4 分)分)G(s)Kv 1Ks(s K)s(s 1)1sessA 21.414KKK11Gn(s)C(s)ss0得:Gn(s)s K5、(4 4 分)分)令:n(s)N(s)(s)五、1、绘制根轨迹(8 8 分)分)(1)系统有有 3 个开环极点(起点):0、-3、-3,无开环零点(有限终点);(1 分)(2)实轴上的轨迹:(-,-3)及(-3,0);(1 分)33a 2(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动控制 原理 四套 经典 试题 答案
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内