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1、自动控制原理一、简答题：（合计2分， 共个小题,每题5分）1. 如果一种控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面阐明该系统会有什么样的体现?并解释因素。2. 大多数状况下，为保证系统的稳定性，一般规定开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率为多少？为什么?3. 简要画出二阶系统特性根的位置与响应曲线之间的关系。4. 用根轨迹分别阐明，对于典型的二阶系统增长一种开环零点和增长一种开环极点对系统根轨迹走向的影响。二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图（a)所示，其中质量为公斤,弹簧系数为k牛顿米,阻尼器系数为牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时,其位移y(t）的的变化如图(b）所
2、示。求、和的值。（合计20分）图(a） 图(b）三、已知一控制系统的构造图如下,（合计20分， 共2个小题,每题1分)1） 拟定该系统在输入信号下的时域性能指标:超调量,调节时间和峰值时间;2） 当时,求系统的稳态误差。R(s)N(s)C(s)四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示,位于两个交接频率的几何中心。1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。2） 计算超调量和调节时间。(合计0分,共2个小题，每题10分)L(w)/dBw (rad/s)-40-20-40150-2020wc，五、某火炮指挥系统构造如下图所示，系统最大输出速度为2rmin,输出位置的容许误
3、差不不小于，求：1） 拟定满足上述指标的最小K值，计算该K值下的相位裕量和幅值裕量；2） 前向通路中串联超前校正网络,试计算相位裕量。（合计20分, 共2个小题，每题10分）自动控制原理模拟试题3答案答案一、 简答题1 如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量和频域指标中的相位裕量。根据超调量和相位裕量的计算公式可以得出结论。2 斜率为十倍频程。可以保证相位裕量在之间。34 二、系统的微分方程为 ：系统的传递函数为 :因此 运用拉普拉斯终值定理及图上的稳态值可得:因此 1/k=0.6,从而求得k 0667 /m由系统得响应曲线可知,系统得超调量为，由二阶系统性能指标的计算公式 解得
4、由响应曲线得，峰值时间为3,因此由解得 由系统特性方城可知 因此 三、1）系统的开环传递函数为: 系统的闭环传递函数为比较 二阶系统的原则形式,可得而,因此2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，和分别作用于系统时的稳态误差和,系统的稳态误差就等于。A） 单独作用时,由系统的开环传递函数知，系统的开环增益,因此系统对的稳态误差为：N(s)C(s)B） 单独作用时，系统的方块图为系统的闭环传递函数为:频率特性为：当系统作用为时，,因此系统的输出为：因此系统的误差为:四、解:1）开环传递函数由于是“II”型系统因此对阶跃信号、斜坡信号的稳态误差为0;而加速度误差系数为：因而
5、对单位加速度信号稳态误差为2)因此五、解:1） 系统为I型系统，因此可以求得令,得2）加入串联校正后，开环传递函数为求得单选题(6分）(扣分原则 原则：一空一分）1.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为( B)反馈控制系统和前馈控制系统 线性控制系统和非线性控制系统 定值控制系统和随动控制系统持续控制系统和离散控制系统2.系统的动态性能涉及（ C)A.稳定性、平稳性 B迅速性、稳定性 C.平稳性、迅速性 D.稳定性、精确性.系统的传递函数（ C ).与输入信号有关B.与输出信号有关C完全由系统的构造和参数决定 传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？(C）A. 输入信号 B初始条
6、件 C系统的构造参数 输入信号和初始条件D.既由系统的构造和参数决定,也与输入信号有关5设系统的传递函数为(S)，则系统的阻尼比为(A ）AB.1 . D. 6.一阶系统的阶跃响应( ).当时间常数T较大时有超调 B.当时间常数T较小时有超调有超调 D.无超调7.根轨迹上的点应满足的幅角条件为 G(S)H(S） ( D )A-B. C. (k,) （k0,2,).8.欲改善系统动态性能,一般采用( )A.增长附加零点 .增长附加极点C同步增长附加零、极点DA、B、C均不行而用其他措施9.伯德图中的低频段反映了系统的（ )A.稳态性能 B动态性能 抗高频干扰能力 D以上都不是1放大环节的频率特性
7、相位移 为（B )A -18 B. C .9 11型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（B ）A 6(dB/de) .0(Bdec)C.-2(d/de) D.0(dB/dec）12. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表达措施是( D)A PI . PD CID D PID3.设有一单位反馈控制系统，其开环传递函数为 ，若规定相位裕量， 最为合适的选择是采用( B)A.滞后校正 B.超前校正 C.滞后 超前校正 D.超前滞后校正4. 已知离散控制系统构造图如下图1所示,则其输出采样信号的Z变换的体现式C（z)为( D )来自 www3 7 2 中国最大的资料库下载图 系统构造图. C.
8、D 5. 零阶保持器是采样系统的基本元件之一,其传递函数 ，由其频率特性可知,它是一种(B)A高通滤波器 B低通滤波器带通滤波器 D带阻滤波器16. 非线型系统的稳定性和动态性能与下列哪项因素有关?( D)A.输入信号 B初始条件 系统的构造、参数 D.系统的构造参数和初始条件二、填空题(16分）(扣分原则：一空一分).线性控制系统有两个重要特性:叠加性和_齐次性（或均匀性）_。2. 对于一种自动控制系统的性能规定可以概括为三个方面：_稳定性_、_精确性_和迅速性。3当二阶系统处在过阻尼状态时，其单位阶跃响应 无超调 。.1、 建立如下系统的传递函数(其中U是输出，U是输入）2、 方块图(题)
9、W1W2H1H2_+_XrXcW1W2H1H2_XrXcW3H2_3、 信号流图4、 oth稳定判据（2题)2) 设单位反馈系统的开环传递函数为，规定闭环特性根的实部均不不小于1，求K值应取的范畴。5、 稳态误差设有单位反馈系统,如果其开环传递函数为:1） 2)求输入量为 和时系统的稳态误差。6、 动态误差7、 根轨迹，画出根轨迹。21A、判断稳定性9、画出如下系统的B图1) 2)9、写出如下系统的开环传递函数一、已知系统方框图如图所示，试计算传递函数、。 (0分)二、 某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为=025,试拟定系统参数K、。 (15分)三、
10、设系统的开环传递函数为 画出根轨迹草图，判断系统的稳定性。 (2分)四、设某系统的特性方程式为求其特性根,并判断系统的稳定性。 （0分）五、已知最小相位系统oe图的渐近幅频特性如图所示,求该系统的开环传递函数。 (12分)六、已知单位反馈系统的开环传递函数为=试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不不不小于,剪切频率不低于0。 (16分）七、设某非线性系统如图所示，试拟定其自振荡的振幅和频率。 (15分)一、解：求得传递函数如下: (分） （3分) (3分） (3分）二、解: （分) (分) (2分), （2分） ， (4分） 综合上面的式子,得 （4分）三、解:跟轨迹图(略）。系统为:不稳定。四、解:由Rout稳定判据： (4分）辅助方程是 解得特性根为,，。（6分)由此可知系统临界稳定。 (分）五、解：(1） 该系统的开环传递函数为=； (8分) (2) ,。 （8分）六、解:采用超前校正，其传递函数为 (5分） 注:参数选用并不唯一,但需满足性能指标规定。七、解：线性部分的传递函数为 其幅频及相频特性分别为 (3分） (3分） 拟定
