《《自动控制原理》模拟试卷四及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《自动控制原理》模拟试卷四及答案（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、自动控制原理模拟试卷四一、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控制规律的时域表达式是。PID控制规律的传递函数表达式是。9、设系统的开环传递函数为s(T1s 1)(T2
2、s 1),则其开环幅频特性为性为二、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稳态误差计算的通用公式是esslimsR也一；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。53、若某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征万程为（）。A、s(s 1) 0s（s1）B、 s(s1)50C、s(s
3、1) 1 0D、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 号为R(S),则从输入端定义的误差 E(S)为G(S),反馈通道传递函数为H(S),当输入信)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A、*K (2 s)s(s 1) C s(s 1)(s 5)2-s(s -3s 1)D、*K (1 s)s(2 s)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
4、、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)10(2s 1)22s (s当输入信号是6s100)r(t) 2 2t t2时，系统的稳态误差是10208、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、 置无关；B 的；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C、D、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;如果系统有开环极点处于 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(0.5s 1) ,输入信号s(s 1)(2 s 1)为单
5、位斜坡函数，求系统的稳态误差0.2 (8 分)。(8分)。分析能否通过调节增益k ,使稳态误差小于R(s)C(s)詈 G(s)四、(16分)设负反馈系统如图2 ,前向通道传递函数为 G(s) 10,若采用测s(s 2)速负反馈H (s) 1 kss,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) _C(s)H (s)五、已知系统开环传递函数为G（s）H（s）定判据判断系统稳定性。（16分）题第五题、k（1一s）,k, ,T均大于0，试用奈奎斯特稳s（Ts 1）第六题可任选其一六、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
6、）R(s)K)-上“一s(s1)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0.05,相角裕度不小于40o,幅值裕度不小于10dB,试设计串联校正网络。（16分）自动控制原理模拟试卷三答案、填空题（每题1分，共20分）1、稳定性（或：瓜平稳，性）:准确性（或：稳态精度.精度）2、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值;G(s)Ts12G(s)2on2(或:s2nsn、1GT2s22Ts1)3、劳斯判据（或：时域分析法）;奈奎斯特判据（或：频域分析法）4、结构；参数5、201gA（）（或：L（）;lg（或：按对数分度）6、开环传函中具有正实部的极点的个数，（
7、或：右半S平面的开环极点个数）;闭环传函中具有正实部的极点的个数（或：右半S平面的闭环极点个数，不稳定的根的个数_）;奈氏曲线逆时针方向包围（-1,j0）整圈数。7、系统响应到达并保持在终值5%或2%误差内所需的最短时间（或：调整时间,调节时匣）；响应的最大偏移量h（tp）与终值h（）的差与h（）的比的百分数。（或：h(tp) h()hO100% ，超调）8、mKpKpe(t)PTit0 e(t)dt(或:tKpe(t) Ki 0e(t)dt)；Gc(s)1KP(1 活s)(或:KiKp - Kds)s9、A().(Ti )2 1(T2 )2 1900tg 1(T11 _tg (T2 )二、判
8、断选择题（每题2分，共16分）1、C 2、A3、B 4、D三、（16分）5、A6、7、D8、A解：I型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为1 essKv(2分)而静态速度误差系数KvlimsG(s)H(s)limsK(0.5sK(2分)s0s0s(s1)(2s1),11稳态反差为ess一。（4分）KvK1要使ess0.2必须K5,即K要大于5。（6分）0.2但其上限要符合系统稳定性要求。可由劳斯判据决定其上限。系统的闭环特征方程是(1分)_32D(s)s(s1)(2s1)0.5KsK2s3s(10.5K)sK0构造劳斯表如下s3210.5Ks23K305K为使首列大于0,必须0K6。s1.
9、03s0K0综合稳态误差和稳定性要求，当四、（16分）5 K 6时能保证稳态误差小于0.2。（1分）解：系统的开环传函G（s）H （s）10s(s 2)（1kss）,其闭环特征多项式为D(s) s2 2s 10kss 10 0,（1分）以不含ks的各项和除方程两边，得10ksss2 2s 10*1 ，令10ks K ,得到等效开环传函为*Ks2 2s 101(2 分)(2分)参数根轨迹，起点：P1,21j3,终点：有限零点实轴上根轨迹分布：8,0（2分）2-ds2s10实轴上根轨迹的分离点：令s2s00,得dsss210002屈3.16合理的分离点是s厢3.16,（2分）该分离点对应的根轨迹增
10、益为*s22s10k*K14.33,对应的速度反馈时间常数ks0.433（1分）P1,21 j3, 一个有限零ss.1010根轨迹有一根与负实轴重合的渐近线。由于开环传函两个极点点40且零点不在两极点之间，故根轨迹为以零点乙0为圆心，以该圆心到分离点距离为半径的圆周。根轨迹与虚轴无交点，均处于s左半平面。系统绝对稳定。根轨迹如图1所示。（4分）讨论ks大小对系统性能的影响如下：（1）、当0ks0.433时，系统为欠阻尼状态。根轨迹处在第二、三象限，闭环极点为共轲的复数极点。系统阻尼比随着ks由零逐渐增大而增加。动态响应为阻尼振荡过程，ks增加将使振荡频率d减小（dnJ12），但响应速度加快，调
11、节时间缩短（ts当。（1分）n-rztrr_*.（2）、当ks0.433时（此时K4.33）,为临界阻尼状态，动态过程不再有振荡和超调。（1分）*（3）、当ks0.433（或K4.33）,为过阻尼状态。系统响应为单调变化过程。（1分）P3图1四题系统参数根轨迹五、（16分）解：由题已知:G(s)H(s)系统的开环频率特性为G(j )H(j_2K (T )j(1 T )_ 22(1 T )(2分)开环频率特性极坐标图起点:0 ,A(0 ), (0 )900； (1 分)声.八 、,A( ) 0, ( )270； (1 分)与实轴的交点：令虚频特性为零，即1实部G（jx）H（jx）K（2分）开环极
12、坐标图如图2所示。（4分）由于开环传函无右半平面的极点，则P当K1时，极坐标图不包围（1,j0）点，系统稳定。（1分）当K1时，极坐标图穿过临界点（1,j0）点，系统临界稳定。（1分）当K1时，极坐标图顺时针方向包围(1,j0)点一圈。N2(NN)2(01)2按奈氏判据，Z=PN=2。系统不稳定。(2分)闭环有两个右平面的极点。六、(16分)解：从开环波特图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。,1K(s1)故其开环传函应有以下形式G(s)1(8分)s2(s1)2由图可知：1处的纵坐标为40dB,则L(1)20lgK40,得K100(2分)又由1和=10的幅值分
13、贝数分别为20和0,结合斜率定义，有20 040 ,解得lg 1 lg101,103.16 rad/s (2 分)20 ( 10)同理可得20 ( 10)20或lg 1 lg 220lg 12 1000 1210000100 rad/s (2 分)故所求系统开环传递函数为100(G(s)扁1)s2(S1001)(2分)七、(16分)K解：(1)、系统开环传函G(s)K,输入信号为单位斜坡函数时的稳态误差为s(s1)1essKv蚂sG(s)H(s)1,cc一,由于要求稳态误差不大于0.05,取K20K20G(s)s(s1)(5分)(2)、校正前系统的相角裕度计算:L()20lg2020lg20lg.2120一一20-2一一L(c)201gl0c220得cc4.47rad/sc1800900tg14.4712.60；而幅值裕度为无穷大，因为不存在(3)、根据校正后系统对相位裕度的要求，确定超前环节应提供的相位补偿角m4012.6532.4330(2分)X。(2分)(4)、校正网络参数计算a1sinm1sinm1sin3301sin330(2分)(5)、超前校正环节在m处的幅值为:101
