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1、姓 名学 号西安电子科技大学网络与继续教育学院自动控制原理模拟试题一一、简答题（共25分）1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。（8分）2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。（10分）3、串联校正的特点及其分类？（ 7分）二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为g （s） =K ，试确定使系Ks （s 2 + 2s + 4）统产生持续振荡的K值，并求振荡频率w。（ 15分）三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数K , K和a1 2（15 分）单位阶廠响应四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20分）1）写出系统开环传递函数；2）利用相
2、角裕度判断系统的稳定性;3) 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。五、设单位反馈系统的开环传递函数为s (s +1)试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：(25分)(1 )在单位斜坡输入下的稳态误差e 0;2 % 4 K 0。得：8 K 0 2所以，使系统产生持续振荡的K值为：K = 8将K = 8代入特征方程，即D(s)二 s3 + 2s2 + 4s + 8 二(s2 + 4)(s + 2)二 0解得其虚根为，s = j2。所以，振荡频率2三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数K , K和a12结构图单位阶跃响应解由系统阶跃响应曲线有h(g)
3、二 3 t = 0.1b / 二(4 - 3)/3 二 33.3/oo系统闭环传递函数为“、 K(s)二12 一s 2 + as + K s 2 + s + 21nnt =1二 0.1p 寸1-g 2b / 二 e-F1-g1 2 3 二 33.3/J oo联立求解得g 二 0.33二 33.28 n由式(1)K 2 二 11081na 二 二 22n另外h(g) = lim s (s) - = limiK-s toS s TO s2 + as + Ki四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求解：解(1)由图可以写出系统开环传递函数如下：rv、10G (s)=s (丄 +1)+1)0.
4、1 202)系统的开环相频特性为wwq (w) = 一90 - arctan- arctan -0.1 20截止频率w = *0.1 x 10 = 1 c相角裕度100其截止频率w = 10w = 10 c1cy = 180 + q(w ) = 2.85c故系统稳定。3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数G (s)=ss (s + 1)(+ 1)200而相角裕度y = 180o + q(w ) = 2.85 = y1c 1故系统稳定性不变。由时域指标估算公式可得g / = 0.16 + 0.4(丄 -1) oosin y1 oK兀 K兀t =0=0= 0.1ts w1
5、0ws 1cc 1所以，系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应加快。五、设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=Ks (s +1)试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：(1 )在单位斜坡输入下的稳态误差e 45oc全部指标满足要求。姓 名学 号西安电子科技大学网络与继续教育学院自动控制原理模拟试题二一、简述题（25分）1、简述控制系统的基本要求。2、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为c（t）二1 - 2e-2t + e-1，试求 系统的传递函数。3、简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。二、已知系统的结构图如图所示，图中R（s）为输入信号，N（s）为干扰信号，试 求传递函数C
6、， C（s）。（15分）R （s） N （s）MO8 十三、某单位负反馈控制系统如图，阻尼比“ 0.5，试求：（共20分）KC(s)yy*_ As (s + 1)1）、系统类型、阶次。（2分）2）、K、无阻尼振荡角频率、有阻尼振荡角频率的值。（6分）nd3）、系统的开环传递函数G （s）。（2分）K4）、静态误差系数%, Kv和Ka。（3分）5）、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差e ，e ，essp ssv ssa(3分)6)、峰值时间t ,最大超调量b %。(4分)pp四、单位反馈系统的开环传递函数为G(s)二 K * (s 2 - 2s + 5) (s + 2)( s -
7、 0.5)试绘制系统根轨迹，确定使系统稳定的K值范围。(15分)五、对图示的反馈校正系统，试分析：(25分)1若G (s)二匚,G (s)二K，分析反馈校正对系统性能的影响。(102 Ts +1 c h分)2)若G (s)二一, G (s)二K s，分析反馈校正对系统性能的影响。(15 2Ts +1c h分)模拟试题二参考答案一、简述题1、简述控制系统的基本要求。答：控制系统的基本要求：稳定性、准确性和快速性。稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，是控制系统的重要特性。 准确性就是要求被控量和设定值之间的误差达到所要求的精度范围。准 确性反映了系统的稳态精度。快速性体现了系统的动态性能，即对
8、过渡过程的形式和快慢提出要求。 表现为对过渡过程时间和超调量的要求。2、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为c(t)二1 - 2e-2t + e-，试求 系统的传递函数。解 单位阶跃输入时，有R (s) = 1，依题意s、1213s + 21C (s) =-+=-s s + 2 s +1(s + 1)(s + 2) s G(s) - 3 一 + 21R (s) (s +1)( s + 2)3、简述最小相位系统与非最小相位系统的异同。答：一个稳定系统，若其传递函数的极点和零点都位于s平面的左半部，则称为最小相位系统，否则，称为非最小相位系统。对于幅频特性相同的系统，最小相位系统的相位迟后是最
9、小的。最小相位系统的对数幅频特性与相频特性之间存在着唯一的对应关系。二、已知系统的结构图如图所示，图中R(s)为输入信号，N(s)为干扰信号，试求传递函数， C(s)。R (s) N (s)松)解：令 N(s) - 0，C!。图中有3条前向通路，2个回路。1，P G G，2A 1 - (L + L )，1 2则有C (s)P A + P A + P A_12_23_3R (s)G G +G G +GG G2 4341_241 + G G + G G2434令R(s) -0，求鵲。有1条前向通路回路不变。A 1，P GG G， A 1，3 4231243L -G G， L -GG，1 24234
10、A 1，1则有G41 + G G + G G2 434、某单位负反馈控制系统如图，阻尼比0= 0.5，试求:恥）KC（吒冷1 s （s + 1）1）、系统类型、阶次。（2 分）2）、K、无阻尼振荡角频率、有阻尼振荡角频率的值。（6分）nd3）、系统的开环传递函数g（s）。（2分）K4）、静态误差系数%, Kv和Ka。（3分）5）、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差e ，e ，essp ssv ssa（ 3 分）6）、峰值时间t，最大超调量b %。 pp4 分）解： 1、1 型、2阶2 分）2、K=1(2 分) =1 rad/s (2 分)n3dn= = 0.866 rad / s22 分）3、Gk( s)=侖2 分）4、K = lim G ( s ) = gPs0 K= lim sG ( s ) = 1ST0KK
