精選自動(dòng)控制原理試題

1、 試題三一、填空題（每空 1 分，共20分） 1、對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個(gè)方面，即： 、快速性和 。2、控制系統(tǒng)的 稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是，二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是。3、在經(jīng)典控制理論中，可采用、根軌跡法或 等方法判斷線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。4、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng)和 , 與外作用及初始條件無關(guān)。5、線性系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性，縱坐標(biāo)取值為 ，橫坐標(biāo)為 。6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中，z = p - r ，其中p是指 ，z是指 ，r指 。7、在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中，定義為 。是 。8、pi控制規(guī)律的時(shí)域表達(dá)式是 。p i d 控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達(dá)式是 。9、設(shè)系統(tǒng)

2、的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為 ，相頻特性為 。二、判斷選擇題(每題2分，共 16分)1、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說法是：( ) a、 一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號(hào)時(shí)無誤差 ；b、 穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的通用公式是；c、 增大系統(tǒng)開環(huán)增益k可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；d、 增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是 ( )。a、單輸入，單輸出的線性定常系統(tǒng)；b、單輸入，單輸出的線性時(shí)變系統(tǒng)；c、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng)；d、非線性系統(tǒng)。3、若某負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為 ( )。a、 b、 c、 d、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)4、非

3、單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為g(s)，反饋通道傳遞函數(shù)為h(s)，當(dāng)輸入信號(hào)為r(s)，則從輸入端定義的誤差e(s)為 ( )a、 b 、c 、 d、5、已知下列負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，應(yīng)畫零度根軌跡的是 ( )。a、 b 、 c 、 d、6、閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的：a、低頻段 b、開環(huán)增益 c、高頻段 d、中頻段 7、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號(hào)是時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是( )a、 0 ； b、 ； c、 10 ； d、 208、關(guān)于系統(tǒng)零極點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)性能的影響，下列觀點(diǎn)中正確的是( )a 、 如果閉環(huán)極點(diǎn)全部位于s左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的

4、。穩(wěn)定性與閉環(huán)零點(diǎn)位置無關(guān)；b、 如果閉環(huán)系統(tǒng)無零點(diǎn)，且閉環(huán)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，則時(shí)間響應(yīng)一定是衰減振蕩的；c 、 超調(diào)量?jī)H取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)的衰減率，與其它零極點(diǎn)位置無關(guān)； d、 如果系統(tǒng)有開環(huán)極點(diǎn)處于s右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。三、(16分)已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，其中，輸入信號(hào)為單位斜坡函數(shù)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(8分)。分析能否通過調(diào)節(jié)增益 ，使穩(wěn)態(tài)誤差小于 0.2 (8分)。一g(s)r(s)c(s)圖 1 四、(16分)設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)如圖2 ，前向通道傳遞函數(shù)為，若采用測(cè)速負(fù)反饋，試畫出以為參變量的根軌跡(10分)，并討論大小對(duì)系統(tǒng)性能的影響(6分)。圖2 h (s)一g(s)r(

5、s)c(s)五、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為均大于0 ，試用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (16分) 第五題、第六題可任選其一六、已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖3所示。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(16分)l()1110202-20-40-40圖 3 -10dbc(s)r(s)一圖4 七、設(shè)控制系統(tǒng)如圖4，要求校正后系統(tǒng)在輸入信號(hào)是單位斜坡時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差不大于0.05，相角裕度不小于40o ，幅值裕度不小于 10 db，試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。( 16分)試題四一、填空題（每空 1 分，共15分） 1、對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面，即： 、 和 ，其中最基本的要求是 。2、若某單位負(fù)反

6、饋控制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 。3、能表達(dá)控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有 、 等。4、判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，可采用 、 等方法。5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為 ，相頻特性為 。6、pid控制器的輸入輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是，其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為。 7、最小相位系統(tǒng)是指 。二、選擇題（每題 2 分，共20分）1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù) f(s)= 1 + g(s)h(s)，錯(cuò)誤的說法是 ( )a、 f(s)的零點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)b、 f(s)的極點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)c、 f

7、(s)的零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)相同d、 f(s)的零點(diǎn)就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)2、已知負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為 ( )。a、 b、 c、 d、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān) 3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近s平面原點(diǎn)，則 ( ) 。 a、準(zhǔn)確度越高 b、準(zhǔn)確度越低 c、響應(yīng)速度越快 d、響應(yīng)速度越慢4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為 ( )。a、 100 b、1000 c、20 d、不能確定5、若兩個(gè)系統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的：a、閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn) b、開環(huán)零點(diǎn) c、閉環(huán)極點(diǎn) d、階躍響應(yīng)6、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在處提供最大相位超前角的是 ( )。a、 b、

8、 c、 d、7、關(guān)于p i 控制器作用，下列觀點(diǎn)正確的有( )a、 可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高，消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差；b、 積分部分主要是用來改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的；c、 比例系數(shù)無論正負(fù)、大小如何變化，都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；d、 只要應(yīng)用p i控制規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點(diǎn)正確的是 ( )。 a、 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù)； b、 無論是開環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半s平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定； c、 如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定； d、 當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。9、關(guān)于系統(tǒng)頻

9、域校正，下列觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是( )a、 一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45度左右；b、 開環(huán)頻率特性，在中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為；c、 低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求決定；d、 利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。10、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號(hào)是時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是( ) a、 0 b、 c、 10 d、 20三、寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。四、(共15分)已知某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)根軌跡圖如下圖所示1、寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益k*為變量的開環(huán)傳遞函數(shù)；（7分）1 2-2 -1 2 1-1 -2jws×&#

10、215;2、求出分離點(diǎn)坐標(biāo)，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。（8分）五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。（12分）r(s)c(s)六、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為：（共30分） 1、 寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),并求其相角裕度，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分） 2、 寫出校正裝置的傳遞函數(shù)；（5分） 3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）0.010.11101000.322024.340-20db/dec-20db/dec-40db/dec-60d

11、b/decl(w)wl0lc 試題二答案一、填空題(每題1分，共20分)1、；2、；3、；4、；5、； (或：)6、；二、判斷選擇題(每題2分，共 20分)1、b2、c3、d4、c5、b6、a7、b8、b 9、a10、d三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）。（1分）四、(共20分) ）五、(共15分)六、（共22分） （2分） 試題三答案一、填空題(每題1分，共20分)1、穩(wěn)定性(或：穩(wěn)，平穩(wěn)性)；準(zhǔn)確性(或：穩(wěn)態(tài)精度，精度)2、輸出拉氏變換與輸入拉氏變換在零初始條件下的比值； ； (或：) 3、勞斯判據(jù)(或：時(shí)域分析法)； 奈奎斯特判據(jù)(或：頻域分析法)4、結(jié)構(gòu)

12、； 參數(shù)5、(或：)；(或：按對(duì)數(shù)分度)6、開環(huán)傳函中具有正實(shí)部的極點(diǎn)的個(gè)數(shù)，(或：右半s平面的開環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù))； 閉環(huán)傳函中具有正實(shí)部的極點(diǎn)的個(gè)數(shù)(或：右半s平面的閉環(huán)極點(diǎn)個(gè)數(shù)，不穩(wěn)定的根的個(gè)數(shù))；奈氏曲線逆時(shí)針方向包圍 (-1, j0 )整圈數(shù)。7、系統(tǒng)響應(yīng)到達(dá)并保持在終值誤差內(nèi)所需的最短時(shí)間(或：調(diào)整時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間)；響應(yīng)的最大偏移量與終值的差與的比的百分?jǐn)?shù)。（或：，超調(diào)）8、 (或：)； (或：)9、；二、判斷選擇題(每題2分，共 16分)1、c2、a3、b4、d5、a6、d7、d8、a三、(16分)解：型系統(tǒng)在跟蹤單位斜坡輸入信號(hào)時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差為（2分）而靜態(tài)速度誤差系數(shù)（2分）穩(wěn)態(tài)誤差

13、為。（4分）要使必須，即要大于5。（6分）但其上限要符合系統(tǒng)穩(wěn)定性要求?？捎蓜谒古袚?jù)決定其上限。系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是（1分）構(gòu)造勞斯表如下為使首列大于0，必須。綜合穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性要求，當(dāng)時(shí)能保證穩(wěn)態(tài)誤差小于0.2。（1分）四、(16分)解：系統(tǒng)的開環(huán)傳函，其閉環(huán)特征多項(xiàng)式為，（1分）以不含的各項(xiàng)和除方程兩邊，得，令，得到等效開環(huán)傳函為（2分）參數(shù)根軌跡，起點(diǎn)：，終點(diǎn)：有限零點(diǎn)，無窮零點(diǎn)（2分）實(shí)軸上根軌跡分布：，0（2分）實(shí)軸上根軌跡的分離點(diǎn)：令，得合理的分離點(diǎn)是，（2分）該分離點(diǎn)對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為，對(duì)應(yīng)的速度反饋時(shí)間常數(shù)（1分）根軌跡有一根與負(fù)實(shí)軸重合的漸近線。由于開環(huán)傳函兩個(gè)極點(diǎn)，一個(gè)有

14、限零點(diǎn)且零點(diǎn)不在兩極點(diǎn)之間，故根軌跡為以零點(diǎn)為圓心，以該圓心到分離點(diǎn)距離為半徑的圓周。根軌跡與虛軸無交點(diǎn)，均處于s左半平面。系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定。根軌跡如圖1所示。（4分）討論大小對(duì)系統(tǒng)性能的影響如下：（1）、當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)。根軌跡處在第二、三象限，閉環(huán)極點(diǎn)為共軛的復(fù)數(shù)極點(diǎn)。系統(tǒng)阻尼比隨著由零逐漸增大而增加。動(dòng)態(tài)響應(yīng)為阻尼振蕩過程，增加將使振蕩頻率減?。ǎ憫?yīng)速度加快，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短（）。（1分）（2）、當(dāng)，為臨界阻尼狀態(tài)，動(dòng)態(tài)過程不再有振蕩和超調(diào)。（1分）（3）、當(dāng)，為過阻尼狀態(tài)。系統(tǒng)響應(yīng)為單調(diào)變化過程。（1分）圖1四題系統(tǒng)參數(shù)根軌跡五、(16分)解：由題已知：，系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為（2分

15、）開環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖 起點(diǎn)：；（1分）終點(diǎn)：；（1分） 圖2五題幅相曲線1與實(shí)軸的交點(diǎn)：令虛頻特性為零，即得（2分）實(shí)部（2分）開環(huán)極坐標(biāo)圖如圖2所示。（4分）由于開環(huán)傳函無右半平面的極點(diǎn)，則當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖不包圍（1，j0）點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定。（1分）當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖穿過臨界點(diǎn)（1，j0）點(diǎn)，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。（1分）當(dāng)時(shí)，極坐標(biāo)圖順時(shí)針方向包圍（1，j0）點(diǎn)一圈。 按奈氏判據(jù)，zpn2。系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2分)閉環(huán)有兩個(gè)右平面的極點(diǎn)。六、(16分)解：從開環(huán)波特圖可知，系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、兩個(gè)積分環(huán)節(jié)、一個(gè)一階微分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式 (8分)由圖可知：處的縱坐標(biāo)為40db, 則,得

16、 (2分)又由的幅值分貝數(shù)分別為20和0，結(jié)合斜率定義，有，解得 rad/s(2分)同理可得或 ，得 rad/s(2分) 故所求系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為(2分)七、( 16分) 解：（1）、系統(tǒng)開環(huán)傳函，輸入信號(hào)為單位斜坡函數(shù)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為，由于要求穩(wěn)態(tài)誤差不大于0.05，取故（5分）（2）、校正前系統(tǒng)的相角裕度計(jì)算：得rad/s；而幅值裕度為無窮大，因?yàn)椴淮嬖?。?分）（3）、根據(jù)校正后系統(tǒng)對(duì)相位裕度的要求，確定超前環(huán)節(jié)應(yīng)提供的相位補(bǔ)償角（2分）（4）、校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算（2分）（5）、超前校正環(huán)節(jié)在處的幅值為：使校正后的截止頻率發(fā)生在處，故在此頻率處原系統(tǒng)的幅值應(yīng)為5.31db 解得（2分）（6）

17、、計(jì)算超前網(wǎng)絡(luò) 在放大3.4倍后，超前校正網(wǎng)絡(luò)為校正后的總開環(huán)傳函為：（2分）（7）校驗(yàn)性能指標(biāo)相角裕度由于校正后的相角始終大于180o，故幅值裕度為無窮大。符合設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求。（1分）試題四答案一、填空題(每空1分，共15分)1、穩(wěn)定性 快速性 準(zhǔn)確性 穩(wěn)定性2、； 3、微分方程 傳遞函數(shù) （或結(jié)構(gòu)圖 信號(hào)流圖）（任意兩個(gè)均可）4、勞思判據(jù) 根軌跡 奈奎斯特判據(jù) 5、；6、 7、s右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點(diǎn)及開環(huán)零點(diǎn)二、判斷選擇題(每題2分，共 20分)1、a 2、b 3、d 4、c5、c6、b7、a8、c 9、c10、d三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)，梅遜公式均可）

18、。解：傳遞函數(shù)g(s):根據(jù)梅遜公式 （2分）3條回路:,， （1分）1對(duì)互不接觸回路: （1分）（2分）1條前向通道: （2分）（2分）四、(共15分)1、寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益k*為變量的開環(huán)傳遞函數(shù)；（7分）2、求出分離點(diǎn)坐標(biāo)，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。（8分）解：1、由圖可以看出，系統(tǒng)有1個(gè)開環(huán)零點(diǎn)為：1（1分）；有2個(gè)開環(huán)極點(diǎn)為：0、-2（1分），而且為零度根軌跡。由此可得以根軌跡增益k*為變量的開環(huán)傳函 （5分）2、求分離點(diǎn)坐標(biāo)，得 （2分）分別對(duì)應(yīng)的根軌跡增益為 （2分）分離點(diǎn)d1為臨界阻尼點(diǎn)，d2為不穩(wěn)定點(diǎn)。單位反饋系統(tǒng)在d1（臨界阻尼點(diǎn)）對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，（4

19、分）五、求系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。（12分）解：由圖可得系統(tǒng)的開環(huán)傳函為： （2分）因?yàn)樵撓到y(tǒng)為單位負(fù)反饋系統(tǒng)，則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為， （2分）與二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式 比較，有 （2分）解得 （2分）所以 （2分） （2分）或，六、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對(duì)數(shù)幅頻特性如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為：（共30分） 1、 寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),并求其相角裕度，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分） 2、 寫出校正裝置的傳遞函數(shù)；（5分） 3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，并用勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（15分）解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具

20、有比例環(huán)節(jié)、一個(gè)積分環(huán)節(jié)、兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式 (2分)由圖可知：處的縱坐標(biāo)為40db, 則,得 (2分)故原系統(tǒng)的開環(huán)傳函為 （2分）求原系統(tǒng)的相角裕度：由題知原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為 （1分） （1分）對(duì)最小相位系統(tǒng)不穩(wěn)定2、從開環(huán)波特圖可知，校正裝置一個(gè)慣性環(huán)節(jié)、一個(gè)微分環(huán)節(jié)，為滯后校正裝置。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式 (5分)3、校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為 (4分)用勞思判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是（2分）構(gòu)造勞斯表如下 首列均大于0，故校正后的系統(tǒng)穩(wěn)定。（4分）畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性l(w)-20-4040-20-400.32w201010.10.01

21、-60起始斜率:-20db/dec(一個(gè)積分環(huán)節(jié)) （1分）轉(zhuǎn)折頻率:(慣性環(huán)節(jié)), (一階微分環(huán)節(jié)), (慣性環(huán)節(jié)), (慣性環(huán)節(jié)) （4分）自動(dòng)控制原理模擬試題3一、簡(jiǎn)答題：（合計(jì)20分, 共4個(gè)小題，每題5分）1. 如果一個(gè)控制系統(tǒng)的阻尼比比較小，請(qǐng)從時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo)兩方面說明該系統(tǒng)會(huì)有什么樣的表現(xiàn)？并解釋原因。2. 大多數(shù)情況下，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常要求開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線在穿越頻率處的斜率為多少？為什么？3. 簡(jiǎn)要畫出二階系統(tǒng)特征根的位置與響應(yīng)曲線之間的關(guān)系。4. 用根軌跡分別說明，對(duì)于典型的二階系統(tǒng)增加一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)和增加一個(gè)開環(huán)極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)根軌跡走向的影響。二、已知質(zhì)量-彈簧-

22、阻尼器系統(tǒng)如圖(a)所示，其中質(zhì)量為m公斤，彈簧系數(shù)為k牛頓/米，阻尼器系數(shù)為牛頓秒/米，當(dāng)物體受f = 10牛頓的恒力作用時(shí)，其位移y(t)的的變化如圖(b)所示。求、和的值。(合計(jì)20分)圖(a) 圖(b)三、已知一控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下，（合計(jì)20分, 共2個(gè)小題，每題10分）1） 確定該系統(tǒng)在輸入信號(hào)下的時(shí)域性能指標(biāo)：超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間和峰值時(shí)間；2） 當(dāng)時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。r(s)n(s)c(s)四、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性漸近線如圖所示，位于兩個(gè)交接頻率的幾何中心。1） 計(jì)算系統(tǒng)對(duì)階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)和加速度信號(hào)的穩(wěn)態(tài)精度。2） 計(jì)算超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。（合計(jì)20分, 共2個(gè)小

23、題，每題10分）l(w)/dbw (rad/s)-40-20-40150-2020wc,五、某火炮指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，系統(tǒng)最大輸出速度為2 r/min，輸出位置的容許誤差小于，求：1） 確定滿足上述指標(biāo)的最小k值，計(jì)算該k值下的相位裕量和幅值裕量；2） 前向通路中串聯(lián)超前校正網(wǎng)絡(luò)，試計(jì)算相位裕量。（合計(jì)20分, 共2個(gè)小題，每題10分）自動(dòng)控制原理模擬試題3答案答案一、 簡(jiǎn)答題1 如果二階控制系統(tǒng)阻尼比小，會(huì)影響時(shí)域指標(biāo)中的超調(diào)量和頻域指標(biāo)中的相位裕量。根據(jù)超調(diào)量和相位裕量的計(jì)算公式可以得出結(jié)論。2 斜率為十倍頻程?？梢员ＷC相位裕量在之間。34 二、系統(tǒng)的微分方程為 ：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ：

24、因此 利用拉普拉斯終值定理及圖上的穩(wěn)態(tài)值可得：所以 10/ k=0.06 ，從而求得k = 066.7 n/m由系統(tǒng)得響應(yīng)曲線可知，系統(tǒng)得超調(diào)量為，由二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算公式 解得 由響應(yīng)曲線得，峰值時(shí)間為3s，所以由解得 由系統(tǒng)特征方城可知 所以 三、1）系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為比較 二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式，可得而，所以2）由題意知，該系統(tǒng)是個(gè)線性系統(tǒng)，滿足疊加原理，故可以分別求取，和分別作用于系統(tǒng)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差和，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就等于。a） 單獨(dú)作用時(shí)，由系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)知，系統(tǒng)的開環(huán)增益，所以系統(tǒng)對(duì)的穩(wěn)態(tài)誤差為：n(s)c(s)b） 單獨(dú)作用時(shí)，系統(tǒng)的方塊圖為系統(tǒng)的閉環(huán)

25、傳遞函數(shù)為：頻率特性為：當(dāng)系統(tǒng)作用為時(shí)，所以系統(tǒng)的輸出為：所以系統(tǒng)的誤差為：四、解：1）開環(huán)傳遞函數(shù)因?yàn)槭恰癷i”型系統(tǒng)所以對(duì)階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)的穩(wěn)態(tài)誤差為0；而加速度誤差系數(shù)為：因而對(duì)單位加速度信號(hào)穩(wěn)態(tài)誤差為2）所以五、解：1） 系統(tǒng)為i型系統(tǒng)，所以可以求得 令,得2）加入串聯(lián)校正后，開環(huán)傳遞函數(shù)為求得21測(cè)量學(xué)模擬試卷一、 單項(xiàng)選擇題（每小題1 分，共20 分）在下列每小題的四個(gè)備選答案中選出一個(gè)正確的答案，并將其字母標(biāo)號(hào)填入題干的括號(hào)內(nèi)。得分評(píng)卷人復(fù)查人1經(jīng)緯儀測(cè)量水平角時(shí)，正倒鏡瞄準(zhǔn)同一方向所讀的水平方向值理論上應(yīng)相差（a ）。a 180° b 0° c 90

26、76; d 270° 2. 1：5000地形圖的比例尺精度是（ d ）。a 5 m b 0.1 mm c 5 cm d 50 cm  3. 以下不屬于基本測(cè)量工作范疇的一項(xiàng)是（ c）。a 高差測(cè)量 b 距離測(cè)量 c 導(dǎo)線測(cè)量 d 角度測(cè)量 4. 已知某直線的坐標(biāo)方位角為220°，則其象限角為（d ）。a 220° b 40° c 南西50° d 南西40°5. 由一條線段的邊長(zhǎng)、方位角和一點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算另一點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算稱為（a ）。a 坐標(biāo)正算 b 坐標(biāo)反算 c 導(dǎo)線計(jì)算 d 水準(zhǔn)計(jì)算6. 閉合導(dǎo)線在x軸上的

27、坐標(biāo)增量閉合差（ a ）。a為一不等于0的常數(shù) b 與導(dǎo)線形狀有關(guān) c總為0 d 由路線中兩點(diǎn)確定7. 在地形圖中，表示測(cè)量控制點(diǎn)的符號(hào)屬于（d ）。a 比例符號(hào) b 半依比例符號(hào) c 地貌符號(hào) d 非比例符號(hào)8. 在未知點(diǎn)上設(shè)站對(duì)三個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行測(cè)角交會(huì)的方法稱為（a ）。a 后方交會(huì) b 前方交會(huì) c 側(cè)方交會(huì) d 無法確定9. 兩井定向中不需要進(jìn)行的一項(xiàng)工作是（c ）。a 投點(diǎn) b 地面連接 c 測(cè)量井筒中鋼絲長(zhǎng)度 d 井下連接10. 絕對(duì)高程是地面點(diǎn)到（ c ）的鉛垂距離。a 坐標(biāo)原點(diǎn) b任意水準(zhǔn)面 c 大地水準(zhǔn)面 d 赤道面11下列關(guān)于等高線的敘述是錯(cuò)誤的是：（a ）a 高程相等的點(diǎn)在

28、同一等高線上b 等高線必定是閉合曲線，即使本幅圖沒閉合，則在相鄰的圖幅閉合c 等高線不能分叉、相交或合并d 等高線經(jīng)過山脊與山脊線正交12下面關(guān)于非比例符號(hào)中定位點(diǎn)位置的敘述錯(cuò)誤的是（b ）a幾何圖形符號(hào)，定位點(diǎn)在符號(hào)圖形中心b符號(hào)圖形中有一個(gè)點(diǎn)，則該點(diǎn)即為定位點(diǎn)c寬底符號(hào)，符號(hào)定位點(diǎn)在符號(hào)底部中心d底部為直角形符號(hào)，其符號(hào)定位點(diǎn)位于最右邊頂點(diǎn)處13下面關(guān)于控制網(wǎng)的敘述錯(cuò)誤的是（d ）a 國(guó)家控制網(wǎng)從高級(jí)到低級(jí)布設(shè)b 國(guó)家控制網(wǎng)按精度可分為a、b、c、d、e五等c 國(guó)家控制網(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)d 直接為測(cè)圖目的建立的控制網(wǎng)，稱為圖根控制網(wǎng)14下圖為某地形圖的一部分，各等高線高程如圖所視

29、，a點(diǎn)位于線段mn上，點(diǎn)a到點(diǎn)m和點(diǎn)n的圖上水平距離為ma=3mm，na=2mm，則a點(diǎn)高程為（a ）anm373635a 36.4m b 36.6m c 37.4m d 37.6m100°30130°30100°30dcba15如圖所示支導(dǎo)線，ab邊的坐標(biāo)方位角為，轉(zhuǎn)折角如圖，則cd邊的坐標(biāo)方位角為（ b ）a b c d16三角高程測(cè)量要求對(duì)向觀測(cè)垂直角，計(jì)算往返高差，主要目的是（d ）a 有效地抵償或消除球差和氣差的影響b 有效地抵償或消除儀器高和覘標(biāo)高測(cè)量誤差的影響c 有效地抵償或消除垂直角讀數(shù)誤差的影響d有效地抵償或消除讀盤分劃誤差的影響17下面測(cè)量讀數(shù)

30、的做法正確的是（ c ）a 用經(jīng)緯儀測(cè)水平角，用橫絲照準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)b 用水準(zhǔn)儀測(cè)高差，用豎絲切準(zhǔn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)c 水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，每次讀數(shù)前都要使水準(zhǔn)管氣泡居中d 經(jīng)緯儀測(cè)豎直角時(shí)，盡量照準(zhǔn)目標(biāo)的底部18水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)對(duì)一端水準(zhǔn)尺進(jìn)行測(cè)量的正確操作步驟是（ d ）。a 對(duì)中-整平-瞄準(zhǔn)-讀數(shù) a 整平-瞄準(zhǔn)-讀數(shù)-精平c 粗平-精平-瞄準(zhǔn)-讀數(shù) d粗平-瞄準(zhǔn)-精平-讀數(shù)19礦井平面聯(lián)系測(cè)量的主要任務(wù)是（ d ）a 實(shí)現(xiàn)井上下平面坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一 b 實(shí)現(xiàn)井上下高程的統(tǒng)一c 作為井下基本平面控制 d 提高井下導(dǎo)線測(cè)量的精度20 井口水準(zhǔn)基點(diǎn)一般位于（ a ）。a 地面工業(yè)廣場(chǎng)井筒附近 b 井下井筒附近c(diǎn) 地面任

31、意位置的水準(zhǔn)點(diǎn) d 井下任意位置的水準(zhǔn)點(diǎn)二、 填空題（每空2分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人21水準(zhǔn)測(cè)量中，為了進(jìn)行測(cè)站檢核，在一個(gè)測(cè)站要測(cè)量?jī)蓚€(gè)高差值進(jìn)行比較，通常采用的測(cè)量檢核方法是雙面尺法和 。22直線定向常用的標(biāo)準(zhǔn)方向有真子午線方向、_磁北方向_和坐標(biāo)縱線方向。23地形圖符號(hào)一般分為比例符號(hào)、_半依比例符號(hào)_和不依比例符號(hào)。24 井下巷道掘進(jìn)過程中，為了保證巷道的方向和坡度，通常要進(jìn)行中線和_的標(biāo)定工作。25 測(cè)量誤差按其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響性質(zhì)，可分為系統(tǒng)誤差和_偶然誤差_。26 地物注記的形式有文字注記、 _ 和符號(hào)注記三種。27 象限角的取值范圍是： 0-90 。28 經(jīng)緯儀安置通常包

32、括整平和 對(duì)中 。29 為了便于計(jì)算和分析，對(duì)大地水準(zhǔn)面采用一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)曲面進(jìn)行表示，這個(gè)數(shù)學(xué)曲面稱為 參考托球面 。30 光電測(cè)距儀按照測(cè)量時(shí)間的方式可以分為相位式測(cè)距儀和 差分 。三、 名詞解釋（每小題5分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人31豎盤指標(biāo)差豎盤分劃誤差32水準(zhǔn)測(cè)量利用水準(zhǔn)儀測(cè)定兩點(diǎn)間的高差33系統(tǒng)誤差由客觀原因造成的具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的誤差34視準(zhǔn)軸儀器望遠(yuǎn)鏡物鏡和目鏡中心的連線四、 簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人35簡(jiǎn)述測(cè)回法測(cè)量水平角時(shí)一個(gè)測(cè)站上的工作步驟和角度計(jì)算方法。對(duì)中，整平，定向，測(cè)角。觀測(cè)角度值減去定向角度值36什么叫比例尺精度？它在實(shí)際測(cè)量工作中有何意

33、義？圖上0.1毫米在實(shí)地的距離?？梢杂绊懙匚锶∩?7簡(jiǎn)述用極坐標(biāo)法在實(shí)地測(cè)設(shè)圖紙上某點(diǎn)平面位置的要素計(jì)算和測(cè)設(shè)過程。38高斯投影具有哪些基本規(guī)律。五、 計(jì)算題（每小題10分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人39在1：2000圖幅坐標(biāo)方格網(wǎng)上，量測(cè)出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 5.2cm。試計(jì)算ab長(zhǎng)度dab及其坐標(biāo)方位角ab。abdceba120014001600180040從圖上量得點(diǎn)m的坐標(biāo)xm=14.22m, ym=86.71m；點(diǎn)a的坐標(biāo)為xa=42.34m, ya=85.00m。試計(jì)算m、a兩點(diǎn)的水平距離和坐標(biāo)方位角。測(cè)量學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)答案與

34、評(píng)分說明一、 一、  單項(xiàng)選擇題（每題1分）1 a； 2 d； 3 c； 4 d； 5 a； 6 c； 7 d； 8 a； 9 c； 10 c；11 a；12 d；13 b；14 a； 15 b；16 a；17 c；18 d； 19 a；20 a 二、 二、  填空題 （每空2分，共20分）21 變更儀器高法22 磁北方向23 半依比例符號(hào)（或線狀符號(hào)）24腰線25偶然誤差26數(shù)字注記27 大于等于0度且小于等于90度（或0°, 90°）28 對(duì)中29 旋轉(zhuǎn)橢球體面30 脈沖式測(cè)距儀 三、 三、  名詞解釋（每題5分，共20分）31豎盤指標(biāo)差：在垂直角測(cè)量中，當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)并不恰好指向其正確位置90度或270度，而是與正確位置相差一個(gè)小角度x, x即為豎盤指標(biāo)差。32 水準(zhǔn)測(cè)量：利用一條水平視線并借助于水準(zhǔn)尺，測(cè)量地面兩點(diǎn)間的高差，進(jìn)而由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程的測(cè)量工作。33 系統(tǒng)誤差：在相同的觀測(cè)條件下，對(duì)某量進(jìn)行了n次觀測(cè)，如果誤差出現(xiàn)的大小和符號(hào)均相同或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。34視準(zhǔn)軸：望遠(yuǎn)鏡