自動控制原理試題庫20套和答案詳細講解

1、WORD格式word 格式文檔一、填空每空1 分，共 18 分1自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有、共 4種。2連續(xù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是。離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是。dc(t )3某統(tǒng)控制系統(tǒng)的微分方程為：+0.5C(t)=2r(t) 。那么該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)dt(s)=；該系統(tǒng)超調(diào) %=；調(diào)節(jié)時間ts( =2%)=。4某單位反應系統(tǒng)G(s)=100(s5)階(0.1s，那么該系統(tǒng)是s22)(0.02s 4)型系統(tǒng)；其開環(huán)放大系數(shù) K=。5自動控制系統(tǒng)L()曲線為：L( )dB40-20那么該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=；C0.1C =。6相位滯后校正裝置又稱為調(diào)節(jié)器，其校正作用是。7 采

2、樣器的作用是，某離散控制系統(tǒng)(1e 10T )單位反應T=0.1 當輸入 r(t)=t時.該系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差G(Z)2 (Ze 10T(Z 1)為。二 . 1. 求圖示控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù) .G4+R(s)G1G2G3C(s)-G5G6求：C(S)10 分R(S)專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔2.求圖示系統(tǒng)輸出C Z的表達式。 4 分R sTG1G2G3Cs-TH1H2四反應校正系統(tǒng)如下圖12 分求： 1 Kf=0 時，系統(tǒng)的，n和在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差e ss. 2假設使系統(tǒng) =0.707 ， kf應取何值？單位斜坡輸入下e ss.= ？R(s)8c

3、(s)S(S2)kfs專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔五 .某系統(tǒng) L曲線，12 分（ 1寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù) G s（ 2求其相位裕度 3欲使該系統(tǒng)成為三階最正確系統(tǒng).求其 K=？，=?maxL()-20100 1025c-40六、控制系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線如圖示。 P 為開環(huán)右極點個數(shù)。為積分環(huán)節(jié)個數(shù)。判別系統(tǒng)閉環(huán)后的穩(wěn)定性。要求簡單寫出判別依據(jù) 12 分+j+j+j專業(yè)整理+1+1+1 = = =2 =3p=2p=0p=0專業(yè)資料整理WORD格式123專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔七、控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G0 (s)10將其教正為二階最

4、正確系統(tǒng)，求(0.05 s1)(0.005s 1)校正裝置的傳遞函數(shù)G 0 S。 12 分一.填空題。10分1. 傳遞函數(shù)分母多項式的根，稱為系統(tǒng)的2. 微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為3.并聯(lián)方框圖的等效傳遞函數(shù)等于各并聯(lián)傳遞函數(shù)之4.單位沖擊函數(shù)信號的拉氏變換式5.系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中有一個積分環(huán)節(jié)那么該系統(tǒng)為型系統(tǒng)。6.比例環(huán)節(jié)的頻率特性為。7.微分環(huán)節(jié)的相角為。8.二階系統(tǒng)的諧振峰值與有關。9.高階系統(tǒng)的超調(diào)量跟有關。10.在零初始條件下輸出量與輸入量的拉氏變換之比，稱該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔二試求以下圖的傳第函數(shù)(7 分)G 4R

5、+C-G 1G 2G 3三設有一個由彈簧、物體和阻尼器組成的機械系統(tǒng)如以下圖所示，設外作用力F t 為輸入量，位移為y t輸出量，列寫機械位移系統(tǒng)的微分方程10 分kFtmy tf專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔四系統(tǒng)構造如下圖，其中K=8 ，T=0.25 。 15分 1 輸入信號 xt=1t，求系統(tǒng)的響應；ittt 2 計算系統(tǒng)的性能指標s5%、r、p 、p ； 3 假設要求將系統(tǒng)設計成二階最正確=0.707，應如何改變K 值專業(yè)資料整理WORD格式Xi sKX 0 ts(Ts 1)專業(yè)資料整理WORD格式0.5五在系統(tǒng)的特征式為 A s = s6

6、+2 s5 +8 s4 +12 s3 +20 s2 +16s+16=0 ，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性8 分專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔六最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如下圖。試求開環(huán)傳遞函數(shù)和相位裕量L(w)。12分20-20db/dec12-40db/decw01014專業(yè)資料整理WORD格式-60-20七某控制系統(tǒng)的構造如圖，其中G( s)K專業(yè)資料整理WORD格式s(0.1s1)(0.001s1)要求設計串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)具有K 1000 及。的性能指標。 13 分X isX 0(s)Gc (s)G(s)專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WO

7、RD格式word 格式文檔.八設采樣控制系統(tǒng)餓構造如下圖，其中1, T 0.25s 試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。G( s)s(s4)xI (t)x0(t)10 分TG(s)X 0(s)X I(s)九單位負反應系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(s)K2,試繪制K2(s4)(s 1)由 0 ->+ 變化的閉環(huán)根軌跡圖,系統(tǒng)穩(wěn)定的 K 值X圍。 (15分 )一、填空題： (每空 1.5 分，共15 分)1.當擾動信號進入系統(tǒng)破壞系統(tǒng)平衡時，有重新恢復平衡的能力那么該系統(tǒng)具有。2.控制方式由改變輸入直接控制輸出，而輸出對系統(tǒng)的控制過程沒有直接影響，叫。3.線性系統(tǒng)在零初始條件下輸出量與輸入量的之比，稱該系統(tǒng)的

8、傳遞函數(shù)。4.積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。5.單位斜坡函數(shù)信號的拉氏變換式。專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔6.系統(tǒng)速度誤差系數(shù) Kv=。7.系統(tǒng)輸出由零上升到第一次穿過穩(wěn)態(tài)值所需要的時間為。8.二階欠阻尼振蕩系統(tǒng)的峰值時間為。9.二階振蕩環(huán)節(jié)的頻率特性為。10. 拉氏變換中初值定理為。二設質量 -彈簧 -摩擦系統(tǒng)如以下圖， f 為摩擦系數(shù)， k 為彈簧系數(shù)， p(t) 為輸入量， x(t) 為輸出量，試確定系統(tǒng)的微分方程。 (11 分 )M三 .在無源網(wǎng)絡中， R1 =100k ,R2=1M ,C1 =10 F,C2=1 F。試求網(wǎng)絡的傳遞函數(shù) U0 s/

9、U r(s), 說明該網(wǎng)絡是否等效于兩個RC 網(wǎng)絡串聯(lián)？ (12 分 )R1R2C1C2uru0專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔四.設單位反應控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K確定閉環(huán)系G(s)(s 2)( s 4)( s26s 25)統(tǒng)持續(xù)振蕩時的 k 值。 (12 分 )10試中 T1 =0.1(s),五.單位反應控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G ( s)s(1 T1s)(1T2s)T2 =0.5(s). 輸入信號為 r(t)=2+0.5t,求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 11 分六.最小相位系統(tǒng)對數(shù)幅頻漸進線如下，試確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。(12 分)L( )400 專業(yè)整理

10、-203020-40500.1100-20-60專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔1e t(12 分)七.試求E(s)的 z 變換 .s2 (1s)八.單位負反應系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G ( s)K1)( 0.5s 1)s(s1 試繪制 K 由 0 +變化的閉環(huán)根軌跡圖；2 用根軌跡法確定使系統(tǒng)的階躍響應不出現(xiàn)超調(diào)的K 值X圍；（ 3 為使系統(tǒng)的根軌跡通過 -1 ± j1 兩點，擬參加串聯(lián)微分校正裝置s+1 ，試確定的取值。（ 15 分專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔一。填空題 26 分（ 1 開環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)的區(qū)別是_ 。（

11、 2 傳遞函數(shù)是指 _ 。（ 3 頻率特性是指 _ 。（ 4 系統(tǒng)校正是指 _ 。（ 5 幅值裕量是指 _ 。（ 6 穩(wěn)態(tài)誤差是指 _ 。（ 7 圖 a 的傳遞函數(shù)為 G(s)=_ 。（ 8 圖 b 中的 t=_ 。（ 9 圖 c 的傳遞函數(shù)為 G(s)=_ 。 10 s3 +5s2 +8s+6=0 此特征方程的根的實部小于-1 時系統(tǒng)穩(wěn)定的k 值X圍 _。（ 11 圖 d 的傳遞函數(shù)為 K=_ 。（ 12 圖 e 的c =_ 。（ 13 圖 f 為相位 _校正。（ 14 圖 g 中的=_Kg =_ 。（ 15 圖 h 、i、 j 的穩(wěn)定性一次為 _ 、 _、 _。 16 A(s)=s 6 =

12、2s5+8s 4+12s 3 +20s 2 +16s+16=0那么次系統(tǒng)是否穩(wěn)定 _。 17 開環(huán)傳遞G(s)=k(T 1 s+1)/s2(T2 s+1),(T 1>T2,k、 T1、 T2 )為常數(shù) )那么 =_。max專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔X i(s)X o(s)C(t)G1 (s)1.310.98G2(s)t圖 a0.1 圖btL( )L( )L( )202075-40-201010 5011010 c-20圖 c圖 d-20圖 eImcR1R2-0.61U iUoRe-0.6圖 f圖 gImImImReReRe-1P=3-1P=

13、2-1P=1V=0V=1V=0圖 h圖 i圖 j二、判斷題每題1 分，共 10 分1.拉普拉斯變換的位移定理為Lf(t- 0)=e -sF(0+S)()2.在任意線性形式下Laf 1 (t)+bf 2 (t)=aF1(s)+bF 2 (s)()3.原函數(shù)為f (t) coswt . 那么象函數(shù) F S =S()W 2S24.G 1(s)和 G 2S為串聯(lián)連接那么等效后的構造為G 1 s . G 2 S()5. r (t ) 1(t)那么R( s)1()S.te 2 ) ( )6.設初始條件全部為零2 X (t)X (t )t 那么 X (t )t 2(1專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料

14、整理WORD格式word 格式文檔7.一階系統(tǒng)在單位階躍響應下p 3T()8.二階系統(tǒng)在單位階躍信號作用下當0 時系統(tǒng)輸出為等幅振蕩()9.勞斯判拒判斷系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是特斯方程各項系數(shù)大于零()10. 穩(wěn)態(tài)誤差為esslim S.E( s)()s三 .求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 Xo (s)/X i(s)、 Xo (s)/D(s) 、 E(s)/X i(s)、 E(s)/D(s) 。 10 分D(s)X i(s)E(s)X o(s)G1(s)G2(s)G3(s)四復合控制系統(tǒng)構造圖如以下圖所示，圖中K1、 K2、 T1、T2是大于零的常數(shù)。 10 分Gc(s)X i(s)E(s)X o(s)K

15、1 /T 1s+1K 2 /s(T2s+1)_a 、確定當閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時，參數(shù)K1、 K2、 T1、 T2應滿足的條件。b 、當輸入(t)=V o t 時，選擇校正裝置G(s) 使得系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差。專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔五設單位負反應的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/s(s+1)(0.25s+1)要求系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)Kv5 ，相角裕度 40 o采用串聯(lián)校正，試確定校正裝置的傳遞函數(shù)。10 分六 . F(z)=8Z 3+8Z 2+8Z+3 判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 10 分專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔專

16、業(yè)資料整理WORD格式七單位負反應系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)as專業(yè)資料整理WORD格式s2as16(1) 試繪制參數(shù) a 由 0 +變化的閉環(huán)根軌跡圖；(2) 判斷 ( 3, j ) 點是否在根軌跡上；(3) 由根軌跡求出使閉環(huán)系統(tǒng)阻尼比=0.5 時的 a 的值。 . 14 分一.填空題每空 1 分，共 14 分1.當擾動信號進入系統(tǒng)破壞系統(tǒng)平衡時，用其動態(tài)過程中給定值與測量值之間產(chǎn)生的最大偏差來衡量系統(tǒng)動態(tài)過程的。2.比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。3.單位拋物線函數(shù)信號的拉氏變換式。4.系統(tǒng)特征方程的根具有一個根為零或實部為零時，該系統(tǒng)為。5.系統(tǒng)位置誤差系數(shù)Kp =。6.一階慣性環(huán)節(jié)的頻率特性

17、為。7. G s =1+Ts 的相頻特性為。8.閉環(huán)頻率指標有、。9.常用的校正裝置有、。10. z 變換中的 z 定義為。二.分析下述系統(tǒng)的穩(wěn)定性.21 分1.系統(tǒng)特征方程為:D(s)=s 4 +2s3 +s2 +2s+1=0試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;4 分2.最小相角系統(tǒng)的開環(huán)幅相曲線如圖1 所示 ,試確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性; 4 分c=1ImL( )1=20Rec-10-90 =0-180專業(yè)整理 ( )圖 1圖 2專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔3.開環(huán)對數(shù)頻率特性如圖2 所示 ,而且有 v=1,p=1試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;6 分4. 最小相角系統(tǒng)開環(huán)增益為 K 時,對數(shù)幅頻特性 L()如

18、圖 3 所示 , 現(xiàn)要求相角裕度為 =45 ° ,試確定開環(huán)增益如何變化? 7分L( )-206c01-40圖 3三 .系統(tǒng)構造如圖4 所示 ,試求系統(tǒng)傳遞函數(shù)(s)=C (s).8分R(s)R(s)G3C(s)G1H1H 2G2圖 4四 .某單位反應系統(tǒng)構造圖如圖5(a) 所示 ,其單位階躍響應曲線如圖5(b) 所示 ,試確定開環(huán)增益 K 和時間常數(shù) T1 ,T2。 10分H(t)R(s)1.20KC(s)0.95(T1s1)(T2 s1)專業(yè)整理(a)t/s01 b專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔圖 5專業(yè)資料整理WORD格式五 .系統(tǒng)構造如圖6所示. 12分1.試繪制

19、 Ta=0時的閉環(huán)極點 ;2.確定使系統(tǒng)為過阻尼狀態(tài)時的Ta 值X圍 ;3.確定阻尼比§=0.5 時的 Ta 值 ,確定相應的閉環(huán)極點位置態(tài)誤差 e ssE(s)R(s)11ss,并計算此時輸入r(t)=t 時系統(tǒng)的穩(wěn)C(s)專業(yè)資料整理WORD格式Ta圖 6專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔K (ts1)3 種情況下的幅六 .系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù) : G(s)H(s)=假設 t>T,t=T,t<T, 試分別繪制這s2 (Ts1)相曲線 .12 分七. 求 f(t)=t的Z變換.10分八 .單位負反應系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)( s

20、a) / 4s2 (s 1)（ 1 試繪制參數(shù) a 由 0 +變換的閉環(huán)根軌跡圖；（ 2 求出臨界阻尼比 =1 時的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 13 分專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔一 .填空題每空 1.5分，共 15 分1.線性系統(tǒng)在輸出量與輸入量的拉氏變換之比，稱該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。2.一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。3.系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中有兩個積分環(huán)節(jié)那么該系統(tǒng)為型系統(tǒng)。4.二階欠阻尼振蕩系統(tǒng)的最大超調(diào)量為。5.頻率特性包括。6.對數(shù)幅頻特性 L =。7.高階系統(tǒng)的諧振峰值與有關。8.單位階躍信號的z 變換為。9.分支點逆著信號流向移到G s前，為了保證移動后的分

21、支信號不變，移動的分支應串入。10. 高階系統(tǒng)中離虛軸最近的極點，其實部小于其他極點的實部的1/5 ，并且附近不存在零點，那么該極點稱為系統(tǒng)的。二.試求以下圖的傳第函數(shù) (8 分 )RG 1C-G 2G 3G 4G 5專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔三 .如下圖有源電路，設輸入電壓為u i (t) ，輸出電壓為u c (t) 為運算放大器開環(huán)放大倍數(shù)，試列寫出微分方程(12 分)R1u1(t)i1(t)i 2(t)uc(t)ui(t)C1C2四 .確定以下圖所示閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時K 的取值X圍。 (10 分)Xi sX 0sKs(s2s 1)(s4)五.單

22、位反應系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G s=10 (s1)。試求輸入信號 xi=2+2t+t2時，系統(tǒng)的s( s4)穩(wěn)定誤差。13 分 )專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔六. 最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如下圖。試求開環(huán)傳遞函數(shù)和相位裕量。(15 分)L(w)10-20db/dec20w012-40-20七 .系統(tǒng)的構造如下圖，求系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。(12 分)x0*(t)xi(t)e(t)X 0(z)1x0(t)X i (s)_TG1 (s)e (t)G2(s)E1 (s)_Tx0(s)H(s)專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格

23、式文檔八.設負反應系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G (s)K試繪制 K由 0->變化0.2)( s;(s0.5)( s 1)的閉環(huán)根軌跡圖。 15 分一 .填空題 40 分（ 1 控制系統(tǒng)的根本要求是 _、 _ 、 _。（ 2 脈沖傳遞函數(shù)是 _ 。（ 3 幅頻特性是指 _ 。（ 4 系統(tǒng)校正是指 _ 。（ 5 幅值裕量是指 _ 。（ 6 香農(nóng)定理是指 _ 。（ 7 圖 a 的傳遞函數(shù)為 G(s)=_ 。（ 8 圖 b 的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)=_ 。（ 9 圖 c 的傳遞函數(shù)為 G(s)=_ 。專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔 10 s3 +5s2

24、+8s+6=0 此特征方程的根的實部小于-1 時系統(tǒng)穩(wěn)定的k 值X圍 _。（ 11 圖 d 的傳遞函數(shù)為 K=_ 。（ 12 圖 e 的c =_ 。（ 13 圖 f 為相位 _校正。（ 14 圖 g 中的=_Kg =_ 。（ 15 圖 h 、i、 j 的穩(wěn)定性一次為 _ 、 _、 _。 16 A(s)=s6=2s 5 +8s4 +12s 3+20s 2 +16s+16=0那么次系統(tǒng)是否穩(wěn)定_。 17 開環(huán)傳遞G(s)=k(T 1 s+1)/s 2 (T2 s+1),(T 1 >T2 ,k、 T1、 T2為常數(shù) )那么max =_ 。專業(yè)資料整理WORD格式L( )20L( )7510 5

25、0-20-40-201圖d 10圖 cX (s)X o(s)1.3i1G2(s)圖 aR120L( )-201010 c-20圖 eC(t)t0.1 圖bIm專業(yè)資料整理WORD格式U iR2c Uo1Re圖 f-0.8圖 gImImImReReRe-1P=1-1P=2-1P=1V=2V=1V=0圖 h圖 i圖 k專業(yè)資料整理WORD格式專業(yè)整理專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔專業(yè)資料整理WORD格式二 .判斷題每題2 分，共1. 在任意線性形式下10 分 Laf 1 (t)-bf2(t)= aF1 (s)-b F2(s)()專業(yè)資料整理WORD格式2. 拉普拉斯變換的終值定理為li

26、m f (t )lim sF (s)( )ts3. G 1s和 G 2S為并串聯(lián)連接那么等效后的構造為G 1 sG 2S ().2t3(t) 那么X (t )e 2sin4. 設初始條件全部為零X (t )X (t ) X (t )3t ( )25. 一階系統(tǒng)在單位階躍響應下t s (5%)3T( )三.求以下圖對應的動態(tài)微分方程10 分C1R1R2uiuoC2四 .求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 Y1 (s)/X 1 (s)、 Yo (s)/X 2 (s)、 Y2 (s)/X 1(s) 、 Y2 (s)/X 2 (s)。 10 分X 1(s)Y 1(s)G1(s)G2(s)G4(s)Y 2(s)X 2(s)專業(yè)整理G3(s)專業(yè)資料整理WORD格式word 格式文檔五 .復合控制系統(tǒng)構造圖如以下圖所示，圖中K1、 K2、