控制工程基礎試卷及答案

1、課程名稱：自動控制理論（A/B卷閉卷）22一、填空題（每空1分，共15分）1、反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過與反饋量的差值進行的。2、復合控制有兩種基本形式：即按的前饋復合控制和按的前饋復合控制。3、兩個傳遞函數(shù)分別為Gi（s歸G2（s）的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，具等效傳遞函數(shù)為G（s）,則G（s）為（用Gi（s）fG2（s）表示）。4、典型二階系統(tǒng)極點分布如圖1所示，則無阻尼自然頻率n,阻尼比,該系統(tǒng)的特征方程為,該系統(tǒng)的單位階躍響應曲線為。5、若某系統(tǒng)的單位脈沖響應為g（t）10e0.2t5e0.5t,則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s）為。6、根軌跡起始于,終止于。7、設某最小相位系統(tǒng)的相頻

2、特性為（）tg1（）90tg1（T）,則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。8、PI控制器的輸入一輸出關系的時域表達式是,其相應的傳遞函數(shù)為,由于積分環(huán)節(jié)的引入，可以改善系統(tǒng)的性能。二、選擇題（每題2分，共20分）1、采用負反饋形式連接后，則（）A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；R系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高；G一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。2、下列哪種措施對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果（）。A、增加開環(huán)極點；B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋；G增加開環(huán)零點；D、引入串聯(lián)超前校正裝置。323、系統(tǒng)特征萬程為D（s）s2s3s60,則系統(tǒng)（）A、穩(wěn)定；B、單位階躍響應曲

3、線為單調(diào)指數(shù)上升；G臨界穩(wěn)定；D、右半平面閉環(huán)極點數(shù)Z2。4、系統(tǒng)在r（t）t2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess，說明（A、型別v2;B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；G輸入幅值過大；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個積分環(huán)節(jié)。5、對于以下情況應繪制00根軌跡的是（）A主反饋口符號為“-；B、除Kr外的其他參數(shù)變化時；G非單位反饋系統(tǒng)；D、根軌跡方程（標準形式）為G（s）H（s）16、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標（）。A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時間tsD、峰值時間tp7、已知開環(huán)幅頻特性如圖2所示，則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是（）。系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)圖2A、系統(tǒng)B、系統(tǒng)C、系統(tǒng)D、都不穩(wěn)定8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度

4、0,則下列說法正確的是（）A不穩(wěn)定；B、只有當幅值裕度kg1時才穩(wěn)定；G穩(wěn)定；D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為10s1,則該校正裝置屬于（）。100s1A超前校正B、滯后校正C、71后-超前校正D、不能判斷10、下列串聯(lián)校正裝置白專遞函數(shù)中，能在c1處提供最大相位超前角的是:10s110s12s10.1s1A、B、C、D、s10.1s10.5s110s1三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:圖41、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（S）2表達式；（4分）R（s）2、要使系統(tǒng)滿足條件：0.707,n2,試確定相應

5、的參數(shù)K和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標,ts；（4分）4、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）Krs(s 3)25、確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線LK）如圖5所示：圖3對散幅頻特性曲線1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go（s）;（8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特

6、性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）試題一答案、填空題（每題1分，共15分）1、給定值2、輸入;擾動;3、G1（s）+Gz（s）；4、五;-0.707;s22s20;衰減振蕩21055、s0.2ss0.5s6、開環(huán)極點;開環(huán)零點K(s1)s(Ts1)18、u(t)Kpe(t) - e(t)dt；1一八Kp1一；穩(wěn)態(tài)性能Ts二、判斷選擇題（每題2分，共20分）1、D2、A3、C4、A5、D6、A7、B8、C9、B10、B三、（8分）建立電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。解：1、建立電路的動態(tài)微分方程根據(jù)K

7、CL有Ui(t)u0(t)RdUi(t)u0(t)Cu0(t)-RT(2分）R1R2cdU0(t)(R1dtR2)u0(t)RECduSdtR2%(t)(2分）2、求傳遞函數(shù)對微分方程進行拉氏變換得R1R2csU0(s)(R1R2)U0(s)R1R2csUi(s)R2Ui(s)(2分)得傳遞函數(shù)G(s)U0(s)Ui(s)R1R2csR2R1R2csR1R2(2分)四、（共20分）解：1、（4分）(s)C(s)R(s)1K2s2、(4分)2242240.7073、(4分)004.3200ts2.834、(4分)G(s)KsK1sKs(sK)1s(s1)Kkv1.414Kks22ns5、（4 分

8、）令：0（S）C(s)N(S)K11一Gn(S)ss=0(s)得：Gn(s)sK五、（共15分）1、繪制根軌跡（8分）（1）系統(tǒng)有有3個開環(huán)極點（起點）：0、-3、-3,無開環(huán)零點（有限終點）；（1分）（2）實軸上的軌跡：（-8,-3）及（-3,0）；（1分）23條漸近線：a32(2分)60,180八一12(4)分離點：0得：d1dd3一2Krdd34(5)與虛軸交點：D(s)s36s29sKr0ImD(j)3903ReD(j)62Kr0Kr54繪制根軌跡如右圖所示。2、（7分）開環(huán)增益K與根軌跡增益Kr的關系：G（s）(1分)得KKr.9系統(tǒng)穩(wěn)定時根軌跡增益Kr的取值范圍：Kr54,（2分）

9、系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時根軌跡增益Kr的取值范圍：4Kr54,（3分）4系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍：-K6（1分）9六、（共22分）解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個積分環(huán)節(jié)、兩個慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應有以下形式G（s）s（s1K-11）（一s2（2分）由圖可知:1處的縱坐標為40dB,則L（1）20lgK1）40,得K100（2分）110和2=100（2分）故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G0（s）100（2分）s.s.s11101002、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性:開環(huán)頻率特性G0（j）100（1分）j1j110100開環(huán)幅頻特性A0（）10

10、010121100（1分）開環(huán)相頻特性:0（S）90o tg 10.1 tg 10.01（1分）3、求系統(tǒng)的相角裕度求幅值穿越頻率,1002c 31.6rad / s （3 分）100（ c）90otg10.11tg 0.0190o tg13.16tg 10.316180o（2 分）180o 0（c）180o180o 0（2分）對最小相位系統(tǒng)0o臨界穩(wěn)定4、（4分）可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后校正裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開環(huán)零點；增加PI或PD或PID控制器；在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋。試題二一、填空題（每空1分，共15分）1、在水箱水溫控

11、制系統(tǒng)中，受控對象為,被控量為。2、自動控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時，稱為;當控制裝置與受控對象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時，稱為;含有測速發(fā)電機的電動機速度控制系統(tǒng)，屬于。3、穩(wěn)定是對控制系統(tǒng)最基本的要求，若一個控制系統(tǒng)的響應曲線為衰減振蕩，則該系統(tǒng)。判斷一個閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，在時域分析中采用;在頻域分析中采用。4、傳遞函數(shù)是指在初始條件下、線性定?？刂葡到y(tǒng)的與之比。5、設系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K2（s1）,則其開環(huán)幅頻特性為，相頻s2（Ts1）特性為。6、頻域性能指標與時域性能指標有著對應關系，開環(huán)頻域性能指標中的幅值穿越頻率

12、c對應時域性能指標,它們反映了系統(tǒng)動態(tài)過程的。二、選擇題（每題2分，共20分）1、關于傳遞函數(shù)，錯誤的說法是（D）BA傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)；B傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，給定輸入和擾動對傳遞函數(shù)也有影響;C傳遞函數(shù)一般是為復變量s的真分式；D閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、下列哪種措施對改善系統(tǒng)的精度沒有效果（C）。A、增加積分環(huán)節(jié)B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益KG增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動補償3、高階系統(tǒng)的主導閉環(huán)極點越靠近虛軸，則系統(tǒng)的（D）A、準確度越高B、準確度越低C、響應速度越快D、響應速度越慢一504、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（C）。（2s1）（

13、s5）A、 50B、25C、10D、55、若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個起點位于原點，則說明該系統(tǒng)(B)。A、含兩個理想微分環(huán)節(jié)B、含兩個積分環(huán)節(jié)C、位置誤差系數(shù)為0D、速度誤差系數(shù)為0A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時間tsD、峰值時間tp7、已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是(B)K(2s)K(s1)KK(1s)A、B、C、2D、s(s1)s(s5)s(ss1)s(2s)8、若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點，則下列說法不正確的是()B。A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性；B、會增加系統(tǒng)的信噪比；G會使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動；D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。9、開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低

14、頻段決定了系統(tǒng)的(B)A。A穩(wěn)態(tài)精度B、穩(wěn)定裕度C、抗干擾性能D、快速性10、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是(D)。A、閉環(huán)極點為421j2的系統(tǒng)B、閉環(huán)特征方程為s22s10的系統(tǒng)G階躍響應為c(t)20(1e0.4t)的系統(tǒng)D、脈沖響應為h(t)8e0.4t的系統(tǒng)三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均可)R(s)四、（共20分）設系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)（s）迪，試求：R（s）Ts2Ts11、 0.2;T0.08s；0.8;T0.08s時單位階躍響應的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間ts及峰值時間tp。（7分）2、 0.4；T0.04s和0.4；T0.16s時單位階躍響應的超調(diào)量%、調(diào)節(jié)時

15、間ts和峰值時間tp。（7分）3、根據(jù)計算結(jié)果，討論參數(shù)、T對階躍響應的影響。（6分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(s 3)G（S）H（S）Kr（s1）,試：1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：分離點、與虛軸的交點等）;（8分）2、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）s(s 1)六、（共22分）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）,試:1、用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分）2、若給定輸入r（t）=2t+2時，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25,問開環(huán)增益K應取何值。（7分）3、求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度。（5分）試題二答案

16、一、填空題（每題1分，共20分）1、水箱;水溫2、開環(huán)控制系統(tǒng);閉環(huán)控制系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)3、回；勞斯判據(jù);奈奎斯特判據(jù)4、簽；輸出拉氏變換;輸入拉氏變換K221t5、一工;arctan180arctanT（或：180oarctan72,T2211T26、調(diào)整時間ts;快速性、判斷選擇題（每題2分，共20分）1、B2、C3、D4、C5、B6、A7、B8、B9、A10、DR(s)三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均Pi(1分)解：傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式G(s)C(s)口R(s)4條回路：L1G2(s)G3(s)H(s),L2G4(s)H(s),L3Gi(s)G

17、2(s)G3(s),L4Gi(s)G4(s)無互不接觸回路。(2分)41Li1G2(s)G3(s)H(s)G4(s)H(s)Gi(s)Gz(s)G3(s)Gi(s)G4(s)i1(2分)2條前向通道:P1G1(s)G2(s)G3(s),P2G1(s)G4(s),(2分)G(s)R(sP11P22G(s)Gz(s)G3(s)G1(s)G4(s)G2(s)G3(s)H(s)G4(s)H(s)G(s)G2(s)G3(s)G1(s)G4(s)(1分)四、(共20分)解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳函的標準形式為:(s)T2s22Ts12ns22ns其中n0.21、當T0.08s時,ts0.8時T0.08ststp4T

18、4Te0.2/小0.2252.7%40.08(汽1.6s0.2n0.8/1e40.080.8(4分)T0.08.10.220.26s0.821.5%0.4s(3分)tp0.080.42s.10.820.42、當T0.04s時,ts0.4T0.16s時,tstp3、根據(jù)計算結(jié)果,討論參數(shù)tp4T4T（1）系統(tǒng)超調(diào)只與阻尼系數(shù)（2）當時間常數(shù)T一定,阻尼系數(shù)即初始響應速度變慢;（2分）（3）當阻尼系數(shù)一定,時間常數(shù)0.4/1e40.040.40.4225.4%0.4sTn：1212e0.4“140.160.4（4分）0.04J0.420.14s一,70.425.4%1.6s（3分）0.160.55

19、sT對階躍響應的影響。（6分）有關，而與時間常數(shù)T無關，增大，超調(diào)增大，調(diào)整時間ts減小，即暫態(tài)過程縮短;T增大，調(diào)整時間ts增加，即暫態(tài)過程變長;即初始響應速度也變慢。（2分）五、（共15分）（1）系統(tǒng)有有2個開環(huán)極點（起點）：0、3,1個開環(huán)零點（終點）為：-1;%減/（2分）峰值時間峰值時間tp增加,tp增加,（2）實軸上的軌跡：（-8,-1）及（0（3）求分離點坐標3）；（2分）（2分）111/日，得d1dd3d11,d2（2分）分別對應的根軌跡增益為Kr1,Kr（4）求與虛軸的交點系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為s（s-3）Kr（s1）0,即$2（Kr3）sKr0令s2（Kr3）sKr3,Kr3

20、（2分）根軌跡如圖1所示。（2分）（3分）（1分）（1分）解：1、系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為G(j )H(j )Kj (1 j )(2分)幅頻特性：A（）相頻特性：（）90o arctan（2分）圖12、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍系統(tǒng)穩(wěn)定時根軌跡增益Kr的取值范圍：Kr3,系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時根軌跡增益Kr的取值范圍：Kr39,開環(huán)增益K與根軌跡增益Kr的關系：KKr-3系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍：K13六、（共22分）起點:0,A(0),(0)900；(1分),A()0,()180；(1分)0:()90180曲線位于第3象限與實軸無交點。開環(huán)頻率幅相特性圖

21、如圖2所示。（1分）判斷穩(wěn)定性：開環(huán)傳函無右半平面的極點，則極坐標圖不包圍（一1, j0）點, 根據(jù)奈氏判據(jù)，Z = P 2N = 00 , N 0系統(tǒng)穩(wěn)定。圖22、若給定輸入r（t） = 2t+ 2時，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25,求開環(huán)增益K: 系統(tǒng)為1型，位置誤差系數(shù)K p =8,速度誤差系數(shù)Kv=K ,（2分）依題意:A essKv0.25,（3分）（2分）故滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）H（s）s（s 1）3、滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求系統(tǒng)的相角裕度令幅頻特性：A（2分）（c）90oarctan90o arctan2.7160o（1分）相角裕度180oc）180o 160o 20o（

22、2分）試題三、填空題（每空1分,共20分）1、對自動控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個方面， 即：穩(wěn)定性、快速性和2、控制系統(tǒng)的 是,二階系統(tǒng)傳函標準形式是3、在經(jīng)典控制理論中，可采用 統(tǒng)穩(wěn)定性。4、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，取決于系統(tǒng) 5、線性系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性，縱坐標取值為稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標準形式、根軌跡法或等方法判斷線性控制系與外作用及初始條件無關。6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中，Z=P-R，其中P是指指,R指7、在二階系統(tǒng)的單位階躍響應圖中，ts定義為8、PI控制規(guī)律的時域表達式是。P I D控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達式是9、設系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(T1s 1)(T2s 1),則其開環(huán)幅頻特性

23、為二、判斷選擇題(每題2分，共16分)1、關于線性系統(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時無誤差；穩(wěn)態(tài)誤差計算白通用公式是eqlims_Rs一；s01G(s)H(s)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，而且不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、適合應用傳遞函數(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，單輸出的線性時變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng)；D、非線性系統(tǒng)。53、若某負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為-一-,則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征萬程為()。A、s(s 1) 0B、 s(s 1)5 0C、s(s 1) 1 0D、與是否為單位反

24、饋系統(tǒng)有關4、非單位負反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(S),反饋通道彳遞函數(shù)為H(S),當輸入信號為R(S),則從輸入端定義的誤差E(S)為()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、已知下列負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，應畫零度根軌跡的是()。A、*K (2 s)s(s 1)*Ks(s 1)(s 5)*K2s(s2-3s 1)D、*K (1 s)s(2 s)6、閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(shù)幅頻特性的：A、低頻段B、開環(huán)增益C、高頻段D、中頻段A、 010D 、 207、已知

25、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)210(2s1)一，當輸入信號是s(s6s100)8、關于系統(tǒng)零極點位置對系統(tǒng)性能的影響，下列觀點中正確的是()A、如果閉環(huán)極點全部位于S左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。穩(wěn)定性與閉環(huán)零點位置無關；日如果閉環(huán)系統(tǒng)無零點，且閉環(huán)極點均為負實數(shù)極點，則時間響應一定是衰減振蕩的；C、超調(diào)量僅取決于閉環(huán)復數(shù)主導極點的衰減率，與其它零極點位置無關；D、如果系統(tǒng)有開環(huán)極點處于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G(s)k(0.5S1),輸入信號為單位斜s(s1)(2s1)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k,使穩(wěn)態(tài)誤差小

26、于0.2(8分)。R(s)G) G(s)C(s)2510四、(16分)設負反饋系統(tǒng)如圖2,前向通道傳遞函數(shù)為G(s),若米用測速負反饋s(s2)H(s)1kss,試畫出以ks為參變量的根軌跡(10分)，并討論ks大小對系統(tǒng)性能的影響(6分)。R(s)五、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)k1-s),k,T均大于0，試用奈奎斯特穩(wěn)定s(Ts1)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)20-10|L(co) dB-20101R(s)C(s)-40*0s(s 1)17七、設控制系統(tǒng)如圖4,要求校正后系統(tǒng)

27、在輸入信號是單位斜坡時的穩(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10dB,試設計串聯(lián)校正網(wǎng)絡。（16分）試題三答案一、填空題（每題1分，共20分）1;Ts 11、穩(wěn)定性（或：穩(wěn)，平穩(wěn)性）：準確性（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；G（s）21G(s)s22nns2(或：G(s)T2s22Ts1)3、勞斯判據(jù)（或：時域分析法）;奈奎斯牛t判據(jù)（或：頻域分析法）4、結(jié)構(gòu)；參數(shù)5、201gA（）（或：L（）;lg（或：按對數(shù)分度）6、開環(huán)傳函中具有正實部的極點的個數(shù)，（或：右半S平面的開環(huán)極點個數(shù)）;閉環(huán)傳函中具有正實部的極點的個數(shù)（或：右半

28、S平面的閉環(huán)極點個數(shù),不穩(wěn)定的卞B的個數(shù)）;奈氏曲線逆時針方向包圍（-1,j0）整圈數(shù)。7、系統(tǒng)響應到達并保持在終值5%或2%誤差內(nèi)所需的最短時間（或：調(diào)整時間.調(diào)節(jié)時間）；響應的最大偏移量h（tp）與終值h（）的差與h（）的比的百分數(shù)。（或：h(tp) h()h()100% ,超調(diào))8、m(t)Kp tKpe(t)p 0e(t)dtTit(或：Kpe(t) Ki 0edt)；-1Gc(s) Kp(1s)Ts一Ki(或：Kp Kds)s9、A()K(Ti )2 1 .(T2 )2 1()900 tg 1(T1 ) tg 1(T2 )二、判斷選擇題（每題2分，共16分）1、C2、A3、B4、D5

29、、A6、D7、D8、A三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:三司屋困1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（S）四表達式；（4分）R（s）2、要使系統(tǒng)滿足條件：0.707,n2,試確定相應的參數(shù)K和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標,ts；（4分）4、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）Krs(s 3)25、確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）

30、2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線Lo（）如圖5所示：上）dB圖3對數(shù)幅頻特性曲線1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go（s）;（8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。圖3四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（s）包s）表達式；（4分）R（s）2、要使系統(tǒng)滿足條件：0.707,n2,試確定相應的參數(shù)K和；（4分）

31、3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標00,ts；（4分）4、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）Krs(s 3)25、確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線l0（）如圖5所示：1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G0（s）；（8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系

32、統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）42三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:R F(j)1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（s）C（s）表達式；（4分）R（s）2、要使系統(tǒng)滿足條件：0.707,n2,試確定相應的參數(shù)K和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標 , ts； （4分）4、5、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）s（s3）1、繪制該

33、系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線L0（）如圖5所示:圖3對散幅頻特性曲線1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go（s）;（8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。圖3四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（S）C以表達式；（4分）R（

34、s）2、要使系統(tǒng)滿足條件:0.707 ,2,試確定相應的參數(shù)K和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標00,ts；（4分）4、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）5、確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）后1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線Lo（）如圖5所示：1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go（s）；（8分）2、寫出該系統(tǒng)的

35、開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:圖41、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（S）2表達式；（4分）R（s）2、要使系統(tǒng)滿足條件：0.707,n2,試確定相應的參數(shù)K和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標,ts；（4分）4、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）Krs(s 3)25、確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位

36、反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線LK）如圖5所示：圖3對散幅頻特性曲線1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Go（s）;（8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。圖3四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:1、寫出閉

37、環(huán)傳遞函數(shù)（S）C以表達式；（4分）R（s）2、要使系統(tǒng)滿足條件:0.707 ,2,試確定相應的參數(shù)K和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標00,ts；（4分）4、r（t）2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess；（4分）5、確定Gn（s）,使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）后1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線Lo（）如圖5所示：1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞

38、函數(shù)Go（s）；（8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）試題四一、填空題(每空1分，共15分)1、對于自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面，即：、和,其中最基本的要求是。2、若某單位負反饋控制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s),則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。3、能表達控制系統(tǒng)各變量之間關系的數(shù)學表達式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學模型有、等。4、判斷一個閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，可采用、等方法。K5、設系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為

39、，s(T1s1)(T2s1)相頻特性為。6、PID控制器的輸入一輸出關系的時域表達式是,其相應的傳遞函數(shù)為。7、 最/J、相位系統(tǒng)是指0二、選擇題(每題2分，共20分)1、關于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù)F(s)=1+G(s)H(s)，錯誤的說法是()A、F(s)的零點就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點日F(s)的極點就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點CF(s)的零點數(shù)與極點數(shù)相同2s 1s2 6s 100則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為DF(s)的零點就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點2、已知負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)()。2A、s6s1000B、(s26s100)(2s1)0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點越靠近S

40、平面原點，則()。A、準確度越高B、準確度越低C、響應速度越快D、響應速度越慢4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為100,則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為()。(0.1s1)(s5)A、100B、1000C、20D、不能確定5、若兩個系統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的：A、閉環(huán)零點和極點B、開環(huán)零點C、閉環(huán)極點D、階躍響應6、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在c1處提供最大相位超前角的是()。10s110s1A、B、C、s10.1s17、關于PI控制器作用，下列觀點正確的有（）2s10.5s1D、0.1s110s1A、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；日積分部分主要是用來改善系統(tǒng)動態(tài)性能的；C比例系數(shù)無論

41、正負、大小如何變化，都不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性;D只要應用PI控制規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。8、關于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點正確的是（）。A、 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項系數(shù)都為正數(shù);B、 無論是開環(huán)極點或是閉環(huán)極點處于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、 如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項系數(shù)為負數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、 當系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時，系統(tǒng)不穩(wěn)定。9、關于系統(tǒng)頻域校正，下列觀點錯誤的是（）A一個設計良好的系統(tǒng)，相角裕度應為45度左右；B開環(huán)頻率特性，在中頻段數(shù)幅頻特性斜率應為20dB/dec；C低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動態(tài)性能要求決定；D利用超前

42、網(wǎng)絡進行串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡的相角超前特性。10、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）r（t）22tt2時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是（）A、0B、ooC、1010(2s1)-221s(s6s100),當輸入信號是D、20三、寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Cs）（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均可）。R（s）（8分）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）2、求出分離點坐標，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時的閉環(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)時間ts。(12分)s(s5)六、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性匕

43、()和串聯(lián)校正裝置的對數(shù)幅頻特性Lc()如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為c24.3rad/s：(共30分)1、寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s),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)Gc(s);(5分)3、寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)G0(s)Gc(s),畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性Lgc()，并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(15分)試題四答案一、填空題(每空1分，共15分)1、穩(wěn)定性快速性準確性穩(wěn)定性2、G(s)；3、微分方程傳遞函數(shù)(或結(jié)構(gòu)圖信號流圖)(任意兩個均可)4、勞思判據(jù)根軌跡奈奎斯特判據(jù)K0ii5、A()2,2；()900tg1(Ti)tg1(T

44、2),(T1)21)2i6、m(t)Kpe(t)K2te(t)dtKp皿Gc(s)Kp(1s)Ti0dtTiS7、S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點及開環(huán)零點二、判斷選擇題(每題2分，共20分)1、A2、B3、D4、C5、C6、B7、A8、C9、C10、D三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C0(結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均R(s)可)。n、Pi解：傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式G(s)C(s)L(2分)R(S)3條回路：LiGi(S)Hi(S),L2G2(S)H2(S),L3G3(s)H3(s)(1分)(1分)1對互不接觸回路：L1L3G1(s)H1(s)G3(s)H3(s)31Lii 1L1L31

45、Gi(s)Hi(s) G2(s)H2(s) G3(s)H3(s) Gi(s)Hi(s)G3(s)H3(s)(2分)1條前向通道:PiGi(s)G2(s)G3(s),11(2分)C(s) G(s) R(s)Gi(s)G2(s)G3(s)1Gi(s)Hi(s)G2(s)H2(s)G3(s)H3(s)Gi(s)Hi(s)G3(s)H3(s)(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、求出分離點坐標，并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(8分)解：1、由圖可以看出，系統(tǒng)有1個開環(huán)零點為：1(1分)；有2個開環(huán)極點為：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G（s）分）2、求分離點坐標111/曰,得d 1