《自动控制原理》试卷及答案（A26套）(7)

自动控制原理试卷A（11）

一、问答题（30分）

1．试画出一般自动控制系统的原理结构图，并简要说明各部分的作用？（6分）

2．什么是最小相位系统和非最小相位系统？最小相位系统的主要特点是什么？（6分） 3．试画出超前网络的伯德图，并说明其特点以及用频率法超前校正的使用条件？（6分） 4．相平面分析法使用的局限性是什么？（6分） 5．写出绘制根轨迹的条件方程？（6分） 二、（10分）已知系统由如下方程组成 ，试画出该系统的方框图或信号流图，并求出闭环

Y(s)传递函数。

X(s)X1(s)?G1(s)X(s)?G1(s)[G7(s)?G8(s)]Y(s)

X2(s)?G2(s)[X1(s)?G6(s)X3(s)] X3(s)?[X2(s)?Y(s)G5(s)]G3(s)

Y(s)?G4(s)X3(s)

三、（10分）一系统如下图所示

（1）要使系统闭环极点在?5?j5处，求相应的K1,K2值； （2）设计G1(s)使系统在r(t)单独作用下无稳态误差； （3）设计G2(s)使系统在n(t)单独作用下无稳态误差。

G1(s)R(s)?K1s?1??G2(s)1sN(s)C(s)K2s?1

k。

s(s?6)(s?3)

四、（10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?（1）绘制系统的根轨迹（0?k??）；

（2）求系统临界稳定的k值与系统的闭环极点。 五、（10分）试回答下列问题，着重从物理概念说明：

（1）有源校正装置与无源校正装置有何不同特点？在实现校正规律时，它们的作用是否相同？

（2）相位滞后网络的相位角是滞后的，为什么可以来改善系统的相位裕量？ （3）滞后从抑制噪音的角度考虑，最好采用哪种校正形式？

六、（10分）某单位负反馈系统前向通路上有一个描述函数为N(A)?e部分的传递函数为G(s)?荡的参数。

?j?4A非线性环节，线性

30，试用描述函数法确定系统是否产生自振荡？若存在求自振s(s?2)七、（10分）离散系统方框图如下图所示。当输入r(t)?2?1(t)，要求稳态误差e*ss?0.1,求 k的取值范围。

R（s） T =0.1 C（s） k 1?e?Ts (s?1) s

参考答案A(11)

1、 略。 2、

G2G3G4Y(s)? X(s)1?G2G3G6?G2G3G4G7?G2G3G4G8?G3G4G53、 （1）K1??50,K2??1s,G1??,G2?s 50K2s?14、（1）根轨迹略。（2）k=162。（3）系统的闭环极点：-9，?j32 5、略。

6、??2,A?5.3 7、18?K?20.1

自动控制原理A(12）

一、填空（15分）

1． 在古典控制理论中，描述控制系统的数学模型有------------------、----------------------、---------------等。

2． 为了减小稳态误差，可------------前向通道积分环节个数或----------开环增益。 3． PID控制器的传递函数为-------------------------------，其中积分时间越大，积分作用越------，微分时间越大，微分作用越-----------。

4．利用“三频段”的概念，可以由开环频率特性方便地分析系统特性。低频段斜率和位置决定了系统的----------------；中频段斜率、开环截止斜率及中频段长度表征了系统的---------------；高频段特性则反映了系统的-----------------------------------------。 5．非线性系统的分析设计方法有--------------、------------------、----------------等。

6．对于用闭环脉冲传递函数描述的采样控制系统，系统稳定的充分必要条件是----------------------------------------------------------------------------------------------------------。

二、（10分）系统方框图如下图所示，试用梅逊公式求出它们的传递函数

C(s)。 R(s)R(s)?10s?1kS1sC(s)

三、（15分）已知某控制系统的结构图如下图所示：

N(s)R(s)E(s)?200.01s?1?0.1s(0.5s?1)C(s)

图中，R(s)和N(s)分别是系统的给定输入和扰动输入量，C(s)是输出量。求： （1） 确定系统在给定r(t)?1(t)作用下的动态性能指标（超调量?%和调节时间ts）； （2） 确定系统在给定信号r(t)?0.2t和扰动信号n(t)?1(t)共同作用下的稳态误差ess。 四、（15分）如下图所示的控制系统。试画出系统随参数a变化的根轨迹，并确定使闭环主导极点的阻尼比为0.5时的a值。

10s ?a r e y

s(s?1)s?8

五、（15分）系统结构图以及校正后的对数幅频特性渐近线如下图所示。 求：（1）写出串联校正装置的传递函数G校(s)；说明是什么型式的校正； （2）画出G校?s?的幅频特性渐近线，标明各转折点角频率。

? R(s) E(s)G校?s?Go?s?C(s)?

L???-20 -40 -20 0 0.01 0.1 1 Go(s)?80s(s?2)(s?20)

5 10 -40 20 100 ?-60 六、（15分）已知系统结构如下图所示，k?1,T?1s,r(t)?(1?t)?1(t)，求系统的稳态误差。

r(t) e（t） T=0。1 c（t） e*（t）

1?e?Tss ks(s?1) 七、（15分）非线性系统如下图1所示，G(j?),?1曲线如下图2所示。 N(A)（1） 判断系统是否存在自振荡？若存在，求出自振荡频率和相应的开环增益k； （2） 试定性分析，当k增大时，系统的自振荡振幅和频率会怎样变化？

+j

1350 + k N（A） E A -π/4 s(s?1) w 图1 图2