自动控制原理试题库20套和答案详解.doc

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1、一、填空（每空 1 分，共 18 分）1自动控制系统的数学模型有 、共 4 种。2连续控制系统稳定的充分必要条件是 。离散控制系统稳定的充分必要条件是 。3某统控制系统的微分方程为：dttdc)(+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数(s)=；该系统超调%=；调节时间 ts(=2%)=。4某单位反馈系统 G(s)=)402.0)(21.0()5(1002ssss，则该系统是 阶 型系统；其开环放大系数 K=。5已知自动控制系统 L()曲线为：则该系统开环传递函数 G(s)=；C=。6相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。7采样器的作用是 ，某离散控制系统)()1()1(

2、)(10210TTeZZeZG（单 位 反 馈 T=0.1）当 输 入 r(t)=t 时.该 系 统 稳 态 误 差为 。二.1.求图示控制系统的传递函数.求：)()(SRSC（10 分）40 0.1-20 C L()dB G6 G2 G3 G4 G5 G1 R(s)C(s)+-G1 G2 G3 H2 H1 T R（s）C（s）-2.求图示系统输出 C（Z）的表达式。（4 分）三、计算 1 已知tTetf11)(求 F（s）（4 分）2 已知)5(1)(2sssF。求原函数 f（t）（6 分）3已知系统如图示，求使系统稳定时 a 的取值范围。（10 分）T-SaS )2(10SS 3S C（s

3、）R（s）四反馈校正系统如图所示（12 分）求：（1）Kf=0 时，系统的，n和在单位斜坡输入下的稳态误差 ess.（2）若使系统=0.707，kf应取何值？单位斜坡输入下 ess.=？五.已知某系统 L（）曲线，（12 分）（1）写出系统开环传递函数 G（s）（2）求其相位裕度)2(8SS kfs R(s)c(s)+j+j+j+1+1+1=2 p=0=3 p=0 p=2（1）（2）（3）（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其 K=？，max=?六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P 为开环右极点个数。为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。（要求简单写出判别依据）（12 分）-20 10

4、 25 c 100-40 L()七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0sssG将其教正为二阶最佳系统，求校正装置的传递函数 G0（S）。（12 分）一.填空题。（10 分）1.传递函数分母多项式的根，称为系统的 2.微分环节的传递函数为 3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之 4.单位冲击函数信号的拉氏变换式 5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为 型系统。6.比例环节的频率特性为 。7.微分环节的相角为 。8.二阶系统的谐振峰值与 有关。9.高阶系统的超调量跟 有关。10.在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。二试求下

5、图的传第函数(7 分)-G1 R+C G4 G2 G3 三设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统（如下图所示），设外作用力 F（t）为输入量，位移为 y（t）输出量，列写机械位移系统的微分方程（10 分）四系统结构如图所示，其中 K=8，T=0.25。（15 分）（1）输入信号xi（t）=1（t），求系统的响应；（2）计算系统的性能指标tr、tp、ts（5%）、p；（3）若要求将系统设计成二阶最佳=0.707，应如何改变 K 值 F（t）f y（t）k m X0（t）Xi（s）)1(TssK 0.5 10-60 4-20db/dec 1 0 L(w)w-40db/dec 12-20 20

6、五在系统的特征式为 A（s）=6s+25s+84s+123s+202s+16s+16=0，试判断系统的稳定性（8 分）六 最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量。（12 分）)1001.0)(11.0()(sssKsGsTsssG25.0,)4(1)(七某控制系统的结构如图，其中 要求设计串联校正装置，使系统具有 K1000 及。的性能指标。（13 分）.八设采样控制系统饿结构如图所示，其中 试判断系统的稳定性。（10 分）X0(s)Gc(s)G(s)Xis T X0(s)x0(t)XI(s)xI(t)G(s)九 已知单位负反馈系统的开环传递函数为：试绘制 K 由 0-

7、+变化的闭环根轨迹图,系统稳定的 K 值范围。(15 分)一、填空题：(每空 1.5 分，共 15 分)1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能力则该系统具有 。2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响，叫 。3.线性系统在零初始条件下输出量与输入量的 之比，称该系统的传递函数。4.积分环节的传递函数为 。5.单位斜坡函数信号的拉氏变换式 。6.系统速度误差系数 Kv=。7.系统输出由零上升到第一次穿过稳态值所需要的时间为 。8.二阶欠阻尼振荡系统的峰值时间为 。9.二阶振荡环节的频率特性为 。10.拉氏变换中初值定理为 。二设质量-弹簧-摩擦系统

8、如下图，f 为摩擦系数，k 为弹簧系数，p(t)为输入量，x(t)为输出量，试确定系统的微分方程。(11 分),)4()1()(22ssKsGM 三.在无源网络中，已知 R1=100k,R2=1M,C1=10F,C2=1F。试求网络的传递函数 U0（s）/Ur(s),说明该网络是否等效于两个 RC 网络串联？(12 分)四.设单位反馈控制系统的开环传递函数为 确定闭环系 统持续振荡时的 k 值。(12 分)R2 R1 C1 C2 ur u0)256)(4)(2()(2ssssKsG 五.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为 试中 T1=0.1(s),T2=0.5(s).输入信号为 r(t)=2

9、+0.5t,求系统的稳态误差。（11 分）六.最小相位系统对数幅频渐进线如下，试确定系统的传递函数。(12 分)1)(1(10)(21sTsTssG-20 0 5 20 30 40 0-20-60 100 0.1-40 L()七.试求)1(1)(2ssesEt的 z 变换.(12 分)八.已知单位负反馈系统的开环传递函数为 （1）试绘制 K 由 0+变化的闭环根轨迹图；（2）用根轨迹法确定使系统的阶跃响应不出现超调的 K 值范围；（3）为使系统的根轨迹通过-1j1 两点，拟加入串联微分校正装置（s+1），试确定的取值。（15 分）一。填空题（26 分）（1）开环传递函数与闭环传递函数的区别是_

10、 _。（2）传递函数是指_ _。（3）频率特性是指_ _。（4）系统校正是指_)15.0)(1()(sssKsG_。（5）幅值裕量是指_ _。（6）稳态误差是指_ _。（7）图 a 的传递函数为 G(s)=_。（8）图 b 中的 t=_。（9）图 c 的传递函数为 G(s)=_。（10）s3+5s2+8s+6=0 此特征方程的根的实部小于-1 时系统稳定的 k 值范围_。（11）图 d 的传递函数为 K=_。（12）图 e 的c=_。（13）图 f 为相位_校正。（14）图 g 中的=_Kg=_。（15）图 h、i、j 的稳定性一次为_、_、_。（16）A(s)=s6=2s5+8s4+12s3

11、+20s2+16s+16=0 则次系统是否稳定_。（17）开环传递 G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1T2,k、T1、T2)为常数)则max=_。-0.6 1 Re Im-0.6 图 g P=3 V=0 Re-1 Im 图 h Re Im P=2 V=1-1 图 i P=1 V=0 Re-1 Im 图 j 图 f c R2 R1 Uo Ui-20 Xo(s)Xi(s)G1(s)G2(s)图 a C(t)t t 0.1 1 0.98 1.3 图 b L()20-20 10 50 图 c-40 10 1 L()75 图 d c c 10 L()20-20 10 图 e 二、判断

12、题（每题 1 分，共 10 分）1.拉普拉斯变换的位移定理为 Lf(t-0)=e-sF(0+S)()2.在任意线性形式下 Laf1(t)+bf2(t)=aF1(s)+bF2(s)()3.原函数为wttfcos)(.则象函数 F（S）=22WSS ()4.G1(s)和 G2（S）为串联连接则等效后的结构为 G1s）.G2（S）()5.)(1)(ttr则SsR1)()6.设初始条件全部为零.)()(2ttXtX则)1(2)(2tettX()7.一阶系统在单位阶跃响应下 Tp3 ()8.二阶系统在单位阶跃信号作用下 当0时系统输出为等幅振荡()9.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数

13、大于零()10.稳态误差为)(.limsESesss ()三.求系统的传递函数。Xo(s)/Xi(s)、Xo(s)/D(s)、E(s)/Xi(s)、E(s)/D(s)。（10 分）E(s)D(s)Xo(s)Xi(s)G1(s)G2(s)G3(s)四复合控制系统结构图如下图所示，图中 K1、K2、T1、T2是大于零的常数。（10 分）a、确定当闭环系统稳定时，参数 K1、K2、T1、T2应满足的条件。b、当输入(t)=Vot 时，选择校正装置 G(s)使得系统无稳态误差。五设单位负反馈的开环传递函数为 G(s)=K/s(s+1)(0.25s+1)要求系统稳态速度误差系数 Kv5，相角裕度40o采

14、用串联校正，试确定校正装置的传递函数。（10 分）E(s)_ Xo(s)K1/T1s+1 K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s)六.已知 F(z)=8Z3+8Z2+8Z+3 判断该系统的稳定性。（10 分）七已知单位负反馈系统的闭环传递函数为 (1)试绘制参数 a 由 0+变化的闭环根轨迹图；(2)判断 点是否在根轨迹上；(3)由根轨迹求出使闭环系统阻尼比=0.5 时的 a 的值。.（14 分）一.填空题（每空 1 分，共 14 分）1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，用其动态过程中给定值与测量值之间产生的最大偏差来衡量系统动态过程的 。2.比例环节的传递函数为 。3.单位抛物线函数信号

15、的拉氏变换式 。4.系统特征方程的根具有一个根为零或实部为零时，该系统为 。5.系统位置误差系数 Kp=。6.一阶惯性环节的频率特性为 。7.G（s）=1+Ts 的相频特性为 。8.闭环频率指标有 、。9.常用的校正装置有 、。),3(j16)(2assassG10.z 变换中的 z 定义为 。二.分析下述系统的稳定性.（21 分）1.已知系统特征方程为:D(s)=s4+2s3+s2+2s+1=0 试判断系统的稳定性;（4 分）2.最小相角系统的开环幅相曲线如图 1 所示,试确定系统的稳定性;（4 分）3.开环对数频率特性如图 2 所示,而且有 v=1,p=1 试判断系统的稳定性;（6 分）4

16、.最小相角系统开环增益为K时,对数幅频特性L()如图3所示,现要求相角裕度为=45,试确定开环增益如何变化?（7 分）L()6 0 1-20 c -40 图 3 L()20-90-180 c()图 2 Im Re=c=1-1=0 0 图 1 1 三.系统结构如图 4 所示,试求系统传递函数(s)=)()(sRsC.（8 分）四.已知某单位反馈系统结构图如图 5(a)所示,其单位阶跃响应曲线如图 5(b)所示,试确定开环增益 K 和时间常数 T1,T2。（10 分）五.系统结构如图 6 所示.（12 分）1.试绘制 Ta=0 时的闭环极点;2.确定使系统为过阻尼状态时的 Ta 值范围;3.确定阻

17、尼比 =0.5 时的 Ta 值,确定相应的闭环极点位置,并计算此时输入 r(t)=t 时系统的稳态误差 ess C(s)R(s)G1 G2 H1 G3 H2 图 4 1.20 H(t)0.95 0（b）t/s 1)1)(1(21sTsTKR(s)C(s)(a)s1 s1 Ta C(s)E(s)R(s)图 6 图 5 六.已知系统开环传递函数:G(s)H(s)=)1()1(2TsstsK若 tT,t=T,t变化的闭环根轨迹图。（15 分）_ _ x0(s)x0(t)x0*(t)X0(z)T T E1(s)e1(t)e(t)Xi(s)xi(t)G1(s)H(s)G2(s);)1)(5.0)(2.0

18、()(sssKsG一.填空题（40 分）（1）控制系统的基本要求是_、_、_。（2）脉冲传递函数是_ _。（3）幅频特性是指_ _。（4）系统校正是指_ _。（5）幅值裕量是指_ _。（6）香农定理是指_ _。（7）图 a 的传递函数为 G(s)=_。（8）图 b 的闭环传递函数为 G(s)=_。（9）图 c 的传递函数为 G(s)=_。（10）s3+5s2+8s+6=0 此特征方程的根的实部小于-1 时系统稳定的 k 值范围_。（11）图 d 的传递函数为 K=_。（12）图 e 的c=_。（13）图 f 为相位_校正。（14）图 g 中的=_Kg=_。（15）图 h、i、j 的稳定性一次为

19、_、_、_。（16）A(s)=s6=2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0 则次系统是否稳定_。（17）开环传递 G(s)=k(T1s+1)/s2(T2s+1),(T1T2,k、T1、T2为常数)则max=_。-20 1 Re Im-0.8 图 g 1 C(t)t 0.1 1.3 图 b-40-20 10 1 L()20-20 10 50 图 c L()75 图 d c c 10 L()20-20 10 图 e Xo(s)Xi(s)G2(s)图 a 图 f c R2 R1 Uo Ui 二.判断题（每题 2 分，共 10 分）1.在任意线性形式下 Laf1(t)-bf2(t)=aF

20、1(s)-b F2(s)()2.拉普拉斯变换的终值定理为)(lim)(limssFtfst ()3.G1s）和 G2（S）为并串联连接则等效后的结构为 G1s G2（S）()4.设初始条件全部为零)()()()(.ttXtXtX则tetXt23sin32)(2()5.一阶系统在单位阶跃响应下Tts3%)5()三.求下图对应的动态微分方程（10 分）Re Im P=2 V=1-1 图 i P=1 V=0 Re-1 Im 图 k R2 C2 C1 R1 ui uo P=1 V=2 Re-1 Im 图 h 四.求系统的传递函数。Y1(s)/X1(s)、Yo(s)/X2(s)、Y2(s)/X1(s)、

21、Y2(s)/X2(s)。（10 分）五.复合控制系统结构图如下图所示，图中 K1、K2、T1、T2是大于零的常数。c、确定当闭环系统稳定时，参数 K1、K2、T1、T2应满足的条件。d、当输入(t)=Vot 时，选择校正装置 G(s)使得系统无稳态误差。（10 分）E(s)_ Xo(s)K1/T1s+1 K2/s(T2s+1)Gc(s)Xi(s)G1(s)G3(s)X2(s)Y1(s)Y2(s)X1(s)G4(s)G2(s)六.结构图如下，T=1s，求 G(z)。（10 分）七.设负反馈系统的开环传递函数为：试绘制 K 由 0-变化的闭环根轨迹图。（10 分）一、填空题 （每空 1 分，共 1

22、0 分）1.线性系统在零初始条件下 的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。2.系统的传递函数，完全由系统的 决定，而与外界作用信号的形式无关。3.系统特征方程的根具有一个正根或复根有负实部时，该系统为 。4.系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为 。5.由传递函数怎样得到系统的频率特性 。6.积分环节的频率特性为 。7.纯迟延环节的频率特性为 。8.G（s）=1+Ts 的幅频特性为 。9.高阶系统的调节时间跟 有关。10.幅频特性最大值与零频幅值之比为 。二试求下图的传递函数(7 分)Xi(t)Xo(t)(1e-Ts)/s 1/s(s+1);)136)(5)(1()(2ssssKsG+C

23、R-H1 H2 G4 G1 G2 G3 三 画出下图所示电路的动态结构图(10 分)四 已知系统的单位阶跃响应为x0（t）=1-1.8te4+0.8et9。试求：（1）闭环传递函数；（2）系统的阻尼比和无阻尼自然振荡频率n；（3）系统的超调量p和调节时间 ts。(13 分)C2 C1 i2(t)u1(t)R1 ui(t)i1(t)uc(t)五 在系统的特征式为 A（s）=6s+25s+84s+123s+202s+16s+16=0，试求系统的特征根。(8 分)六.最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量。(14 分)10-40 8-40db/dec 1 0 L(w)w-20

24、db/dec)125.0)(1()(sssKsG 七设单位反馈系统的开环传递函数为要求系统稳态速度误差系数 v5,相角裕度。，采用串联滞后校正，试确定校正装置的传递函数。(15 分)八已知2)1)(5.0()(zzzzF求 z 的反变换。(8 分)九、系统方框图如下图，求（1）当闭环极点为js31时的 K,K1值；（2）在上面所确定的 K1值下，试绘制 K 由 0+变化的闭环根轨迹图 （15 分）一.选择题（每题 1 分，共 10 分）1.反馈控制系统又称为（）A.开环控制系统 B闭环控制系统 B.扰动顺馈补偿系统 D输入顺馈补偿系统 2.位置随动系统的主反馈环节通常是（）A电压负反馈 B电流

25、负反馈 C转速负反馈 D位置负反馈 3.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（）A0 B=0 C01 D1 4.G(s)=1/(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)环节的对数相频特性的高频渐近线斜率为（）A-20dB B-40dB C-60dB D-80dB 5.某自控系统的开环传递函数 G(s)=1/(S+1)(S+2)，则此系统为（）A稳定系统 B不稳定系统 C稳定边界系统 D条件稳定系统 6若一系统的特征方程式为(s+1)2(s2)2+30，则此系统是（）A稳定的 B临界稳定的 C不稳定的 D条件稳定的 7.下列性能指标中的()为系统的稳态指标。A.P

26、B.ts C.N D.ess 8.下列系统中属于开环控制的为：()A.自动跟踪雷达 B.数控加工中心 C.普通车床 D.家用空调器 2sK 1+K1s R(s)C(s)-9.RLC 串联电路构成的系统应为()环节。A 比例 B.惯性 C.积分 D.振荡 10.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是()。A.幅频特性 B.相频特性 C.传递函数 D.频率响应函数 二试求下图的传递函数(6 分)三画出如图所示电路的动态结构图(10 分)R C H2 H1 G3 G1 G2-+H3-IL(s)sc1Uc（s）Ls Ui（t）IR(s)四某单位反馈系统结构如下图所示，已知 xi（t）=t，d（t

27、）=-0.5。试计算该系统的稳态误差。(11 分)五设复合控制系统如下图所示。其中，K1=2K2=1，T2=0.25s，K2K3=1。要求（1）当 r（t）=1+t+（1/2）t2时，系统的稳态误差；（2）系统的单位阶跃响应表达式 (11 分)_-k1 R+C K3S )1(22sTsk D(s)X0(s)Xi(s)12.04s)13(5.0ss 六.最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量。(15 分)七 某型单位反馈系统固有的开环传递函数为,要求系统在单位斜坡输入信号时，位置输入稳态误差ess0.1,减切频率c4.4rad/s,相角裕度。幅值裕度g(dB)100Db.

28、试用下图无源和有源相位超前网络矫正，系统，使其满足给定的指标要求。(13 分)-40 10-20db/dec 1-20 10 0 L(w)w)1()(ssKsG 八系统结构如图所示，求输出量 z 的变换 X0(z).(10 分)九.系统方框图如图 2-4-21 所示，绘制 a 由 0+变化的闭环根轨迹图，并要求：（1）求无局部反馈时系统单位斜坡响应的稳态误差、阻尼比及调节时间；（2）讨论 a=2 时局部反馈对系统性能的影响；（3）求临界阻尼时的 a 值。（15 分）_ T T x0*(tX0(z)X0(s)x0(t)XI(s)xI(tG1 G2 G3 G4 G5+)1(1ss as R(s)E

29、(s)C(s)-图 2-4-21 一选择题（每题 1 分，共 10 分）1.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（）A.稳态性能 B.动态性能 C.稳态和动态性能 D.抗扰性能 2.有一线性系统，其输入分别为 u1(t)和 u2(t)时，输出分别为 y1(t)和 y2(t)。当输入为 a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（）A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)3.某串联校正装置的传递函数为 Gc(S)=KSST1T1(0z1p10，则实轴上的根轨迹为（）A.（-，-p2,-z1

30、,-p1 B.(-,-p2 C.-p1,+D.-z1,-p1 6.设系统的传递函数为 G(s)=1s5s2512，则系统的阻尼比为（）A.251 B.51 C.21 D.1 7.设单位负反馈控制系统的开环传递函数 Go(s)=)as(sK，其中 K0,a0，则闭环控制系统的稳定性与（）A.K 值的大小有关 B.a 值的大小有关 C.a 和 K 值的大小有关 D.a 和 K 值的大小无关 8.在伯德图中反映系统动态特性的是()。A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映 9.设开环系统的频率特性 G(j)=2)j1(1，当=1rad/s 时，其频率特性幅值 G(1)=()。A.1 B.2

31、C.21 D.41 10.开环传递函数为 G(s)H(s)=)3s(sK3,则实轴上的根轨迹为()。A.-3,B.0,C.(-,-3)D.-3,0 二系统的结构图如下：试求传递函数 C（s）/R（s）。（15 分）。三系统特征方程为 s6+30s5+20s4+10s3+5s2+20=0 试判断系统的稳定性（6 分）_ R GG)101.0()1(10)(2ssssG 四系统的闭环传递函数 C（s）/R（s）为n2/(s2+2ns+n2)误差定义为 e=r-c,试求系统在 r(t)为 l(t)、tl(t)时的稳态误差。（15 分）五控制系统的开环传递函数 画出幅频特性曲线，试判断系统的稳定性，并

32、计算稳定裕度。（15 分）六系统校正前后的开环传递函数如图，试求校正装置。（15 分）20 10 0.1-40-40-20-20 L 1 七设系统的结构如下图所示，采样周期 T=1s，设 K=10，设分析系统的稳定性，并求系统的临界放大系数。（15 分）八若某系统，当阶跃输入作用 r(t)=l(t)时，在零初始条件下的输出响应为 C(t)=1-e-2t+e-t.试求系统的传递函数和脉冲响应。（9 分）一判断题 （每题 1 分，共 10 分）_ C(s)R(s)seTs1)1(ssK 1在任意线性形式下 Laf1(t)+bf2(t)=aF1(s)+bF2(s)2拉普拉斯变换的微分法则 )()(2

33、22sFSdttfdL .3 G1s）和 G2（S）为并串联连接则等效后的结构为 G1s G2（S）4一阶系统在单位阶跃响应下Tts3%)5(5二阶系统在单位阶跃信号作用下 当0时系统输出为等幅振荡 6.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零 7系统的特征方程为025103234ssss则该系统稳定 8单位负反馈系统中)15.0)(1(2)(ssssG当221)(ttr时0sse 9.典型比例环节相频特性00)(w 10141)(ssG的转折频率为 4 二仓库大门自动控制系统的工作原理如图所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统的原理方框图。(10 分)放大

34、器 电动机 绞盘 电位器 关门开关 开门开关 大门（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）三电路如图所示，ur(t)为输入量，uc(t)为输出量，试列写该电网络的动态方程并求传递函数 uc(s)/ur(s)。(13 分)四控制系统如图所示，试确定系统的稳态误差。(13 分)ur R1 i1+i2 u0 C i1 L i2 R2 uc s1)12.0(10ss 0.5 -r=1+t c n=0.1 e 五 单位负反馈系统的结构图如图所示，试画出 K0 时闭环系统的根轨迹图（要求按步骤作）。(13 分)六已知系统的闭环传递函数为 当输入 r(t)=2sint 时，测得输出cs(t)=4sin(t-

35、45)，试确定系统的参数，n。(13 分)20()2(sssK 22ss R(s)C(s)2222)(nnnsss 七系统结构如图所示，已知当 K=10，T=0.1 时，系统的截止频率c=5 若要求c不变，要求系统的相稳定裕度提高45，问应如何选择 K，T？(15 分)八(13 分)试求 F(z)=)2)(1(10zzz的 Z 反变换。一.判断题 (每题 1.5 分，共 15 分)1.拉普拉斯变换的积分法则 )(1)(22SFsdttfL 2.一阶系统在单位阶跃响应下Tts3%)2(3.二阶系统在单位阶跃信号作用下 当01时系统输出为等幅振荡 4.稳态误差为)(limteesss 5.系统的特

36、征方程为010092023sss则该系统稳定 6.单位负反馈系统中)15.0)(1(2)(ssssG当)(1)(ttr时0sse 7.系统输出的振幅与输入振幅之比称为幅频特性 8.频率特性只对系统适用，对控制元件，部件，控制装置不适用 9.在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的参数比称为频率特性 10.对幅频特性的纵坐标用 L（）表示且 L（）=20LgA()1)1(sTsK G(s)-e r(t)c(t)()()()()()()()()()()二.化简结构图，求系统传递函数?)()(sRsC （10 分）（2）.当 A（s）=G（s）时，求)()(sRsC （8 分）.上题中当 G（s）=

37、A（s）=)2)(1(100ss,r（t）=0，n（t）=1（t）时，选择 H（s）使ttc)(l i m=0。（7 分）三.系统如右，0*K，画根轨迹。（13 分）N（s）=0 A（s）H（s）G（s）R(s)N(s)C(s)+-四.已知传递函数 G（s）=3154581642252323423sssssss，试判断此传递函数是否为最小相位传递函数。（12 分）五.已知开环传递函数 Gk（s）=)50()1()2(5002sss,画出对数幅频特性曲线（用分段直线近似表示）。（12 分）六.3)(s1)s(s2s)s(F2 求?)t(f （13 分）七已知序列 x(n)和 y(n)的 Z 变换

38、为 试确定序列 x(n)和 y(n)的初值和终值 （10 分）一.判断题(每题 1.5 分，共 15 分)1.拉普拉斯变换的微分法则 )()(222sFSdttfdL 2.一阶系统在单位阶跃响应为TteTty1)()12.04.0)(1(52.02.13)(223zzzzzzzX)2)(1(10)(zzzzY（）（）3.二阶系统在单位阶跃信号作用下 当0时系统输出为等幅振荡 4.系统的特征方程为025103234ssss则该系统稳定 5.单位负反馈系统中)15.0)(1(2)(ssssG当)(3)(ttr时0sse 6.系统输出的相位与输入相位之差称为相频特性 7.频率特性适用于线性正常模型.

39、8.典型比例环节相频特性00)(w 9.开环对数幅频特性曲线低频积的形状只决定于系统的开环增益 K 和积分环节的数目 V（对最小相位系统而言）10.谐振峰值反映了系统的平稳性 二.对于图所示系统，假设运算放大器是理想的运算放大器，被控对象是不可改变的。（1）.画出系统方块图，写出传递函数)()(sVsVio；(10 分)（2）.求系统单位阶跃响应。分析系统是否处于欠阻尼状态，如果不是，如何改善系统才能既不提高系统的阶次又能使系统处于欠阻尼状态。(10 分)1M 1M 1M 1M 1M 1F V2 V1-Vi Vo 被控对象（）（）（）（）（）（）（）（）三.判断特征方程为 s3+7s2+17s

40、+11=0 的系统是否具有=1 的稳定裕度。(10 分)四反馈控制系统如图所示，被控对象及测量环节传递函数不可改变，Gc（s）为控制器传递函数，R（s）为控制输入，C（s）为输出，N1（s）、N2（s）分别为加在被控对象输入、输出上的干扰，N3（s）为测量干扰。要求系统分别在响应：（1）r(t)=t*1(t),n1(t)=n2(t)=n3(t)=0（2）r(t)=1(t),n1(t)=1(t),n2(t)=n3(t)=0（3）r(t)=1(t),n2(t)=1(t),n1(t)=n3(t)=0（4）r(t)=1(t),n3(t)=1(t),n1(t)=n2(t)=0 时，稳态误差为零。试求以上

41、 4 钟情况各对控制器传递函数 Gc（s）有何要求？(14 分)五.系统闭环特征方程为 s3-3s2+2s+K(s+10)=0，试概略绘制 K 由 0+变化的闭环根轨迹图。(12 分)G（s）)2(2ss 1010s 测量环节 控制器 被控对象 N1(s)N2(s)N3(s)+C(s)R(s)+-+六.设单位负反馈系统的开环传递函数为 其中 K0，若选定奈奎斯路径如图所示：（1）画出系统与该奈氏路径的奈氏曲线即该奈氏路径在 Gk（s）平面中的映射；（2）根据所画奈氏曲线即奈奎斯特稳定判断闭环系统稳定的条件；（3）当闭环系统不稳定时计算闭环系统在右半 s 平面的极点数。(15 分)七.已知一单位

42、反馈系统的开环对数频率特性如图所示：(14 分)（1）系统的开环传递函数；（2）以梅逊增益公式为基础，画出与该系统相应的信号流图（也可用直接分解法）；=-=+=0-=0+Re Im R s 0-40dB/dec rad/s 2/3-20dB/dec 3 L(),dB 0)15()1()(sssKsGk 一选择题：(每题 1.5 分，共 15 分)1.实验中可以从()获取频率特性。A.稳定的线性和非线性系统 B.不稳定的线性和非线性系统 C.不稳定的线性系统 D.稳定的线性系统 2.传递函数的概念适用于（）系统。A 线性、非线性 B.线性非时变 C 非线性定常 D.线性定常 3系统的动态性能包括

43、（）。A 稳定性、平稳性 B.平稳性、快速性 C 快速性、稳定性 D.稳定性、准确性 4 确定系统根轨迹的充要条件是（）。A 根轨迹的模方程 B.根轨迹的相方程 C 根轨迹增益 D.根轨迹方程的阶次 5 正弦信号作用于线性系统所产生的频率响应是（）。A 输出响应的稳态分量 B.输出响应的暂态分量 C 输出响应的零输入分量 D.输出响应的零状态分量 6系统的传递函数完全决定于系统的()。A输入信号 B.输出信号 C.结构和参数 D.扰动信号 7控制系统的相位稳定裕量反咉了系统的()。A稳定性 B.稳态性能 C.快速性 D.动态性能 8一般来说，系统增加积分环节，系统的稳定性将（）。A变好 B.变

44、坏 C.不变 D.可能变好也可能变坏 9系统开环对数幅频特性 L()中频段主要参数的大小对系统的（）性能无影响。A.动态 B.稳态 C.相对稳定性 D.响应的快速性 10反馈控制系统又称为（）A开环控制系统 B闭环控制系统 C扰动顺馈补偿系统 D输入顺馈补偿系统 二系统结构图如下，试求（1）当10k时系统的动态性能；（2）使系统阻尼比707.0的k值；（3）当6.1k时系统的动态性能。(15 分)三.系统方框如图所示，E（s）=R（s）C（s）,试求传递函数：（10 分）（1）)()(sRsC，)()(1sNsC，)()(2sNsC；（2）)()(sRsE，)()(1sNsE，)()(2sNs

45、E。四.（15 分）系统结构如图所示：求*0K 时的根轨迹。G1 G3 G2 21GR(s)+N1(s)N2(s)C(s)-五.系统方框图如图所示，设 r（t）=n（t）=1（t），系统中各环节传递函数如下：G1（s）=105.0sK，G2（s）=51s，H（s）=2.5 试求：（1）系统的稳态误差；（2）在扰动作用点左侧的前向通路中串入积分因子s1，后，求系统的稳态误差；（3）在扰动作用点右侧的前向通路中串入积分因子s1，后，求系统的稳态误差；（4）在（3）所述的情况下，拟对扰动加装补偿环节，以使扰动对输出无影响，试求补偿环节的传递函数并画出补偿后的方框图。（15 分）G2(s)H(s)G1

46、(s)R(s)C(s)E(s)N(s)-六.某控制系统的开环传递函数为 G（s）=)15.0)(12.0(6sss;a)试求系统的相位裕量和幅值裕量；b)如采用传递函数 Gc（s）=ss08.014.01的串联超前校正装置，试绘制校正后系统的伯德图（不用修正），并求此时的相位裕量；c)讨论校正后系统的动态性能有何改进。（15 分）七、采样控制系统框图如下：其中 T=1.K=10.试分析该系统的稳定性。并求该系统临界稳定时 K 值。（15 分）一.选择题（.每题 2 分，共 20 分）1.单位斜坡函数 f(t)=t 的拉氏变换式 F(s)=（）As B 1 CS2 D 1/S2 2单位抛物线输入

47、函数 r(t)的数学表达式是 r(t)（）Aat2 B1/2 Rt2 Ct2 D1/2 t2 3当二阶系统特征方程的根为具有负实部的复数根时，系统的阻尼比为（）A0 B0 C00 时闭环系统的根轨迹图，并求出有一个闭环极点为-3 时开环增益 K 的值和这时另外两个闭环极点。21sk K2s R(s)E(s)C(s)2*)1()4()(sssKsG（15 分）五、单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)，设 G(s)无右半面的极点和零点，其对应的对数幅频渐近曲线如图所示（c为已知值），试写出开环传递函数 G(s)的表达式并作出相频特性曲线，分析闭环系统的稳定性。（13 分）六.单位负反馈系统的开

48、环传递函数为 这里 K0。试用奈奎斯判特判据 讨论闭环系统的稳定性（要求作出奈奎斯判特曲线）。（14 分）L()/dB -20 c-60/(rad/s)系统对数幅频渐近曲线 2)1()14.0()(sssKsG 七.采用系统的结构框图如下所示，采用周期 T=1s，试确定控制器的脉冲传递函数 D(z)，使该系统在单位阶跃信号作用下为最小拍无差系统。（13 分）一.判断题：(每题 1.5 分共 15 分)1.一阶系统在单位斜坡响应为TteTTtty1)(2.二阶系统在单位阶跃信号作用下 当0时 该系统输出稳定 3.系统的特征方程为01233234ssss则该系统稳定 4.单位负反馈系统中)15.0

49、)(1(2)(ssssG当221)(ttr时0sse 5.典型积分环节相频特性090)(6.频带频率反映系统的快速性 7.系统谐振峰值越大.超调量越大 e*(t)(tr-e(t)u(t)c(t)seTs1)110(1ss u*(t)D（z）（）（）（）（）（）（）（）8.三频段适用的前提是系统闭环稳定 9.141)(ssG的转折频率为 4 10.单位阶跃响应为 对应的频率特性为 二.系统结构如图所示。若要求闭环系统的阻尼比=22，阶跃响应的调节时间 ts=1,试确 定 k1,k2的数值。（13 分）三系统结构如图所示，图中 T1=0.1，T2=0.2。为了保证 r(t)=t3作用下系统的稳态误

50、差ess变化的闭环根轨迹图。（15 分）;)12()1()(sssKsG 六.方框图如图所示，若系统的%=15%，tp=0.8s。试求：（1）K1、K2值；（2）r(t)=1(t)时的调节时间 ts和上升时间 tr。（15 分）七.设系统的开环传递函数没有右平面的零点和极点，且开环渐进对数幅频特性曲线为下图中的 L0加入串联校正环节后的开环渐进对数幅频特性曲线为图中的 L1求校正环节的传递函数，画出该环节的伯德图（对数幅频特性曲线用渐进线表示），并说明该校正环节的作用（15 分）)1(1ssK sK21 R(s)C(s)-40-40-20-20-40 3-40-20 4 2 1 5 L1 L0