自动控制原理试题四
《自动控制原理》典型考试试题
《 自动控制原理 》典型考试试题（时间120分钟）院/系 专业 姓名 学号第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求一、（共15分）已知系统的结构图如图所示。
请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。
G4H1G3G1G 2N(s)C(s)R(s)--+++二 、（共15分）已知系统的结构图如图所示。
试求传递函数)()(s R s C ，)()(s N s C 。
三、（共15分）已知系统的结构图如图所示。
试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。
G1G2R(s)-++C(s)-+四、（共15分）系统结构图如图所示，求X(s)的表达式G4(s)G6(s)G5(s)G1(s)G2(s)N(s)C(s)R(s)--G3(s)X(s)五、（共15分）已知系统的结构图如图所示。
试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)和C(s)/D(s)。
G1G2R(s)-++C(s)-+D(s)G3G4六、（共15分）系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数)()(s R s C 。
七、（15分）试用结构图等效化简求题图所示各系统的传递函数)()(s R s C一、（共15分）某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。
二、（共10分）设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。
试确定系统参数,1K 2K 和a 。
三、（共15分）已知系统结构图如下所示。
求系统在输入r(t)=t 和扰动信号d(t)=1(t)作用下的稳态误差和稳态输出)(∞C2/(1+0.1s)R(s)-C(s)4/s(s+2)E(s) D(s)四、（共10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为：2()(2)(4)(625)KG s s s s s =++++试确定引起闭环系统等幅振荡时的K 值和相应的振荡频率ω五、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为12 )1()(23++++=s s s s K s G α若系统以2rad/s 频率持续振荡，试确定相应的K 和α值第三章：主要包括稳、准、快3个方面稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。
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三、(8分)写出下图所示系统的传递函数 （结构图化简，梅逊公式均可）。
四、（共20分）设系统闭环传递函数 ，试求：
1、 ； ； ； 时单位阶跃响应的超调量 、调节时间 及峰值时间 。（7分）
2、 ； 和 ； 时单位阶跃响应的超调量 、调节时间 和峰值时间 。（7分）
3、根据计算结果，讨论参数 、 对阶跃响应的影响。（6分）
4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、、
等方法。
5、设系统的开环传递函数为 ，则其开环幅频特性为，
相频特性为。
6、PID控制器的输入－输出关系的时域表达式是，
其相应的传递函数为。
7、最小相位系统是指。
二、选择题（每题 2 分，共20分）
1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( )
试题四
一、填空题（每空 1 分，共15分）
1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、和，其中最基本的要求是。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为 ，则该系统的开环传递函数为。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。
五、已知系统开环传递函数为 均大于0，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。(16分)［第五题、第六题可任选其一］
六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)
七、设控制系统如图4，要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，相角裕度不小于40o，幅值裕度不小于10 dB，试设计串联校正网络。( 16分)
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试题一三、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。
图3四、（共20分）系统结构图如图4所示：1、写出闭环传递函数()()()C s s R s Φ=表达式；（4分） 2、要使系统满足条件：707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的参数K 和β；（4分） 3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（4分）4、t t r 2)(=时，求系统由()r t 产生的稳态误差ss e ；（4分）5、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。
（4分）五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rK G s s s =+:1、绘制该系统以根轨迹增益K r 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）2、确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围。
（7分）六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L ω如图5所示：图41、写出该系统的开环传递函数)(0s G ；（8分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。
（3分）3、求系统的相角裕度γ。
（7分）4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4分）试题一答案三、(8分)建立电路的动态微分方程，并求传递函数。
解：1、建立电路的动态微分方程 根据KCL有200i 10i )t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+-(2分)即 )t (u )t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dtC R R R R dt C R R +=++ (2分)2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得)(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)得传递函数 2121221i 0)(U )(U )(R R Cs R R R Cs R R s s s G +++== (2分)四、(共20分)解：1、（4分） 22222221)()()(n n n s s K s K s K sK s K s Ks R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ 2、（4分） ⎩⎨⎧=====2224222n n K K ξωβω ⎩⎨⎧==707.04βK3、（4分） 001032.42==--ξξπσe83.2244===ns t ξω4、（4分） )1(1)(1)(2+=+=+=s s K s s K sK s Ks G βββ ⎩⎨⎧==11v K K β 414.12===βKss K Ae 5、（4分）令：0)()(11)()()(＝s s G ss K s N s C s n n ∆-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==Φβ, 得：βK s s G n +=)(五、(共15分)1、绘制根轨迹 （8分）(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）； （1分）(3) 3条渐近线： ⎪⎩⎪⎨⎧︒︒±-=--=180,602333a σ （2分） (4) 分离点：0321=++d d 得： 1-=d （2分） (模值条件) 432=+⋅=d d K r (5)与虚轴交点：096)(23=+++=r K s s s s D[][]⎩⎨⎧=+-==+-=06)(Re 09)(Im 23r K j D j D ωωωωω ⎩⎨⎧==543r K ω （2分） 绘制根轨迹如右图所示。
《自动控制原理》试题及答案,推荐文档
《自动控制原理》试题及答案1、若某串联校正装置的传递函数为(10s+1)/(100s+1)，则该校正装置属于(B )。
3分2、在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A）3分3、在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（D）3分A是一种相位超前校正装置B能影响系统开环幅频特性的高频段C使系统的稳定性能得到改善D使系统的稳态精度得到改善4、用超前校正装置改善系统时，主要是利用超前校正装置的（A ）3分5、I型系统开环对数幅频特性的低频段斜率为（B ）9分6、设微分环节的频率特性为G(jω)，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标平面上的奈氏曲线是（）9分7、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是( )。
9分8、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的( ) 9分9、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( ) 7分10、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( ) 2分11、若某最小相位系统的相角裕度γ>0，则下列说法正确的是( )。
2分12、某环节的传递函数是G(s)=5s+3+2/s，则该环节可看成由（D ）环节组成。
2分13、主导极点的特点是（A ）2分14、设积分环节的传递函数为G(s)=K/s，则其频率特性幅值A(ω)=（）2分15、某环节的传递函数为K/(Ts+1)，它的对数幅频率特性随K值增加而（）2分16、某系统的传递函数是G(s)=1/(2s+1)，则该可看成由（C ）环节串联而成2分17、若系统的开环传递函数在s右半平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）2分18、某校正环节传递函数G(s)=(100s+1)/(10s+1)，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（D）2分19、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（C）2分20、最小相位系统的开环增益越大，其（）2分21、一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率ω=1/T时，则相频特性∠G(jω)为（）2分22、ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（）2分23、开环传递函数为G(s)H(s)=(s+3)/(s+2)(s+5)，则实轴上的根轨迹为（B）2分24、开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s*s*s(s+4))，则实轴上的根轨迹为（）2分25、某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=K/(s(s+1)(s+5))，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定。
自动控制原理试题(卷)(含答案解析)
1、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定使系统产生持续振荡的 值，并求振荡频率 。（6分）
2、下图中，图（a）为某一系统的开环幅相频率特性曲线，图（b）为另一系统的开环对数幅相频率特性曲线，PR为开环右极点数，试判断两个系统的闭环稳定性。（6分）
（a）（b）
燕山大学试卷密封线共8页第7页
六、（共9分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试求：
1、绘制开环对数幅频特性曲线的渐近线。（4分）
2、输入为 时，闭环系统的稳态输出 。（5分）
七、（共11分）图（a）、（b）中，实线分别为两个最小相位系统的开环对数幅频特性曲线，采用校正后，曲线由实线变为虚线，试问：
1、串联校正有哪几种形式？（3分）
2、K、无阻尼振荡角频率 、有阻尼振荡角频率 的值。（6分）
3、系统的开环传递函数 。（2分）
4、静态误差系数Kp，Kv和Ka。（3分）
5、系统对单位阶跃、单位斜坡、单位加速度输入的稳态误差 ， ， 。（3分）
6、峰值时间 ，最大超调量 。（4分）
7、输入信号为 时，系统的稳态输出 、输出最大值 。（4分）
，即
所以， ，
2、（6分）
（a）N＋－N－＝0－2＝0，ZR＝PR－2N＝6，所以闭环不稳定。（3分）
（b）N＋－N－＝2－1＝1，ZR＝PR－2N＝0，所以闭环稳定。（3分）
六、（共9分）
1、（4分）
所以， ， ；
2、（5分）
闭环传函为 ，
频率特性为
， ，即：
，即：
；
系统稳态输出为：
七、（共11分）
2、图（a）、（b）应分别采取什么校正方法？（4分）
3、图（a）、（b）所采取的校正方法分别改善了系统的什么性能？（4分）
自动控制原理试题及答案
自动控制原理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环系统与闭环系统的主要区别在于（）。
A. 是否有反馈B. 控制器的类型C. 系统是否稳定D. 系统的响应速度答案：A2. 在控制系统中，若系统输出与期望输出之间存在偏差，则该系统（）。
A. 是闭环系统B. 是开环系统C. 没有反馈D. 是线性系统答案：B3. 下列哪个是控制系统的稳定性条件？（）A. 所有闭环极点都位于复平面的左半部分B. 所有开环极点都位于复平面的左半部分C. 所有闭环极点都位于复平面的右半部分D. 所有开环极点都位于复平面的右半部分答案：A4. PID控制器中的“P”代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案：A5. 在控制系统中，超调量通常用来衡量（）。
A. 系统的稳定性B. 系统的快速性C. 系统的准确性D. 系统的鲁棒性答案：C6. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则闭环传递函数T(s)是（）。
A. G(s)H(s)B. G(s)H(s)/[1+G(s)H(s)]C. 1/[1+G(s)H(s)]D. 1/G(s)H(s)答案：B7. 根轨迹法是一种用于（）的方法。
A. 系统稳定性分析B. 系统性能分析C. 系统设计D. 系统故障诊断答案：B8. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的零点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. G(s)和H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：A9. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的极点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. 1+G(s)H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：C10. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则系统的稳态误差与（）有关。
自动控制原理试题及答案
自动控制原理试题及答案1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。
解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。
工作原理：被控制量为衣服的干净度。
洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。
系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。
闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。
工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。
水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。
当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。
一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。
1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成？各个环节分别的作用是什么？解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。
各个基本单元的功能如下：（1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。
（2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。
（3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。
（4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。
常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。
（5）放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时，可通过放大元件将微弱信号作线性放大。
自动控制原理考试试卷
自动控制原理试题2． （10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t ，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。
3.（12分）当ω从0到+∞变化时的系统开环频率特性()()ωωj j H G 如题4图所示。
K 表示开环增益。
P 表示开环系统极点在右半平面上的数目。
v 表示系统含有的积分环节的个数。
试确定闭环系统稳定的K 值的范围。
4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)(,)(s E s C1．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(4)(+=S S s G ，求该系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
3．（10分）系统闭环传递函数为2222)(nn n s s G ωξωω++=，若要使系统在欠阻尼情况下的单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调节时间小于6s ，峰值时间小于6.28s ，试在S 平面上绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。
（8分）0,3==p v （a ）0,0==p v （b ） 2,0==p v （c ） 题4图 题2图6． （15分）已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如下图所示（分段直线近似表示）1、．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(6)(+=s s s G ，试求系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。
3、（10分）已知系统的结构图如下，试求： （1）开环的对数幅频和相频特性曲线；（2）单位阶跃响应的超调量σ%，调节时间ts ； （3）相位裕量γ，幅值裕量h 。
7．（15分）已知系统结构图如下图所示，试求传递函数)()(,)()(s R s E s R s C 。
3． （10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t ，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。
8．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)()(s R s C 。
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**学院课程考试专用
**学院 **系 级 电子本科，1＋3、 3＋2（专升本） 学年 第1学期
《自动控制理论》试卷 B
一、选择题（每小题 2 分，共 20 分。
请将答案填在下面的表格内）
1、伯德第一定理要求穿越频率ωc 附近线段 斜率应为（ ）DB/Dec 。
A 、―20， B 、―40， C 、+40， D 、+20。
2、临界稳定的过渡过程可用( )表示。
A 减幅振荡，
B 、等幅振荡，
C 、增幅振荡，
D 、单调函数
3、伯德第一定理要求穿越频率ωc 附近线段
斜率应为（ ）DB/Dec 。
A 、―20， B 、―40， C 、+40， D 、+20。
4、对于欠阻尼二阶系统,下列描述错误的是（ ） A 、当ξ保持不变时，ωn 越大，系统的超调量σ越大。
B 、当ξ保持不变时，ωn 越大，系统的调整时间ts 越大。
C 、当ωn 不变时，阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts 越大。
D 、当ωn 不变时，阻尼比ξ越大，系统的超调量σ越小。
5、系统的开环增益K 增大，则一般系统（ ）。
A 、稳定性改善，
B 、稳定性变差，
C 、稳态误差增大，
D 、稳态误差减小，
E 、快速性变差，
F 、快速性变好 6、将下列判断中正确者的编号填入题后括号（ ）。
A 、如果系统开环稳定，则闭环一定稳定；
B、如果系统闭环稳定，则开环一定稳定；
C、如果系统开环稳定，则闭环稳定的条件是闭环奈氏曲线不包围(-1,j0)点；
D、如果系统开环稳定，则闭环稳定的条件是开环奈氏曲线不包围(-1,j0)点。
7、惯性环节对数幅频特性曲线高频段的渐近线斜率为（）dB/dec。
A、40；
B、-20；
C、-40；
D、0
8、在各种校正方式中，（）是最常见的一种，常加在系统中能量最小的地方。
A、并联校正；
B、串联校正；
C、局部反馈校正；
D、前馈校正。
9、LTI离散系统稳定的充要条件是闭环系统特征根位于( )。
A、复平面左侧。
B、复平面右侧。
C、单位圆以内。
D、单位圆以外。
10、系统的开环增益K增大，则一般系统（）。
A、稳定性改善，
B、稳定性变差，
C、稳态误差增大，
E、快速性变差，
F、快速性变好
二、填空题（每空0.5分，共15分）
1、控制系统的分析和综合方法主要有时域法，（），（）法等。
2、连续LTI系统的时域模型主要有三种：（）、（）和（）。
其主要性质有：（）、（）和（）等。
3、自控系统的性能通常是指系统的稳定性、（）和（）。
对系统性能的要求如用三个字描述便是稳、（）、（）。
4、常用反馈根据性质不同可分为两种：（）和（）。
根据其在系统中的位置不同可分为（）和（）。
主反馈性质一般是（）反馈。
要使系统稳定必须使用（）。
要使动态过程稳定可考虑使用（）反馈。
5、系统稳定性概念包括两个方面：绝对稳定性和（）。
前者是指（），后者是指（）。
6、控制系统的稳态误差一般要求在被控量稳定值的（）或（）以内。
7、闭环频率特性的性能指标有( )和频带宽度ωb。
8、若连续信号频率ω≤ω
m
，则要不失真地复现原信号，采样频率ω
S
应满足（）。
9、系统的动态指标中，（）用于描述平稳性，（）用于描述
快速性。
10、系统稳态精度主要取决于( )和( )。
三、判断题（每题1分，共10分）（请将答案填在下面的表格内，正确者填“T ”，错误者填“F ”。
）
12、截止频率是在该频率处L(ω）＝0dB 。
3、连续时间系统的特征方程为s 3-s 2+5s+10=0,则系统不稳定，因为方程中含有一个负系数。
4、对于典型二阶系统，无阻尼自然振荡频率ωn 变化时，输出的最大超调量不变。
5、增大无阻尼自然振荡频率ωn 通常会缩短阶跃响应的上升时间。
6、对于最小相位系统当相位裕量ν为负时，闭环系统总是不稳定的。
7、相位裕量在截止频率ωc 处测量。
8、频率为ω的正弦信号加入线性系统，该系统的稳态输出将也是同频率的。
9、单位反馈系统类型为I ，在阶跃输入或斜坡输入下系统稳态误差均为0。
L(ω)=20lgK dB 。
四、读图分析题（（第1、3、4题各6分，第2题10分，共28分）
1、下列各图为各系统开环幅相曲线，P 为开环不稳定极点的个数，γ为积分环节个数。
判定闭环稳定性，若闭环不稳定，请说明不稳定极点的个数。
（1） （2）
得分 阅卷人
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案
得分 阅卷人
（3）
2、第（1）题求系统闭环传递函数，第（2）题求系统输出C(S)
（1）
（2）
3、已知最小相位系统对数幅频特性曲线如图所示。
请写出系统开环传递函数，并求系统相位裕量。
4、控制系统如图所示.已知 r(t)=1(t),n(t)=0.1×1(t),确定系统的型，并求稳态误差。
五、作图、计算题（第1、2题各7分，第2题13 分，共27分）
1、已知某单位负反馈系统开环传递函数为)1()(2*
+=s s k s G ，请绘制系统的概
略根轨迹图，并说明零点、极点、实轴上根轨迹、分支数、渐近线等特征。
说明系统稳定性。
得分 阅卷人
2、设电子心律起搏器系统如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分器。
若ξ＝0.5对应最佳响应，问起搏器的增益K为多少？
3、系统结构图如图，要求：（1）绘制系统伯德图；（2）求出系统的相位裕量；（3）判定系统的稳定性；（4）假设系统相对稳定性不够好，请提出改善的策略。