(完整版)自动控制原理试题库20套和答案详解

第 1 页 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 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间ts(Δ=2%)= 。

4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002ssss，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(ω)曲线为： 则该系统开环传递函数G(s)= ； ωC= 。

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()(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]

ωC

ω

L(ω)dB

G6 G2 G3 G4 G5 G1 R(s) C(s) + - - - 第 2 页 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）

四．反馈校正系统如图所示（12分） 求：（1）Kf=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差ess. （2）若使系统ξ=0.707，kf应取何值？单位斜坡输入下ess.=？

T

)2(8SS kfs

R(s) c(s) 第 3 页

+j +j +j +1 +1 +1 ω=∞ ω=∞ ω=∞

г=2 p=0 г=3 p=0 p=2

（1） （2） （3）

五.已知某系统L（ω）曲线，（12分） （1）写出系统开环传递函数G（s） （2）求其相位裕度γ （3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=?

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。г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 25 ωc

100

[-40]

L(ω) ω 第 4 页 七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0sssG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．试求下图的传第函数(7分) 第 5 页 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）

- G1 R + C G4 G2

G3

F（t） f y（t） k

m 第 6 页 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%）、бp； （3） 若要求将系统设计成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值

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）

X0（t） Xi（s）

)1(TssK

0.5 第 7 页 10 -60 4

-20db/dec

1 0

L(w)

w -40db/dec 12

-20

20

)1001.0)(11.0()(sssKsG

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γ。（12分） 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K≥1000及υ≥４５。的性能指标。（13分） X0(s) － Gc′(s) G(s) Xis 第 8 页 sTsssG25.0,)4(1)(. 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）

九． 已知单位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,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 。

T X0(s)

x0(t)

XI(s) xI(t)

G(s)

,)4()1()(22ssKsG 第 9 页 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)

三.在无源网络中，已知R1=100kΩ,R2=1MΩ,C1=10μF,C2=1μF。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)

M R2 R1 C1 C2 ur u0 第 10 页 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)

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+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)

)256)(4)(2()(2ssssKsG

)1)(1(10)(21sTsTssG 第 11 页

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-1±j1两点，拟加入串联微分校正装置（τs+1），试确定τ的取值。 （15分）

)15.0)(1()(sssKsG

ω -20 0

5

20 30 40 0 -20 -60 100 0.1 -40

L(ω) 第 12 页

一。填空题（26分） （1） 开环传递函数与闭环传递函数的区别是_______________________________ ________________________________________________________________。 （2） 传递函数是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （3） 频率特性是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （4） 系统校正是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （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ωc=________________ 。 （13） 图f为相位__________校正。 （14） 图g中的γ=________Kg=______________。 （15） 图h、i、j的稳定性一次为______、______、______。 （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),(T1>T2,k、T1、T2)为常数)则γmax=______。

[-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(ω) ω 20 -20 10 50 图c [-40] 10 1 L(ω)

ω 75

图d ω ωc 10

L(ω) 20

-20 10 图e