自动控制原理考试试卷 下载本文

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1、(10分)系统方框图如下图所示,若系统单位阶跃响应的超调量?%?16.3%,在单位斜坡输入时ess=0.25,试求:

(1)ξ,ωn,K,T的值;

(2)单位阶跃响应的调节时间ts,峰值时间tp。

R(s ) E(s)R(s)N1(s)??K10.1s?11s(s?1)2s(s?1)C(s)N2(s)C(s)Ts?1 4、(15分)已知最小相位系统的开环对数幅频渐近线如下图所示: (1)试写出系统的开环传递函数;

(2)概略画出开环对数相频特性的大致曲线。

L(?)(dB)41.2540?40?2005004100?40?3、(12分)某系统方框图如下,试求:(1)

R(s)C(s)E(s)C(s)E(s),,;(2)。 R(s)R(s)N(s)N(s)?N(s)?E(s)?G1?G2G3C(s)5、(15)已知单位反馈系统的开环传递函数为Gk?s??Ks?2s?1?2,K?0。

(1)绘制开环频率特性的极坐标图(?从?????); (2)根据奈奎斯特稳定判据判断系统的稳定性;

(3)当系统不稳定时,计算闭环系统在右半平面的极点数。

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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。

一、(20分)判断下列说法是否正确,在正确的前面画“T”,在错误的前面画“F”。每小题正确得1分,不判断不得分,判断错误扣1分。

1. 对于欠阻尼的二阶系统:

( )①当阻尼比?保持不变时,无阻尼自振荡频率越大,系统的超调量?%也越大; ( )②当阻尼比?保持不变时,无阻尼自振荡频率越大,系统的调节时间ts越小; ( )③当无阻尼自振频率?n不变时,阻尼比?越大,系统的谐振峰值Mr越大; ( )④当无阻尼自振频率?n不变时,阻尼比?越大,系统的谐振频率?r越小。 2. 对于线性定常的负反馈控制系统:

( )①它的传递函数与外输入信号无关; ( )②它的稳定性与外输入信号无关; ( )③它的稳态误差与外输入信号无关; ( )④它的特征方程是唯一的。

二、(12分)某系统方框图如下,求传递函数

C(s)C(s), 。 R(s)N(s)

(4).已知系统的开环传递函数为KG(s)在右半平面有两个极点,K?0.1,K?1,K?10时的开环频率响应的Nyquist如图(A)(B)(C)所示,试用Nyquist判据确定K为哪一个值时,闭环系统是稳定的。

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ImKG(j?)KG(j?)ImKG(j?)Im?10???Re?1???0Re?1???K?0.10ReK?10K?1??0???0???0?

(A) (B) (C)

A:K?0.1; B:K?1; C:K?10。

6、(12分)已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图所示。求: (1) 此时系统的相位裕度?0?

?(2) 若要使??30,则要系统开环增益为多少?

L(?)(dB)

[?20]

?C ? 00.110

[?40]

[?60]

2、(10分)试建立题1图所示校正环节的动态结构图,并指出这是一个什么样的校正环节。 RfC

- R2R1+ uruC

题1图

4.(15分)当?从0到??变化时的系统开环频率特性G?j??H?j??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。

ImImIm

??0??0 ??0?2K

???0Re??????

0Re0Re?2K?2K

v?3,p?0v?0,p?0v?0,p?2

(c) (b) (a)

题4图

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6.(15分)单位负反馈系统开环传递函数G(s)?100。

s(0.1s?1)(0.01s?1)(1)求系统的穿越频率和相角裕量,并分析系统的稳定性;

1、 (12分)已知系统的传递函数分别为 (1)G(s)?T1s?1?T1s?1Ts?1;(2)G(s)?;(3)G(s)?1;(其中T1?T2?0)

T2s?1T2s?1T2s?1C?s?E?s?,。

R?s?R?s?试分别画出以上三个系统的伯德图。

3、(12分)给定系统的动态结构图,如题1图所示。试求传递函数

G5R?G1E?G2G4G6题1图

??G3C4、(12分)具有单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?46试

s(s4?2s3?24s2?48s?23)用劳斯判据判别闭环系统的稳定性及闭环特征根的分布情况。

2. 10分)已知系统的传递函数为G(s)?10,求在频率f?1HZ幅值rm?10的正弦输入

0.5s?1信号作用下,系统的稳态输出的幅值和相位。

4.(9分)已知系统开环幅相频率特性如下图所示,试根据奈氏判据判别系统的稳定性,并说

明闭环右半平面的极点个数。其中p为开环传递函数在s右半平面极点数,?为开环积

分环节的个数。

6.(16分)某最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示,要求: (1) 写出系统的开环传递函数;

(2) 利用相位裕量判断系统的稳定性;

(3) 将其对数幅频特性向右平移十倍频程,试讨论对系统性能的影响。