南京理工大学自动控制原理题库No14（含答案）

课程教学

大纲编号： 100102

课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102014 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟

一．填空题（15分）：

（1）. 系统的稳态误差与 ， 和 有关。 （2）已知单位闭环负反馈系统的开环传递函数为

k,s(Ts?1)(k?0,T?0)，则该系

统的阻尼比?为 。自然振荡频率?n为 。当0???1时，该系统的阶跃响应曲线为 曲线，当??1时，该系统的阶跃响应曲线为

曲线。当??1时，该系统为 系统。当?? 时，该系统获得最佳过渡过程。

（3）图示电路的传递函数为 。频率特性为 。当误差带定为

0.05(0.02)时，过渡过程时间为 。画出该电路的对数幅频特性和相频特性。

二．计算题（18分）：

位置随动系统的结构图如图所示。

（1）求系统（a）的无阻尼自然振荡频率?n和阻尼比?，并确定系统（a）的单位

阶跃响应。及系统的稳态性能和动态性能。

（2）要使系统（b）的阻尼比??0.5，求Kf的值和?n的值，并确定系统（b）的单位阶跃响应。及系统的稳态性能和动态性能。 （3）比较系统（a）和系统（b），说明速度反馈的作用。

（注：稳态性能指求essp,essv,essa，动态性能指求?%,ts(??0.05)）。

三．计算题（10分）：

某系统的结构图如图所示，求系统的开环传递函数和闭环传递函数。当C值为

200

时，求R的值。

四．计算题（１0分）：

已知系统的动态结构图如图所示，当r(t)?R1?1(t),n(t)?R2?1(t)时，求系统的稳态误差。（已知闭环系统稳定）

五．计算题（１0分）：

已知系统的特征方程式为s6?2s5?8s4?12s3?20s2?16s?16?0，试求（1）在右半[s]平面的闭环极点个数。（2）闭环极点为虚数的值。

六．计算作图题（１2分）：

设控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)?轨迹的大致图形。并分析系统的振荡特性。

k(s?2)，试在[s]平面上绘制系统根2s?2s?3七．计算作图题（１０分）：

试分别用极坐标图和对数坐标图表示某稳定系统的相角裕量和幅值裕量。（系统的开环传递函数用G(s)H(s)?10(s?1)表示）

s2(0.02s?1)2八．简答题（６分）：

已知一单位负反馈最小相位系统的固有部分及串联校正装置的对数幅频特性

L0,Lc如图所示：

1．写出相应的传递函数G0(s),Gc(s)；

2． 在图中分别画出系统校正后的对数幅频特性L(?)及相频特性?(?)，

[?(?)只要求大致形状]

3． 写出校正后的系统传递函数G(s)； 4． 分析Gc(s)对系统的作用。

课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 教学大纲编号： 100102

试卷编号：100102014 考试方式： 闭卷考试 满分分值 100 考试时间： 120 分钟

一.(15分)

1) 输入信号的类型,系统的无差度和开环放大倍数. 2) ??1Tk,?n?,衰减振荡曲线,非周期的指数曲线,临界阻尼系统,??0.707 2kT11?T?RC?0.2秒RCs?1Ts?111?3) G(j?)?

jT??10.2j??1G(s)?0.6秒(0.8秒 )

二.(18分) (1) 系统(a)

?n?10?3.16（弧度/秒）??12?n?0.158

c(t)?1?11??2e???ntsin(?n1??2t?grccos?)?1?1.01e?0.5tsin(3.13t?80.9?)???r(t)?1(t)时r(t)?t时r(t)?ess?0?%?etp?1??2?100%?60.5% ?1秒essv?0.1essa????n1??3212t时2ts??n??6秒系统(b)

?n?10?3.16（弧度/秒）??0.5kf?0.2162??n?1?10kf?0.158

c(t)?1?1.15e?1.58tsin(2.74t?60?)r(t)?1(t)时r(t)?t时r(t)?12t时2essp?0?%?16.3%tp?1.15秒 ts?1.9秒essv?0.316essa??(2) 为了加速反馈,改变了系统的阻尼比?,使?增大,而?n不变,从而使?%?,ts?,但essv?了. 三.(10分)

开环传递函数为 四.(10分)

由于该系统杜宇输入信号r(t)为一型系统,因此阶跃输入引起的稳态误差为0,只存在扰动引起稳态误差.

k2s(T2s?1)En(s)?N(s)

k1k21?s(T1s?1)s(T2s?1)?C100103?206 ,闭环传递函数为,c?200时,R?1001033100

k2Rns(T2s?1)R 当N(s)?2时 En(s)?

k1k2ss1?s(T1s?1)s(T2s?1)?ess?essn?limsEn(s)s?0k2Rns(T2s?1) ?lims

s?0k1k2s1?s(T1s?1)s(T2s?1)??Rnk1五.(10分)

(1)[s]右半平面无极点; (2)?j2六.(12分)

1.开环零点:-2 开环极点:?1?j2

2. 实轴轨迹[?2,??) 3.分离点 会合点:d1??3.7324.初始角: ?p1?145?d2??0.268(舍)

?j2 (4个虚轴上的根)

?p2??145?

七.(10分)

?相角裕量, h 幅值裕量. ?相角裕量, h 幅值裕量.

八.(15分) 1.G0(s)? 2.略 3. G(s)?10s(0.01s?1)10s(0.1s?1)Gc(s)?0.1s?1

0.01s?1

4.它扩展了系统的频宽,提高了快速性,改善了稳定性,是一个高通滤波器.

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