南京理工大学自动控制原理题库NO21（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：100102021 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．（10分）是非题：

1． 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统（ ）。 2．闭环控制系统的稳定性，与构成他的开环传递函数无关（ ），与闭环传递函数有关（ ）；以及与输入信号有关（ ）。 3．控制系统的稳态误差与系统的阶数有关（ ）；与系统的类型有关；（ ） 与系统的输入信号有关；（ ），以及与系统的放大倍数有关。（ ）

4．前向通道传递函数为

ks2(k?0)的单位负反馈系统能无差的跟踪斜波信号

（ ）。

5．最小相位系统是稳定的控制系统（ ）。

二．（10分）填空题

图示系统的开环放大倍数为 ，静态位置误差为 ，静态速度误差为 ，误差传递函数

E(s)为 ，当输入信号r(t)?4时，系统的稳态误差R(s)ess 。

三．（10分）填空题

在频率校正法中，串联超前校正是利用串联矫正装置在系统的 频区产生相角 ，以提高系统的 ，且使幅值穿越频率

?c ，从而系统的响应速度 。串联滞后校正是利用校

正装在 频区产生的特性，以使?c ，达到提高 的目的，校正后的系统响应速度 。 四．（10分）计算作图题 化简如图所示的结构图，并求闭环传递函数

C(s)。 R(s)

五．（10分）

一个开环传递函数为 G(s)?所示，试确定参数k及?。

k的单位负反馈系统，其单位阶跃响应曲线如图

s(?s?1)

六．（8分）

设单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?信号r(t)?sin5t时的稳态误差。

100，试计算系统的响应控制

s(0.1s?1)七．（10分）

设某系统的开环传递函数为G(s)H(s)?ks(Ts?1)，现希望系统特征方程的所有根

都在s??a这条线的左边区域内，试确定满足此要求k的值和T值的范围(a?0)。

八．（12分）

k*(1?s) 设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?，试绘制k*从0??的

s(s?2)闭环根轨迹图，并求出使系统产生重根和纯虚根k*的值。

九．（10分）

已知某最小相位系统的对数幅频特性如图所示，试写出开环传递函数，并计算该系统的稳定裕量。

十．（10分）

如图所示，其中ABCD是未校正前系统的Bode图，AEFCD是加入某种校正环节后系统的Bode图，试说明它属于哪种串联校正，写出校正环节的传递函数，说明该校正方法的优点。

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：100102021 考试方式： 闭卷考试 满分分值 100 考试时间： 120 分钟

一. (6分)

1.(3) 2.(3) 3.(4) 4.(2) 5.(1) 二. (12分) 1.

s,s?2j?,j??252cos(2t?45?

1s2(s?a) 2.L[g(t)],L?1[G(s)},G(s)?三.(10分) c(s)?四.(8分)

g(t)?3?2e?t,0

G1G2G3R(s)?G3(1?G2H3)N(s)

1?G1G2G3H1?G2H3?G3H2解： 系统的特征方程为 1?G(s)?0

即 (s?1)(s?2)(s?5)?k?0 作代换s1?s?1,并代入特征方程得: s1(s1?1)(s1?4)?k?0 即 s13?5s12?4s1?k?0

s132154?kk54k

s1s1s110

要使第一列元素均大于0,则0?k?20。

也即：使特征根均位于s??1左边的k值范围为0?k?20 五．(10分)

ki?1 k六.(10分) k?0.42??0.1(G(s)?10k 2s?(1?10?)s 10k??n,??0.5?n?2,1?10??2??n) 七.(12分)

开环极点:p1?0,p2??1,p3??2

??a??1???渐近线: ???60 ??a?????180?实轴上的根轨迹:(??,?2],[?1,0]

d[G(s)H(s)?03s2?6s?2?0ds分离点:

?0.433??6?12s1,2???6??1.577舍在分离点处,kd?d1d1?1d1?2?0.385 与虚轴交点:s3?3s2?2s?k?0

s3s213k2?3k2k

s1 k?6时， 有3s2?6?0,

s0得：s1,2??j2

单位阶跃响应呈阻尼衰减振荡的k值范围为: 0.385?k?6

八.(12分)

G(j?)?100j?(j??5)(j??4)(1)

??900??j100?(20??2)

?(?2?25)(?2?16)20当?2?20时,Im[G(j?)]?0,此时 Re[G(j?)]??5?? 9 p?0,R?0,?Z?p?R?0,稳定.

(2) 当r(t)?2t时,一型系统,ess? ?kv?1002?5,?ess??0.4 2053.16(0.5s?1)(0.05s?1)62.5s(s?1)s(s2?s?6.25)2 kv九.(10分)

(a)G(s)?(b)G(s)? (c)G(s)?50s(0.01s?1)?n?2.5??0.2

十.(10分)

滞后校正. Gc(s)?s?1s?1?,它使系统的幅值穿越频率降低,减小了系s76.9s?1?10.013统的带宽,降低了系统的快速性,提高了系统的稳态精度,使稳定性得到了改善,是一个低

通滤波器.

八.(12分)

G(j?)?100j?(j??5)(j??4)(1)

??900??j100?(20??2)

?(?2?25)(?2?16)20当?2?20时,Im[G(j?)]?0,此时 Re[G(j?)]??5?? 9 p?0,R?0,?Z?p?R?0,稳定.

(2) 当r(t)?2t时,一型系统,ess? ?kv?1002?5,?ess??0.4 2053.16(0.5s?1)(0.05s?1)62.5s(s?1)s(s2?s?6.25)2 kv九.(10分)

(a)G(s)?(b)G(s)? (c)G(s)?50s(0.01s?1)?n?2.5??0.2

十.(10分)

滞后校正. Gc(s)?s?1s?1?,它使系统的幅值穿越频率降低,减小了系s76.9s?1?10.013统的带宽,降低了系统的快速性,提高了系统的稳态精度,使稳定性得到了改善,是一个低

通滤波器.

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