自动控制原理试题库20套和答案详细讲解.docx
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自动控制原理试题库20套和答案详细讲解
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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。
dc(t)
3.某统控制系统的微分方程为:
+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数dt
Φ(s)=;该系统超调σ%=;调节时间ts(=2%)=。
4.某单位反馈系统
G(s)=
100(s
5)
阶
(0.1s
,则该系统是
s2
2)(0.02s4)
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:
L(ω)dB
40
[-20]
则该系统开环传递函数
G(s)=
;
ωC
ω
0.1
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
e10T)
(单位反馈
T=0.1)当输入r(t)=t
时.该系统稳态误差
G(Z)
2(Ze10T
(Z1)
)
为
。
二.1.求图示控制系统的传递函数.
G4
+
R(s)
G1
G2
G3
C(s)
-
-
-
G5
G6
求:
C(S)(10分)
R(S)
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2.求图示系统输出
C(Z)的表达式。
(4分)
R(s)
T
G1
G2
G3
C(s)
-
T
H1H2
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.=?
R(s)8c(s)
S(S2)
kfs
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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=?
,γ=?
max
L(ω)
[-20]
100ω
1025ωc
[-40]
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)
+j
+j
+j
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+1
+1
+1
ω=∞
ω=∞
ω=∞
г=2
г=3
p=2
p=0
p=0
(1)
(2)(3)
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七、已知控制系统的传递函数为G0(s)
10
将其教正为二阶最佳系统,求
(0.05s
1)(0.005s1)
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。
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二.试求下图的传第函数
(7分)
G4
R
+
C
-
G1
G2
G3
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)
k
F(t)
m
y(t)
f
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四.系统结构如图所示,其中
K=8,T=0.25。
(15
分)
(1)
输入信号x(t)=1(t),求系统的响应;
i
t
t
t
б
(2)
计算系统的性能指标
s(5%)、
r、
p、
p;
(3)
若要求将系统设计成二阶最佳ξ
=0.707
,应如何改变
K值
Xi(s)
KX0(t)
s(Ts1)
0.5
五.在系统的特征式为A(s)=s6+2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0,试判断系统的稳定性(8分)
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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L(w)γ。
(12分)
20
-20db/dec
12
-40db/dec
w
0
10
1
4
-60
-20
七.某控制系统的结构如图,其中G(s)
K
s(0.1s1)(0.001s1)
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)
XisX0(s)
Gc′(s)G(s)
-
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.
八.设采样控制系统饿结构如图所示,其中
1
T0.25s试判断系统的稳定性。
G(s)
s(s
4)
xI(t)
x0(t)
(10分)
TG(s)
X0(s)
XI(s)
九.已知单位负反馈系统的开环传递函数为:
G(s)
K
2,试绘制K
2
(s
4)
(s1)
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
。
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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)
M
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)
R1R2
C1
C2
ur
u0
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四.设单位反馈控制系统的开环传递函数为
K
确定闭环系
G(s)
(s2)(s4)(s2
6s25)
统持续振荡时的k值。
(12分)
10
试中T1=0.1(s),
五.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)
s(1T1s)(1
T2s)
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)
L(ω)
40
0专业整理
-20
30
20
-40
5
0
0.1
100
ω
-20
-60
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1
et
(12分)
七.试求E(s)
的z变换.
s2(1
s)
八.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)
K
1)(0.5s1)
s(s
(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)
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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)/s
2
(T2s+1),(T1
>T2
k、T1
、T2)为常数)则γ=______。
max
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Xi(s)
Xo(s)
C(t)
G1(s)
1.3
—
—
1
0.98
G2(s)
—
t
图a
0.1图b
t
L(ω)
L(ω)
L(ω)
20
20
75
[-40]
[-20]
10
1050
ω
110
ω
10ωcω
-20
图c
图d
-20
图e
Im
c
R1
R2
-0.6
1
Ui
Uo
Re
-0.6
图f
图g
Im
Im
Im
Re
Re
Re
-1
P=3
-1
P=2
-1
P=1
V=0
V=1
V=0
图h
图i
图j
二、判断题(每题
1分,共10分)
1.拉普拉斯变换的位移定理为
L[f(t-τ0)=e-sF(τ0+S)
(
)
2.在任意线性形式下
L[af1(t)+bf2(t)]=aF
1(s)+bF2(s)
(
)
3.原函数为f(t)coswt.则象函数F(S)=
S
(
)
W2
S2
4.G1(s)和G2(S)为串联连接则等效后的结构为
G1s).G2(S)
(
)
5.r(t)1(t)
则R(s)
1
(
)
S
.
.
t
e2)()
6.设初始条件全部为零
2X(t)
X(t)
t则X(t)
t2(1
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7.
一阶系统在单位阶跃响应下
p3T
(
)
8.
二阶系统在单位阶跃信号作用下
当
0时系统输出为等幅振荡
(
)
9.
劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零
(
)
10.稳态误差为esslimS.E(s)
(
)
s
三.求系统的传递函数。
Xo(s)/Xi(s)、Xo(s)/D(s)、E(s)/Xi(s)、E(s)/D(s)。
(10分)
D(s)
Xi(s)
E(s)
—
—
Xo(s)
G1(s)
G2(s)
G3(s)
—
—
四.复合控制系统结构图如下图所示,图中K1、K2、T1、T2是大于零的常数。
(10分)
Gc(s)
Xi(s)
E(s)
Xo(s)
K1/T1s+1
K2/s(T2s+1)
_
a、确定当闭环系统稳定时,参数K1、K2、T1、T2应满足的条件。
b、当输入γ(t)=Vot时,选择校正装置G(s)使得系统无稳态误差。
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五.设单位负反馈的开环传递函数为G(s)=K/[s(s+1)(0.25s+1)]要求系统稳态速度
误差系数Kv≥5,相角裕度γ′≥40o采用串联校正,试确定校正装置的传递函数。
(10分)
六.已知F(z)=8Z3+8Z2+8Z+3判断该系统的稳定性。
(10分)
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七.已知单位负反馈系统的闭环传递函数为G(s)
as
s2as16
(1)试绘制参数a由0→+∞变化的闭环根轨迹图;
(2)判断(3,j)点是否在根轨迹上;
(3)由根轨迹求出使闭环系统阻尼比ξ=0.5时的a的值。
.(14分)
一.填空题(每空1分,共14分)
1.
当扰动信号进入系统破坏系统平衡时,
用其动态过程中给定值与测量值之间产生的最大
偏差来衡量系统动态过程的
。
2.
比例环节的传递函数为
。
3.
单位抛物线函数信号的拉氏变换式
。
4.
系统特征方程的根具有一个根为零或实部为零时,该系统为
。
5.
系统位置误差系数
Kp=
。
6.
一阶惯性环节的频率特性为
。
7.G(s)=1+Ts的相频特性为
。
8.
闭环频率指标有
、
、
。
9.
常用的校正装置有
、
、
。
10.z变换中的z定义为
。
二.分析下述系统的稳定性.(21分)
1.已知系统特征方程为:
D(s)=s4+2s3+s2+2s+1=0试判断系统的稳定性;(4分)
2.最小相角系统的开环幅相曲线如图1所示,试确定系统的稳定性;(4分)
ωc=ω1
Im
L(ω)
ω1
ω=∞
20
ω
Re
ωc
-1
0
-90
ω=0
-180
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ф(ω)
图1
图2
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3.开环对数频率特性如图2所示,而且有v=1,p=1试判断系统的稳定性;(6分)
4.最小相角系统开环增益为K时,对数幅频特性L(ω)如图3所示,现要求相角裕度为γ=45°,
试确定开环增益如何变化?
(7分)
L(ω)
-20
6
ωcω
0
ω1-40
图3
三.系统结构如图4所示,试求系统传递函数Ф(s)=C(s).(8分)
R(s)
R(s)
G3
C(s)
G1
H1
H2
G2
图4
四.已知某单位反馈系统结构图如图
5(a)所示,其单位阶跃响应曲线如图
5(b)所示,试确定开环
增益K和时间常数T1,T2。
(10
分)
H(t)
R(s)
1.20
K
C(s)
0.95
(T1s
1)(T2s
1)
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(a)t/s
01
(b)
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图5
五.系统结构如图
6所示.(12
分)
1.
试绘制Ta=0
时的闭环极点;
2.
确定使系统为过阻尼状态时的
Ta值范围;
3.
确定阻尼比§
=0.5时的Ta值,确定相应的闭环极点位置
态误差ess
E(s)
R(s)
11
ss
并计算此时输入r(t)=t时系统的稳
C(s)
Ta
图6
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K(ts
1)
3种情况下的幅
六.已知系统开环传递函数:
G(s)H(s)=
若t>T,t=T,t s2(Ts 1) 相曲线. (12分) 七.求f(t)=t的Z变换.(10分) 八.已知单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s) (sa)/4 s2(s1) (1)试绘制参数a由0→+∞变换的闭环根轨迹图; (2)求出临界阻尼比ξ=1时的闭环传递函数。 (13分) 专业整理 word格式文档 一.填空题(每空1.5 分,共15分) 1.线性系统在 输出量与输入量的拉氏变换之比,称该系统的传递函数。 2. 一阶微分环节的传递函数为 。 3. 系统开环传递函数中有两个积分环节则该系统为
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