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1、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：深0102002考试方式： 闭卷考试 考试时间:120 分钟总分值分值：100组卷年月：卷00/5 组卷教师：审定教师；一 .填空题(15分)：1 .对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的 性能；中频区决定了系统的 性能。一个设计良好的系统，其相角裕量应大于,幅值裕量应大于,中频区的斜 率应为-2 .对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是, 和 o.某反应控制的特征函数尸(s) = 1 + G(s)”(s) = 5(1+ 0.ls)(l+ .5s)那么该系统的开环极 (1 + 0.2
2、s)(l + 5s)点， ，为闭环极点为N(s)N(s)HR(s) E(s)kC(s)3 .闭环系统结构图如下图,图中R(s),N(s),(s),G(s)均，那么有C(5)=,=o4 .自动控制系统稳定的充分必要条件是.二 .(10 分)由以下方程组组成的系统，画出系统的方框图并求系统的闭环传递函数RG) 0其中Gr（5）=III型系统。G(s) =105(1 + 0.15)(1 + 0.025),试选择。和匕的值，使系统变为H(s)。=11+5/2X(),X2(S) = KXS)X3(S) = 2X2(5)-2X4(S),X5(S) = SC(S)X4 (S) = (S + 2)C(S),X
3、3(5) = X5 (5) = (5 + 2)C(S)三.(10分)如下图系统，图中的G(s)为被控对象的传递函数，G0(s)为控制器传递函数。如果G(s) =(平 + DWs + l),但 心)，系统要求的指标：阶跃响应的稳态误差为零，结构形式最简单，b%1.3,并在厂) =，的输入作用下，稳态误差/ 0lim s2 G(s)H(s)(4) lim s2 G(s)H(s)5-0Sf 8.有二阶系统的传递函数为一，那么其无阻尼固有频率外和阻尼比J依次 4s2 +4s + l为( )。(2)2,1(3)2,2(4)1. 一阶系统的单位脉冲响应曲线qt)在处的t = o值为()。T (吗 表 。3
4、 .以下串联矫正装置中的传递函数中，能在频率% =1(%，处提供最大的相位超前 角的是( )o/ . 2.5s + 1. . 0.4s + 1. . 6.25s +1. . s +10.4s +1，2.5s + l s + 16.25s +1二.(12分)填空题1. 如下图的RC电路的传递函数为,频率特性 为, 当UJt) =5cos2t时，稳态输出U()(t) 为。CII500KQ2.系统的单位脉冲响应g与传递函数G(s)的关系为G(s)=g) =g) =,设系统的单位脉冲响应为况以 =二(就一1 +。飞在零初 aCL始条件下，该系统的传递函数G(s)= 。设另一系统的传,那么该系统的单位脉
5、冲响应g( =,那么该系统的单位脉冲响应g( =由系统稳态性的定义，对于稳态的系统，在零初始条件下，当时间趋于无穷时、系统的单位 脉冲响应g(t)应趋于三.(10分)试写出如下图系统的Qs)输出的表达式。四.(8分)控制系统如下图，为了使系统特征方程的根的实部小于-1,试确定增益的 范围。五.（10分）控制系统的结构图如下图，定义误差E（s） = R（s）-C（s）,假设输入信号（a为任意常数），试证明通过调节的七值，该系统对斜波输入响应的稳态误差能达 到零。(AT0,Z0)六.（10分）某控制系统如下图，要求该系统的单位阶跃响应C具有超调量o% = 16.3% ,调整时间,=3秒，试确定前置
6、放大器的增益k及内反应系数r的值。（取5%）R七.（12分）某单位负反应系统的开环传递函数为= 一勺试绘制该系统的 s（s + ls + 2）根轨迹图，并求出使系统单位阶跃响应呈现衰减振荡的k值的范围。八 .（12分）单位负反应系统的开环传递函数为G（与二二当试求：s（s + 5s + 4）1 .作出开环系统的幅相曲线，用奈奎斯特稳定判据判别闭环系统的稳定性;2 .计算幅值裕度h；3 .当输入为”=21时，系统的稳定误差为多少?九 .（10分）匹配题最小相位系统的开环对数幅频特性如下图，试求系统的开环传递函数。十.（10分）如下图，其中ABC是未加校正环节前的系统的Bode图，HKL是加入某中
7、校 正环节后的Bode图，试说明它是哪种串联校正法，写出校正环节的传递函数，说明 它对系统性能的影响。填空题（1。分）1、对控制系统的基本要求是、O2、一个设计良好的系统，其开环对数幅频特性中频段斜率应为 o3、系统的方框图如下图，其开环传递函数为，闭环传递函数为，该系统是 阶系统，是 型系统，该系统的静态位置误差系数为，静态速度误差系数为 O二、计算题（90分）二、计算题（90分）1、（10分）求以下图所示系统的传递函数。（s）/H（s）。R(S)-00 G1(S)KD一 G2(s)H2(S) CXs)Q G3(s) -二|sHi(s) H3(s) 2、（10分）控制系统结构图如下图:R(s
8、)40Ks(s + 10)(s + 4)c(s)试确定使系统在输入信号厂（，）= 1 + 2/作用下的稳态误差不大于（）.5的K值范围。3、(15分)某单位反应系统的开环传递函数为G(s) = 9,试求：s(s + 5)(1)该系统的单位阶跃响应的上升时间、调节时间和超调量(取5%)；(2)为了改善系统性能，对该系统施加速度反应，试画出速度反应系统的方块图。为使系统的阻尼比为0.7,速度反应系数为多少？4、(15分)某单位负反应系统是最小相位系统，其开环对数幅频特性如下图:(1)求系统的开环传递函数;(2)画出相应的概略对数相 频特性曲线；(3)求出系统的相角裕度。5、(15分)单位负反应系统的开环传递函数为G:石晟而4 .画出开环系统的幅相曲线，用奈奎斯特稳定判据判别闭环系统的稳定性;5 .计算幅值裕度。6、(15分)一单位反应系统的开环传递函数为：G(s) =-一，要求设计串 5(0.55 + 1)联校正装置，使得校正后相位裕度共50, G029rad/s,幅值裕度/zN10的，对单位斜坡的输入信号的稳态误差=0.05 ；7、(10分)控制系统如以下图所示:R(s) C(S)