自动控制原理模拟试题4

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1、自动控制原理模拟试题4一、每个命题都有错误，个别命题有一个以上的错误，请改正。（合计15分,共5个小题，每题3分）1.传递函数的分子就是系统的特征方程式，分母中s算子的最高阶次就表示系统的阶次。2.传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次可以是虚数，即与系统内部结构参数有关也与输入量初始条件等外部因素有关。3.传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统不能有相同的传递函数。4.命题a：阻尼比唯一决定了超调量的大小。命题b：相位裕量决定了超调量的大小。命题a和命题b是矛盾的5.Nyquist稳定性判据描述为：如果开环是不稳定的，且有P个

2、不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-¥®¥时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕（-1，j0）点P/2圈。二、简答题：（合计15分,共3个小题，每题5分）1.简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。2.设系统的开环传递函数为G(s)，该系统单位负反馈闭环系统的闭环传递函数、误差传递函数是什么?它们之间的关系是什么？3.用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。三、计算题(合计20分)已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m公斤，弹簧系数为k牛顿/米，阻尼器系数为牛顿秒/米，当物体受F=10

3、牛顿的恒力作用时，其位移y(t)的的变化如图(b)所示。求、和的值。图(a)图(b)四、计算题（合计30分,共3个小题，每题10分）某火炮指挥系统结构如下图所示，，K=61/s，求：1）计算穿越频率，并绘制系统的Bode图；2）计算相位裕量和幅值裕量；91）前向通路中串联超前校正网络，试计算相位裕量。五、计算题（合计20分,共2个小题，每题10分）已知一控制系统的结构图如下，1）确定该系统在输入信号下的时域性能指标：超调量，调节时间和峰值时间；2）当时，求系统的稳态误差。R(s)N(s)C(s)参考公式：9自动控制原理模拟试题4答案一、1.传递函数的分子就是系统的特

4、征方程式，分母中s算子的最高阶次就表示系统的阶次。分母(3分)2.传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次可以是虚数，即与系统内部结构参数有关实数(2分)也与输入量初始条件等外部因素有关。无关(1分)3.传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统不能有相同的传递函数。能(3分)4.命题a：阻尼比唯一决定了超调量的大小。命题b：相位裕量决定了超调量的大小。命题a和命题b是矛盾的不矛盾的(3分)5.Nyquist稳定性判据描述为：如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w由-¥®¥时，Wk(jw)的轨迹应该顺时针绕

5、（-1，j0）点P/2圈。逆(2分)P(1分)二、1.简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。（5分）2.设系统的开环传递函数为G9(s)，该系统单位负反馈闭环系统的闭环传递函数、误差传递函数是什么?它们之间的关系是什么？（1分）（2分）（2分）1.用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。（1分）（2分）（2分）9三、系统的微分方程为：（5分）系统的传递函数为：因此利用拉普拉斯终值定理及图上的稳态值可得：（5分）所以10/k=0.06，从而求得k=166.7N/m（2分）由系统得响应曲线可知，系统得超调

6、量为，由二阶系统性能指标的计算公式（1分）解得（1分）由响应曲线得，峰值时间为3s，所以由（1分）解得（1分）由系统特征方城可知所以（2分）（2分）9四、解：1）（5分）可以求得（1分）频率特性图（4分）2）（5分）令,得（5分）3）加入串联校正后，开环传递函数为（4分）求得（5分）9（1分）9五、1）系统的开环传递函数为：系统的闭环传递函数为（1分）比较二阶系统的标准形式，可得而，所以（3分）（3分）（3分）2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，和分别作用于系统时的稳态误差和，系统的稳态误差就等于。A）单独作用时，由系统的开环传递函数知，

7、系统的开环增益，所以系统对的稳态误差为：（4分）N(s)C(s)B）单独作用时，系统的方块图为系统的闭环传递函数为：频率特性为：当系统作用为时，，所以9系统的输出为：（5分）所以系统的误差为：（1分）9