23春北理工《自动控制原理i》模拟试题3非答案

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答案来源：www.ybaotk.com《自动控制原理I》模拟试题3


  班级          学号           姓名          成绩          一、（共15分，每空1分）填空题。


a)        控制系统的数学模型是描述系统          和            


之间关系的数学表达式。常用的系统数学模型有           、         和             。


b)        传递函数是在          条件下，          的拉氏变换与        的            拉氏变换之比。


c)        可以体现系统过渡过程特征的性能指标有         、       、        、        。


d)        根轨迹是开环系统某一参数从零变到无穷大时，                    


在S平面上的变化轨迹。


e)        线性系统稳定的充分必要条件是                       


f)        根据有无反馈，控制系统可分为两类是                             。


二、选择题（有且仅有一个答案,每题 2 分，共20分）


1、关于传递函数，错误的说法是 (    )


   A  传递函数只适用于线性定常系统；


   B  传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；


   C  传递函数一般是为复变量s的真分式；


D  闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。


2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 (      )。


A、增加积分环节               B、提高系统的开环增益K


C、增加微分环节               D、引入扰动补偿


3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 (     ) 。


A、准确度越高                 B、准确度越低      


C、响应速度越快                D、响应速度越慢


4、已知系统的开环传递函数为 ，则该系统的开环增益为 (      )。


A、 50           B、25           C、10                D、5  


5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统(     ) 。


A、含两个理想微分环节                       B、含两个积分环节


C、位置误差系数为0                          D、速度误差系数为0


6、开环频域性能指标中的相角裕度 对应时域性能指标(     ) 。


A、超调      B、稳态误差    C、调整时间        D、峰值时间


7、关于系统频域校正，下列观点错误的是(    )


A、  一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；


B、  开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为 ；


C、  低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；


D、  利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。


8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (     )。


   A、可改善系统的快速性及平稳性；               B、会增加系统的信噪比；


C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；


   D、可增加系统的稳定裕度。


9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的(     )。


A、稳态精度        B、稳定裕度     C、抗干扰性能        D、快速性


10、已知单位反馈系统的开环传递函数为 ，当输入信号是 时，系统的稳态误差是(     )


    A、 0              B、  ∞            C、 10            D、 20


三、（共25分）某单位负反馈控制系统如图，阻尼比 ，试求：


1、        系统类型、阶次。


2、        K、无阻尼振荡角频率 的值。


3、        系统的开环传递函数 。


4、        静态误差系数Kp，Kv和Ka。


5、        系统对单位阶跃、单位斜坡输入的稳态误差 ， 。


6、        峰值时间 ，最大超调量 。


7、        输入信号为 时，系统的稳态输出 、输出最大值 。


四、（共10分）传递函数题。


（从图(a)，(b)中选作一题）求系统输入为 ，输出为 时的微分方程和传递函数 。


注：图(a)中， , 是位移量；图(b)中， , 是电压量。


(a)                        (b)


五、（16分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为   ，


求开环零极点个数、根轨迹条数、渐近线方程，试绘制系统根轨迹，并求K为何值时系统不稳定。


六、（共14分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试求：


1、绘制开环对数幅频特性曲线的渐近线。


2、求出穿越频率和相角裕度。 一、


a)           输出           输入         


  微分方程         、    传递函数      和  方块图 （或状态空间）         


b)          零输入      ，      输出        输入      


c)          上升时间       、  峰值时间     、   超调量     、  调节时间      


d)        闭环特征根         


e)          闭环特征根位于复平面左半部            


f)          开环系统        闭环系统         


二、判断选择题(每题2分，共 20分)


1、B　　2、C　　3、D　　4、C　　5、B　　6、A　　7、C　　8、B    9、A　10、D


三、


1、1型、2阶   


2、K=1         


=1  


3、           


4、     


1   


5、         


1            


6 3.63                                 


7、 ；


四、


1、（从图(a)，(b)中选作一题）。


(a)解：列写动力学微分方程：


经拉式变换得：


化简并整理，得：


(b)解：采用运算电阻的方法：


五、


开环极点： ， 。


无有限开环零点：


1）        根轨迹分支数为3，起始于三个开环极点，均终止于s平面无穷远处。


2）        共有三条渐近线，与实轴的交点：


渐近线与实轴的夹角：


3）        实轴上的根轨迹：


4）        根轨迹在实轴上的分离点


特征方程： ，   


解得：


1）        根轨迹与虚轴的交点


令 ，代入特征方程：


即当 时，系统不稳定。


根据上述几点，绘制系统根轨迹图如图所示。


六、


所以， ， ；







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