自动控制原理

一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分）

1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面

说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。

2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲

线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？

3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。

4. 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。 二、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牛顿的恒力作用时，其位移y(t)的的变化如图(b)所示。求m、k和?的值。(合计20分)

?Fmky(t)0.080.06y(t)03t

图(a) 图(b)

三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号r(t)?1(t)下的时域性能指标：超调量?%，调

节时间ts和峰值时间tp；

2） 当r(t)?2?1(t),n(t)?4sin3t时，求系统的稳态误差。

N(s) R(s) C(s) 四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，?c位于两个交接频率的几何中心。

1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。

2） 计算超调量?%和调节时间ts。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [

L(?)/d?%?0.16?0.4(1?1)sin?,

2???????11ts??1??2.5??1??] ?2?1.5?-40 ?c??sin???sin?????

20 -20 0 -20 1 5 ?c -40 ? (rad/s)

五、某火炮指挥系统结构如下图所示，G(s)?K系统最

s(0.2s?1)(0.5s?1)o大输出速度为2 r/min，输出位置的容许误差小于2，求：

1） 确定满足上述指标的最小K值，计算该K值下的相位裕量和幅值裕

量； 2） 前向通路中串联超前校正网络Gc(s)?（合计20分, 共2个小题，每题10分）

0.4s?1，试计算相位裕量。

0.08s?1

R(s)E(s)C(s)G(s)

自动控制原理模拟试题3答案

答案

一、 简答题

1． 如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量

和频域指标中的相位裕量。根据超调量和相位裕量的计算公式可以得出结论。

2． 斜率为?20dB/十倍频程。可以保证相位裕量在30o:60o之间。 3．

11 4．

二、

系统的微分方程为 ：my(t)??y(t)?ky(t)?F(t)

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