宝鸡文理学院试题
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 一 适 用 专 业 自动化
一、填空(每空2分，共20分)
The word control is usually taken to mean (1).Control theory itself has two categories，they are (2).By definition，the (3) of a component or system is the ratio of the transformed output to the transformed input .In time domain，the three basic performance criteria for a control system are (4) and (5).The (6) criterion is a method for determining continuous system stability. The (7) technique is a graphical method of determining the location of the roots of the characteristic equation as any single parameter，such as (8)，is varied from zero to infinity. In Bode plot , the magnitude M in dB，is plotted against frequency on (9) paper. The software tool of the control system you have known is (10).
二、(10分)已知某系统结构图如下，求其闭环传递函数C（S）/R（S）。
三、(15分)已知单位反馈系统，开环传函为G（S）=K/[S（TS+1）]，要求单位阶跃函数作用时，超调量为16%，调节时间为7，求K，T。
四、(15分)已知单位反馈系统，开环传函为G（S）=k(S+1)/[S(S+1/2)2]，试绘制k从零趋近于无穷大时的根轨迹。
五、(20分)已知最小相位系统开环频率特性的伯德图，要求满足图中的穿越频率wc且不改变原系统的稳态精度。（1）判断采用何种形式的串联校正。（2）画出校正后的对数渐近幅频特性曲线。（3）画出校正环节的对数渐进幅频特性曲线。（4） 小结用频率法进行超前校正的主要步骤。
六、(10分)已知线性元件的频率特性及非线性元件描述函数有关的曲线，两者串联起来构成一单位反馈系统图示，判断系统是否存在自振。
七、 (10分)某离散系统的闭环脉冲传递函数为G（z）=(3.68z+2.64)/(z2+2.31z+3),判断该系统的稳定性。
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 一 适 用 专 业 自动化
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 二 适 用 专 业 自动化
1. （本题共15分，第1题8分，第2题7分）
(1) Given a system as following diag., input--- X(s)，output---Y(s).how many forward paths and how many feedback loops are there in the block diagram。
+1/sK 1S?1 + ++ X(s)Y(s) -+ + +1/sK2S?1
(2) solve the transfer function C(z)/R(z) in following diag. system. r(t)c(t)G(s)H2(s)H1(s)2．（本题共15分）Given a system as diag.(a),its unit step response is shown in diag. (b)，solve
K1 、3．（本题共15分）Given a unit feedback system , its open-loop transfer function is
K2 and a。
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 二 适 用 专 业 自动化
prove : its part root locus is a circle when k is 0 to infinity. 4. （本题共15分，第1题8分，第2题7分）
(1) some system, its open loop transfer function isG(s)H(s)?stability using frequency domain method.
(2) when system open loop transfer function is G(s)H(s)?K(T1s?1)(T2s?1),K,T1,T2>0,illustrate closed loop
10(5s?1)(10s?1),check closed loop system
system stability using Nyquist criterion. （15%） 5. （本题共20分，第1、2题各6分，第3题8分）three minimum phase systemⅠ、Ⅱ、Ⅲ,their open-loop bode diag. is as following
(1) compare their ts,б% when the input is a unit step; (2) compare their ess when the input is a unit ramp；
(3) compare phase margin and amplitude margin of systemⅠ、Ⅱ。 6. （本题共15分）A non-linear control system with saturation is shown as following dia. the description function
of saturation non-linearity is N（A）?system stable, solve K1.
7．（本题共5分，第Given a system, its closed-loop transfer function is Gb(s)?s?2s?3s?4442322k?[arcsinaA?aA1?(aA)]2(A?a) .in order to make the
5s?6s?7s?8s?9some MATLAB command to solve its unit step response and unit impulse response.
, write
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 三 适 用 专 业 自动化
1 （本题共30分，每题3分）select the appropriate answer to the following questions: 1.1 a unit feedback system, its open transfer function is G(s)?steady-state error is（）.
（1）0 （2）∞ （3）0.01 （4）100 1.2 a series correction transfer function is Gc(s)?s?10.1s?110000(s?1)(5s?1)s(s?4s?100)22，when the input is
t22,its
,it is a kind of ( )
（1）lag correction （2）lead correction （3）lag－lead correction (4) proportion correction 1.3 if we express 0.001 in dB, its value is ( ) dB.
（1）3 （2）－3 （3）－60 （4）60
100(0.1s?1)(0.01s?1)1.4 a system’s transfer function is G(s)?,its poles are(is)（ ）
(s?1)(0.001s?1)（1）10，100 （2）－1，－1000 (3) 1， 1000 （4）－10， －100 1.5 a system’s transfer function is G(s)?110s?1,the value of its unit pulse response is ( ) when t=0.
（1）0 （2）∞ （3）0.1 （4）1
1.6 a second-order system’s damped ratio is 2，its step response is（ ） (1) oscillation divergent （2）monotonous attenuating
（3）oscillation attenuating （4）constant amplitude oscillation 1.7 the larger the cut-off frequency,（ ）
(1) the better the anti-disturbance capacity to high frequency signal. (2) the shorter its transient response time. (3) The worse its response speed. (4) the smaller its steady-state error.
1.8 in order to improve second-order system stability, we can（）
（1）increase ?n （2）decrease ?n（3）increase ? （4）decrease ?
1.9 the stability depends on a system’s（） （1）disturbance.
（2）the acting point of the disturbance. （3）poles’ position. （4）input.
1.10 according to the given phase margin, we know system ( ) has the best stability.
（1）?1?70? （2）?2??50?（3）?3?0? （4）?4?30?
2 （本题共10分，每题各5分）(1) Given a system as following figure 1, Solve its closed-loop transfer function。
figure1 figure 2 c(t)r(t) G(s) H2(s)H1(s)
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 三 适 用 专 业 自动化
(2) solve the transfer function C(z)/R(z) in figure 2. 3 .（本题共15分）Given a system as figure 3 (a),its unit step response is shown in figure 3 (b)，solve K1 、 K2
and a.
figure 3
4．（本题共15分）Given a unit feedback system , its open-loop transfer function is G（S）=k/[S(S+1)(s+2)] draw its root locus when k is 0 to infinity.。 5． （本题共15分）given a minimum phase system, its Bode diag. s figure 4. solve (1) open loop K.（2）wc.（3）open loop TF.（4）phase margin.（5）amplitude margin .（6）check closed loop stability. Figure 5 Figure 4 6．（本题共15分）a non-linear control system with saturation is shown as figure 5. the description function of saturation non-linearity is N（A）?stable, solve K1
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2k?[arcsinaA?aA1?(aA)]2(A?a) .in order to make the system
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 四 适 用 专 业 自动化
1、 填空(每空2分，共20分)填空：在自动控制系统中，除开环控制外，最常用的控制方式为 (1)。控制理
论除分析线性系统外，还讨论 (2)。我们把一个系统输出的LAPLACE变换与输入LAPLACE变换的比值定义为 (3) 。工程控制问题的基本要求可以归纳为三个方面： (4)、(5) 和 (6)。 (7) 是一种判断连续系统稳定性的方法。 (8) 是指一个参数，例如（9），从0变到无穷大时，确定闭环特征方程的根在S平面位置的方法。当一个系统的开环传递函数为Ⅱ型时，若输入为斜坡信号，则稳态误差为（10）。 2、 (10分)已知某系统结构图如下，求其闭环传递函数C（S）/R（S）。
3、 (15分)设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示，若该系统为单位反馈控制系统，试确定其单位传
递函数。
4、 (15分)已知单位反馈系统，开环传函为G（S）=k(S+1)/[S(S+1/2)2]，试绘制k从零趋近于无穷大时的根
轨迹。
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 四 适 用 专 业 自动化
5、 (20分)已知最小相位系统开环频率特性的伯德图，（1）写出开环传递函数。（2）若用串联校正，校正环
节的传递函数为右图所示，求校正后系统的开环传递函数。
6、 (15分)系统如图所示：（1）求使系统稳定的K值的范围。（2）当输入为单位阶跃信号时，求稳态误差。
7、 (5分)常见的非线性有哪些？研究非线性系统的基本方法有哪些？
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 五 适 用 专 业 自动化
一、多项选择题（每小题5分，5×5＝25分）
1、下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r(t)为输入量，（ ）对应的系统是非线性系统。 A．c(t)?B．tdc(t)5?r(t)?t2dr(t)dt22
dtC．c(t)?r(t)cos?t?5
?c(t)?r(t)?3dr(t)dtD．c(t)?r(t)
2E．c(t)?3r(t)?63dr(t)dt?5?r(?)d???t
2、已知系统的闭环特征方程如下，判断可知方程（ ）对应的闭环系统是稳定的。 A．s?3s?2?0 B．s?3s?2?0
C．s?s?3s?s?2?0 D．s?2s?3s?4s?5?0
E．s?8s?18s?16s?5?0
3、下列关于物理可实现系统（n≥m）的180°根轨迹的描述，（ ）是正确的描述。 A．根轨迹起于开环极点，终于开环零点。 B．根轨迹关于虚轴对称。
C．实轴上某一区域，若其左侧开环零极点个数之和为奇数，则该区域必是根轨迹。 D．闭环极点之和大于开环极点之和。
E．复平面上的l条根轨迹分支相遇，其分离角等于(2k?1)?l。
24324324324、已知系统的开环幅相曲线如下图所示，可知（ ）对应的系统是闭环稳定的。其中?为开环系统的型别，P为开环传递函数在右半s平面的极点个数。
5、当二阶系统的参量变化时，下列对其性能变化的定性分析，（ ）是正确的。 A．阻尼比越小，系统响应越平稳。 B．相角裕度?越大，系统响应越平稳。
C．闭环谐振峰值Mr越大，系统响应越平稳。
D．系统的稳定程度相当时，开环截至频率?c越高，系统响应越缓慢。 E．闭环谐振峰值相同时，闭环带宽越宽，系统响应越缓慢。
二、已知RC无源网络如图所示，试用复阻抗法画出系统结构图，并求出其传递函数
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U0(s)Ui(s)
。（共15分）
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 五 适 用 专 业 自动化
三、分析作图（共15分）
Ks(s?4)(s?4s?20)2已知负反馈系统的开环传递函数如下：G(s)H(s)?
试绘制闭环系统的概略根轨迹，要求确定分离点。 四、分析计算（每小题15分，15×3＝45分）
1、某控制系统的结构图如图所示，系统的给定输入信号是斜坡函数r(t)?Rt，扰动作用是阶跃函数n(t)?N?1(t)。T1,T2>0，环节增益K1,K2为可调参数，要求： ⑴、确定系统闭环稳定时，参数K1、K2应满足的约束条件； ⑵、计算系统在给定信号和扰动作用下的稳态误差；
⑶、为减小系统的稳态误差，应如何调整K1和K2。
2、已知系统的开环传递函数：G(s)?Ks(Ts?1)(s?1)(K,T?0)。试根据奈奎斯特稳定判据，确定闭环系统的
稳定条件：
⑴、T=2时，K值的范围； ⑵、K=10时，T值的范围； ⑶、K、T值间的约束条件。
3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的，求解： ⑴、确定采用的是何种串联校正，并写出校正装置的传递函数Gc(s)； ⑵、确定校正后系统稳定时的开环增益；
⑶、当开环增益K=1时，求校正后系统的相位裕度。
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 六 适 用 专 业 自动化
一、判断题（每小题2分，2×5＝10分） 1、线性系统必定满足叠加定理。
2、传递函数是系统输出量与输入量的拉氏变换之比。 3、控制系统的阻尼比越小，系统响应越平稳。
4、实轴上的某一区域，若其左边开环零极点为基数，则该区域必是根轨迹。 5、非线性系统的稳定性仅取决于系统自身的结构。
二、求解下图所示系统的传递函数（每小题5分，5×2＝10分） 1、系统结构图如图所示，试用结构图化简法求传递函数C(s)R(s)。
2、系统流程图如图所示，试用梅森公式求传递函数C(s)R(s)。
三、分析作图（第一题15分，第二题5分，15+5＝20分） 1、已知控制系统的特征方程式如下：s?3s?(K?2)s?10K32?0，试绘制该系统的根轨迹图（0?K??）。
2、画出两种常见的非线性特性。
四、分析计算（每小题15分，15×4＝60分）
1、设电子心率起搏器系统如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分器。 要求：⑴、若??0.5对应最佳响应，问起搏器增益K应该是多大？
⑵、若期望心速为60次/min，并突然接通起搏器，问1s后实际心速为多少？瞬时最大心速为多少？
2、已知单位反馈系统的开环传递函数为：
G(s)?K(1?0.2s)s(1?0.05s)22
要求：⑴、利用闭环根轨迹求保证系统稳定所允许的K值变化范围；
⑵、利用开环幅相曲线求保证系统稳定所允许的K值变化范围。
3、某系统未经校正时的开环传递函数为：
G0(s)?40s(1?0.25s)(1?0.0625s)40(1?s)s(1?10s)(1?0.0625s)(1?0.025s)
现采用串联校正网络来改善系统的性能，若要求校正后的开环传函为：
G'(s)?
要求：⑴、确定串联校正网络的类型；
⑵、对校正前后系统的性能作出比较。 4、求解差分方程 f?k?2??3f?k?1??2f?k????t?
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 六 适 用 专 业 自动化
其中：初始条件为f(0)?0,f(1)?0；输入条件为??t??
??t?0??0t?0
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课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 七 适 用 专 业 自动化
一、填空题（每空1分，1×17＝17分）
1．自动控制系统按照系统输出量对系统的控制作用是否发生影响，可分为两种基本的控制方式：
和 。
2．对自动控制系统的基本性能要求分为三种： 、 和 。稳定性 快速性 准确性 3．线性定常系统的传递函数，定义为： 。 4．欠阻尼二阶系统中，阻尼比的取值范围为： 。
5．若由系统的闭环特征方程来判断闭环系统的稳定性，则线性系统稳定的充要条件是：闭环特征方程的所
有根均 。
6．典型输入信号下系统的稳态误差主要受 、 和 的影响。 7．根轨迹是 。
8．开环对数幅频特性曲线中，低频段直线的斜率取决于系统中包含的 。 9．常用的串联校正方法有 、 和 。
10．非线性环节的描述函数定义为 。 二、单项选择题（每小题2分，2×5＝10分）
1．下列各项是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r(t)为输入量，（ ）描述的系统是非线性系统。 A．B．
dc(t)33dtdtdtc(t)?r(t)cos?t?5
?3dc(t)22?6dc(t)?8c(t)?r(t)
C．c(t)?3r(t)?6D．
dc(t)dt22dr(t)dt?5?r(?)d???t
(n是常数)?1dc(t)tdt?(1?nt22)c(t)?r(t)
2．下面关于欠阻尼二阶系统阶跃响应性能与参数间关系的分析，正确的是（ ）。 A．系统的阻尼比越小，阶跃响应的调节时间越长。 B．系统的阻尼比越大，阶跃响应的超调量越大。 C．系统的自然频率越大，阶跃响应的超调量越大。 D．系统的自然频率越小，阶跃响应的调节时间越短。
3．下列关于物理可实现系统（n≥m）的180°根轨迹的描述，（ ）是正确的描述。 A．根轨迹起于开环零点，终于开环极点。
B．实轴上某一区域，若其左侧开环零极点个数之和为奇数，则该区域必是根轨迹。 C．闭环极点之和大于开环极点之和。
D．复平面上的l条根轨迹分支相遇，其分离角等于(2k?1)?l。
4．下列是改变开环系统的零极点在复平面上的位置时对闭环系统根轨迹变化趋势的分析，正确的是（ ）。 A．开环零点右移时，系统的闭环根轨迹向右弯曲。 B．开环零点左移时，系统的闭环根轨迹向右弯曲。 C．开环极点右移时，系统的闭环根轨迹向左弯曲。 D．开环极点左移时，系统的闭环根轨迹向右弯曲。
5．应用描述函数法分析非线性系统，必须满足一定的条件，下列选项中不正确的是（）。 A．非线性系统应能简化成一个线性环节和一个线性部分闭环连接的典型结构形式 B．非线性环节的输入输出特性y(x)应是x的奇函数 C．非线性环节的输入输出特性y(x)应是x的偶函数 D．系统的线性部分应具有较好的低通滤波性能
三、已知控制系统结构图如图所示，试求系统的传递函数：（共13分） 1．通过结构图的等效变换求系统的传递函数C(s)R(s)；
2．绘制结构图对应的信号流图，用梅森公式求系统的传递函数C(s)R(s)。
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宝鸡文理学院试题
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 七 适 用 专 业 自动化
四、分析计算（每小题15分，15×4＝60分） 1．已知RLC网络如图所示：
⑴．列写系统微分方程式，并求出系统的传递函数
U0(s)Ui(s)；
⑵．写出?n,?与元件参数的关系；
⑶．设L?4H,C?1?F，若要求系统阶跃响应的超调量?%?30%，求R=？。（ln0.3??1.204）
2．已知单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)?Ks(s?2)(s?4)
⑴、绘制闭环系统根轨迹（关键点要标明）；
⑵、计算保证系统稳定工作的最大K值；
⑶、若要求输入为单位斜坡信号时系统的稳态误差不大于0.5，试确定K值的可调范围。
3．系统的开环传递函数为：G(s)?Ks(T1s?1)(T2s?1)
⑴．绘制系统的开环概略幅相曲线；
⑵．用奈氏判据判断闭环系统的稳定性。
4．根据给出的曲线作出相应的分析计算：
⑴．已知某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示，写出系统开环传递函数G(s)，并计算相位裕度和幅值裕度；
⑵．若系统原有的开环传函为G(s)?置的传递函数；
100(1?0.1s)s2，而校正后的开环对数幅频曲线如下图所示，求串联校正装
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宝鸡文理学院试题
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 八 适 用 专 业 自动化
一、填空题（每空2分，2×12＝24分）
1．开环控制方式与闭环控制方式相比，最重要的特点是： 。 2．线性系统与非线性系统不同的是可以应用 。
3．某系统在零初始条件下的单位阶跃响应为c(t)?1?e?e，则该系统的传递函数为 。 4．系统的时域性能指标分为 和 两大类。
5．当高阶系统的零极点分布满足要求时，采用 的概念可将高阶系统近似为相应的低阶系统。 6．某二阶控制系统，其单位阶跃响应恰好不出现超调，则该系统的阻尼比为 。 7．系统开环对数幅频特性曲线的高频段决定了闭环系统的 。
8．当实际元件或系统的非线性程度不严重，在一定条件下，可以采用 的办法将非线性
模型简化为线性模型。
9．在改善二阶系统性能的方法中，常用的有两种： 和 。 10．最小相位系统是指 。 二、单项选择题（每小题3分，3×3＝9分）
1．为了减小或消除系统在扰动作用下的稳态误差，采取（ ）是没有效果的。 A．增大扰动作用点后系统的前向通道增益 B．增大扰动作用点前系统的前向通道增益 C．在系统的主反馈通道中设置积分环节 D．采用串级控制方式
2．当二阶系统的参量变化时，下列对其性能变化的定性分析，（ ）是正确的。 A．阻尼比越小，系统响应越平稳。 B．相角裕度?越大，系统响应越平稳。
?2t?tC．闭环谐振峰值Mr越大，系统响应越平稳。
D．系统的稳定程度相当时，开环截至频率?c越高，系统响应越缓慢。 3．下列各项是传递函数零极点对系统响应的影响，正确的描述是（ ）。 A．传函的每一个零点都在响应中形成相应的自由运动的模态 B．传函的每一个极点都在响应中形成相应的自由运动的模态 C．传函的极点影响各模态在系统响应中所占的比重
D．传函的零点不影响各模态在系统响应中所占的比重
三、求解下图所示系统的传递函数（第一小题3分，第二小题4分，3+4＝7分） 1．求有源网络的传递函数Uc(s)Ur(s)；
2．求解系统对扰动的传递函数C(s)N(s)。
四、分析计算（每小题15分，15×4＝60分）
1．已知系统结构如下图所示：⑴．求系统的单位阶跃响应；
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宝鸡文理学院试题
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 八 适 用 专 业 自动化
⑵．判断系统的稳定性。
2．已知系统如下图所示： ⑴．画出系统的根轨迹；
⑵．求出使系统稳定的K值范围。
3．设系统的开环传递函数为：G(s)?
4．已知系统原来的开环传函为G(s)?
K(Ts?1)(?s?1)，画出当K>1时的奈氏曲线（分??T,??T,??T三种情
况），并判断对应闭环系统的稳定性。
100(1?0.1s)s2，校正装置的传函为G(s)?c0.25s?1(0.01s?1)(0.1s?1)。
⑴．画出原系统和校正装置的对数幅频特性曲线；
⑵．当采用串联校正时，求校正后系统的开环传函，并计算其相位裕度和幅值裕度。
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宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 一 适 用 专 业 自动化
一、．(每空2分，共20分)（1）控制 (2)古（经）典和现代 (3)传递函数 (4)稳定性 (5)稳态误差和瞬态响应 （6） 劳氏/赫尔维氏/奈奎斯特/伯德(8)根轨迹 (9)开环增益/t时间常数 （10）MATLAB 二、(10分)C（S）/R（S）=（W1W2W3）/（1+W1W2H1+W2W3H2+W1W2W3H3） 三、(15分)G（S）=（K/T）/[S（S+1/T）] 2分
1/2
wn=（K/T） 2分 2ζwn=1/T 2分 3.5/(ζwn)=7 2分
-(ζп)/(1-ζ2) 1/2
e*100%=16% 3分
ζ=0.5 wn=1 K=1 T=1 各1分 四、(15分)
（1）n=3,p1=0,p2=p3=-1/2
m=1,z1=-1 零极点求正确各1分
(2) real axis:[-1,0] 1分 (3) asymptotes:
σ=(-1/2-1/2+1)/(3-1)=0 2分 Φ=(2k+1)П/(3-1)=+П/2,-П/2 2分
(4)break-away point:-0.19,-1.31(false) 3分 (5)root locus as following: 5分 五、（20分）
1．串联超前校正 3分
2．图略（满足要求的一种图即可） 3分 3．图略（满足要求的一种图即可，但 必须与第二步相对应） 4分 4．procedures:
(1) from ess,get K;
(2) from wc,determine new wc; (3) through wc,draw a line ,
it's slope is –20db/dec; (4) get 1/(aT),1/T；
(5) check magnitude margin
and phase margin； (6) simulation. 10分
七、the point out is oscilating,the point in is unstable. 10分 八、z1=-1.156+1.29j,z2=-1.156-1.29j 8分
not stable. 2分
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宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 二 适 用 专 业 自动化
1． (1)forward path：4，feedback loop：5 各4分
C(z)G(z) (2) 7分 ?R(z)1?GH1(z)H2(z)2． ?(s)?k1k2s2?as?k2,k1?2,0.8?2??n1-?2,2.32?22???1-?2?100%?e?100%
??0.5,?n?4.5,k2?4.5?20.25,a?2 每个未知量求解正确5分
3．
s???j?1?k(??j??2)(??j??3)(??j?)(??j??1）?0arctg???2????arctg???3????arctg???arctg???1?(2k?1)?
1???2?32??3????1???1?32??2??3)2??2???1)2(???(每步骤3分
4．
G(j?)H(j?)?10(5j??1)(10j??1)????G(j0)H(j0)?10?0
G(j?)H(j?)?0??180Im[G(j?)H(j?)]<0 ， ?(?) from 0 to ?180。P=0,the nyquist curve does not surround（-1，j0）,R=0,
Z=P-2R=0,stble。
In general,G(s)H(s)?K(T1s?1)(T1s?1),to all the K，T1，T2，the nyquist curve is similar to the above,
stable .
证明出系统稳定8分 正确画出曲线图4分 用奈氏判据证明系统稳定性 3分 5．(1)settling time：ts1
129
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 二 适 用 专 业 自动化
?1?N（A）? 3分
4?111?(1)2??arcsin???AAA?when A =1,-1/N(A)=-0.5.when A→∝,-1/N(A)=-∝.thus,-1/N(A) lies in –0.5~-∝
linear part:G（j?)?K1?2)]j?(0.1j??1)(0.2j??1)?K1[?0.3??j(1?0.02?[0.0004?2?0.05?2?1]
set Im(G(j?)=0,that is 1?0.02?2=0,we get ?=7.07(rad/s) so the point to the real axis is Re(G(j?)=?0.3K14.5 8分
?0.3K10.5?4.54.5??0.5soK1MAX?0.3?7.5 4分
7.
num=[1 2 3 4];den=[5 6 7 8 9],step(num,den);impulse(num,den) 5分
130
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 三 适 用 专 业 自动化
2． （本题共30分，每题3分）
1.1 (3) 1.2 (2) 1.3 (3) 1.4 （2) 1.5 (3) 1.6 (2) 1.7 (2) 1.8 (3) 1.9 (3) 1.10 (1) 2．每题5分 C(s)G1G2G3?1C(z)G(z)(1) ? (2) ?R(S)1?G1G2G5?G2G3G4?G2G4G5R(z)1?GH1(z)H2(z) 3．
?(s)?k1k2s2?as?k2,k1?2,0.8?2??n1-?2,2.32?22???1-?2?100%?e?100%
??0.5,?n?4.5,k2?4.5?20.25,a?2K1 、 K2 and a各5分
4.
(1) n=3,p1=0,p2= -1,p3= -2 3分 (2) real axis:[-1,0],[-∝,-2] 2分 (3) asymptotes: σ=(-1-2)/3=-1 2分
Φ=(2k+1)П/(3-0)=+П/3,П 2分
(4)break-away point:-0.423,-1.577(false) 2分 (5)imaginary axis cross- point:
root locus as following: 4分 5．
K=1，3分wc=1, 2分 G(S)=100/[S(S2+2S+100)],3分 r=90o,3分 h=20, 3分 stable 1分 6．
1? 4分 ??N（A）?1112?4?arcsin?1?()?AAA??when A =1,-1/N(A)=-0.5.when A→∝,-1/N(A)=-∝.thus,-1/N(A) lies in –0.5~-∝ linear part:G（j?)?K1j?(0.1j??1)(0.2j??1)0.3K14.5
?K1[?0.3??j(1?0.02?)]2?[0.0004?2?0.05?2?1]
2set Im(G(j?)=0,that is 1?0.02?=0,we get ?=7.07(rad/s)
so the point to the real axis is Re(G(j?)=??0.3K14.5??0.5soK1MAX? 8分
0.5?4.50.3?7.5 3分
131
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 四 适 用 专 业 自动化
1．(每空2分，共20分)（1）闭环控制 (2)非线性 (3)传递函数 (4)稳定性 (5)稳态误差 (6)瞬态响应 （7）劳氏/赫尔维氏/奈奎斯特/伯德 (8)根轨迹 (9)开环增益/t时间常数 (10)0
2．(10分)C（S）/R（S）=（W1W2W3）/（1+W1W2H1+W2W3H2+W1W2W3H3） 3．该系统为欠阻尼二阶系统，从图中直接得出 ?%?30% tp?0.1s
??? 根据公式 ?%?e? tp??0.1
2?n1?? ?? ?n?于是开环传递函数为 G(s)??n21??2?0.3
(ln?)22?2?(ln?)?0.358 (5分)
?1?tp1??2?33.65s (5分)
s(s?2??)?1132.3s(s?24.1) (5分)
4．(1) n=3,p1=0,p2=p3=-1/2 m=1,z1=-1 (3分) (2) real axis:[-1,0] (3分)
(3) asymptotes: σ=(-1/2-1/2+1)/(3-1)=0
Φ=(2k+1)П/(3-1)=+П/2,-П/2 (3分)
(4)break-away point:-0.19,-1.31(false) (3分) (5)root locus as following: (3分)
5.G0(s)?10s(0.2s?1)?(20lgK?20,K?10)GC1(s)?G(s)?2(s?1)10s?1?(20lgK?6,K?2)?lagcorrection20(s?1)s(10s?1)(0.2s?1) (第1小题8分，第2小题12分) 6．s3+14s2+40s+40k=0
s3 1 40 2
s 14 40k s1 (14*40-40k)/14 0 0
s 40k
conclusion 0≤k≤14 (10分) ess=0 (5分)
7.死区、饱和、间隙、继电等。(2分)
小范围线性化、分段线性化、相平面法、描述函数法、lyapunov法、仿真等。(3分)
132
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 五 适 用 专 业 自动化
一、多项选择题（每小题5分，5×5＝25分） 1、ACD 2、BE 3、AE 4、ACE 5、B
二、已知RC无源网络如图所示，试用复阻抗法画出系统结构图，并求出其传递函数
U0(s)Ui(s)。（共15分）
Ui(s)?I1(s)R1?Uc1(s)I1(s)?I2(s)?Uc1(s)C1sI2(s)?(U1c1(s)?U0(s))?R （4分）
2U0(s)?I2(s)?1C2s （5分）
U0(s)U2 （6分）
i(s)?1R1R2C1C2s?(R1C1?R2C2?R1C2)s?1 三、分析作图（共15分）
根轨迹共有4条分支，始于四个极点，都趋向于无穷远处； 渐近线共有四条，交于实轴上的点（0,-2），倾角分别为?,3?5?44,4,7?4； 实轴上的根轨迹在两个极点之间，即（-4,0）区间； 分离点有三个，解方程
1?1?1dd?4d2?4d?20?0，得到分离点为-2，?2?j6 与虚轴交点为?j10 四、分析计算（每小题15分，15×3＝45分）
5分）
2分）
2分） 3分）
3分）
133
（（ （（ （宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 五 适 用 专 业 自动化
1、（1）闭环特征方程为：
TTs3?(T?T)s21212?s?K1K2?0 （2分） 列写劳斯表，令第一列系数全部为正，可得：
0?KT1?T21K2?T （3分）
1T2 （2）系统开环传函为：G(s)?K1K2s(T1s?1)(T
2s?1) 依据静态误差系数法，给定斜坡作用下的稳态误差为：essr?RK （4分）
1K2 扰动误差传函为：?en(s)??K2(T1s?1)T31T2s?(T21?T2)s?s?K
1K2essn?lims??en(s)?N(s)?N0K （4分）
s?1 （3）增大K1和K2 （2分）
2、系统的奈氏曲线与负实轴有一个交点，依据奈氏判据该点位于（-1,j0）右侧时，系统稳定。
G(j?)?K1?T)(1??2T)j?(1?j?T)(1?j?)??K((1??2T2)(1??2)?jK?(1??2T2)(1??2) （2分）
与负实轴交点坐标为：?K(1?T)(1??2T2)(1??2) 且 ?2?1T
当系统稳定时满足：
?K(1?T)(1??2T2)(1??2)??1 （2分）
求解不等式即可得到：
（1）K?1.5 （4分） （2）T?1/9 （4分） （3）K?1?1/T （3分） 3、（1）采用的是串联滞后-超前校正，且 2
Gc(s)?(s?1)(10s?1)(0.1s?1) （6分）
（2）校正后系统的开环传函为：
Gk2(s)?s(0.1s?1)(0.01s?1)
系统闭环特征方程为：s3?110s2?1000s?1000k?0 （1分）
列写劳斯表，求得系统稳定时的K值范围：0?K?110 （4分） （3）??83.72? （4分）
134
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 六 适 用 专 业 自动化
一、判断题（每小题2分，2×5＝10分） 1、√ 2、× 3、× 4、× 5、×
二、求解下图所示系统的传递函数（每小题5分，5×2＝10分） 1、
C(s)G1)R(s)?G2(1?1?G
2H1?G2H22、
C(s)590R(s)?39?15.12
三、分析作图（第一题15分，第二题5分，15+5＝20分） 1、开环传递函数为：G(s)?K(s?10)s(s?1)(s?2) （5分）
（5分）
实轴上的根轨迹区间为(-10,-2)，(-1,0)； （2分） 根轨迹的两条渐近线交于点(3.5,0)，倾角分别为??2 （3分）
2、任意画出两种即可，每个2.5分 （5分）
xcxcxcKKaaxraxrxr四、分析计算（每小题15分，15 ×
4＝60分） 1、（1）系统闭环传函为：?(s)?20Ks2?s?20K （2分）
与二阶系统标准传函对照，得到：K=0.05 （4分）
135
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 六 适 用 专 业 自动化
（2）??0.5,?n?1,R(s)?60/s h(t)?60(1?2e?0.5tsin(3 （3分）
32t??3)) h(1)?20.4 （3分）
2h(tp)?60(1?e???/1??)?69.8 （3分）
2、（1）0?K?100 （7分）
（2）0?K?100 （8分）
3、Gc(s)?(1?s)(1?0.25s)(1?10s)(1?0.025s) （4分）
（1）串联校正网络为滞后-超前校正 （4分） （2）系统的稳定裕度增大，快速性变好 （7分）4、f(k?2)?3f(k?1)?2f(k)??(t) F(z)?1(z?1)(z?2) F(z)?12?z1z?1?2?zz?2
f(k)?12?(k)?1k?12?2k(k?0,1,2,?)
6分）
（9
分）
136
（宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 七 适 用 专 业 自动化
一、填空题（每空1分，1×17＝17分） 1．开环控制方式 闭环控制方式 2．稳定性 快速性 准确性
3．零初始条件下系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比 4．(0,1)
5．具有负实部或位于s左半平面
6．系统型别 开环增益 输入信号的形式和幅值
7．开环系统某一参数从零变化到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s平面上变化的轨迹。8．积分环节或者微分环节的数目
9．超前校正 滞后校正 滞后-超前校正
10．正弦输入信号作用下，非线性环节的稳态输出中一次谐波分量和输入信号的复数比。 二、单项选择题（每小题2分，2×5＝10分） 1、B 2、A 3、B 4、D 5、B 6、C
三、已知控制系统结构图如图所示，试求系统的传递函数：（共13分） 1、
（2分）
（2分）
C(s)R(s)?G1G2G3G41?G （2分）
2G3H 2?G3G4H3?G1G2G3G4H12、
（4分）
C(s)G1G2G3G4R(s)?1?G2G3H2?G3G （3分）
4H3?G1G2G3G4H1
四、分析计算（每小题15分，15×4＝60分） 1、（1）Ld2u0(t)dt2?RCdu0(t)dt?u0(t)?ui(t) （3分）
U0(s)?1Ui(s)Ls2?RCs?1 （3分）
137
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 七 适 用 专 业 自动化
（2）?1??RCn?L （4分） 2L?%?e???/1??2?100%?30%??0?0.358 （3）
（5分）
R?2L?0C?1.432M?2、（1）n=3，m=0
共有3条根轨迹分支
无穷远处的渐近线有3条，交于实轴上的点(-2,0)，倾角分别为60?,180?,300? 实轴上的根轨迹区间是(-2,0),(-∞,-4) 11d?d?2?1d?4?0
解得分离点约为-0.8453 在闭环特征方程中令s?jw，求得与虚轴交点处的频率为w?22 （2）K=48 （2分）
（3）G(s)?K/8s(0.5s?1)(0.25s?1) e1ss?K/8?0.5?K?16
考虑到稳定性要求，确定K值的可调范围为：16≤K≤48 3、（1）
（10分）
（2）当K?T1?T2T1T时，闭环系统稳定
2（2分）
（2分）
（3分）
（2分）
（4分）
138
宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 七 适 用 专 业 自动化
当K?T1?T2T1T22时，闭环系统临界稳定；
（5分）
?100?0.25wc24、（1）G(s)?
100(0.25s?1)s(0.01s?1)2L(wc)?100(0.25wc?1)?25?1?wc?25 （2分）
wc(0.01wc?1)wc?1wc ?(wc)?arctan(0.25wc)?180??arctan(0.01wc)??180??66.9?
??180???(wc)?66.9? 开环系统的相角始终大于?180?，故穿越频率wx??，则h??? （2）采用串联校正方式，则有：
G.1s?1)100(0.25s?1)c(s)?100(0s2?s2(0.01s?1) G?1c(s)?0.25s(0.01s?1)(0.1s?1)
当K?T1?T2T时，闭环系统不稳定。 （5分）
1T2
2分） （2分） （2分）
（2分）
139
（ 宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 八 适 用 专 业 自动化
一、填空题（每空2分，2×12＝24分）
1．开环控制方式下系统的输出量不会对系统的控制作用造成影响 2．叠加定理 23．G(s)?s?4s?2(s?1)(s?2)
4．动态性能指标 稳态性能指标 5．主导极点 6．??1
7．抗干扰性能 8．小偏差线性化
9．比例-微分控制 测速-反馈控制 10．系统的零极点全部位于左半s平面
二、单项选择题（每小题3分，3×3＝9分） 1、A 2、B 3、B
三、求解下图所示系统的传递函数（第一小题3分，第二小题4分，3+4＝7分）1、Uc(s)1C1s?2)U??R1(Rr(s)R 02、
C(s)?G3G4N(s)?G1G2G3G51?G
1G2G3四、分析计算（每小题15分，15×4＝60分） 1、（1）G(s)?10s2?6s?10 （3分）
?n?210?3.16??0.95 （4分）
c(t)?1?1e???ntsin(?1??2n1??2??)?1?3.2e?3tsin(0.987t?18.19?) 2??arctan1????18.19? （2）闭环系统的特征根为：P1,2??3?j 全部位于左半平面，系统稳定 2、（1） 2j?135??2j （2）K>1时系统稳定 3、
4分）
4分） 12分） 3分）
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（ （ （ （宝鸡文理学院试题参考答案与评分标准
课程名称 自动控制原理 适 用 时 间 大二第二学期 试卷类别 八 适 用 专 业 自动化
?K?K?K 当T??时，闭环系统不稳定；
当T??时，闭环系统临界稳定；
当T??时，闭环系统稳定。 4、（1）
dBL???40?2110??1 （2）G'(s)?100(0.25s?1)s2(0.01s?1) ??66.9?,h???
（12分，每幅图4分）
（3分） dBL???01?1410100? （8分）
（1分）
（6分）
141