经典控制理论考试试题.pdf
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1、经 典 控 制 理 论 习 题 解 答 第 一 章 考 试 题 库 1、重 庆 三 峡 学 院 吆 至 也 学 年 度 第 2 期 自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 册 A 卷(0 2 级 电 信)一、填 空(本 题 共 2 0 分,共 1 0小 题,每 题 各 2 分)1.自 动 控 制 是。2.反 馈 控 制 的 基 本 原 理 是.3.一 个 反 馈 控 制 系 统 通 常 由、等 几 个 部 分 组 成。4.按 给 定 量 的 运 动 规 律,控 制 系 统 可 分 为、。5.系 统 的 频 率 特 性 是 指 o6.一 个 设 计 性 能 良 好 的 控 制 系 统,应
2、 当 满 足、三 个 方 面 的 要 求。7.根 轨 迹 的 模 值 方 程 为,相 角 方 程 为 8.非 线 性 特 性 的 描 述 函 数 定 义 为 9.对 于 高 阶 系 统,系 统 主 导 极 点 是 指.1 0.采 样 系 统 的 脉 冲 传 递 函 数 定 义 为:。二、(本 题 共 1 5 分)某 工 业 过 程 温 度 控 制 系 统 如 图 所 示,电 位 器 上 设 定 的 电 压 U r是 系 统 的 输 入 量,箱 体 内 液 体 的 实 际 温 度 0为 输 出 量,插 入 箱 体 内 的 热 电 偶 的 输 出 U。与。成 正 比。试 分 析 该 系 统 的 工
3、 作 原 理 并 画 出 方 框 图。二、(本 题 共 15分)测 得 某 二 阶 系 统 的 单 位 阶 跃 响 应 c 如 图 所 示,已 知 该 系 统 具 有 单 位 负 反 馈,试 确 定 其 开 环 传 递 函 数。四、(本 题 共 1 5 分,共 2 小 题)1)设 某 系 统 的 特 征 方 程 式 为:s,+2/+S2+2,+i=0,试 用 劳 斯 稳 定 判 据 判 别 系 统 的 稳 定 性。2)下 图 表 示 开 环 传 递 函 数 G(s)的 奈 奎 斯 待 图,P 为 G(s)的 正 实 部 极 点 数 目,判 定 闭 环 系 统 的 稳 定 性。五、(本 题 共
4、15分)已 知 最 小 相 位 开 环 系 统 的 渐 近 对 数 幅 频 特 性 如 图 所 示。试 求 取 系 统 的 开 环 传 递 函 数。六、(本 题 共 2 0分)已 知 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为:G(s)2005(0.15+1)试 设 计 一 个 串 联 超 前 校 正 环 节,使 系 统 的 相 角 裕 量 不 小 于 4 5度,截 止 频 率 不 低 于 50rad/s。自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 A 卷 评 分 标 准 一、(本 题 共 2 0 分,共 10小 题,每 题 各 2 分)1、在 没 有 人 直 接 干 预 的
5、情 况 下,通 过 控 制 装 置 使 被 控 对 象 或 过 程 自 动 按 照 预 定 的 规 律 运 行,使 之 达 到,定 的 状 态 和 性 能。2、检 测 误 差,用 于 纠 正 误 差。3、控 制 器、测 量 装 置、比 较 装 置、参 考 输 入 变 换 装 置、执 行 机 构、被 控 对 象。4、随 动 控 制 系 统、定 值 控 制 系 统、程 序 控 制 系 统 5、线 性 定 常 系 统,在 正 弦 信 号 作 用 下,输 出 的 稳 态 分 量 与 输 入 的 复 数 比。6、稳 定 性、快 速 性、准 确 性 I e I I8 A-=-上=-y a r r t a
6、n/9、有 一 个 或 两 个 闭 环 极 点 距 离 虚 轴 最 近,这 些 极 点 在 该 高 阶 系 统 时 间 响 应 中 起 主 导 作 用,而 其 它 极 点 距 离 虚 轴 较 远,可 以 近 似 忽 略。10、G(Z)=C(Z)/R(Z)o二、(本 题 共 1 5 分)三、(本 题 共 1 5 分)G(s)4 6.8_s(0.041 s+1)四、(本 题 共 1 5 分)1)不 稳 定,2)(a)不 稳 定、(b)不 稳 定 G(s)=五、(本 题 共 1 5 分)s(s+1)六、(本 题 共 2 0 分)1+0.026s1+0.0026s2、重 庆 三 峡 学 院 吆 至 西
7、 学 年 度 第 2 期 自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 册 B 卷(0 2级 电 信)一、填 空(本 题 共 2 0 分,共 1 0小 题,每 题 各 2 分)1.自 动 控 制 是。2.反 馈 控 制 的 基 本 原 理 是。3.一 个 反 馈 控 制 系 统 通 常 由、等 几 个 部 分 组 成。4.按 给 定 量 的 运 动 规 律,控 制 系 统 可 分 为、.5.系 统 的 频 率 特 性 是 指。6.一 个 设 计 性 能 良 好 的 控 制 系 统,应 当 满 足、三 个 方 面 的 要 求。7.根 轨 迹 的 模 值 方 程 为,相 角 方 程 为 8.非
8、线 性 特 性 的 描 述 函 数 定 义 为.9.对 于 高 阶 系 统,系 统 主 导 极 点 是 指 o10.采 样 系 统 的 脉 冲 传 递 函 数 定 义 为:。二、(本 题 共 15分)电 冰 箱 制 冷 系 统 工 作 原 理 如 图。继 电 器 的 输 出 电 压 Ua就 是 加 在 压 缩 机 上 的 电 压。简 述 工 作 原 理,指 出 捽 制 对 象、执 行 元 件、测 量 元 件、被 控 变 量、参 考 输 入,绘 出 系 统 元 件 框 图。三、(本 题 共 15分)已 知 系 统 结 构 图 如 图 所 示,单 位 阶 跃 响 应 的 超 调 量 为 16.3%
9、,峰 值 时 间 t p=l秒.试 确 定 参 数 T、Ko四、(本 题 共 1 5 分 入 共 2 小 题)1)设 某 系 统 的 特 征 方 程 式 为:+2.J+S2+2,3 5度,设 计 串 联 校 正 装 置。自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 B 卷 评 分 标 准 一、(本 题 共 2 0分,共 1 0小 题,每 题 各 2 分)8、在 没 有 人 直 接 干 预 的 情 况 下,通 过 控 制 装 置 使 被 控 对 象 或 过 程 自 动 按 照 预 定 的 规 律 运 行,使 之 达 到 一 定 的 状 态 和 性 能。9、检 测 误 差,用 于 纠 正 误 差
10、。10、控 制 器、测 量 装 置、比 较 装 置、参 考 输 入 变 换 装 置、执 行 机 构、被 控 对 象。11、随 动 控 制 系 统、定 值 控 制 系 统、程 序 控 制 系 统 12、线 性 定 常 系 统,在 正 弦 信 号 作 用 下,输 出 的 稳 态 分 量 与 输 入 的 复 数 比。13、稳 定 性、快 速 性、准 确 性 8 N=弋/.:-万 一 a r r t a n9、有 一 个 或 两 个 闭 环 极 点 距 离 虚 轴 最 近,这 些 极 点 在 该 高 阶 系 统 时 间 响 应 中 起 主 导 作 用,而 其 它 极 点 距 离 虚 轴 较 远,可 以
11、 近 似 忽 略。10、G(Z)=C(Z)/R(Z)o二、(本 题 共 15分)三、(本 题 共 1 5分)J T=2-1=2.6 2 7 6=2.6 2 8L K=:=1 3.1 6四、(本 题 共 15分)1)不 稳 定,2)(a)稳 定,(b)稳 定。五、(本 题 共 1 5分)六、(本 题 共 2 0分)4.95 16 2.5.7-F 14、重 庆 三 峡 学 院 2 0 0 5 至 2 0 0 6 学 年 度 第 二 _期 自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 册 A 卷 试 题 使 用 对 象:物 理 与 电 子 信 息 院(系)0 3 级 电 子 信 息 工 程 专 业
12、 1、2 班(本 科)一、(本 题 2 0 分)填 空 1.自 动 控 制 是 指。2.PID控 制 器 输 入 输 出 关 系 表 达 式 为:u(t)=o3.改 善 二 阶 系 统 响 应 的 措 施 有:、4.开 环 对 数 幅 率 特 性 的 低 频 段 反 映 了 系 统 的,中 频 段 反 映 了 系 统 的 和,高 频 段 反 映 了 系 统 o5.系 统 的 频 率 特 性 是 指 6.根 据 开 环 频 率 特 性 曲 线 绘 制 闭 环 频 率 特 性 曲 线 的 两 种 图 线 是:和.7.根 轨 迹 的 模 值 方 程 为,相 角 方 程 为 8.非 线 性 特 性 的
13、 描 述 函 数 定 义 为 o9.消 除 系 统 结 构 不 稳 定 的 措 施 可 以 有 两 种,一 种 是,另 一 种 是 o10.采 样 系 统 的 脉 冲 传 递 函 数 定 义 为:o三、(本 题 1 0 分)回 答 下 列 问 题 1、什 么 是 主 导 极 点?什 么 是 主 导 极 点 分 析 法?2、简 述 绘 制 系 统 根 轨 迹 图 的 步 骤。四、(本 题 1 0分)系 统 结 构 图 如 图 所 示,试 求 系 统 的 闭 环 传 递 函 数 C(S)/R(S)oR(s)四、(本 题 15分)设 单 位 负 反 馈 控 制 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为
14、:5 5)=-5(0.15+10)当 K=10时,试 求 系 统 在 单 位 阶 跃 函 数 输 入 时 系 统 的 阻 尼 比 J、无 阻 尼 自 然 频 率 0,、峰 值 时 间 L,、超 调 量(7%和 调 整 时 间 心。五、(本 题 共 1 5 分)已 知 单 位 负 反 馈 控 制 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为:=KKR2K35(r,5+l)(T25+l)输 入 信 号 为 r“)=(。+从)1。),其 中 a,。为 常 数。试 求 系 统 稳 态 误 差 时,各 参 数 应 保 持 的 关 系。六、(本 题 15分,共 2 小 题)1)已 知 某 调 速 系 统 的 特
15、 征 方 程 式 为:J+4 1.5s?+517s+1670(1+K)=0求 该 系 统 稳 定 的 K 值 范 围。2)下 图 表 示 开 环 传 递 函 数 G(s)的 奈 奎 斯 特 图,P 为 G(s)的 正 实 部 极 点 数 目,试 判 定 闭 环 系 统 的 稳 定 性。七、(本 题 15分)已 知 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为:G(s)=4Ks(s+2)试 设 计 一 个 串 联 超 前 校 正 环 节,使 校 正 后 系 统 的 速 度 误 差 系 数 K,=205T,相 角 裕 量/2 45。重 庆 三 峡 学 院 2 0 0 5 至 2 0 0
16、6 学 年 度 第 二 _期 自 动 粹 制 原 理 课 程 考 试 试 题 A 卷 评 分 标 准 命 题 人 廖 祥 学 使 用 于 物 理 与 电 子 信 息 院(系)0 3 级 电 子 信 息 工 程 专 业 1、2 班(本 科)一、(本 题 2 0 分)15、在 没 有 人 直 接 干 预 的 情 况 下,通 过 控 制 装 置 使 被 控 对 象 或 过 程 自 动 按 照 预 定 的 规 律 运 行,使 之 达 到 一 定 的 状 态 和 性 能。16、(/)=K pe(t)+K e(T)dT+K D e(t)17、误 差 信 号 的 比 例-微 分 控 制、输 出 量 的 速
17、度 反 馈 控 制。18、稳 态 精 度,平 稳 性、快 速 性,对 输 入 端 高 频 信 号 的 抑 制 能 力。19、线 性 定 常 系 统,在 正 弦 信 号 作 用 下,输 出 的 稳 态 分 量 与 输 入 的 复 数 比。20、等 M、等 N 圆 图,Nichole图。m 21、K.=njs-z,|_,工/($一 2,)-2/(5-0)=(2左+1)万,左=,1,2一 一-7-=-18、N=、小 W+B;N-sn 勿 X 1 X B)9、改 变 积 分 性 质,引 入 比 例-微 分 控 制。10、G(z)=C(z)/R(z)。二、(本 题 1 0分)1、主 导 极 点:如 果
18、系 统 中 有 一 个(极 点 或 一 对)复 数 极 点 距 虚 轴 最 近,且 附 近 没 有 闭 环 零 点;而 其 它 闭 环 极 点 与 虚 轴 的 距 离 都 比 该 极 点 与 虚 轴 距 离 大 5 倍 以 上,则 此 系 统 的 响 应 可 近 似 地 视 为 由 这 个(或 这 对)极 点 所 产 生。主 导 极 点 分 析 法:对 于 高 阶 系 统,用 主 导 极 点 对 系 统 进 行 近 似 分 析,从 而 将 一 个 高 阶 系 统 简 化 为 一 阶 或 二 阶 的 分 析 的 方 法。2、分 支 数;连 续 性 与 对 称 性;起 点 与 终 点;实 轴 上
19、的 根 轨 迹;根 轨 迹 的 渐 近 线 根 轨 迹 与 实 轴 的 交 点;出 射 角、入 射 角;根 轨 迹 与 虚 轴 交 点;(9)闭 环 极 点 和 与 积 三、(本 题 10 分)c(s)_ _ 四、(本 题 15 分)tp 0.365(7%=16.3%、ts 0.75R(s)-l+G+G z+G O M五、(本 题 15 分)2 4 K O K 1 K,K 3 Z Z六、(本 题 1 5分)1)-1 K 1 1.9,2)临 界 稳 定 七、(本 题 1 5分)G(s)=4.2-s+18.41+0.27751+0.05454、重 庆 三 峡 学 院 也 至 纥 学 年 度 第 2
20、 期 自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 册 B(03级 电 信 3 班)一、(本 题 2 0分)填 空 1.自 动 控 制 是 指 _2.反 馈 控 制 的 基 本 原 理 是 o3.一 个 反 馈 控 制 系 统 通 常 由、等 几 个 部 分 组 成。4.按 给 定 量 的 运 动 规 律,控 制 系 统 可 分 为、5.系 统 的 频 率 特 性 是 指。6.一 个 设 计 性 能 良 好 的 控 制 系 统,应 当 满 足、三 个 方 面 的 要 求。7.根 轨 迹 的 模 值 方 程 为,相 角 方 程 为 8.非 线 性 特 性 的 描 述 函 数 定 义 为.9.消
21、 除 系 统 结 构 不 稳 定 的 措 施 可 以 有 两 种,一 种 是,另 一 种 是。10.采 样 系 统 的 脉 冲 传 递 函 数 定 义 为:O二、(本 题 10分)回 答 下 列 问 题 1、简 述 绘 制 系 统 根 轨 迹 图 的 步 骤。2、频 率 特 性 法 的 主 要 特 点 是 什 么?三、(本 题 10分)通 过 方 框 图 变 换,求 取 下 图 所 示 系 统 的 闭 环 传 递 函 数。四、(本 题 15分)设 一 随 动 系 统 如 图 所 示,要 求 系 统 的 超 调 量 为 0.2,峰 值 时 间 fp=0.1 s,试 求:1)增 益 K 和 速 度
22、 反 馈 系 数 7。2)根 据 所 求 的 K,7值,计 算 该 系 统 的 0,7,。五、(本 题 15分)已 知 单 位 反 馈 控 制 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为:10(25+1)/(S 2 M s+io)试 求 当 参 考 输 入 信 号 为 r(f)=1+2f+t2时,系 统 的 稳 态 误 差。六、(本 题 1 5分)1)设 某 系 统 的 特 征 方 程 式 为:S4+8S3+18$2+16S+5=0,试 用 劳 斯 判 据 确 定 系 统 的 稳 定 性。2)下 图 表 示 开 环 传 递 函 数 G(s)的 奈 奎 斯 待 图,P 为 G(s)的 正 实 部 极
23、 点 数 目,判 定 闭 环 系 统 的 稳 定 性。七、(本 题 15分)设 单 位 反 馈 系 统 原 有 部 分 的 开 环 传 递 函 数 为:G(s)=500Ks(s+5)要 求 静 态 速 度 误 差 系 数 K,=100sT,相 角 裕 量/245,设 计 串 联 校 正 装 置。重 庆 三 峡 学 院 2 0 0 5 至 2 0 0 6 学 年 度 第 期 自 动 控 制 原 理 课 程 考 试 试 题 B 卷 评 分 标 准(03级 电 信 3 班)一、(本 题 共 2 0分,共 1 0小 题,每 题 各 2 分)22、在 没 有 人 直 接 干 预 的 情 况 下,通 过
24、控 制 装 置 使 被 控 对 象 或 过 程 自 动 按 照 预 定 的 规 律 运 行,使 之 达 到 一 定 的 状 态 和 性 能。23、检 测 误 差,用 于 纠 正 误 差。24、控 制 器、测 量 装 置、比 较 装 置、参 考 输 入 变 换 装 置、执 行 机 构、被 控 对 象。25、随 动 控 制 系 统、定 值 控 制 系 统、程 序 控 制 系 统 26、线 性 定 常 系 统,在 正 弦 信 号 作 用 下,输 出 的 稳 态 分 量 与 输 入 的 复 数 比。27、稳 定 性、快 速 性、准 确 性 28、K=n s zi,Z/(s 2Z)pj=Q k+l)7T
25、,k=0,l,2,-:-=-18、N 产 0 i r c t a n UX 1 X B,9、改 变 积 分 性 质,引 入 比 例-微 分 控 制。10、G(z)=C(z)i R(z)o二、(本 题 10分)1、答:分 支 数;连 续 性 与 对 称 性;起 点 与 终 点;实 轴 上 的 根 轨 迹;根 轨 迹 的 渐 近 线,根 轨 迹 与 实 轴 的 交 点;出 射 角、入 射 角;根 轨 迹 与 虚 轴 交 点;9)闭 环 极 点 和 与 积。2、答:(1)频 率 特 性 具 有 明 确 的 物 理 意 义,它 可 以 用 实 验 的 方 法 来 确 定,这 对 于 难 以 列 写 微
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