A 卷一、填空题（每空 1 分，共10分）1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。

2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。

3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。

4、 PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。

5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。

二、选择题（每题 2 分，共10分）1、 设系统的传递函数为G （S ）＝152512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。

A ．21 B ．1 C ．51 D ．251 2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( )A 、 ()()()E S R S G S =⋅B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-D 、()()()()E S R S G S H S =-3、 伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。

A ．稳态性能B ．动态性能C ．抗高频干扰能力D ．.以上都不是4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。

A 、 (2)(1)K s s s -+B 、(1)(5K s s s +-+）C 、2(1)K s s s +－D 、(1)(2)K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。

A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定三、（6分）系统方框图如图所示，画出其信号流图，并求出传递函数()()C S R S 。

四、(8分)已知反馈系统的开环传递函数为)6)(3()1()(2+++=s s s s K s G 。

1）试确定使系统稳定的K 的取值范围。

（4分）2）若要求系统对于输入r(t)= t 2作用下的静态误差e SS ≤，试确定K 的取值范围。

（4分）五、（14分）已知系统的开环传递函数 )22()()(2++=s s s K s H s G r 1）确定闭环系统根轨迹的出射角。

（2分）2）确定闭环系统的根轨迹与虚轴的交点。

（3分）3）绘制闭环系统的根轨迹图。

（6分）4）从图上确定5.0=ζ时，闭环系统复数极点的位置。

（3分）六 、（14分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L ω如图所示：1）、写出该系统的开环传递函数)(0s G ；（5分）2）、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。

（3分）3）、求系统的相角裕度γ。

（3分）4）、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度（3分）七、（14分）一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。

1） 求其传递函数。

（3分）2） 概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。

（8分）3） 说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。

（3分）八、（14分）设控制系统如图所示，要求：单位斜坡输入时，位置输出稳态误差 rad ,开环剪切频率 rad/s, 相角裕度 ,幅值裕度 。

设计串联超前校正网络。

1.0≤ss e 4.4''≥c ωo 45''≥γdb db h 10)(''≥九、 （10分）以下（a ）、（b ）、（c ）、（d ）四图中的G 曲线与负倒函数曲线的交点为N0，N10，N20，判断各图中N0，N10，N20对应的周期运动是否稳定。

（a ） （b ）（c ） （d ） A 卷 答案一、填空题（每空 1 分，共10分）1、水箱；水温2、稳定性；快速性；稳定性和准确性。

3、极点；零点4、0()()()()t p p p i K de t m t K e t e t dt K T dt τ=++⎰ ； 1()(1)C p i G s K s T s τ=++5、2(2)2πωωω≤≥s h h T二、选择题（每题 2 分，共10分）A ； D ； A ；B ；C ；三、（6分）解：………………………………..（2分）…………………………….…………..（４分）四、(8分) 解：开环传递函数)6)(3()1()(2+++=s s s s K s G 特征方程：0)1()6)(3(2=++++s K s s s………………………………………（2分）系统稳定的K 取值范围0<K<81。

…………………………………………………………（2分）由eSS=2*（1/K*）=36/K ≤，72≤K得：72≤K<81 …………………………………………………………………（4分）五、（14分）解1）图中标出开环零极点 90oσ10 -1-1 p 1 P 2 P 3 j ω 135oο1351=θ ο902=θ︒±=︒±︒+︒-=θ45180)90135(0 ………………………………………… （2分） S41 18 K S39 K S2162- K 9K S1K2-81K S0 9K2）令ω=j s 代入02223=+++r K s s s 则有 023=+-ωω022=-ωr K 所以001==r K ；ω423.2=±=r K ；ω ……………………………………（3分）3）每条根轨迹各2分……………………………………………… （6分）4）…………………………………………………（3分）画出60度角的矢量线与根轨迹的交点六 、（14分）解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。

故其开环传函应有以下形式 12()11(1)(1)K G s s s s ωω=++由图可知：1ω=处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg 40L K ==, 得100K = …………………（2分）1210ωω=和=100 …………………………………………………………………………… （2分）故系统的开环传函为 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1100110100)(0s s s s G …………………………………………（1分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性：开环频率特性 0100()1110100G j j j j ωωωω=⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ ……………………………………（1分）开环幅频特性 022()1110100A ωωωω=⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ …………………………………（1分） 开环相频特性： 110()900.10.01s tg tg ϕωω--=---o …………………………………（1分）3、求系统的相角裕度γ：求幅值穿越频率，令022()11110100A ωωωω==⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 得31.6/c rad s ω≈……………（1分）11110()900.10.0190 3.160.316180c c c tg tg tg tg ϕωωω----=---=---≈-o o o………………（1分）0180()1801800c γϕω=+=-=o o o ……………………………………………………………（1分）对最小相位系统0γ=o 临界稳定4、可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI 或PD 或PID 控制器；在积分环节外加单位负反馈。

………………………………………. （3分）七、（14分）（1）依图可写出 G s Kss ()()()=++ωω1211 db L K 40)(lg 20==ω ，100=K ………………………….…………（2分） 所以 G s s s ()()()=++100111112ωω …………………………………….…………..（1分） （2）……………………………………………….…… （5分）因为P=0，N=0，Z=0，所以系统稳定。

……………………………………………..（3分）（3）可以直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。

……………….………..（3分）八、（14分）……………………………………………………………(4分)……………………………………………(6分)………………………………………………………(4分)九、（10分）图（a）N0稳定；………………………………………(2分)图（b）N0不稳定；………………………………………(2分)图（c）N10不稳定，N20稳定；……………………………(3分)图（d）N10稳定，N20不稳定。

……………………………(3分)。