自動控制基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識原理期末試題3套及規(guī)范標準答案一套

1、自動控制理論(A/B 卷閉卷)一、填空題(每空1分，共15分)1、反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過與反饋量的差值進行的。2、復(fù)合控制有兩種基本形式：即按的前饋復(fù)合控制和按前饋復(fù)合控制。3、兩個傳遞函數(shù)分別為Gi(s)與G2(s)的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為G(s)，則G(s)為(用 Gi(s)與 G2(s)表示)。4、典型二階系統(tǒng)極點分布如圖1所示, 則無阻尼自然頻率 n阻尼比 ，該系統(tǒng)的特征方程為該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為5、若某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為g(t) 10e0.2t 5e0.5t則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)為，終止于6、根軌跡起始于7、設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相頻特性為()

2、tg r ) 90° tg 1仃)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為8、PI控制器的輸入一輸出關(guān)系的時域表達式是其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為，由于積分環(huán)節(jié)的引入，可以改善系統(tǒng)的性能。二、選擇題（每題2分，共20分）1、采用負反饋形式連接后，則（）A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定;B、系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高;C、定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除;D、需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。2、下列哪種措施對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果（饋;A、增加開環(huán)極點;B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負反C、增加開環(huán)零點;D、引入串聯(lián)超前校正裝置。3、系統(tǒng)特征方程為 D（s） s3 2s2 3s6 0，則系統(tǒng)（A、穩(wěn)定； 升

3、;C、臨界穩(wěn)定；4、系統(tǒng)在r（t） t2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差essB、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上D、右半平面閉環(huán)極點數(shù)Z 2 。，說明（A、型別V 2 ;C、輸入幅值過大;B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個積分環(huán)節(jié)。5、對于以下情況應(yīng)繪制0°根軌跡的是（A、主反饋口符號為“-”B、除Kr外的其他參數(shù)變化時;C、非單位反饋系統(tǒng);D、根軌跡方程（標準形式）為G(s)H(s) 1。6、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應(yīng)時域性能指標（A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時間tsD、峰值時間tp2所示，則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是（圖2A、系統(tǒng)B、系統(tǒng)C、系統(tǒng)D、都不穩(wěn)定8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕

4、度0。,則下列說法正確的是（）。A、不穩(wěn)定;只有當幅值裕度kg 1時才穩(wěn)定;C、穩(wěn)定;不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為10s100s 111，則該校正裝置屬于（）。A、超前校正B、滯后校正C、滯后-超前校正D、不能判斷10、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在c 1處提供最大相位超前角的是:10s 1s 110s 1B、0.1s 12s 1C、0.5s 10.1s 1D、10s 1三、（8分）試建立如圖3所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。CUi=9圖3四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:圖41、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)（s）需表達式；（4分）2、要使系統(tǒng)滿足條件:

5、0.707, n2,試確定相應(yīng)的參數(shù)K和；（4 分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標00, ts ；（4 分）4、r（t） 2t時，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差ess ；（4 分）5、確定Gn（s），使干擾n（t）對系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4 分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G（s）Kr2 -s(s 3)1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益 Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足01的開環(huán)增益K的取值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線Lo（）如圖5所示:4020-60LJdOJ0131030'

6、v.iOOJOO、L(ft» dB020圖3對數(shù)幅頻時性a線1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) G0（s） ; （8 分）(3 分)2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7 分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4 分）試題一參考答案一、填空題（每題1分，共15分）1、給定值2、輸入；擾動;3、Gi(s)+ G2(s)；4、血；0.707 ； s2 2s 20 :衰減振蕩 2 105、s 0.2s s 0.5s6、開環(huán)極點；開環(huán)零點K( S 1)s(Ts 1)7、8、u(t)Kpe(t) - e(t)dtl ； K

7、p1 ；穩(wěn)態(tài)性能TTs二、判斷選擇題（每題2分，共20分）B 10、1、D 2、A 3、C 4、A 5、D 6、A 7、B 8、C 9、三、（8分）建立電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。解：1、建立電路的動態(tài)微分方程根據(jù) KCL有Ui(t) Uo(t) CdUi(t) Uo(t)R1dtUo(t)R224(2分)F>R2CdU-(R1R2)Uo(t)dtR1R2CdUi (t)dtR2Ui(t)（2分） 2、求傳遞函數(shù)對微分方程進行拉氏變換得RiR2CsUo(s) (Ri R2)Uo(s)RiR2CsUi(s) R2Ui(s)(2得傳遞函數(shù)G(s)Uo(s)Ui(s)R1 R2Cs R2

8、R1 R2 Cs R- R2(2分)四、（共20分）解:1、（ 4 分）(s)C(s) _R(s) 1Ks2KK2ss2K s K2nS22 nS(4 分)224n 2240.707(4 分)人1 24.32%ts半 2.83V24、( 4 分)G(s)-1Kp s"Ks(sessKk1.4145、( 4 分)令：n(s)N(s)得：Gn(S) s五、(共15分)1、繪制根軌跡 (8分)(1)系統(tǒng)有有3個開環(huán)極點(起點)：0、(2)實軸上的軌跡:(3) 3條漸近線:(-s, -3 )及(-3 ,3 3360180(4)分離點:得:(5)與虛軸交點:D(s)Krs36s29s1s(s

9、1)Kk1/v 1-Gn(s)=0Im D(j )ReD(j )Kr繪制根軌跡如右圖所示。-3、0)；2KrKr32Kr2、( 7分)開環(huán)增益K與根軌跡增益Kr的關(guān)系：G(s)Krs(s 3)292§ 13得 K Kr /9(1 分)系統(tǒng)穩(wěn)定時根軌跡增益 Kr的取值范圍：Kr 54，(2 分)系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時根軌跡增益Kr的取值范圍：4 Kr 54，（ 3 分）1100系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍：4 K 69（1 分）六、（共22分）解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個積分環(huán)節(jié)、兩個慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應(yīng)有以下形式G（s） iZTiTTT）1

10、由圖可知:1處的縱坐標為40dB,則 L（1） 20lg40,得 K 100（2分）（2分）,10和 2=100（2分）故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為 G0（s）100（2 分）sss 1 1101002、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性:開環(huán)頻率特性G0（j ）100開環(huán)幅頻特性A0（）開環(huán)相頻特性:0（S）3、求系統(tǒng)的相角裕度求幅值穿越頻率，令A(yù)0（j j 1 j110100100r2J-11V 10V 10090° tg10.1tg 10.0110022（1 分）（1分）（1 分）c 31.6rad / s （ 3 分）0（ c）90° tg10.1tg 10

11、.0190° tg13.16tg 10.316180°（2分）180°0（ c）180°180° 0（2 分）對最小相位系統(tǒng)0°臨界穩(wěn)定4、（4分）可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后 校正裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開環(huán)零點；增加 PI或PD或PID控制器；在 積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋。試題一、填空題（每空1分，共15分）1、在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為，被控量2、自動控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時，稱為;當控制裝置與受控對象之間不但有順向

12、作用而且還有反向聯(lián)系時，稱為；含有測速發(fā)電機的電動機速度控制系統(tǒng)，屬于3、穩(wěn)定是對控制系統(tǒng)最基本的要求，若一個控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線為衰減振蕩，則該系統(tǒng)。判斷一個閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定， 在時域分析中采用;在頻域分析中采用4、傳遞函數(shù)是指在初始條件下、線性定?？刂葡到y(tǒng)的之比。5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K2(s 1)，則其開環(huán)幅頻特性s (Ts 1)，相頻特性為6、頻域性能指標與時域性能指標有著對應(yīng)關(guān)系，開環(huán)頻域性能指標中的幅值穿越頻率c對應(yīng)時域性能指標，它們反映了系統(tǒng)動態(tài)過程二、選擇題(每題2分，共20分)1、關(guān)于傳遞函數(shù)，錯誤的說法是()傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng);傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)

13、構(gòu)參數(shù)，給定輸入和擾動對傳遞函數(shù)也有影響;傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式;閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、下列哪種措施對改善系統(tǒng)的精度沒有效果()。A、增加積分環(huán)節(jié)B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益KC、增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動補償3、高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點越靠近虛軸，則系統(tǒng)的（A、準確度越高B、準確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為50A、50（2s1）（s 5），則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為（B、25）。5、若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個起點位于原點，則說明該系統(tǒng)（B、含兩個積分環(huán)節(jié)A、含兩個理想微分環(huán)節(jié)C、位置誤差系數(shù)為0D、速度誤差系數(shù)為06、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕

14、度對應(yīng)時域性能指標（A、超調(diào)%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時間tsD、峰值時間tp7、已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是K(2 s)s(s 1)K(s 1) s(s 5)Ks(s2 s1)D、 s(2 s)8、若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點，則下列說法不正確的是）。A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性;B、會增加系統(tǒng)的信噪比;C、會使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動;D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。9、開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的（）。A、穩(wěn)態(tài)精度B、穩(wěn)定裕度C、抗干擾性能D、快速性10、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是（）。A、閉環(huán)極點為3,21 j2的系統(tǒng)B、閉環(huán)特征方程為s2 2s

15、 10的系C、階躍響應(yīng)為c（t） 20（1 e）的系統(tǒng)D、脈沖響應(yīng)為h（t）8e0.4t的系統(tǒng)三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù) C書（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均可）。四、（共20（s）RSc分）設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)1、，試求:0.2 ； T 0.08s ；0.8 ； T 0.08s時單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量%、 調(diào)節(jié)時間ts及峰值時間tp 0（ 7分）0.4 ； T 0.04s和 0.4 ； T 0.16s時單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量%、調(diào)節(jié)時間ts和峰值時間tp。 （7 分）3、根據(jù)計算結(jié)果，討論參數(shù) 、T對階躍響應(yīng)的影響。（6 分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)H(S)

16、葺，試:1、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：分離點、與虛軸的 交點等）；（8分）2、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益 K的取值范圍。（7分）六、（共22分）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G（s）H（s）s（s 1）試:1、用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分）2、若給定輸入r（t） = 2t + 2時，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25，問開環(huán)增益K應(yīng)取何值。(7 分)3、求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度。（5分）試題三、填空題（每空1分，共20 分）1、對自動控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個方面,即:、快速性和2、控制系統(tǒng)的稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標準形式是，二階系統(tǒng)傳函標準形

17、式是3、在經(jīng)典控制理論中，可采用、根軌跡法或等方法判斷線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。4、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng),與外作用及初始條件無關(guān)。5、線性系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性，縱坐標取值為，橫坐標為6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中，Z = P - R ，其中P是指7、在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中，ts定義為8、PI控制規(guī)律的時域表達式是O P I D控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達式是9、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(TiS 1)(T2S 1)，則其開環(huán)幅頻特性為，相頻特性為二、判斷選擇題（每題2分，共16分）1、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說法是:一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號時無誤差B、2穩(wěn)態(tài)誤差計算的通用公式是ess 00雹話C

18、、增大系統(tǒng)開環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差;增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是()。A、單輸入，單輸出的線性定常系統(tǒng);B、單輸入，單輸出的線性時變系統(tǒng);C、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng);D、非線性系統(tǒng)。)。3、若某負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為sh，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為(S(S 1) 50A、s(s 1)0C、s(s 1) 10與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)4、非單位負反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(S),反饋通道傳遞函數(shù)為H(S)，當輸入信號為R(S),則從輸入端定義的誤差E(S)為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)5、已知下列負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，應(yīng)畫零度根軌跡的是)。K (2 S)s(s 1)B、 Cs(s 1)(s 5)S(S2 3s 1)(1 s) s(2 s)6、閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(shù)幅頻特性的:A、低頻段B、開環(huán)增益C、高頻段D、中頻段7、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(S)10(2s 1)s2(s2 6s 100)，當輸入信號是r（t） 2