浙江省1月高等教育自學(xué)考試自動控制理論(二)試題及答案解析歷年試卷及答案解析

1、精品自學(xué)考試資料推薦 并將正確答案的序號填在 分，共20分)浙江省2018年1月高等教育自學(xué)考試自動控制理論(二)試題課程代碼：02306、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中， 選出一個正確答案,題干的括號內(nèi)。15小題每小題2分，615小題每小題1.對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當阻尼比E保持不變時,()tp越大tp越小tp不變tp不定A.無阻尼自然振蕩頻率 B.無阻尼自然振蕩頻率 C.無阻尼自然振蕩頻率 D.無阻尼自然振蕩頻率n越大，系統(tǒng)的峰值時間 n越大，系統(tǒng)的峰值時間 n越大，系統(tǒng)的峰值時間 n越大，系統(tǒng)的峰值時間2.開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)K，則實軸上的根軌跡為(s 1)(s 3)A.

2、 -1,00)B.-3-1C.(-8,-33.若系統(tǒng)的狀態(tài)方程為0 X+1u,則該系統(tǒng)的特征根為A.S1 = 1,S2=-1 C.S1=1,S2=1B.S1=-1,S2=1D.S1=-1,S2=-14.在伯德圖中反映系統(tǒng)抗高頻干擾能力的是A.低頻段B.中頻段C.高頻段5.由電子線路構(gòu)成的控制器如圖，它是 (A.超前校正裝置B.滯后校正裝置C.滯后一超前校正裝置D.超前一滯后校正裝置)D.無法反映)6.進行串聯(lián)超前校正后，校正前的穿越頻率3c與校正后的穿越頻率3 c的關(guān)系，通常是B. CO c CO(A.7.設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性G(j co )=- (1產(chǎn)當3 =1rad/s時，其頻率特性幅值M

3、(1)=(A.2 2B.C.4 22 D.4.狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣 的重要性質(zhì)有A. 4 (0)=1C. 4 k(t)=k 4 (t).比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移0B.A.90B.-90 D.(3 )二(C.0)4 -1=-4 (t1+t2)= )D.-18010.PI控制規(guī)律指的是(A.比例、微分C.積分、微分)B.比例、D.比例、積分 積分、微分.系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的C.充分必要條件()C.正弦函數(shù)D.以上都不是D.拋物線函數(shù) )D.不定 ()A.0W 0.707B.0 衛(wèi) 0.707D. E 1B.高輸入阻抗、低輸出阻抗D.低輸入阻抗、低輸出阻抗A.充分條件B.必

4、要條件.隨動系統(tǒng)中常用的輸入信號是斜坡函數(shù)和A.階躍函數(shù)B.脈沖函數(shù).在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加零點，將使系統(tǒng)的超調(diào)量bp(A.增加B.減小C.不變.如果二階振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線存在峰值，則阻尼比E的值為.根據(jù)控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為 控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。.對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和.信號流圖中，節(jié)點可以把所有 的信號疊加，并把疊加后的信號傳送到所有的.用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是 。 TOC o 1-5 h z .超前校正裝置的最大超前角所對應(yīng)的頻率3m=。.二階振蕩環(huán)節(jié)的諧振頻率3與阻尼系數(shù)七的關(guān)系為3r=.狀態(tài)方程X

5、=AX+Bu的解為X(t)=.如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間，則在這兩個極點間必定存在一.在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點，對系統(tǒng)的 性能是不利的。.如果要求系統(tǒng)的快速性好，則 應(yīng)距離虛軸越遠越好。三、名詞解釋(每小題2分，共10分).反饋控制系統(tǒng).穩(wěn)定性.局部反饋校正.最小相位系統(tǒng).主導(dǎo)極點四、簡答題(每小題4分，共24分).試寫出閉環(huán)頻率特性性能指標。.在0 E 1三種情況下，標準二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)特性分別是什么.試說明慣性環(huán)節(jié) G(s)=的頻率特性，并畫出其頻率特性的極坐標圖。Ts 110.設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=，試說明開環(huán)系統(tǒng)頻率特性極坐標圖的起點和終點。(S 2)(S

6、10).試寫出PID控制器的傳遞函數(shù)。.設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為X= 4 1 X+ 1 1u232y= 1 0 X試判別系統(tǒng)狀態(tài)的可控性和可觀測性。五、計算題(第1、2小題每題8分，第3、4小題每題10,共36分)2.設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)= -2n2，試求最大超調(diào)量bp=9.6%、峰值時間S 2 n S ntp=0.2秒時的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)E和3n的值。.設(shè)系統(tǒng)微分方程為y+2y+3y=u +u,試求該系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述。4.設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為cKG（s）=s（s 2）（ s 4）試繪制該系統(tǒng)的根軌跡，并求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。浙江省2018年1月高等教育自學(xué)考試自動控制

7、理論（二）試題參考答案課程代碼：02306、單選擇題（1-5小題每小題2分,615小題每小題1.B2.B3.A4.C5.A6.C7.B8.A9.C10.B11.C12.D13.B14.A15.B、填空題（每小題1分,共10分）1分，共20分）.線性，非線性.準確性.輸入支路，輸出支路.正弦函數(shù)56.3 n 1 2 2. 4 (t)X(0)+ /to 4 (t- t )Bu( T)d.分離點.動態(tài).閉環(huán)極點三、名詞解釋（每小題2分，共10分）.反饋控制系統(tǒng)根據(jù)被控量與給定值的偏差進行調(diào)節(jié)，最后使系統(tǒng)消除偏差，達到被控 量等于給定值的目的，是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)。.系統(tǒng)在擾動消失后，由初始偏差狀態(tài)恢復(fù)

8、到原來平衡狀態(tài)的性能。.校正裝置Gc（s）反并接在前向通道的一個或幾個環(huán)節(jié)的兩端，形成局部反饋回路。.開環(huán)傳遞函數(shù)的極點和零點均位于s左半平面的系統(tǒng)，稱為最小相位系統(tǒng)。.離虛軸最近的閉環(huán)極點對系統(tǒng)的動態(tài)性能影響最大，起著決定性的主導(dǎo)作用，稱為主 導(dǎo)極點。四、1簡答題（每小題4分，共24分）.閉環(huán)頻率特性性能指標有：(1)諧振幅值Mr；(2)諧振頻率3 r；(3)截止頻率3 b;(4)頻帶寬度。3 b。.(1)0 E 1時，輸出響應(yīng)為衰減振蕩過程，穩(wěn)態(tài)值為 1;2 =0時，輸出響應(yīng)為等幅振蕩過程；E ) 1時，輸出響應(yīng)為非周期過程。13.慣性環(huán)節(jié) G(s)=的頻率特性為:Ts 1(w )=-tg

9、 -1 co T慣性環(huán)節(jié)頻率特性的極坐標圖如下圖所示4.將G化成時間常數(shù)表示形式:G(s)=05(05s 1)(01s 1)G(jCi)=(j05051)0011)G(j co)極坐標圖起點：(0.5, jO)G(js)極坐標圖終點：(OJO), lim ZGCw)=-180 , lim |G(jco)|=05.PID控制器的傳遞函數(shù)為G(s)=K P1+TdsoTiS16.rank B AB =rank22=1n=2 , 4系統(tǒng)狀態(tài)不完全可控。rankCCArank1 =2=n ,系統(tǒng)狀態(tài)完全可觀測。4 1五、計算題（第1、2小題每小題8分，第3、4小題每題10分，共36分）.二 p=eL

10、x 100%=9.6% .Y =0.63.14w n= 19.6rad/stp 120.2 J 0.62p. = a1=2,a2=3,b0=0,b1=1,b2=1xi y ou設(shè) x2 xi 1u3 0=0, 3 1=b1-a1 3 0=1- 2 x 0=13 2=b2-a1 3 1-a2 3 0=1- 2 x 1-3X 0=-1?. Xi=X2+Ux 2=-a2X1-a1X2+ 3 2u=-3xi-2x2-u則系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式為:Xi?X201 Xi 1u32 x21y= 1 0X1X23.信號流圖如下:應(yīng)用梅森公式求傳遞函數(shù)：P1=G1G2G3G4G5, L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2C(s)GiG2G3G4G5R(s) 1 G1G2G3G4G2G3HlG3G4H24.(1)根軌跡的起點、終點及分支數(shù)：三條根軌跡分支的起點分別為S1=0,S2=-2,S3=-4；終點為無窮遠處。(2)實軸上的根軌跡：實軸上的0至-2和-4至-8間的線段是根軌跡。(3)漸近線：漸近線的傾角分別為土60。，180。漸近線與實軸的交點為(ra=4 =-2