自動控制原理期末試卷與答案

自動控制原理期末試卷與答案

自動控制原理1

一、單項選擇題（每小題1分，共20分）

1.系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動態(tài)特性進行研究，稱為（c）

A.系統(tǒng)綜合B.系統(tǒng)辨識C.系統(tǒng)分析D.系統(tǒng)設計

2.慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（d）上相等。

A.幅頻特性的斜率B.最小幅值C.相位變化率D.穿越頻率

3.通過測量輸出量，產生一個與輸出信號存在確定函數(shù)比例關系值的元件稱

為（d）

A.比較元件B.給定元件C.反饋元件D.放大元件

4.3從0變化到+oo時，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標圖為（a）

A.圓B.半圓C.橢圓D.雙曲線

5.當忽略電動機的電樞電感后，以電動機的轉速為輸出變量，電樞電壓為輸

入變量時，電動機可看作一個（d）

A.比例環(huán)節(jié)B微分環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.慣性環(huán)節(jié)

6.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為10,則它的開環(huán)增益為（c）s（5s2）

A.1B.2C.5D.10

7.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)5,則該系統(tǒng)是(b)2s2s5

A.臨界阻尼系統(tǒng)B.欠阻尼系統(tǒng)C.過阻尼系統(tǒng)D.零阻尼系統(tǒng)

8.若保持二階系統(tǒng)的1不變，提高an,則可以(b)

A.提高上升時間和峰值時間B.減少上升時間和峰值時間

C提高上升時間和調整時間D.減少上升時間和超調量

9.一階微分環(huán)節(jié)G(s)lTs,當頻率1時，則相頻特性G(j)為(a)T

A.45°B,-45°C.90°D,-90°

10.最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其(d)

A.振蕩次數(shù)越多B.穩(wěn)定裕量越大

C.相位變化越小D.穩(wěn)態(tài)誤差越小

1L設系統(tǒng)的特征方程為Dss48s317s216s50,則此系統(tǒng)()

A.穩(wěn)定B.臨界穩(wěn)定C.不穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定。

12.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Gsk,當k=()時，閉環(huán)系統(tǒng)s(sl)(s

5)

臨界穩(wěn)定。

A.10B.20C.30D.40

13.設系統(tǒng)的特征方程為Ds3s410s35s2s20,則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)

有()

A.0B.lC.2D.3

14.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs

差為()5,當輸入為單位階躍時，則其位置誤2s6ss

15.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)sl,則它是一種()10sl

A.反饋校正B.相位超前校正

C.相位滯后一超前校正D.相位滯后校正

16.穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E(s)的函數(shù)關系為()

A.esslimE(s)B.csslimsE(s)sOsO

C.esslimE(s)D.esslimsE(s)ss

17.在對控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度無明確要求時，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最方便的是

()

A.減小增益B.超前校正C.滯后校正D.滯后-超前

18.相位超前校正裝置的奈氏曲線為()

A.圓B.上半圓C.下半圓D.45°弧線

19.開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K,則實軸上的根軌跡為()3s(s3)

A.(-3,oo)B.(0,8)C.(-oo,-3)D.(-3,0)

20.在直流電動機調速系統(tǒng)中，霍爾傳感器是用作()反饋的傳感器。

A.電壓B.電流C.位移D.速度

二、填空題(每小題1分，共10分)

21.閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為

22.一線性系統(tǒng)，當輸入是單位脈沖函數(shù)時，其輸出象函數(shù)與相同。

23.一階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數(shù)時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為

24.控制系統(tǒng)線性化過程中，線性化的精度和系統(tǒng)變量的

25.對于最小相位系統(tǒng)一般只要知道系統(tǒng)的就可以判斷其穩(wěn)定性。

26.一般講系統(tǒng)的位置誤差指輸入是

27.超前校正是由于正相移的作用，使截止頻率附近的明顯上升，從而具有較

大的穩(wěn)定裕度。

28.二階系統(tǒng)當共朝復數(shù)極點位于線上時，對應的阻尼比為0.707。

29.PID調節(jié)中的“P”指的是控制器。

30.若要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應距虛軸越—越好。

三、名詞解釋（每小題3分，共15分）

31.穩(wěn)定性

32.理想微分環(huán)節(jié)

33.調整時間

34.正穿越

35.根軌跡

四、簡答題（每小題5分，共25分）

36.為什么說物理性質不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可能相同舉例說明。

37.一階慣性系統(tǒng)當輸入為單位階躍函數(shù)時，如何用實驗方法確定時間常數(shù)T

?其調整時間ts和時間常數(shù)T有何關系，為什么？

38.什么是主導極點？主導極點起什么作用，請舉例說明。

39.什么是偏差信號？什么是誤差信號？它們之間有什么關系

40.根軌跡的分支數(shù)如何判斷？舉例說明。

五、計算題（第41、42題每小題5分，第43、44題每小題10分，共30

分）

41.求圖示方塊圖的傳遞函數(shù)，以Xi（s）為輸入，XO（s）為輸出。

43.欲使圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應的最大超調量為20%,峰值時間為2秒，

試確定K和K1值。

44.系統(tǒng)開環(huán)頻率特性由實驗求得，并已用漸近線表示出。試求該系統(tǒng)的開環(huán)

傳遞函數(shù)。（設系統(tǒng)是最小相位系統(tǒng)）。

自動控制原理2

一、單項選擇題（每小題1分，共20分）

1.系統(tǒng)已給出，確定輸入，使輸出盡可能符合給定的最佳要求，稱為（）

A.最優(yōu)控制B.系統(tǒng)辨識C.系統(tǒng)分析D.最優(yōu)設計

2.與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（）進行直接或間接地測

量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。

A.輸出量B.輸入量C.擾動量D.設定量

3.在系統(tǒng)對輸入信號的時域響應中，其調整時間的長短是與（）指標密切

相關。

A.允許的峰值時間B.允許的超調量

C.允許的上升時間D.允許的穩(wěn)態(tài)誤差

4.主要用于產生輸入信號的元件稱為（）

A.比較元件B.給定元件C.反饋元件D.放大元件

5.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是Gsl,則該環(huán)節(jié)是（）5sl

A.比例環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)

6.已知系統(tǒng)的微分方程為30t6x0t2x0t2xit,則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（）x

21B.3s26s23s26s2

21C.2D.22s6s32s6s3A.

7.引出點前移越過一個方塊圖單元時，應在引出線支路上（）

A.并聯(lián)越過的方塊圖單元B.并聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù)

C.串聯(lián)越過的方塊圖單元D.串聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù)

78.設一階系統(tǒng)的傳遞G（s）,其階躍響應曲線在t=0處的切線斜率為（）s

A.7B.2C.7D.122

9.時域分析的性能指標，哪個指標是反映相對穩(wěn)定性的（）

A.上升時間B.峰值時間C.調整時間D.最大超調量

10.二階振蕩環(huán)節(jié)乃奎斯特圖中與虛軸交點的頻率為（）

A.諧振頻率B.截止頻率C.最大相位頻率D.固有頻率

11.設系統(tǒng)的特征方程為Dss42s3s22sl0,則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)

為()

A.0B.lC.2D.3

12.一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性，希望相位裕量為()

A.0-15B.15-30C.30-60D.60-90

13.設一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gs2,且容許誤差為5%,則其調整時間為()

sl

14.A.1B.2C.3D.4某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可

能是()A.sdKKKB.C.D.2s(sa)(sb)s(sa)Tsls(sa)

4,當輸入為單位斜坡時，其加速度誤s2(s23s2)15.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函

數(shù)為Gs

差為()

16.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)sl,則它是一種()O.lsl

17.A.相位超前校正B.相位滯后校正C.相位滯后一超前校正D.反饋校正

確定根軌跡大致走向，一般需要用()條件就夠了。

A.特征方程B.幅角條件C.幅值條件D.幅值條件+幅角條件

某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)Gc(s)18.lOOsl,則其頻率特性的奈氏圖終點坐標為()

10sl

A.(0,)0)B.(l,j0)C.(l,jl)D.(10,jO)

19.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K,則實軸上的根軌跡為()s(sl)(s2)

A.(-2,-1)和(0,oo)B.(-8,-2)和(-1,0)

C.(0,1)和(2,8)D.(-oo,0)和(1,2)

20.A、B是高階系統(tǒng)的二個極點，一般當極點A距離虛軸比極點B距離虛

軸大于()時，分析系統(tǒng)時可忽略極點A。

A.5倍B.4倍C.3倍D.2倍

二、填空題(每小題1分，共10分)

21.“經(jīng)典控制理論”的內容是以

22.控制系統(tǒng)線性化過程中，變量的偏移越小，則線性化的精度。

23.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G(s)l,則系統(tǒng)的時間常數(shù)是。s2

24.延遲環(huán)節(jié)不改變系統(tǒng)的幅頻特性，僅使發(fā)生變化。

25.若要全面地評價系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，需要同時根據(jù)相位裕量和

26.一般講系統(tǒng)的加速度誤差指輸入是

27.輸入相同時，系統(tǒng)型次越高，穩(wěn)態(tài)誤差越。

28.系統(tǒng)主反饋回路中最常見的校正形式是和反饋校正

29.已知超前校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc（s）2sl,其最大超前角所對應的頻率0.

32sl

m

30.若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在右半S平面上沒有

三、名詞解釋（每小題3分，共15分）

31.數(shù)學模型

32.反饋元件

33.最大超調量

34.頻率響應

35.幅值裕量

四、簡答題（每小題5分，共25分）

36.開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點是什么？

37.如何用實驗方法求取系統(tǒng)的頻率特性函數(shù)？

38.伯德圖中幅頻特性曲線的首段和傳遞函數(shù)的型次有何關系?

39.根軌跡與虛軸的交點有什么作用舉例說明。

40.系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點和性能指標的關系。

五、計算題(第41、42題每小題5分，第43、44題每小題10分，共30

分)

41.根據(jù)圖示系統(tǒng)結構圖，求系統(tǒng)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)。

42.建立圖示系統(tǒng)的數(shù)學模型，并以傳遞函數(shù)形式表示。

43.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G⑤10,試分析系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成并畫出系統(tǒng)的B

odes(0.1sl)

圖。

44.電子心率起搏器心率控制系統(tǒng)結構如圖所示，其中模仿心臟的傳遞函數(shù)相

當于一個純積分環(huán)節(jié)，要求：

⑴若0.5,對應最佳響應，問起搏器增益K應取多大。

⑵若期望心速為60次/min,并突然接通起搏器，問Is后實際心速為多少？

瞬時的最大心速多大。

自動控制原理3

1.如果被調量隨著給定量的變化而變化，這種控制系統(tǒng)叫()

A.恒值調節(jié)系統(tǒng)B.隨動系統(tǒng)C.連續(xù)控制系統(tǒng)D.數(shù)字控制系統(tǒng)

2.與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（）進行直接或間接地測

量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。

A.輸出量B.輸入量C.擾動量D.設定量

3.直接對控制對象進行操作的元件稱為（）

A.給定元件B.放大元件C.比較元件D.執(zhí)行元件

4.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是Gsl,則該環(huán)節(jié)是（）Ts

A.比例環(huán)節(jié)B.慣性環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)

6.梅遜公式主要用來（）

A.判斷穩(wěn)定性B.計算輸入誤差

C.求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)D.求系統(tǒng)的根軌跡

7.已知二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線呈現(xiàn)出等幅振蕩，則其阻尼比可能為（）

8.在系統(tǒng)對輸入信號的時域響應中，其調整時間的長短是與（）指標密切

相關。

A.允許的穩(wěn)態(tài)誤差B.允許的超調量

C.允許的上升時間D.允許的峰值時間

79.設一階系統(tǒng)的傳遞G(s),其階躍響應曲線在t=0處的切線斜率為()

s2A.

A.7B.2C.7D.122

10.若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統(tǒng)稱作()

A.非最小相位系統(tǒng)B.最小相位系統(tǒng)C.不穩(wěn)定系統(tǒng)D.振蕩系統(tǒng)

11.一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性，希望相位裕量為()

A.0-15B.15-30C.30?60D.60-90

12.某系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:GBss2k,當k=()時，閉環(huán)系統(tǒng)臨s33s24s2

k

界穩(wěn)定。

A.2B.4C.6D.8

13.開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)K,則實軸上的根軌跡為()S3(S4)

A.(-4,8)B.(-4,0)C.(-8,-4)D.(0,oo)

14.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs4,當輸入為單位斜坡時，其加速度s2(s

23s2)

誤差為()

15.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Gs5,其系統(tǒng)的增益和型次為()2s(sl)(s4)

A.5,2B.5/4,2C.5,4D.5/4,4

16.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gj(s)sl2sl,則它是一種()lOslO.

2sl

A.相位滯后校正B.相位超前校正C.相位滯后一超前校正D.反饋校正

的關系，通常是()".進行串聯(lián)超前校正前的穿越頻率c與校正后的穿越

頻率c

B.c>cC.c<cD.c與c無關A.c=c

K*

18.已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G(s),則與虛軸交點處的K*=()s(sl)(s2)

A.0B.2C.4D.6

19.某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)Gc(s)100sl,則其頻率特性的奈氏圖終點坐標為()

10sl

A.(0,)0)B.(l,jO)C.(l,jl)D.(10,jO)

20.A、B是高階系統(tǒng)的二個極點，一般當極點A距離虛軸比極點B距離虛軸

大于()時，分析系統(tǒng)時可忽略極點A。

A.5倍B.4倍C.3倍D.2倍

21.對控制系統(tǒng)的首要要求是系統(tǒng)具有。

22.在驅動力矩一定的條件下，機電系統(tǒng)的轉動慣量越小，其

23.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G(s)l,則系統(tǒng)的時間常數(shù)是。s2

24.延遲環(huán)節(jié)不改變系統(tǒng)的幅頻特性，僅使發(fā)生變化。

25.二階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數(shù)時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為。

26.反饋控制原理是

27.已知超前校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)2sl,其最大超前角所對應的頻率0.

32sl

m

28.在擾動作用點與偏差信號之間加上0o

29.超前校正主要是用于改善穩(wěn)定性和。

30.一般講系統(tǒng)的加速度誤差指輸入是

31.自動控制

32.傳遞函數(shù)

33.瞬態(tài)響應

34.最小相位傳遞函數(shù)

35.復現(xiàn)頻率

36.方塊圖變換要遵守什么原則，舉例說明。

37.試說明延遲環(huán)節(jié)G(s)cs的頻率特性，并畫出其頻率特性極坐標圖。

38.如何減少系統(tǒng)的誤差

39.開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)是否穩(wěn)定？舉例說明。

40.高階系統(tǒng)簡化為低階系統(tǒng)的合理方法是什么？

41.求如下方塊圖的傳遞函數(shù)。

43.設單位反饋開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)

并計算此K值下的ts,tp,tr,Mp。

44.單位反饋開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)K,求出閉環(huán)阻尼比為0.5時所對應的K值,

s(5s50)10(sa),s(s2)(sl0)

⑴試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的a值；

⑵使系統(tǒng)特征值均落在S平面中Rei這條線左邊的a值。

自動控制原理4

1.系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動態(tài)特性進行研究，稱為()

A.系統(tǒng)綜合B.系統(tǒng)辨識C.系統(tǒng)分析D.系統(tǒng)設計

2.開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是沒有（）

A.執(zhí)行環(huán)節(jié)B.給定環(huán)節(jié)

C.反饋環(huán)節(jié)D.放大環(huán)節(jié)

3.主要用來產生偏差的元件稱為（）

A.比較元件B.給定元件C.反饋元件D.放大元件

4.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gsles,則該可看成由（）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。2sl

A.比例、延時B.慣性、導前C.慣性、延時D.慣性、比例

s22s35.已知F（s）,其原函數(shù)的終值f（t）（）2ts（s5s4）

6.在信號流圖中，在支路上標明的是（）

A.輸入B.引出點C.比較點D.傳遞函數(shù)

7.設一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gs3,且容許誤差為2%,則其調整時間為（）

A.1B.1.5C.2D.3

8.慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（）上相等。

A.幅頻特性的斜率B.最小幅值C.相位變化率D.穿越頻率

9.若保持二階系統(tǒng)的1不變，提高3n,則可以（）

A.提高上升時間和峰值時間B.減少上升時間和峰值時間

C.提高上升時間和調整時間D.減少上升時間和超調量

10.二階欠阻尼系統(tǒng)的有阻尼固有頻率3d、無阻尼固有頻率3n和諧振頻率3

r比較()

A.o)r>u)d>a)nB.cor>o)n>wdC.3n>cor>wdD.wn>cod>cor

11.設系統(tǒng)的特征方程為Ds3s410s35s2s20,則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)

有()

A.OB.lC.2D.3

12.根據(jù)系統(tǒng)的特征方程Ds3s3s23s50,可以判斷系統(tǒng)為()

A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定

13.某反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Gs(2sl),當()時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。2s

(Tlsl)

A.T12B.T12C.T12D.任意T1和2

14.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs4,當輸入為單位階躍時，其位置誤差為

2s3s2

()

15.當輸入為單位斜坡且系統(tǒng)為單位反饋時，對于n型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差為()

16.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc（s）2,則它是一種（）

A.相位滯后校正B.相位超前校正C.微分調節(jié)器D.積分調節(jié)器

17.相位超前校正裝置的奈氏曲線為（）

A.圓B.上半圓C.下半圓D.45°弧線

18.在系統(tǒng)中串聯(lián)PD調節(jié)器，以下那一種說法是錯誤的（）

A.是一種相位超前校正裝置B.能影響系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的高頻段

C.使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能得到改善D.使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到改善

19.根軌跡漸近線與實軸的交點公式為（）

nm

mn

Pj

z

A.

jlil

ZP

)

nm

B.

iljl

nm

mn

nm

Zi

P

i

Pj

i

iljl

z

nm

D.

jlil

nm

20.直流伺服電動機一測速機機組(型號為70SZD01F24MB)實際的機電時間

常數(shù)為(A.8.4msB.9.4msC.l1.4msD.12.4ms

21.根據(jù)采用的信號處理技術的不同，控制系統(tǒng)分為模擬控制系統(tǒng)和。22.閉

環(huán)控制系統(tǒng)中，真正對輸出信號起控制作用的是。23.控制系統(tǒng)線性化過程中，

線性化的精度和系統(tǒng)變量的

24.描述系統(tǒng)的微分方程為d2x0tdt23dx0tdt

2xtxit,則頻率特性G(j)o

25.一般開環(huán)頻率特性的低頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的性能。

26.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=4/(s2+2s+4),其固有頻率n=。27.對單位反

饋系統(tǒng)來講，偏差信號和誤差信號。28.PID調節(jié)中的“P”指的是控制器。

29.二階系統(tǒng)當共軻復數(shù)極點位于45線上時，對應的阻尼比為。30.誤差平方

積分性能指標的特點是：。

31.最優(yōu)濾波32.積分環(huán)節(jié)33.極坐標圖34.相位裕量

35.根軌跡的起始角

36.簡要論述自動控制理論的分類及其研究基礎、研究的方法。

37.二階系統(tǒng)的性能指標中，如要減小最大超調量，對其它性能有何影響？

38.用文字表述系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。并舉例說明。

39.在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，如何來減小由輸入和干擾引起的誤差？40根

軌跡的漸近線如何確定？

41.建立圖示系統(tǒng)的數(shù)學模型，并以傳遞函數(shù)形式表示。

11

)

42.求如下方塊圖的傳遞函數(shù)。

44.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Gk(s)

,s(sl)(2sl)

(1)求使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益k的取值范圍；(2)求k=l時的幅值裕量;

（3）求k=1.2,輸入x（t）=l+0.06t時的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差值ess。

自動控制原理5

1.隨動系統(tǒng)對（）要求較高。

A.快速性B.穩(wěn)定性C.準確性D.振蕩次數(shù)

2.“現(xiàn)代控制理論”的主要內容是以（）為基礎，研究多輸入、多輸出等控

制系統(tǒng)的分析

和設計問題。

A.傳遞函數(shù)模型B.狀態(tài)空間模型C.復變函數(shù)模型D.線性空間模型3.主要

用于穩(wěn)定控制系統(tǒng)，提高性能的元件稱為（）

A.比較元件B.給定元件C.反饋元件D.校正元件4.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G

s3s7

1

,則該環(huán)節(jié)可看成由（）環(huán)節(jié)串聯(lián)而組成。s5

A.比例、積分、滯后B.比例、慣性、微分C.比例、微分、滯后D.比例、積

分、微分

12

s22s3

5.已知F(s),其原函數(shù)的終值f(t)()2

ts(s5s4)

0.5t

),則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是()

2B.21C.lD.

0.5sl0.5sl2sl2sl

7.在信號流圖中，在支路上標明的是()

A輸入B.引出點C.比較點D.傳遞函數(shù)

8.已知系統(tǒng)的單位斜坡響應函數(shù)是x0tt0.50.5c2t,則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是()

A.0.5B.lC.1.5D.29.若二階系統(tǒng)的調整時間長，則說明()

A.系統(tǒng)響應快B.系統(tǒng)響應慢C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性差D.系統(tǒng)的精度差10.某環(huán)節(jié)

的傳遞函數(shù)為

K

,它的對數(shù)幅頻率特性L0隨K值增加而()Tsi

A.上移B.下移C.左移D.右移11.設積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)

K

,則其頻率特性幅值A°二()

K1K1A.B.2C.D.2

12.根據(jù)系統(tǒng)的特征方程Ds3s3s23s50,可以判斷系統(tǒng)為()A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)

定C.臨界穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定13.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Gs

1

,其阻尼比〈是()

4s22sl

A.0.5B.lC.2D.4

14.系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是其特征方程式的所有根均在根平面的()A.

右半部分B.左半部分C.實軸上D.虛軸上15.一閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G

4(s3)

,則該系統(tǒng)為()

s(2s3)(s4)

A.0型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為2B.I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為2C.I型

系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為1D.0型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為1

之間的關系，通常16.進行串聯(lián)滯后校正后，校正前的穿越頻率c與校正后的

穿越頻率c

是（）

B.c>cC.c<cD.與c、c無關A.c=c

17.在系統(tǒng)中串聯(lián)PD調節(jié)器，以下那一種說法是錯誤的（）

A.是一種相位超前校正裝置B.能影響系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的高頻段

13

C.使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能得到改善D.使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到改善18.滯后校正

裝置的最大滯后相位趨近（）

A.-45°B.45°C,-90°D.90°19.實軸上分離點的分離角恒為（）

A.45B.60C.90D.120

20.在電壓一位置隨動系統(tǒng)的前向通道中加入（）校正，使系統(tǒng)成為H型系

統(tǒng)，可以消除常值干擾力矩帶來的靜態(tài)誤差。

A.比例微分B.比例積分C.積分微分D微分積分

21.閉環(huán)控制系統(tǒng)中，真正對輸出信號起控制作用的是。22.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

的分布決定系統(tǒng)的動態(tài)特性。

23.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s）=4/（s2+2s+4）,其固有頻率n=

24用頻率法研究控制系統(tǒng)時，采用的圖示法分為極坐標圖示法和—圖示法。

25.描述系統(tǒng)的微分方程為d2x0tdxdt

2

30tdt2xtxit,則頻率特性G(j)

26.乃氏圖中當3等于剪切頻率時，相頻特性距f線的相位差叫。

27.

28.滯后校正是利用校正后的作用使系統(tǒng)穩(wěn)定的。

29.二階系統(tǒng)當共輛復數(shù)極點位于45線上時，對應的阻尼比為。30.遠離虛軸

的閉環(huán)極點對的影響很小。

31.延遲時間32比例環(huán)節(jié)33.穩(wěn)態(tài)響應34.閉環(huán)截止頻率35.位置誤差

36.對于受控機械對象，為得到良好的閉環(huán)機電性能，應該注意哪些方面？

37.評價控制系統(tǒng)的優(yōu)劣的時域性能指標常用的有哪些？每個指標的含義和

作用是什么？38.寫出畫伯德圖的步驟。

39.系統(tǒng)的誤差大小和系統(tǒng)中的積分環(huán)節(jié)多少有何關系？舉例說明。

40.為什么串聯(lián)滯后校正可以適當提高開環(huán)增益，而串聯(lián)超前校正則不能

41.一反饋控制系統(tǒng)如圖所示，求：當=0.7時，a=

14

42.

43.某單位反饋開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)⑴畫出系統(tǒng)開環(huán)幅頻Bode圖。⑵

計算相位裕量。

44.求出下列系統(tǒng)的跟隨穩(wěn)態(tài)誤差essr和擾動穩(wěn)態(tài)誤差essdo

2000

s(s2)(s20)

一、單項選擇題(每小題1分，共20分)

1.C2.A3.C4.A5.B6.C7.B8.B9.A10.Dll.A12.C13.C14.C

15.D16.B17.A18.B19.C20.B二、填空題(每空1分，共10分)

21.反饋控制22.傳遞函數(shù)23.時間常數(shù)T(或常量)24.偏移程度25.開環(huán)幅頻

特性26.階躍信號27相位28.4529.比例30.遠三、名詞解釋(每小題3分，共

15分)

31.指動態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)能夠恢復平穩(wěn)狀態(tài)的能力。

i(t))32.輸出變量正比于輸入變量的微分(或x0(t)kx

33.系統(tǒng)響應曲線達到并一直保持在允許衰減范圍內的最短時間

34.當乃氏圖隨增加逆時針從第二象限越過負實軸向第三象限去時，叫正穿

越。

35.指當系統(tǒng)某個參數(shù)（如開環(huán)增益K）由零到無窮大變化時，閉環(huán)特征根在

s平面上移動的軌跡。

四、簡答題（每小題5分，共25分）

36.傳遞函數(shù)是線性定常系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比，它通常

不能表明系統(tǒng)的物理特性和物理結構，因此說物理性質不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)

可能相同。（3分）舉例說明（2分）略，答案不唯一。37.常用的方法（兩方法選

1即可）：其單位階躍響應曲線在0.632（2.5分）穩(wěn)態(tài)值處，經(jīng)過的時間t=T（2.

5分）；或在t=0處曲線斜率k=l/T,ts=（3?4）T38.高階系統(tǒng)中距離虛軸

最近的極點，其附近沒有零點，它的實部比其它極點的實部的1/5還小，稱其為

主導極點。（2分）將高階系統(tǒng)的主導極點分析出來，利用主導極點來分析系統(tǒng),

相當于降低了系統(tǒng)的階數(shù)，給分析帶來方便。（2分）舉例說明。分）略，答案

不唯一。

39.偏差信號：輸入信號與反饋信號之差；（L5分）誤差信號：希望的輸出

信號與實際的輸出信號之差。（L5分）兩者間的關系：sEsHs,當Hsl時，sEs

（2分）

40.根軌跡S平面止的分支數(shù)等于閉環(huán)特征方程的階數(shù)，也就是分支數(shù)與閉環(huán)

極點的數(shù)目相同（3分）。舉例說明（2分）略，答案不唯一。五、計算題（第41、

42題每小題5分，第43、44題每小題10分，共30分）41.解:

G(s)

42廨：

G1G2G3G1G4

(5分)

1G1G2H1G2G3H2G1G2G3H3G1G2H3G4H2

0(t)klx0(t)k2[xa(t)x0(t)]DsX0(s)klX0(s)k2[Xa(s)X0(s)]Dx

a(t)k2[xa(t)x0(t)]fi(t)Ms2Xa(s)k2[Xa(s)X0(s)]Fi(s)Mx

(2.5分)

Gs

43.解：

k2

(2.5分)

mDs3mklk2s2k2Dsklk2

G(s)

Y(s)k

2（2分）Xi（s）sklksk

12

Mpc

65

0.20.456（2分）5

tp

n

2

2（2分）

2

n8.06kn49.850（2分）

kl44.解：

2n

0.13（2分）k

由圖知該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

kl22(2分)sTs2Tsl

1

其中T=（1分）

3

由低頻漸近線與橫軸交點為10,得klO（2分）修正量L201og(2)10,得0.1

58（2分）

故所求開環(huán)傳遞函數(shù)為

10

lss20.105sl9

（3分）

或記為

k

（kl022

s（Ts2Tsl）

T

13

0.158)

自動控制原理2試題答案及評分參考

一、單項選擇題(每小題1分，共20分)

1.A2.B3.D4.B5.C6.A7.C8.B9.D10.Dll.C12.C13.C14.D

15.A16.A17.D18.D19.B20.A二、填空題(每空1分，共10分)

31.如果一物理系統(tǒng)在信號傳遞過程中的動態(tài)特性能用數(shù)學表達式描述出來,

該數(shù)學表達式就稱為數(shù)學模型。

32用于測量被調量或輸出量，產生主反饋信號的元件。

33.二階欠阻尼系統(tǒng)在單位階躍輸入時，響應曲線的最大峰值與穩(wěn)態(tài)值的差。

34.系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應。

35.在頻率為相位交界頻率g時，開環(huán)幅頻特性G(j煌H(jg)的倒數(shù)稱為系統(tǒng)的

幅值裕度，Kg

1

G(jg)H(jg)

四、簡答題(每小題5分，共25分)

36.開環(huán)控制系統(tǒng)：是沒有輸出反饋的一類控制系統(tǒng)。其結構簡單，價格低，

易維修。精度低、易受干擾。（2.5分）

閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結構復雜，價格高，不易維修。但

精度高，抗干擾能力強，動態(tài)特性好。（2.5分）

37.答案不唯一。例如：即在系統(tǒng)的輸入端加入一定幅值的正弦信號，系統(tǒng)穩(wěn)

定后的輸入也是正弦信號，（2.5分）記錄不同頻率的輸入、輸出的幅值和相位,

即可求得系統(tǒng)的頻率特性。（2.5分）

38.0型系統(tǒng)的幅頻特性曲線的首段高度為定值，201gK0（2分）

1型系統(tǒng)的首段-20dB/dcc,斜率線或其延長線與橫軸的交點坐標為31=K1

（1.5分）2型系統(tǒng)的首段-40dB/dcc,斜率線或其延長線與橫軸的交點坐標為3

1=K2（1.5分）39.根軌跡與虛軸相交，表示閉環(huán)極點中有極點位于虛軸上，即

閉環(huán)特征方程有純虛根,系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài),可利用此特性求解穩(wěn)定臨界值。

（3分）

舉例，答案不唯一。如求開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）=K/（s（s+l）（s+2））的系統(tǒng)穩(wěn)定時的

K值。根據(jù)其根軌跡與虛軸相交的交點，得到0<K<6。（2分）

40.1）當控制系統(tǒng)的閉環(huán)極點在s平面的左半部時，控制系統(tǒng)穩(wěn)定；（1分）

2）如要求系統(tǒng)快速性好，則閉環(huán)極點越是遠離虛軸；如要求系統(tǒng)平穩(wěn)性好，

則復數(shù)極點最好設置在s平面中與負實軸成45夾角線以內；（1分）3）離虛軸

的閉環(huán)極點對瞬態(tài)響應影響很小，可忽略不計；（1分）

26

4)要求系統(tǒng)動態(tài)過程消失速度快，則應使閉環(huán)極點間的間距大，零點靠近極

點。即存5)在偶極子；(1分)

5)如有主導極點的話，可利用主導極點來估算系統(tǒng)的性能指標。(1分)五、

計算題(第41、42題每小題5分，第43、44題每小題10分，共30分)41.解

Gl(s)G2(s)G3(s)C(s)

(5分)

R(s)lG3(s)H3(s)G2(s)G3(s)H2(s)Gl(s)G2(s)G3(s)Hl(s)

42.解:

0(t)Dy0(t)(klk2)yO(t)Fi(t)my

(msDsklk2)Y0(s)Fi(s)

G(s)43廨：

系統(tǒng)有一比例環(huán)節(jié)：K10積分環(huán)節(jié)：

2

（2.5分）

1

（2.5分）2

msDsklk2

201ogl020（1.5分）

1

（1分）si

慣性環(huán)節(jié)：轉折頻率為1/T=1O（1.5分）

O.lsl

30

-45-900

-1350

-1801.5分）44.解：

K1K

⑴傳遞函數(shù)Gs（4分）

ls2s

得n

27

當0.5時，K=20,con=20（1分）⑵由以上參數(shù)分析得到其響應公式：

C（t）lnt

2

sinn2*tarctg

12

得C（1）=1.0次每秒，即60次每分鐘，（1分）

當0.5時，超調量％16.3%,最大心速為69.78次。（2分）

自動控制原理3試題答案及評分參考

一、單項選擇題（每小題1分，共20分）

1.B2.B3.D4.C5.A6.C7.C8.A9.B10.Bll.C12.C13.C14.A

15.B16.C17.B18.D19.D20.A二、填空題（每空1分，共10分）

31.在沒有人直接參與的情況下，使被控對象的某些物理量準確地按照預期規(guī)

律變化。

32.傳遞函數(shù)的定義是對于線性定常系統(tǒng)，在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉

氏變換與輸入的拉氏變換之比。

33.系統(tǒng)在某一輸入信號的作用下其輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應過

程。34.在右半s平面上無極點和零點的傳遞函數(shù)稱為最小相位傳遞函數(shù)。35.

在允許誤差范圍內的最高工作頻率。四、簡答題（每小題5分，共25分）

36.1）各前向通路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。（2分）

2）各回路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。（2分）舉例說明（1分）略，答案不唯

O

37.其極坐標圖為單位圓，隨著從0變化，其極坐標圖順時針沿單位圓轉無

窮多圈。（2.5分）圖略。（2.5分）38.可采用以下途徑：

1）提高反饋通道的精度，避免引入干擾；（L5分）2）在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提

下，對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。

對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減

?。唬?分）

3）采用復合控制對誤差進行補償。（L5分）39.開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉

環(huán)只要滿足穩(wěn)定性條件，就是穩(wěn)定的，否則就是不穩(wěn)定的。（3分）舉例說明答

案不唯一略。（2分）

40.保留主導極點即距虛軸最近的閉環(huán)極點，忽略離虛軸較遠的極點。一般該

極點大于其它極點5倍以上的距離；（2.5分）如果分子分母中具有負實部的零、

極點在數(shù)值上相近，則可將該零、極點一起小調，稱為偶極子相消（2.5分）

五、計算題（第41、42題每小題5分，第43、44題每小題10分，共30分）41.

解：

28

G總

42.解:

G3G4G1G2G3G2G3G4H

(5分)

1G2HG1G2G3

(t)ky(t)Fi(t)myklk2

(2.5分)

k

klk2

G(s)

Y(s)

Fklk22

i(s)klk2msklk2

43.解:

K

Gss(5s50)KK51K5s250sKs2

10sK/5

s(5s50)

nK/5=10,

10

2=0.5,得K=500n

tarccosr

=0.24n-2

M2

Pe

—0.16tp

=0.362

n-

t3

=0.6n

44解

⑴得特征方程為：s312s2

30sl0a0S3130S21210aSI（360-10a）/12SO10a

得:（360-10a）>0,10a>0,從而0<a<36。（2）將d-l=s代入上式,得d3

9d2

9dl0al90d319d2910a-19dl（81-10a+19）/9dO10a-19

2.5分）（2分）（2分）（2分）（2分）（1分）

（1分）

（2分）（3分）（2分）

29

同理得到：0.9<a<10（3分）

自動控制原理4試題答案及評分參考

一、單項選擇題（每小題1分，共20分）

1.C2.C3.A4.C5.C6.D7.C8.A9.B10.Dll.C12.B13.B14.B

15.A16.D17.B18.D19.D20.D二、填空題（每空1分，共10分）

21.數(shù)字控制系統(tǒng)22.偏差信號23.偏移程度24.

1

223j

三、名詞解釋（每小題3分，共15分）

31.當輸出已知時；確定系統(tǒng)，以識別輸入或輸出的有關信息稱為最優(yōu)濾波

32.輸出變量正比于輸入變量的積分（或xO（t）kxi（t）dt）33.是反映頻率響應的

幾何表示。

34.在為剪切頻率c時，相頻特性GjgHjg距-180線的相位差稱為相位裕量。

35.指起于開環(huán)極點的根軌跡在起點處的切線與水平線正方向的夾角。四、簡

答題（每小題5分，共25分）

36.自動控制理論分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”，（1分）“經(jīng)

典控制理論”以傳遞函數(shù)為基礎（1分），以頻率法和根軌跡法為基本方法，（2

分）“現(xiàn)代控制理論”以狀態(tài)空間法為基礎，（1分）。

37.要減小最大超調量就要增大阻尼比（2分）。會引起上升時間、峰值時間

變大，影響系統(tǒng)的快速性。（3分）

38.系統(tǒng)特征方程式的所有根均為負實數(shù)或具有負的實部。（3分）或:特征方程

的根均在根平面（復平面、s平面）的左半部?；?系統(tǒng)的極點位于根平面（復

平面、s平面）的左半部舉例說明（2分）略，答案不唯一

39.對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減

小。（2.5分）對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增

大放大倍數(shù)來減?。?.5分）。40.如果開環(huán)零點數(shù)m小于開環(huán)極極點數(shù)n,則（n

-m）趨向無窮根軌跡的方位可由漸進線決定。（2.5分）漸進線與實軸的交點和

傾角為:（2.5分）

五、計算題（第41、42題每小題5分，第43、44題每小題10分，共30分）

4L解:

30

（t）kly0（t）k2yo（t