自动控制原理试题

参考答案及评分标准

一、单项选择题（每小题1分，共20分）

1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ ）

A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）上相等。

A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率

3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ ）

A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线

5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ ）

A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 6. 若系统的开环传 递函数为

10，则它的开环增益为（ ）

s(5s2)5，则该系统是（ ）

s22s5A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数G(s)A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以（ ）

A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节G(s)1Ts，当频率1时，则相频特性G(j)为（ ） TA.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ ）

A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小

11.设系统的特征方程为Dss48s317s216s50，则此系统 （ ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 12.某单位反馈系统的开环传递函数为：Gsk，当k=（ ）时，闭环系统临界稳

s(s1)(s5)定。

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

13.设系统的特征方程为Ds3s410s35s2s20，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为Gs5，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） 2s6ssA.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05

1

15.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)s1，则它是一种（ ）

10s1A.反馈校正 B.相位超前校正 C.相位滞后—超前校正 D.相位滞后校正 16.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（ ）

A.esslimE(s) B.esslimsE(s)

s0s0C.esslimE(s) D.esslimsE(s)

ss17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ） A.减小增益 B.超前校正 C.滞后校正 D.滞后-超前 18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）

A.圆 B.上半圆 C.下半圆 D.45°弧线 19.开环传递函数为G(s)H(s)=

K,则实轴上的根轨迹为（ ） 3s(s3)A.(-3，∞) B.(0，∞) C.(-∞，-3) D.(-3，0) 20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ ）反馈的传感器。 A.电压 B.电流 C.位移 D.速度 二、填空题（每小题1分，共10分） 1.闭环控制系统又称为 系统。

2.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 相同。

3.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。 4.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 有关。

5.对于最小相位系统一般只要知道系统的 就可以判断其稳定性。 6.一般讲系统的位置误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。

7.超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的 明显上升，从而具有较大 的稳定裕度。

28.二阶系统当共轭复数极点位于 线上时，对应的阻尼比为0.707。 29.PID调节中的“P”指的是 控制器。

30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ _越好。

一、填空题（每空 1 分，共15分）

1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。

2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。

3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G(s)，则G(s)为 （用G1(s)与G2(s) 表示）。

4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率n ， 阻尼比 ，

2

该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。

5、若某系统的单位脉冲响应为g(t)10e0.2t5e0.5t， 则该系统的传递函数G(s)为 。

6、根轨迹起始于 ，终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为()tg1()900tg1(T)，则该系统的开环传递函数为 。

8、PI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 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。

二、选择题（每题 2 分，共20分）

1、采用负反馈形式连接后，则 ( )

A、一定能使闭环系统稳定； B、系统动态性能一定会提高； C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。

A、增加开环极点； B、在积分环节外加单位负反馈； C、增加开环零点； D、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 D(s)s32s23s60，则系统 ( )

A、稳定； B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C、临界稳定； D、右半平面闭环极点数Z2。 4、系统在r(t)t2作用下的稳态误差ess，说明 ( )

A、 型别v2； B、系统不稳定；

C、 输入幅值过大； D、闭环传递函数中有一个积分环节。

5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是( )

A、主反馈口符号为“-” ； B、除Kr外的其他参数变化时；

C、非单位反馈系统； D、根轨迹方程（标准形式）为G(s)H(s)1。 6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标( ) 。

A、超调% B、稳态误差ess C、调整时间ts D、峰值时间tp 7、已知开环幅频特性如图2所示， 则图中不稳定的系统是( )。

3

系统① 系统② 系统③

图2

A、系统① B、系统② C、系统③ D、都不稳定

8、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是 ( )。

A、不稳定； B、只有当幅值裕度kg1时才稳定； C、稳定； D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。 9、若某串联校正装置的传递函数为

10s1，则该校正装置属于( )。

100s1A、超前校正 B、滞后校正 C、滞后-超前校正 D、不能判断

10、下列串联校正装置的传递函数中，能在c1处提供最大相位超前角的是：

A、

10s110s12s10.1s1 B、 C、 D、 s10.1s10.5s110s1

1．如图示系统结构图1，试用结构图化简方法求传递函数

C(s)。（15分） R(s)R(s)_+G1(s)_G2(s)G3(s)+C(s)

图1

4

解：

原图R(s)_C(s)+G1(s)G2(s)_1+G2(s)G3(s)R(s)_+G1(s)G2(s)1+G2(s)G3(s)C(s)1/G1(s)R(s)_G1(s)1G1(s)G2(s)1+G2(s)G3(s)C(s)1/G1(s)R(s)_G1(s)1+G2(s)G3(s)1G1(s)G2(s)1/G1(s)C(s)R(s)_G1(s)1+G2(s)G3(s)1G1(s)G2(s)1G2(s)G3(s)C(s) 5

R(s)G1(s)1+G2(s)G3(s)2G1(s)G2(s)G2(s)G3(s)G1(s)+G1(s)G2(s)G3(s)C(s)G1G1G2G3C(s)得传递函数为 R(s)1G1G2G1G2G3G2G31G12． 控制系统如图2所示，系统单位阶跃响应的峰值时间为3s 、超调量 为20%，求K，a值。（15分）

R(s)_Ks2C(s)1as

图2

K(1as)解：开环传递函数 G(s)

s2闭环传递函数

K22Ksn(s)222 K(1as)sKasKs2nsn1s2oe120.2o已知 t3(s) p21n所以

(ln)2(ln0.2)22.60.462222(ln)(ln0.2)9.872.6n

tp126

310.4621.18

2Kn1.42n1.09K，a分别为  a0.78K1.41． 已知系统特征方程为s53s412s324s232s480，试求系统在S右 半平面的根的个数及虚根值。（10分） 解：列Routh表

S5 1 12 32

S4 3 24 48

31224323484 16 0 S3

334243162 12 48 S

4 S 12164480 0 辅助方程 12s2480,

12 S 24 求导：24s=0 S0 48

答：系统没有正根。对辅助方程求解，得一对虚根，其值为s1,24. 单位负反馈系统的开环传递函数G(s)j2。

K,绘制K从 0到

s(0.2s1)(0.5s1)+∞ 变化时系统的闭环根轨迹图。（15分）

10KK解 ⑴ G(s)=

s(s5)(s2)s(0.2s1)(0.5s1)系统有三个开环极点：p10,p2= -2,p3 = -5 ① 实轴上的根轨迹： ,5,

2,0

7

0257a33② 渐近线： (2k1),a33③ 分离点：

1110 dd5d2解得：d10.88，d23.7863(舍去)。 ④ 与虚轴的交点：特征方程为

32D(s)=s7s10s10K0

Re[D(j)]7210K0令  3Im[D(j)]10010解得 

K7与虚轴的交点（0，10j）。 根轨迹如图示。 5． 已知单位负反馈系统开环传递函数G(s)统的概略伯德（Bode）图。（15分）

解：

K(T2s1),试概略绘制系 2s(T11) 8

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