自动控制原理期末试题及答案.doc

1、1参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（ C ）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（ A ）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（ C ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件4. 从 0 变化到+时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A ）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

2、电压为输入变量时，电动机可看作一个（ B ）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 ，则它的开环增益为（ C ）2)(5 10sA.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数 ，则该系统是（ B ） )(2sGA.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 不变，提高 n，则可以（ B ）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 ，当频率 时，则相频特性 为（ A ）TsG1)(T1)(jGA.45 B.-45 C.

3、90 D.-9010.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ）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 ，则此系统 （ A ）051678234ssA.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： ，当 k=（ C ）时，闭环系统临界)(sksG稳定。A.10 B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为 ，则此系统中包含正实部特征的个数有（ C 02510334ssD）A.0 B.1 C.2 D.3214.单位反馈系统开环传递函数为 ，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ssG652C

4、 ）A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为 ，则它是一种（ D ）10)(scA.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（ B ）A. B. )(lim0ss )(lim0sEesC. D.s s17.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 ）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（ B ）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)= ,则实轴上

5、的根轨迹为（ C ）)3KA.(-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（ B ）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 反馈系统 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 传递函数 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 时间常数 T（或常量） 。4.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 偏移程度 有关。5.对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性 就可以判断其稳定性。6.一般讲系统的位

6、置误差指输入是 阶跃信号 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 相位 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 45 线上时，对应的阻尼比为 0.707。29.PID 调节中的“P”指的是 比例 控制器。30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越 远 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 给定值 与反馈量的差值进行的。2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 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

7、等效传递函数为 ，则()GsG(s)为 G1(s)+ G2(s) （用 G1(s)与 G2(s) 表示） 。4、典型二阶系统极点分布如图 1 所示，3则无阻尼自然频率 ，阻尼比 ，n该系统的特征方程为 S+2S+2=0 ，该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振动 。5、若某系统的单位脉冲响应为 ，0.20.5()1ttgte则该系统的传递函数 G(s)为 。6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。7、设某最小相位系统的相频特性为 ，则该系统的开环传递函数101()()9()tgtgT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

8、统的稳态 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 ( D )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 )。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 ，则系统 ( C )0632)(3ssA、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 。2Z4、系统在 作用下的稳态误差 ，说明 ( A )

9、2)(tr seA、 型别 ； B、系统不稳定；vC、 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( D )A、主反馈口符号为“-” ； B、除 外的其他参数变化时；rK4C、非单位反馈系统； D、根轨迹方程（标准形式）为 。1)(sHG6、开环频域性能指标中的相角裕度 对应时域性能指标( A ) 。A、超调 B、稳态误差 C、调整时间 D、峰值时间%sest pt7、已知开环幅频特性如图 2 所示， 则图中不稳定的系统是( B )。系统 系统 系统图 2A、系统 B、系统 C、系统 D、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度 ，则下列说法正确的是

10、( C )。0A、不稳定； B、只有当幅值裕度 时才稳定；1gkC、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 ，则该校正装置属于( B )。 10sA、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 处提供最大相位超前角的是：( B )cA、 B、 C、 D、10s10.s210.5s0.1s1如图示系统结构图 1，试用结构图化简方法求传递函数 。 （15 分）)(sR5G1( s ) G2( s ) G3( s )R ( s )C ( s )_+图 1解：G1( s ) 1 + G2( s ) G3( s

11、 )R ( s )C ( s )_+G2( s )原图G1( s ) 1 + G2( s ) G3( s )R ( s )C ( s )_+G2( s )1 / G1( s )1 + G2( s ) G3( s )R ( s )C ( s )_1 / G1( s )12()sGR ( s )C ( s )_1 / G1( s )123()+(s)6R ( s )C ( s )_123()+G(s)sR ( s )C ( s )12312231123()+G(s)() ()Gs()sGs得传递函数为 12312 1()CRs2 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

12、为 20%，求 K，a 值。 （15 分）R ( s )C ( s )_2Ks1a图 2解：开环传递函数 2()()KsGs闭环传递函数 22222()(1) nnssKasKass已知 2120.3()opnet s所以 2 222(l)(ln0.)2.60.469877221.81310.46nptK，a 分别为 .4209.781.nKa1 已知系统特征方程为 ，试求系统在 S 右04832123345 sss半平面的根的个数及虚根值。 （10 分）解：列 Routh 表S5 1 12 32S4 3 24 48 S3 024234816S2 4816S 0 辅助方程 ,8248sS 24

13、 求导：24s=0S0 48答：系统没有正根。对辅助方程求解，得一对虚根，其值为 。sj12,4. 单位负反馈系统的开环传递函数 ,绘制 K 从 0 到)5.0)(2.()sG+ 变化时系统的闭环根轨迹图。 （15 分）解 =)15.0)(2.()ssKsG)2(5ss系统有三个开环极点： , = -2, = -51p23p 实轴上的根轨迹： , 0,8 渐近线： ,3)12(750ka 分离点： 0251dd解得： ， (舍去)。8.017863.2 与虚轴的交点：特征方程为D(s)= 01023 Kss令 )(Im7Re3jD解得 710K与虚轴的交点（0， ） 。 根轨迹如图示。j5 已知单位负反馈系统开环传递函数 ,试概略绘制系)1()2TsKG统的概略伯德（Bode）图。 （15 分）解：1