自动控制原理八套习题集含答案,科.doc

1、自动控制原理 1 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. 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

2、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2)(5 10ss，则它的开环增益为（ ） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数 52 5)(2 sssG， 则该系统 是 （ ） 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 不变，提高 n，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 TssG 1)( ，当频率 T1 时，则相频特性 )( jG 为

3、 （ ） A.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 0516178 234 sssssD ， 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： )5)(1( sss ksG，当 k=（ ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为 025103 234 sssssD ， 则此系统 中包含正实部特征的个数有（ ） A.0 B.1 C.2 D.

4、3 14.单位反馈系统开环传递函数为 ssssG 652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为 110 1)( sssGc，则它是一种 （ ） A.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. )(lim0 sEe sss B. )(lim0 ssEe sss C. )(lim sEesss D. )(lim ssEesss 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

5、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)=)3(3 ss K,则实轴上的根轨迹为（ ） 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） 21.闭环控制系统又称为 系统。 22.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 相同。 23.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的

6、稳态误差恒为 。 24.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 有关。 25.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。 26.一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。 27.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。 三、 名词解释 （每小题 3 分，共 15 分） 31.稳定性 32.理想微分环节 33.调整时间 34.正穿越 3

7、5.根轨迹 四、 简答题（每小题 5 分，共 25 分） 36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 ? 举例说明。 37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数 T ？其调整时间 ts 和时间常数 T 有何关系，为什么？ 38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。 39.什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之间有什么关系 ? 40.根轨迹的分支数如何判断？举例说明。 五、 计算题（第 41、 42 题每小题 5 分，第 43 、 44 题每小题 10 分，共 30 分） 41.求图 示方块图的传递函数，以 Xi (s)为输入， X0 (s)为输出

8、。 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。 H3 X0(s) H1 G1 G2 G3 - + - H2 + Xi(s) - + + G4 M x0 fi k2 k1 21s43.欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为 20%，峰值时间为 2 秒，试确定 K 和 K1 值。 44.系统 开环频率特性由实验求得，并已用渐近线表示出。试求该系统的开环传递函数。 (设系统是最小相位系统 )。 自动控制原理 2 一、 单项选择题（每小题 1 分，共 20 分） 1. 系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ ） A.最优控制 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优设计

9、 2. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量 3. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ ）指标密切相关。 A.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差 4. 主要用于产生输入信号的元件称为（ ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 5. 某典型环节的传递函数是 15 1 ssG ，则该环节是（ ） A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节 6. 已知系统的微分方程为 txtxtxtx i2263 000

10、，则系统的传递函数是（ ） A. 263 22 ssB. 263 12 ssC. 362 22 ssD. 362 12 ss7. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ） A.并联越过的方块图单元 B.并联越过的方块图单元的倒数 C.串联越过的方块图单元 D.串联越过的方块图单元的倒数 + D K 1+K1s Xi(s) X0(s) 8. 设一阶系统的传递27)( ssG，其阶跃响应曲线在 t=0 处的切线斜率为（ ） A.7 B. 2 C.27D.219. 时域分析的性能指标，哪个指标是反 映相对稳定性的（ ） A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量 10.

11、二阶振荡环节 乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为 （ ） A.谐振频率 B.截止频率 C.最大相位频率 D.固有频率 11.设系统的特征方程为 0122 234 sssssD ， 则此系统 中包含正实部特征的个数为（ ） A.0 B.1 C.2 D.3 12. 一般为使系统有较好的稳定 性 ,希望相位裕量 为（ ） A.0 15 B.15 30 C.30 60 D.60 90 13. 设一阶系统的传递函数是 12 ssG ，且容许误差为 5%，则其调整时间为（ ） A.1 B.2 C.3 D.4 14. 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（ ） A.1TsKB.)( bsass

12、ds C.)( ass KD.)(2 ass K15.单位反馈系统开环传递函数为 )23( 422 ssssG，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（ ） A.0 B. 0.25 C.4 D. 16. 若 已知某串联校正装置的传递函数为 11.0 1)( sssGc，则它是一种 （ ） A.相位超前校正 B.相位滞后校正 C.相位滞后 超前校正 D.反馈 校正 17.确定根轨迹大致走向，一般需要用（ ）条件就够了。 A.特征方程 B.幅角条件 C.幅值条件 D.幅值条件 +幅角条件 18.某校正环节传递函数 110 1100)( sssGc，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ ） A.(0， j0

13、) B. (1， j0) C.(1， j1) D.(10， j0) 19. 系统的开环传递函数为2)1)( sss K，则实轴上的 根轨迹为（ ） A.(-2， -1)和（ 0，） B.(-， -2)和 (-1， 0) C.(0， 1)和 (2， ) D.(-， 0)和 (1， 2) 20.A、 B 是高阶系统的二个极点，一般当极点 A 距离虚轴比极点 B 距离虚轴大于（ ）时，分析系统时可忽略极点 A。 A.5 倍 B.4 倍 C.3 倍 D.2 倍 二、 填空题（每小题 1 分，共 10 分） 21.“经典控制理论”的内容是以 为基础的。 22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性

14、化的精度 。 23.某典型环节的传递函数是 21)( ssG ，则系统的时间常数是 。 24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化。 25.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和 来做出判断。 26.一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。 27.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 。 28.系统主反馈回路中最常见的校正形式是 和反馈校正 29.已知超前校正装置的传递函数为132.0 12)( sssG c，其最大超前角所对应的频率 m 。 30.若系统的传递函数在右半 S 平面上没有 ，则该系统称作最小相位系统。 三、 名词解释（每小题 3 分，共

15、 15 分） 31.数学模型 32.反馈元件 33.最大超调量 34.频率响应 35.幅值裕量 四、 简答题（每小题 5 分，共 25 分） 36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么？ 37.如何用实验方法求取系统的频率特性函数？ 38.伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的型次有何关系？ 39.根轨迹与虚轴的交点有什么作用 ? 举例说明。 40.系统闭环零点、极点和性能指标的关系。 五、 计算题（第 41、 42 题每小题 5 分，第 43 、 44 题每小题 10 分，共 30 分） 41.根据图示系统结构图，求系统传递函数 C(s)/R(s)。 42.建立图示系 统的数学模型，并

16、以传递函数形式表示。 43.已知系统的传递函数)11.0( 10)( sssG，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的 Bode 图。 44.电子心率起搏器心率控制系统结构如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一个纯积分环节，要求： (1)若 5.0 ，对应最佳响应，问起搏器增益 K 应取多大。 (2)若期望心速为 60 次 /min，并突然接通起搏器，问 1s 后 实际心速为多少？瞬时的最大心速多大。 自动控制原理 3 y0(t) G2(s) R(s) G3(s) + + + - G1(s) H1(s) H3(s) C(s) 1. 如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（ ） A.恒

17、值调节系统 B.随动系统 C.连续控制系统 D.数字控制系统 2. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号 。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量 3. 直接对控制对象进行操作的元件称 为（ ） A.给定元件 B.放大元件 C.比较元件 D.执行元件 4. 某典型环节的传递函数是 TssG 1 ，则该环节是（ ） A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节 5. 已知系统的单位脉冲响应函数是 21.0 tty ，则系统的传递函数是（ ） A.32.0sB. s1.0 C.21.0sD.22.0s6. 梅逊公式主要用

18、来（ ） A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 7. 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（ ） A.0.6 B.0.707 C.0 D.1 8. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ ）指标密切相关 。 A.允许的稳态误差 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的峰值时间 9. 设一阶系统的传递 27)( ssG ，其阶跃响应曲线在 t =0 处的切线斜率为（ ） A.7 B. 2 C. 27 D. 21 10.若系统的传递函数在右半 S 平面上没有零点和极点，则该系统称作 （ ） A.非最小相位系统 B.

19、最小相位系统 C.不稳定系统 D.振荡系统 11.一般为使系统有较好的稳定性 ,希望相位裕量 为（ ） A.0 15 B.15 30 C.30 60 D.60 90 12.某系统的闭环传递函数为： ksss kssGB 243 223 ，当 k=（ ）时，闭环系统临界稳定。 A.2 B.4 C.6 D.8 13.开环传递函数为)4()()( 3 SS KsHsG，则实轴上的根轨迹为（ ） A.( 4， ) B.( 4， 0） C.( ， 4) D.( 0， ) 14.单位反馈系统开环传递函数为 )23( 422 ssssG，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（ ） A.0 B. 0.25 C.

20、4 D. 15.系统的传递函数 )4)(1( 52 ssssG，其系统的增益和型次为 （ ） A.5， 2 B. 5/4， 2 C.5， 4 D.5/4， 4 16.若已知某串联校正装置的传递函数为 12.0 12110 1)( sssssGj，则它是一种 （ ） A.相位滞后校正 B.相位超前校正 C.相位滞后 超前校正 D.反馈 校正 17.进行串联超前校正前的穿越频率 c 与校正后的穿越频率 c 的关系，通常是（ ） A. c = c B. c c C. c c D. c 与 c 无关 18.已知系统开环传递函数)2)(1()( * sss KsG，则与虚轴交点处的 K*=（ ） A.0

21、 B.2 C.4 D.6 19.某校正环节传递函数 110 1100)( sssGc，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ ） A.(0， j0) B. (1， j0) C.(1， j1) D.(10， j0) 20.A、 B 是高阶系统的二个极点，一般当极点 A 距离虚轴比极点 B 距离虚轴大于（ ）时，分析系统时可忽略极点 A。 A.5 倍 B.4 倍 C.3 倍 D.2 倍 21.对控制系统的首要要求是系统具有 。 22.在驱动力矩一定的条件下，机电系统的转动惯量越小，其 越好。 23.某典型环节的传递函数是 21)( ssG ，则系统的时间常数是 。 24.延迟环节不改 变系统的幅频特性，

22、仅使 发生变化。 25.二阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。 26.反馈控制原理是 原理 。 27.已知超前校正装置的传递函数为 132.0 12)( sssGc，其最大超前角所对应的频率 m 。 28.在扰动作用点与偏差信号之间加上 能使静态误差降为 0。 29.超前校正主 要是用于改善稳定性和 。 30.一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差 。 31.自动控制 32.传递函数 33.瞬态响应 34.最小相位传递函数 35.复现频率 36. 方块图变换要遵守什么原则，举例说明。 37.试说明延迟环节 sesG )( 的频率特性，并画出其频率特性极坐标图

23、。 38.如何减少系统的误差 ? 39.开环不稳定的系统，其闭环是否稳定？举例说明。 40. 高阶系统简化为低阶系统的合理方法是什么？ 41.求如下方块图的传递函数。 42 .建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。 G2 H Xi(S) X0(S) + + + + G4 G3 G1 43.设单位反馈开环传递函数为)505()( ss KsG，求出闭环阻尼比为 5.0 时所对应的 K 值，并计算此 K 值下的Mpttt rps , 。 44.单位反馈开环传递函数为)10)(2( )(10)( sss assG， (1)试确定使系统稳定的 a 值； (2)使系统特征值均落在 S 平面中 1

24、Re 这条线左边的 a 值。 自动控制原理 4 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. 开环控制系统的的特征是没有（ ） A.执行环节 B.给定环节 C.反馈环节 D.放大环节 3. 主要用来产生偏差的元件称为（ ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. 某系统的传递函数是 sessG 12 1 ，则该可看成由（ ）环节串联而成。 A.比例、延时 B.惯性、导前 C.惯性、延时 D.惯性、比例 5. 已知)45( 32)( 22 sss sssF，其原函数的终值 t tf )(（ ） A

25、.0 B. C.0.75 D.3 6. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ） A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数 7 .设一阶系统的传递函数是 23 ssG ，且容许误差为 2%，则其调整时间为（ ） A.1 B.1.5 C.2 D.3 8. 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 9. 若保持二阶系统的 不变，提高 n，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 Fi (t) C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 10.二阶 欠阻尼 系统的 有阻尼固有频率 d、无阻尼

26、固有频率 n 和谐振频率 r比较（ ） A.r d n B.r n d C.n r d D.n d r 11.设系统的特征方 程为 025103 234 sssssD ， 则此系统 中包含正实部特征的个数有（ ） A.0 B.1 C.2 D.3 12.根据系统的特征方程 0533 23 ssssD ，可以判断系统为（ ） A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.稳定性不确定 13.某反馈系统的开环传递函数为： )1( )1( 12 2 sTs ssG ，当（ ）时，闭环系统稳 定。 A. 21 T B. 21 T C. 21 T D.任意 T1 和 2 14.单位反馈系统开环传递函数为 234

27、2 sssG，当输入为单位阶跃时，其位置误差为（ ） A.2 B.0.2 C.0.25 D.3 15.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于 II 型系统其稳态误差为（ ） A.0 B.0.1/k C.1/k D. 16.若已知某串联校正装置的传递函数为 ssGc 2)( ，则它是一种 （ ） A.相位滞后校正 B.相位超前校正 C.微分调节器 D.积分调节器 17.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 18.在系统中 串联 PD 调节器，以下那一种说法是错误的（ ） A.是一种相位超前校正装置 B.能影响系统开环幅频特性的高频段 C.使系统的稳定

28、性能得到改善 D.使系统的稳态精度得到改善 19.根轨迹渐近线与实轴的交点公式为（ ） A. mn ZPmi inj j 11 B. mnPZ nj jmi i 11 C. mn PZnj jmi i 11 D.mnZP mi inj j 11 20.直流伺服电动机 测速机机组（型号为 70SZD01F24MB）实际的机电时间常数为（ ） A.8.4 ms B.9.4 ms C.11.4 ms D.12.4 ms 21.根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和 。 22.闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是 。 23.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 有关

29、。 24.描述系统的微分方程为 txtxdt tdxdt txdi 23 0202 ，则频率特性 )( jG 。 25.一般开环频率特性的低频段表征了闭环系统的 性能。 26.二阶系统的传递函数 G(s)=4/(s2+2s+4) ，其 固有频率 n 。 27.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号 。 28.PID 调节中的“ P”指的是 控制器。 29.二阶系统当共轭复数极点位于 45线上时，对应的阻尼 比为 。 30.误差平方积分性能指标的特点是： 。 31.最优滤波 32.积分环节 33.极坐标图 34.相位裕量 35.根轨迹的起始角 36. 简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究

30、的方法。 37.二阶系统的性能指标中，如要减小最大超调量，对其它性能有何影响？ 38. 用文字表述系统稳定的充要条件。并举例说明。 39.在保证系统稳定的前提下，如何来减小由输入和干扰引起的误差？ 40.根轨迹的渐近 线如何确定？ 41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。 42.求如下方块图的传递函数。 43.已知给定系统的传递函数)1(10)( sssG，分析系统由哪些环节组成，并画出系统的 Bode 图。 44.已知单位反馈系统的开环传递函数)12)(1()( sss ksG k， (l)求使系统稳定的开环增益 k 的取值范围； (2)求 k=1 时 的幅值裕量； (3)求 k=1.2，输入 x(t)=1+0.06 t 时的系统的稳态误差值 ess。 Fi (t) Xi(S) X0(S) + + + + G2 G4 G3 G1 H