常熟理工学院自动控制原理试题库完整.doc

1、可编辑版 自动控制原理 1、 选择题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 )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。4、系统在作用下的稳态误差，说明 (A )A、 型别； B、系统不稳定；C、 输入幅值过大；

2、D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、稳态误差可表示为（D）。A B C D6、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7、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 (C )。A、不稳定； B、只有当幅值裕度时才稳定；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，则该校正装置属于(B)。 A、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

3、正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是：（B）A、 B、 C、 D、11、关于传递函数，错误的说法是 (B) A 传递函数只适用于线性定常系统； B 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C 传递函数一般是为复变量s的真分式；D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。12、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 (C)。A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益K C、增加微分环节 D、引入扰动补偿13、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( D ) 。A、准确度越高 B、准确度越低 C、响应速度越快 D、响应速度越慢14、已知系统的开环传递函数为

4、，则该系统的开环增益为 ( C )。A、 50 B、25 C、10 D、5 15、已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为，当闭环临界稳定时，值应为（C）。A-1 B-0.1 C0.1 D116、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17、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是(B)A、 B 、 C 、 D、18、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (B)。 A、可改善系统的快速性及平稳性； B、会增加系统的信噪比；C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动； D、可增加系统的稳定裕度。19、开

5、环对数幅频特性的低频段决定了系统的(A)。A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性20、下列系统中属于不稳定的系统是(D)。 A、闭环极点为的系统 B、闭环特征方程为的系统C、阶跃响应为的系统 D、脉冲响应为的系统21、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：(C) A、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B、 稳态误差计算的通用公式是；C、 增大系统开环增益K可以减小稳态误差；D、 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。22、适合应用传递函数描述的系统是 ( A )。A、单输入，单输出的线性定常系统； B、单输入，单输出的线性时变系统；C、单输入，单输出的定常系

6、统； D、非线性系统。23、若某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为 (D )。A、 B、 C、 D、与是否为单位反馈系统有关24、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( D )A、 B 、C 、 D、25、设一单位反馈控制系统的开环传递函数为，要求，则K=(A)。A40 B20 C30 D1026、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：（D）A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段 27、已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是( D

7、)A、 0 ； B、 ； C、 10 ； D、 2028、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是(A)A 、 如果闭环极点全部位于S左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；B、 如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关； D、 如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。29、设二阶振荡环节的传递函数，则其对数幅频特性渐近线的交接频率为（B）A2rad/sB4rad/s C8rad/sD16rad/s30、单位负反馈系统的开环传递函数为：，则闭环系统单位阶跃

8、响应的调节时间ts（2%误差带）及闭环单位阶跃响应的稳态误差为：（C）A4T.， B C ， D4T.，031、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 (A)A、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点B、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点C、 F(s)的零点数与极点数相同D、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点32、已知负反馈系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为 ( D )。A、 B、 C、 D、与是否为单位反馈系统有关 33、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则 ( D ) 。 A、准确度越高 B、准确度越低 C、响应速度越快 D、响应

9、速度越慢34、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为 ( C )。A、 100 B、1000 C、20 D、不能确定35、根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为(A )。A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统36、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 )。A、 B、 C、 D、37、关于P I 控制器作用，下列观点正确的有(A)A、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；B、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的；C、 比例系数无

10、论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；D、 只要应用P I控制规律，系统的稳态误差就为零。38、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 (C)。 A、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数； B、 无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定； C、 如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定； D、 当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。39、关于系统频域校正，下列观点错误的是(C)A、 一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；B、 开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为；C、 低频段，系统的开环增益主要由系统动态

11、性能要求决定；D、 利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。40、已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是(D) A、 0 B、 C、 10 D、 2041、一阶系统的阶跃响应（ ）。 A、当时间常数T较大时有超调 B、当时间常数T较小时有超调 C、有超调 D、无超调42、下面关于闭环主导极点叙述正确的是（ ）。 A、距离虚轴最近的闭环极点一定是主导极点 B、闭环主导极点是实数极点 C、闭环主导极点是一对共轭复数 D、以上都不对43、系统的稳定性只取决于系统的（）而与（）及（）无关。（ ） A、输入、输出、外作用 B、结构参数、系统状态、外作用 C、结

12、构参数、初始条件、外作用 D、输入、系统状态、外作用44、对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自振频率保持不变时，（ ）。 A、阻尼比越大，系统调节时间越大 B、阻尼比越大，系统调节时间越小 C、阻尼比越大，系统调节时间不变 D、阻尼比越大，系统调节时间不定45、线性系统稳定的充分必要条件是： A、开环传递函数的所有极点均位于S复平面的左半平面。 B、闭环传递函数的所有极点均位于S复平面的左半平面。 C、闭环特征方程式的所有根均具有负实部。 D、以上答案都不正确。46、输入量为单位斜坡函数时，要使系统为无差系统，系统类型必须为： A、0型 B、1型 C、2型 D、2型以上2、 简答题1.试建立如图1

13、所示电路的动态微分方程，并求传递函数。图1解：1、建立电路的动态微分方程根据KCL有 (2分)即 (2分)2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得 (2分)得传递函数 (2分)2.（共20分）系统结构图如图2所示：图21、写出闭环传递函数表达式；（4分）2、要使系统满足条件：,试确定相应的参数和；（4分）3、求此时系统的动态性能指标；（4分）4、时，求系统由产生的稳态误差；（4分）5、确定，使干扰对系统输出无影响。（4分）解：1、（4分） 2、（4分） 3、（4分） 4、（4分） 5、（4分）令：得：3.（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图3所示：1、写出该系统的开环传递函数；（

14、8分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。（3分）3、求系统的相角裕度。（7分）4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4分）解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式 (2分)由图可知：处的纵坐标为40dB, 则, 得 (2分) （2分）故系统的开环传函为 （2分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性：开环频率特性 （1分）开环幅频特性 （1分）开环相频特性： （1分）3、求系统的相角裕度： 求幅值穿越频率，令 得（3分） （2分） （2分）对最小相位系统 临界稳定4、

15、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈。4.(8分)写出下图4所示系统的传递函数（结构图化简，梅逊公式均可）。图4解：传递函数G(s):根据梅逊公式 （1分）4条回路:, ， 无互不接触回路。（2分）特征式： （2分）2条前向通道: ； （2分）（1分）5.（共20分）设系统闭环传递函数 ，试求： 1、； ；时单位阶跃响应的超调量、调节时间及峰值时间。（7分） 2、；和；时单位阶跃响应的超调量、调节时间和峰值时间。（7分）3、 根据计算结果，讨论参数

16、、对阶跃响应的影响。（6分）解：系统的闭环传函的标准形式为：，其中 1、当 时， （4分）当 时， （3分）2、当 时， （4分）当 时， （3分）3、根据计算结果，讨论参数、对阶跃响应的影响。（6分）(1)系统超调只与阻尼系数有关，而与时间常数T无关，增大，超调减小；（2分）(2)当时间常数T一定，阻尼系数增大，调整时间减小，即暂态过程缩短；峰值时间增加，即初始响应速度变慢； （2分）(3)当阻尼系数一定，时间常数T增大，调整时间增加，即暂态过程变长；峰值时间增加，即初始响应速度也变慢。 （2分）6.（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为 ，试： 1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10

17、分）2、若给定输入r(t) = 2t2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。（7分）3、 求系统满足上面要求的相角裕度。（5分）解：1、系统的开环频率特性为（2分）幅频特性：， 相频特性：（2分）起点：；（1分）终点：；（1分） ，图2曲线位于第3象限与实轴无交点。（1分）开环频率幅相特性图如图2所示。 判断稳定性：开环传函无右半平面的极点，则，极坐标图不包围（1，j0）点，则根据奈氏判据，ZP2N0 系统稳定。（3分） 2、若给定输入r(t) = 2t2时，要求系统的稳态误差为0.25，求开环增益K：系统为1型，位置误差系数K P =，速度误差系数KV =K ， （2分）依

18、题意： ， （3分）得 （2分）故满足稳态误差要求的开环传递函数为3、满足稳态误差要求系统的相角裕度：令幅频特性：，得， （2分）， （1分）相角裕度： （2分）7.(12分)已知系统的结构如图5 所示，其中，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(6分)。分析能否通过调节增益 ，使稳态误差小于 0.2 (6分)。一G(s)R(s)C(s)图 5 解：型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为（2分）而静态速度误差系数（2分）稳态误差为。（2分）要使必须，即要大于5。（4分）但其上限要符合系统稳定性要求。可由劳斯判据决定其上限。系统的闭环特征方程是（1分）构造劳斯表如下为使首列大于0，必须。

19、综合稳态误差和稳定性要求，当时能保证稳态误差小于0.2。（1分）8.已知系统开环传递函数为均大于0 ，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。 (16分) 解：由题已知：，系统的开环频率特性为（2分）开环频率特性极坐标图 起点：；（1分）终点：；（1分） 图2五题幅相曲线1与实轴的交点：令虚频特性为零，即得（2分）实部（2分）开环极坐标图如图2所示。（4分）由于开环传函无右半平面的极点，则当时，极坐标图不包围（1，j0）点，系统稳定。（1分）当时，极坐标图穿过临界点（1，j0）点，系统临界稳定。（1分）当时，极坐标图顺时针方向包围（1，j0）点一圈。 按奈氏判据，ZPN2。系统不稳定。(2分)闭环

20、有两个右平面的极点。9.已知最小相位系统的对数幅频特性如图6所示。试求系统的开环传递函数。(16分)L()1110202-20-40-40图 6 -10dB解：从开环波特图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。故其开环传函应有以下形式 (8分)由图可知：处的纵坐标为40dB, 则,得 (2分)又由的幅值分贝数分别为20和0，结合斜率定义，有，解得 rad/s(2分)同理可得或 ，得 rad/s(2分) 故所求系统开环传递函数为(2分)10.写出下图7所示系统的传递函数（结构图化简，梅逊公式均可）。 图7解：传递函数G(s):根据梅逊公式 （2分）3条回路:,，

21、（1分）1对互不接触回路: （1分）（2分）1条前向通道: （2分）（2分）十一系统结构如下图8所示，求系统的超调量和调节时间。（12分）R(s)C(s) 图8解：由图可得系统的开环传函为： （2分）因为该系统为单位负反馈系统，则系统的闭环传递函数为， （2分）与二阶系统的标准形式 比较，有 （2分）解得 （2分）所以 （2分） （2分）或，十二已知最小相位系统的开环对数幅频特性和串联校正装置的对数幅频特性如下图9所示，原系统的幅值穿越频率为：（共30分） 1、 写出原系统的开环传递函数,并求其相角裕度，判断系统的稳定性；（10分） 2、 写出校正装置的传递函数；（5分） 3、写出校正后的开环

22、传递函数，画出校正后系统的开环对数幅频特性，并用劳斯判据判断系统的稳定性。（15分）0.010.11101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decL(w)wL0Lc 图9解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式 (2分)由图可知：处的纵坐标为40dB, 则,得 (2分)故原系统的开环传函为 （2分）求原系统的相角裕度：由题知原系统的幅值穿越频率为 （1分） （1分）对最小相位系统不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。故其开环传函应有以下

23、形式 (5分)3、校正后的开环传递函数为 (4分)用劳思判据判断系统的稳定性系统的闭环特征方程是（2分）构造劳斯表如下 首列均大于0，故校正后的系统稳定。（4分）画出校正后系统的开环对数幅频特性L(w)-20-4040-20-400.32w201010.10.01-60起始斜率:-20dB/dec(一个积分环节) （1分）转折频率:(惯性环节), (一阶微分环节), (惯性环节), (惯性环节) （4分）多年的财务工作实践给了我巨大的舞台来提高自已观察问题、分析问题、处理问题的能力，使我的业务水平和工作能力得到了长足的进步，但我也清醒地认识到，自己的工作中还存在许多不足之处，今后，我将更加注意学习，努力克服工作中遇到的困难，进一步提高职业道德修养，提高业务学识和组织管理水平，为全县交通事业的发展作出新的贡献。 Word完美格式