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期末試卷與答案自動控制原理期末試卷與答案資料僅供參考文件編號：2022年4月自動控制原理期末試卷與答案版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：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(shè)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(chǎn)生一個與輸出信號存在確定函數(shù)比例關(guān)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.ω從0變化到+∞時，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（a）A.圓B.半圓C.橢圓D.雙曲線5.當(dāng)忽略電動機的電樞電感后，以電動機的轉(zhuǎn)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(5s?2)7.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)5，則該系統(tǒng)是（b）2s2s5A.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ζ不變，提高ωn，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(diào)整時間D.減少上升時間和超調(diào)量9.一階微分環(huán)節(jié)G(s)1Ts，當(dāng)頻率1時，則相頻特性G(j)為（a）T°°°°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11.設(shè)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(dāng)k=（）時，閉環(huán)系統(tǒng)s(s1)(s5)臨界穩(wěn)定。13.設(shè)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（）14.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs差為（）5，當(dāng)輸入為單位階躍時，則其位置誤2s6ss若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)s1，則它是一種（）10s1A.反饋校正B.相位超前校正C.相位滯后—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(guān)系為（）(s)(s)s0s0(s)(s)ss17.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°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(s?3)A.(-3，∞)B.(0，∞)C.(-∞，-3)D.(-3，0)20.在直流電動機調(diào)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(dāng)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(dāng)輸入為單位斜坡函數(shù)時，其響應(yīng)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(dāng)共軛復(fù)數(shù)極點位于線上時，對應(yīng)的阻尼比為。調(diào)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(yīng)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(diào)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(zhì)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(dāng)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(diào)整時間ts和時間常數(shù)T有何關(guān)系，為什么38.什么是主導(dǎo)極點？主導(dǎo)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(guān)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，X0(s)為輸出。43.欲使圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)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(shè)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(shè)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(shè)定量3.在系統(tǒng)對輸入信號的時域響應(yīng)中，其調(diào)整時間的長短是與（）指標(biāo)密切相關(guān)。A.允許的峰值時間B.允許的超調(diào)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(chǎn)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Gs1，則該環(huán)節(jié)是（）5s1A.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（）x21B.3s26s23s26s22s6s32s6s3A.7.引出點前移越過一個方塊圖單元時，應(yīng)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(shè)一階系統(tǒng)的傳遞G(s)，其階躍響應(yīng)曲線在t=0處的切線斜率為（）s2229.時域分析的性能指標(biāo)，哪個指標(biāo)是反映相對穩(wěn)定性的（）A.上升時間B.峰值時間C.調(diào)整時間D.最大超調(diào)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(shè)系統(tǒng)的特征方程為Dss42s3s22s10，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)為（）12.一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性,希望相位裕量?為（）～15～30～60～9013.設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gs2，且容許誤差為5%，則其調(diào)整時間為（）s114.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（）B.C.s(sa)(sb)s(sa)Ts1s(sa)4，當(dāng)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（）D.16.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)s1，則它是一種（）17.A.相位超前校正B.相位滯后校正C.相位滯后—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)18.100s1，則其頻率特性的奈氏圖終點坐標(biāo)為（）10s1A.(0，j0)B.(1，j0)C.(1，j1)D.(10，j0)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(s1)(s2)A.(-2，-1)和（0，∞）B.(-∞，-2)和(-1，0)C.(0，1)和(2，∞)D.(-∞，0)和(1，2)20.A、B是高階系統(tǒng)的二個極點，一般當(dāng)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。倍倍倍倍二、填空題（每小題1分，共10分）21.“經(jīng)典控制理論”的內(nèi)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)1，則系統(tǒng)的時間常數(shù)是。s224.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)2s1，其最大超前角所對應(yīng)的頻率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(xué)模型32.反饋元件33.最大超調(diào)量34.頻率響應(yīng)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(guān)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(biāo)的關(guān)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(jié)構(gòu)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(xué)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)G(s)10，試分析系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成并畫出系統(tǒng)的Bodes圖。44.電子心率起搏器心率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中模仿心臟的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個純積分環(huán)節(jié)，要求：(1)若?，對應(yīng)最佳響應(yīng)，問起搏器增益K應(yīng)取多大。(2)若期望心速為60次/min，并突然接通起搏器，問1s后實際心速為多少？瞬時的最大心速多大。自動控制原理31.如果被調(diào)量隨著給定量的變化而變化，這種控制系統(tǒng)叫（）A.恒值調(diào)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(shè)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Gs1，則該環(huán)節(jié)是（）TsA.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)5.已知系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)是，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（）.2B.C.D.322ssss6.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(yīng)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(yīng)中，其調(diào)整時間的長短是與（）指標(biāo)密切相關(guān)。A.允許的穩(wěn)態(tài)誤差B.允許的超調(diào)量C.允許的上升時間D.允許的峰值時間79.設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞G(s)，其階躍響應(yīng)曲線在t=0處的切線斜率為（）s2A.2210.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（）～15～30～60～9012.某系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：GBss2k，當(dāng)k=（）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨s33s24s2k界穩(wěn)定。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，∞)B.(－4，0）C.(－∞，－4)D.(0，∞)14.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs4，當(dāng)輸入為單位斜坡時，其加速度s2(s23s2)誤差為（）D.15.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)Gs5，其系統(tǒng)的增益和型次為（）2s(s1)(s4)，24，2，44，416.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gj(s)s12s1，則它是一種（）A.相位滯后校正B.相位超前校正C.相位滯后—超前校正D.反饋校正的關(guān)系，通常是（）17.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>c<c與c無關(guān)=cK*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(s1)(s2)19.某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)Gc(s)100s1，則其頻率特性的奈氏圖終點坐標(biāo)為（）10s1A.(0，j0)B.(1，j0)C.(1，j1)D.(10，j0)、B是高階系統(tǒng)的二個極點，一般當(dāng)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。倍倍倍倍21.對控制系統(tǒng)的首要要求是系統(tǒng)具有。22.在驅(qū)動力矩一定的條件下，機電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量越小，其23.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G(s)1，則系統(tǒng)的時間常數(shù)是。s224.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(dāng)輸入為單位斜坡函數(shù)時，其響應(yīng)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)2s1，其最大超前角所對應(yīng)的頻率m

28.在擾動作用點與偏差信號之間加上0。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(yīng)34.最小相位傳遞函數(shù)35.復(fù)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)es的頻率特性，并畫出其頻率特性極坐標(biāo)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(shè)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)阻尼比為時所對應(yīng)的K值，s(5s50)10(sa)，s(s2)(s10)(1)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的a值；(2)使系統(tǒng)特征值均落在S平面中Re?1這條線左邊的a值。自動控制原理41.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(shè)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(chǎn)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Gs1es，則該可看成由（）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。2s1A.比例、延時B.慣性、導(dǎo)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)B.∞6.在信號流圖中，在支路上標(biāo)明的是（）A.輸入B.引出點C.比較點D.傳遞函數(shù)7.設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gs3，且容許誤差為2%，則其調(diào)整時間為（）s28.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ζ不變，提高ωn，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(diào)整時間D.減少上升時間和超調(diào)量10.二階欠阻尼系統(tǒng)的有阻尼固有頻率ωd、無阻尼固有頻率ωn和諧振頻率ωr比較（）A.ωr＞ωd＞ωnB.ωr＞ωn＞ωdC.ωn＞ωr＞ωdD.ωn＞ωd＞ωr11.設(shè)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（）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(2s1)，當(dāng)（）時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。2s(T1s1)D.任意T1和214.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs4，當(dāng)輸入為單位階躍時，其位置誤差為2s3s2（）15.當(dāng)輸入為單位斜坡且系統(tǒng)為單位反饋時，對于II型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差為（）kD.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（）sA.相位滯后校正B.相位超前校正C.微分調(diào)節(jié)器D.積分調(diào)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°弧線18.在系統(tǒng)中串聯(lián)PD調(diào)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（）nmmnPjZiiA.j1i1ZPjn?mB.i1j1n?mmnnmZiPjPjiC.i1j1Zn?mD.j1i1n?m20.直流伺服電動機—測速機機組（型號為70SZD01F24MB）實際的機電時間常數(shù)為（msmsmsms21.根據(jù)采用的信號處理技術(shù)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d2x0tdt23dx0tdt2xtxit，則頻率特性G(j)。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。調(diào)節(jié)中的“P”指的是控制器。29.二階系統(tǒng)當(dāng)共軛復(fù)數(shù)極點位于45線上時，對應(yīng)的阻尼比為。30.誤差平方積分性能指標(biāo)的特點是：。31.最優(yōu)濾波32.積分環(huán)節(jié)33.極坐標(biāo)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(chǔ)、研究的方法。37.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)中，如要減小最大超調(diào)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(xué)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(s1)(2s1)(l)求使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益k的取值范圍；(2)求k=1時的幅值裕量；(3)求k=，輸入x(t)=1+t時的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差值ess。自動控制原理51.隨動系統(tǒng)對（）要求較高。A.快速性B.穩(wěn)定性C.準(zhǔn)確性D.振蕩次數(shù)2.“現(xiàn)代控制理論”的主要內(nèi)容是以（）為基礎(chǔ)，研究多輸入、多輸出等控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題。A.傳遞函數(shù)模型B.狀態(tài)空間模型C.復(fù)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Gs3s71，則該環(huán)節(jié)可看成由（）環(huán)節(jié)串聯(lián)而組成。s?5A.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12s22s35.已知F(s)，其原函數(shù)的終值f(t)（）2ts(s5s4)B.∞6.已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)是x0t2(1eA.)，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（）2D.在信號流圖中，在支路上標(biāo)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(yīng)函數(shù)是，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是（）9.若二階系統(tǒng)的調(diào)整時間長，則說明（）A.系統(tǒng)響應(yīng)快B.系統(tǒng)響應(yīng)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L()隨K值增加而（）Ts1A.上移B.下移C.左移D.右移11.設(shè)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(chǔ)()=（）sK1K1A.C.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)Gs1，其阻尼比ζ是（）4s22s114.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(s)4(s?3)，則該系統(tǒng)為（）s(2s3)(s4)型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為2型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為2型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為1型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為1之間的關(guān)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（）>c<cD.與c、c無關(guān)=c17.在系統(tǒng)中串聯(lián)PD調(diào)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13C.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（）°°°°19.實軸上分離點的分離角恒為（）20.在電壓—位置隨動系統(tǒng)的前向通道中加入（）校正，使系統(tǒng)成為II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(biāo)圖示法和__圖示法。25.描述系統(tǒng)的微分方程為d2x0tdxdt230tdt2xtxit，則頻率特性G(j)26.乃氏圖中當(dāng)ω等于剪切頻率時，相頻特性距-π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(dāng)共軛復(fù)數(shù)極點位于45線上時，對應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(biāo)常用的有哪些每個指標(biāo)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(guān)系？舉例說明。40.為什么串聯(lián)滯后校正可以適當(dāng)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(dāng)=時，a=1442.43.某單位反饋開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)(1)畫出系統(tǒng)開環(huán)幅頻Bode圖。(2)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essd。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.A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29.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(fù)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)kx33.系統(tǒng)響應(yīng)曲線達到并一直保持在允許衰減范圍內(nèi)的最短時間34.當(dāng)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(dāng)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(jié)構(gòu)，因此說物理性質(zhì)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(yīng)曲線在（分）穩(wěn)態(tài)值處，經(jīng)過的時間t＝T（分）；或在t＝0處曲線斜率k＝1/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(dǎo)極點。（2分）將高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點分析出來，利用主導(dǎo)極點來分析系統(tǒng)，相當(dāng)于降低了系統(tǒng)的階數(shù)，給分析帶來方便。（2分）舉例說明(1分)略，答案不唯一。39.偏差信號：輸入信號與反饋信號之差；（分）誤差信號：希望的輸出信號與實際的輸出信號之差。（分）兩者間的關(guān)系：sEsHs，當(dāng)Hs1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.解：G1G2G3?G1G4（5分）1G1G2H1G2G3H2G1G2G3H3G1G2H3G4H20(t)k1x0(t)k2[xa(t)x0(t)]DsX0(s)k1X0(s)k2[Xa(s)X0(s)]Dxa(t)k2[xa(t)x0(t)]fi(t)Ms2Xa(s)k2[Xa(s)X0(s)]Fi(s)Mx（分）Gs43.解：k2（分）mDs3mk1k2s2k2Dsk1k2G(s)Y(s)k2（2分）Xi(s)sk1ksk?1?2Mp?e?6?5（2分）5tp?n

22（2分）2（2分）k1?44.解：2?n（2分）k由圖知該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為k122（2分）sTs2Ts11其中T=（1分）3由低頻漸近線與橫軸交點為10，得k10（2分）修正量L20log(2)10，得（2分）故所求開環(huán)傳遞函數(shù)為10（3分）或記為k(k?1022s(Ts2Ts1)T?13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.D二、填空題(每空1分,共10分)21.傳遞函數(shù)22.越高24.相頻特性25.幅值裕量26.勻加速度27.小28.串聯(lián)校正30.零點和極點三、名詞解釋(每小題3分,共15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(xué)表達式描述出來，該數(shù)學(xué)表達式就稱為數(shù)學(xué)模型。32.用于測量被調(diào)量或輸出量，產(chǎn)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(yīng)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(yīng)。35.在頻率為相位交界頻率g時，開環(huán)幅頻特性G(jg)H(jg)的倒數(shù)稱為系統(tǒng)的幅值裕度，Kg1G(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(jié)構(gòu)簡單，價格低，易維修。精度低、易受干擾。（分）閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，不易維修。但精度高，抗干擾能力強，動態(tài)特性好。（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，（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。（分）型系統(tǒng)的幅頻特性曲線的首段高度為定值，20lgK0（2分）1型系統(tǒng)的首段-20dB/dec，斜率線或其延長線與橫軸的交點坐標(biāo)為ω1＝K1（分）2型系統(tǒng)的首段-40dB/dec，斜率線或其延長線與橫軸的交點坐標(biāo)為ω1＝K2（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+1)(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）當(dāng)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(fù)數(shù)極點最好設(shè)置在s平面中與負實軸成45夾角線以內(nèi)；（1分）3)離虛軸的閉環(huán)極點對瞬態(tài)響應(yīng)影響很小，可忽略不計；（1分）264)要求系統(tǒng)動態(tài)過程消失速度快，則應(yīng)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(dǎo)極點的話，可利用主導(dǎo)極點來估算系統(tǒng)的性能指標(biāo)。（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G1(s)G2(s)G3(s)C(s)（5分）R(s)1G3(s)H3(s)G2(s)G3(s)H2(s)G1(s)G2(s)G3(s)H1(s)42.解：0(t)Dy0(t)(k1k2)y0(t)Fi(t)my(msDsk1k2)Y0(s)Fi(s)G(s)43.解：系統(tǒng)有一比例環(huán)節(jié)：K?10積分環(huán)節(jié)：2（分）1（分）2msDsk1k220log10?20（分）1（1分）s1慣性環(huán)節(jié)：轉(zhuǎn)折頻率為1/T=10（分）1ω0-45-900-1350分）44.解：K1K?(1)傳遞函數(shù)Gs（4分）1s2s得n

K1，（2分）當(dāng)?時，K＝20，ωn=20（1分）(2)由以上參數(shù)分析得到其響應(yīng)公式：C(t)1nt2sinn2*tarctg1?2得C（1）＝次每秒，即60次每分鐘，（1分）當(dāng)時，超調(diào)量%%，最大心速為次。（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.B二、填空題(每空1分,共10分)21.穩(wěn)定性22.加速性能24.相頻特性ζ/n(或常量)26.檢測偏差并糾正偏差的28.積分環(huán)節(jié)29.快速性30.靜態(tài)位置誤差系數(shù)三、名詞解釋(每小題3分,共15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(zhǔn)確地按照預(yù)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(yīng)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(nèi)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，答案不唯一。37.其極坐標(biāo)圖為單位圓，隨著從0變化，其極坐標(biāo)圖順時針沿單位圓轉(zhuǎn)無窮多圈。（分）圖略。（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;（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)來減小;（2分）3）采用復(fù)合控制對誤差進行補償。（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(dǎo)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；（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(diào)，稱為偶極子相消（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:28G總?42.解:G3G4G1G2G3G2G3G4H（5分）1G2HG1G2G3(t)ky(t)Fi(t)myk1k2（分）k?k1?k2G(s)Y(s)Fk1k22i(s)k1k2msk1k243.解:KGss(5s50)KK51K5s250sKs210sK/5s(5s?50)?nK/5＝10，102?＝，得K＝500ntarccosr＝n-2?M?2P?e＝tp＝2n-t3s?＝n44.解:(1)得特征方程為：s3?12s230s10a0S3130S21210aS1(360-10a)/12S010a得:(360-10a)>0，10a>0，從而0<a<36。(2)將d-1=s代入上式，得d39d29d10a190d319d2910a-19d1(81-10a+19)/9d010a-19分）（2分）（2分）（2分）（2分）（1分）（1分）（2分）（3分）（2分）29（同理得到:<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.B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24.1223j25.穩(wěn)態(tài)27.相同28.比例30.重視大的誤差，忽略小的誤差三、名詞解釋(每小題3分,共15分)31.當(dāng)輸出已知時，確定系統(tǒng)，以識別輸入或輸出的有關(guān)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x0(t)kxi(t)dt）33.是反映頻率響應(yīng)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(chǔ)（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(chǔ)，（1分）。37.要減小最大超調(diào)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(fù)平面、s平面）的左半部。或:系統(tǒng)的極點位于根平面（復(fù)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。（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?。ǚ郑?0.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。（分）漸進線與實軸的交點和傾角為:(分)五、計算題(第41、42題每小