華東理工大學(xué)自控原理（本）期末復(fù)習題及參考答案

自控原理（本）期末復(fù)習題1

一、單選題（共10題，每題2分，共20分）

4

G（s）=^-------

1.計算二階系統(tǒng)s?+3s+4的阻尼系數(shù)：（）（2分）

A.?=2

B.7=0.75

C7=0.65

D."3

2.PID校正中，PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)為：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+l/TsD.TdS+1

4

G（s）=^-------

3.計算二階系統(tǒng)s?+3s+4的超調(diào)量是：（）（2分）

A.b=0.284

B.b=2.84%

C.=2.34%

D.0.234

X（z）=-----5-----

4.計算3-2）0-1）的乂*）：（）（2分）

--z+-xzk

A.22

（）k

B.-23k,，-l+2-x2

--1x3^+-x2*'

C.222

-1---1----1h-1-----

D.2zz-12z-2

5

G（）（S）=----r2----r

5.已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:s（s+l）（s+2）,單位斜坡信號作用下

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：（）（2分）

A”。

B.2/10

C.1/5

D.2/5

01

X+〃一=[ioW

6.已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程，11

為：（）（2分）

s+1

1

B.s-l

1

C.s+1

1

D.s2-l

9

7.計算二階系統(tǒng)s?+3s+9的自然振蕩頻率：（）（2分）

A.…2

B.%=2

C%=1/3

D.%=3

8.對被控制的物理量進行檢測的環(huán)節(jié)是：（）（2分）

A.比較元件B.執(zhí)行機構(gòu)C.測量元件D.放大元件.

9.已知線性系統(tǒng)滿足：為?）=力4⑥]，也⑥=/[%?],則輸入信號為m1（。+加?）時,

系統(tǒng)的輸出是：（）（2分）

Am1（。+她2（。

B,加i（￡）+版式0

cmO+版式￡）

D訕1（￡）+她式￡）

G（s）=s：2s+3

10.己知單輸入單輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：s3+10$2+31s+30,系統(tǒng)的零點為：（）（2

分）

A.-2

B-I±j72

C.-3

D.T士）

二、判斷題（共10題，每題2分，共20分）

L傳遞函數(shù)反映的式系統(tǒng)本身的一種屬性,其各項系數(shù)不僅取決于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù),

還取決于輸入量的大小和性質(zhì)。（）（2分）（）

2.線性定常系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的充要條件是它的全部特征根均具有負實部。（）（2分）

（）

3.相頻特性是以相角的自然對數(shù)為縱坐標，以角頻率為橫坐標，并按對數(shù)也°分度。（）（2

分）（）

4.如果在控制系統(tǒng)中有一處或幾處信號不是時間的連續(xù)函數(shù)，而是以離散的脈沖序列的形

式出現(xiàn)，則此系統(tǒng)為離散控制系統(tǒng)。（）（2分）（）

5.控制系統(tǒng)完成理論分析和設(shè)計后，可直接在工程中使用。（）（2分）（）

6.閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面時，系統(tǒng)穩(wěn)定。（）

（2分）（）

7.要減小穩(wěn)態(tài)誤差，可以減少開環(huán)傳遞函數(shù)的積分環(huán)節(jié)數(shù)。（）（2分）（）

8.需在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加校正裝置，通過調(diào)整被控裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達到期望

的控制性能。（）（2分）（）

9.恒定參數(shù)線性動態(tài)系統(tǒng)是線性時不變系統(tǒng)，是一種理想化的系統(tǒng)。（）（2分）（）

10.狀態(tài)空間模型是建立在一組微分方程基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)模型。（）（2分）（）

三、問答題（共3題，每題10分，共30分）

1.線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。（10分）

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的定義及四個組成部分。（10分）

3.列寫峰值時間，超調(diào)量和調(diào)整時間的計算公式。（10分）

四、計算題（共3題，每題10分，共30分）

Gg(S)=------------

1.已知開環(huán)對象傳遞函數(shù)為：$($+1)(8+5),請繪制隨參數(shù)長變化的根軌跡。(10

分)

2.己知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(s?+3s+4),確定參數(shù)K的取值范圍，

使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。(10分)

GQ(S)=-----r

3.已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：s(s+2)(s+3),求單位斜坡信號作

用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(10分)

自控原理（本）期末復(fù)習題1

一、單選題（共10題，每題2分洪20分）

4

G（s）=-z------------

1.計算二階系統(tǒng)s?+3s+4的阻尼系數(shù)：（）（2分）

，2

B，=0?75

c<=0,65

D.7=3

★標準答案：B

2.PID校正中，PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)為：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+1/TsD.T（］s+l

★標準答案：C

4

G（s）=-r------------

3.計算二階系統(tǒng)一+3S+4的超調(diào)量是：（）（2分）

A.b=0.284

B.b=2.84%

C.b=2.34%

D.0.234

★標準答案：B

1

X(z)=

4.計算(z-2)(z-l)的x?)：()(2分)

11

--Z+—XZ

A.22

B.22

l-lx3k+^-x2k

C.222

1111

------------+---------

D.2zz-\2z-2

★標準答案：B

5

5.已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：s（,s+l）（s+2）.單位斜坡信號作用下

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：（）（2分）

A.1/】。

B.2/1。

CM

DM

★標準答案：D

.f-iolff

x=x+\以，y=[l0]X

11

6.已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程，L1」L.，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

為：（）（2分）

s+1

A.s?-1

1

B.s-l

1

C.s+1

1

D.s2-1

★標準答案：C

9

G（s）=—^.—

7.計算二階系統(tǒng)-+3S+9的自然振蕩頻率：（）（2分）

A?！?？

E.%=2

C%=1/3

D.%=3

★標準答案：B

8.對被控制的物理量進行檢測的環(huán)節(jié)是：（）（2分）

A.比較元件B.執(zhí)行機構(gòu)C.測量元件D.放大元件.

★標準答案：C

9.已知線性系統(tǒng)滿足：為（￡）二/必⑥]，為?）=力與⑥],則輸入信號為她母）+也式力時，

系統(tǒng)的輸出是：（）（2分）

A皿i?+%（0

B.①1（0+比z?）

C皿1（￡）+力〃式￡）

D訕i（￡）+她式￡）

★標準答案：C

G（s）=s：2s+3

10.己知單輸入單輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：S3+IO$2+31S+3O,系統(tǒng)的零點為：（）（2

分）

A.-2

B.T土建

C.-3

D.T±/

★標準答案：B

二、判斷題（共10題，每題2分，共20分）

1.傳遞函數(shù)反映的式系統(tǒng)本身的一種屬性,其各項系數(shù)不僅取決于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù),

還取決于輸入量的大小和性質(zhì)。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

2.線性定常系統(tǒng)漸進穩(wěn)定的充要條件是它的全部特征根均具有負實部。（）（2分）

（）

★標準答案：正確

3.相頻特性是以相角的自然對數(shù)為縱坐標，以角頻率為橫坐標，并按對數(shù)2°分度。（）（2

分）（）

★標準答案：錯誤

4.如果在控制系統(tǒng)中有一處或幾處信號不是時間的連續(xù)函數(shù)，而是以離散的脈沖序列的形

式出現(xiàn)，則此系統(tǒng)為離散控制系統(tǒng)。（）（2分）（）

★標準答案：正確

5.控制系統(tǒng)完成理論分析和設(shè)計后，可直接在工程中使用。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

6.閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面時，系統(tǒng)穩(wěn)定。（）

（2分）（）

★標準答案：錯誤

7.要減小穩(wěn)態(tài)誤差，可以減少開環(huán)傳遞函數(shù)的積分環(huán)節(jié)數(shù)。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

8.需在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加校正裝置，通過調(diào)整被控裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達到期望

的控制性能。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

9.恒定參數(shù)線性動態(tài)系統(tǒng)是線性時不變系統(tǒng)，是一種理想化的系統(tǒng)。（）（2分）（）

★標準答案：正確

10.狀態(tài)空間模型是建立在一組微分方程基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)模型。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

三、問答題（共3題，每題10分，共30分）

1.線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。（10分）

★標準答案：系統(tǒng)的特征方程的全部根均具有負實部，或全部位于S平面的左半開平面。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的定義及四個組成部分。（10分）

★標準答案：控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖是系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的圖解形式，可以形象直觀地描述系統(tǒng)中

各元件的相互關(guān)系及其功能以及信號在系統(tǒng)中的傳遞、變換過程。包括信號線，子系統(tǒng)方

框圖，綜合點，分支點四部分。

3.列寫峰值時間，超調(diào)量和調(diào)整時間的計算公式。（10分）

★標準答案：

峰值時間：tp=兀1%小下

超調(diào)量：b°o="審」00。。

調(diào)整時間：4*W

四、計算題（共3題，每題10分洪30分）

G（s）=-----------

1.已知開環(huán)對象傳遞函數(shù)為：50（5+1）（8+5）,請繪制隨參數(shù)長變化的根軌跡。（10

分）

★標準答案：

閉環(huán)特征方程為：〃

△(s)=s'+6s2+5s+K=1H------------

s(s+l)(s+5)

開環(huán)極點：=0;-1;一5；

開環(huán)零點：無；一

實軸上的跟軌跡段：(-8,-5]U[-1,0];〃

新近線：^=±60',-180,d

虛軸的交點：勞斯判據(jù)，與虛軸交點在K=30,s=±j2.236~

32

分離點：K=s+6s+5srdKjds=0,s=-0.4725;一3.5275（舍去）P

跟軌跡圖：3

賣軸

2.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s（/+3s+4）,確定參數(shù)K的取值范圍,

使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。（10分）

★標準答案：

司寫閉環(huán)傳遞函數(shù)和特征多項式：，

G。⑶—K

A(S)=S3+3S2+4S+K=0

列Routh表：?

s314d

s23

i12-K

S-----d

3

0<K<12/

GQ(S)=-T----q------r

3.已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：s(s+2)(s+3),求單位斜坡信號作

用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。(10分)

★標準答案：

?、?5(s)/[l+Go(s)]現(xiàn))s=R(s)—C(s)=R(s)[l—T(s)]=般)/[1+砧小

e..=lims￡(s)=lims±-------=lim---------=lim——-——

io—OS21+G0(S)I°S+SGO(S)IOSGQ(S)

「163〃

=lim-------------=—=一

wo10105

s------------

sis+211s+31

自控原理（本）期末復(fù)習題2

一、單選題（共10題，每題2分，共20分）

9

0（5）=^——

1.計算二階系統(tǒng)s?+3s+9的自然振蕩頻率：（）（2分）

A.22

B.%=2

C.%=1/3

D.%=3

2.PID校正中，PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)為：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+l/TsD.TdS+1

G(s)=

3.計算二階系統(tǒng)s?+3s+4的阻尼系數(shù)：（）（2分）

A，=2

B7=0?75

C7=0.65

D.7=3

4.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s（s+5）,則單位斜坡信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為：（）

（2分）

A.2B.l/3C.l/2D.3

產(chǎn)7=[10因

5.已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程,,系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

為：（）（2分）

s+1

A.s2T

B.s-1

C.s+1

]

D.s2-1

5

5(s)-

6.己知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：s(s+l)(s+2),單位斜坡信號作用下

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：O(2分)

A.I”。

BP1。

CM

D.2/5

7.己知控制系統(tǒng)的特征方程為：S4+7S'+25S2+42S+30=0,計算系統(tǒng)在S右半平面特

征根的數(shù)量：()（2分）

A.OB.lC.2D.4

4

G(s)=

8.計算二階系統(tǒng)s?+3s+4的超調(diào)量是:（）（2分）

A。=0.284

B.b=2.84%

c.a=2.34%

D.b=0.234

-211i

A=,§=1,C=[rl0]

0-4

9.己知線性系統(tǒng):，將其轉(zhuǎn)化為能控標準形式：()(2

分)

01，人號C=[51]

A=

86

A.

00

A，B=，C=[51]

—8

B.

01

A==C=[51]

—8-6

C.

io,已知線性系統(tǒng)滿足：必（￡）=/［4（￡）］，/［與（0］，則輸入信號為她傳）+加2?）時,

系統(tǒng)的輸出是：（）（2分）

A叫（￡）+皿式。

B.①1?）+比2?）

Q皿1（。+加式￡）

D訕i（￡）+她式￡）

二、判斷題（共10題，每題2分，共20分）

1.相頻特性是以相角的自然對數(shù)為縱坐標，以角頻率為橫坐標，并按對數(shù)電°分度。（）（2

分）（）

2.對數(shù)幅頻特性是取頻率特性幅值的以10為底的對數(shù)來表示幅值的變化。（）（2分）

（）

3.要減小穩(wěn)態(tài)誤差，可以減少開環(huán)傳遞函數(shù)的積分環(huán)節(jié)數(shù)。（）（2分）（）

4.需在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加校正裝置，通過調(diào)整被控裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達到期望

的控制性能。（）（2分）（）

5.需在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加校正裝置，并選擇和調(diào)整校正裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達到

期望的控制性能。（）（2分）（）

6.控制系統(tǒng)的頻域分析方法不僅適用于線性時不變系統(tǒng)，同時也適用于線性時變系統(tǒng)。（）

（2分）（）

7.根軌跡的數(shù)量取決于開環(huán)傳遞函數(shù)的零點個數(shù)。（）（2分）（）

8.根軌跡與虛軸的交點對應(yīng)著系統(tǒng)的臨界振蕩頻率。（）（2分）（）

9.相角裕量反映的是開環(huán)傳遞函數(shù)幅值為1時與正實軸之間的夾角。（）（2分）（）

10.閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面時，系統(tǒng)穩(wěn)定。（）

（2分）（）

三、問答題（共3題，每題10分，共30分）

1.線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。（10分）

2.什么是自動控制？（10分）

3.請畫出開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖，并說明開環(huán)控制的特點c（10分）

四、計算題（共3題，每題10分洪30分）

G0（s）=-----------

I.已知開環(huán)對象傳遞函數(shù)為:s（s+DG+5）,請繪制隨參數(shù)K變化的根軌跡。（10

分）

G（s）=—----------------

2.已知系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：$+（1+10T）S+10K,要求系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)

量b=9.5%,且峰值時間分二05s,試確定K和T的值，并計算在此情況下系統(tǒng)的調(diào)整時

間4（取±2%的容忍誤差）（io分）

G0（s）=—

3.設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s（s+D,試設(shè)計串聯(lián)超前校正裝置，滿

足在單位斜坡輸入下%1/15,相位裕量7245。a。分）

自控原理（本）期末復(fù)習題2

一、單選題（共10題海題2分，共20分）

9

0（5）=^——

1.計算二階系統(tǒng)$2+3s+9的自然振蕩頻率：（）（2分）

A.%”

E.%=2

C0*=U3

D.%=3

★標準答案：B

2.PID校正中，PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)為：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+l/TsD.TdS+1

★標準答案：C

4

G（s）=-------

3.計算二階系統(tǒng)s+3s+4的阻尼系數(shù)：（）（2分）

A，=2

B，=0.75

C7=0.65

D，二3

★標準答案：B

5⑤二

4.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s（s+5）,則單位斜坡信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為：（）

（2分）

A.2B.l/3C.l/2D.3

★標準答案：C

01「1

X+u,1y=[10]X

5.已知系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程，1」口」，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

為：（）（2分）

s+1

A.s2T

B.s-1

1

C.s+1

1

D.s2-l

★標準答案：C

G。(s)=-7----------；

6.已知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：s(s+l)(s+2),單位斜坡信號作用下

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：()(2分)

A1】。

R.2/10

CM

D.2/5

★標準答案：D

7.已知控制系統(tǒng)的特征方程為：s'+7s?+25s?+42s+30=0,計算系統(tǒng)在S右半平面特

征根的數(shù)量：()(2分)

A.OB.lC.2D.4

★標準答案：A

4

G(s)=-r——

8.計算二階系統(tǒng)一+3S+4的超調(diào)量是：()(2分)

A.b=0.284

B。=2.84%

C.b=2.34%

D.b=0.234

★標準答案：B

11,

4,B=1,C=[rl0]

9.已知線性系統(tǒng):一4」口」，將其轉(zhuǎn)化為能控標準形式：()(2

分)

J=[;'=[1]c=[51]

B.味8口用C=B1]

d口咽C=81]

★標準答案：c

10.己知線性系統(tǒng)滿足：必（￡）=/必（￡）］，必（2）=力與（。］,則輸入信號為她1（2）+加2（￡）時,

系統(tǒng)的輸出是：（）（2分）

Aa以1（。+m2（。

B風（。+刎（。

Qaux（Z）+bu#）

D訕i（￡）+她式￡）

★標準答案：C

二、判斷題（共10題，每題2分，共20分）

1.相頻特性是以相角的自然對數(shù)為縱坐標，以角頻率為橫坐標，并按對數(shù)1g0分度。（）（2

分）（）

★標準答案：錯誤

2.對數(shù)幅頻特性是取頻率特性幅值的以10為底的對數(shù)來表示幅值的變化。（）（2分）

（）

★標準答案：正確

3.要減小穩(wěn)態(tài)誤差，可以減少開環(huán)傳遞函數(shù)的積分環(huán)節(jié)數(shù)。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

4.需在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加校正裝置，通過調(diào)整被控裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達到期望

的控制性能。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

5.需在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加校正裝置，并選擇和調(diào)整校正裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以達到

期望的控制性能。（）（2分）（）

★標準答案：正確

6.控制系加的頻域分析方法不僅適用于線性時不變系統(tǒng)，同時也適用于線性時變系統(tǒng)。（）

（2分）（）

★標準答案：錯誤

7.根軌跡的數(shù)量取決于開環(huán)傳遞函數(shù)的零點個數(shù)。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

8.根軌跡與虛軸的交點對應(yīng)著系統(tǒng)的臨界振蕩頻率。（）（2分）（）

★標準答案：正確

9.相角裕量反映的是開環(huán)傳遞函數(shù)幅值為1時與正實軸之間的夾角。（）（2分）（）

★標準答案：錯誤

10.閉環(huán)采樣控制系統(tǒng)特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面時，系統(tǒng)穩(wěn)定。（）

（2分）（）

★標準答案：錯誤

三、問答題（共3題海題10分，共30分）

1.線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。（10分）

★標準答案：系統(tǒng)的特征方程的全部根均具有負實部，或全部位于S平面的左半開平面。

2.什么是自動控制？（10分）

★標準答案：自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制

裝置或控制器），使機器，設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即

被控制量）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。

3.請畫出開環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖，并說明開環(huán)控制的特點,（10分）

★標準答案：開環(huán)系統(tǒng)的信號從輸入端到輸出端單方向傳遞，不對輸出量進行檢測，輸出

信號對系統(tǒng)的工作不起任何作用。系統(tǒng)容易受干擾的影響，缺乏精確度和適應(yīng)性。

四、計算題（共3題海題10分，共30分）

G0（s）=--------------------

1.已知開環(huán)對象傳遞函數(shù)為：$（$+1）3+5）,請繪制隨參數(shù)長變化的根軌跡。（io

分）

★標準答案；

閉環(huán)特征方程為：〃

A(s)=s3+6s2+5s+K=1+------------“

s(s+l)(s+5)

開環(huán)極點：p=0;-1;一5；6

開環(huán)零點：無；一

實軸上的跟軌跡段：(-叱-5]U[-1,0];一

漸近線：，=一2^=±60',-180,“

虛軸的交點：勞斯判據(jù)，與虛軸交點在K=30,s=±j2.236~

32

分離點：K=s+6s+5srdKjds=0,s=-0.4725;一3.5275(舍去)P

跟軌跡圖：3

實軸〃

r、10K