煙臺大學《自動控制原理-2021年》期末考試復習題及參考答案

自動控制原理試題卷

學習方式：業(yè)余時間：無限制

考試科目：《自動控制原理》（總分）

一單選題（共20題，總分值27分）

1.根據(jù)控制元件的特性，控制系統(tǒng)可分為（1分）

A.反饋控制系統(tǒng)和前饋控制系統(tǒng)

B,線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)

C.恒值控制系統(tǒng)和隨動控制系統(tǒng)

D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)

2.伯德圖中的低頻段反映了系統(tǒng)的（1分）

A.穩(wěn)態(tài)性能

B.動態(tài)性能

C.抗高頻干擾能力

D.以上都不是

3.主導極點的特點是（1分）

A.距離實軸很遠

B.距離實軸很近

C.距離虛軸很遠

D.距離虛軸很近

4.一階系統(tǒng)當0〈<1時若增加二〃〃則輸出響應的最大

超調(diào)量將二〃〃1=〃〃分/〃>

A.增加

B.減小

C.不變

D.不定

5.控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)

s（s-2.73Xs-2s-2），其根軌跡中出

射角以及與虛軸的交點為：（）。（2分）

64==75"==31.0744

A.

侯4N二175°,。==L0744

B.,

=z75°^=zl1.0744

c.

Os==75'-G=二1.0744

D.一

6.在伯德圖中反映系統(tǒng)抗高頻干擾能力的是（1分）

A.低頻段

B.中頻段

C.高頻段

D.無法反映

7.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

K(S-2)

G(S)匚=0.7

(『-2s-3),其中阻尼比

時對應的K值為（）o（2分）

K=3.34

A.

K=L34

B.

「K=6

8.表征系統(tǒng)的動態(tài)性能的是系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性

Lg）的（1分）

A.低頻段

B.中頻段

C.高頻段

D.低頻段的斜率大小

5,

s（s+l）

9.若某負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，

則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為（）。（2分）

A5（541）=0

BS（S+1）+5=0

c.s（s+l）+l=O

D.與是否為單位反饋系統(tǒng)有關

10.梅遜公式主要用來（）。（2分）

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

12.一階系統(tǒng)G（s）=的放大系數(shù)K愈小，則輸出響應的

穩(wěn)態(tài)誤差值（1分）

A.不變

B.不定

C.愈小

D.愈大

13.典型二階系統(tǒng)的阻尼比之=0時，其單位階躍響應是

（1分）

A.單調(diào)上升曲線

B.等幅振蕩曲線

C.阻尼衰減振蕩曲線

D.發(fā)散增幅振蕩曲線

82]

D.

15.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能，它與下列哪項因

素有關？（1分）

A.輸入信號

B.初始條件

C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)

D.輸入信號與初始條件

16.如果輸入信號為單位斜坡函數(shù)時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差

為無窮大，則此系統(tǒng)為（）（2分）

A.0型系統(tǒng)

B.I型系統(tǒng)

C.II型系統(tǒng)

D.HI型系統(tǒng)

17.PI控制規(guī)律指的是（1分）

A.比例、微分

B.比例、積分

C.積分、微分

D.比例、積分、微分

18.若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個起點位于原點，則說明該

系統(tǒng)（1分）

A.位置誤差系數(shù)為0

B.速度誤差系數(shù)為0

C.含兩個積分環(huán)節(jié)

D.含兩個理想微分環(huán)節(jié)

19.設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G（s）=，那么它的

相位裕量的值為（1分）

A.15&

B.609

C.30。

D.45。

20.適合應用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是（1分）

A.單輸入、單輸出的線性定常系統(tǒng)

B.單輸入、單輸出的線性時變系統(tǒng)

C.單輸入、單輸出的定常系統(tǒng)

D.非線性系統(tǒng)

二填空題（共5題，總分值8分）

21.控制系統(tǒng)的基本控制方式為和

（2分）

22.對控制系統(tǒng)建模而言，同一個控制系統(tǒng)可以用不同

的來描述。（1分）

24.某負反饋控制系統(tǒng)前向通路的傳遞函數(shù)為G（s）,

反饋通路的傳遞函數(shù)為,則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞

函數(shù)為，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

o（2分）

三計算題（共4題，總分值65分）

匹）

26.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖，求出⑸

（15分）

27.反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:

K

G(s)=

s(s+4)(s2+45+20)

（1）繪制系統(tǒng)根軌跡;

（2）確定閉環(huán)穩(wěn)定的K值范圍。（15分）

28.已知最小相位開環(huán)系統(tǒng)的漸近線如下圖所示。求（1）

系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；（2）穩(wěn)定裕量。（3）如果要

片

求穩(wěn)定裕量30°，確定開環(huán)放大系數(shù)K。

自動控制原理答案和解析

一單選題（共20題，總分值27分）

1.答案：B

2.答案：A

3.答案：D

4.答案：B

5.答案：D

6.答案：C

7.答案：B

8.答案：B

9.答案：D

10.答案：C

12.答案：D

13.答案：B

15.答案：C

16.答案：A

17.答案：B

18.答案：C

19.答案：D

20.答案：A

二填空題(共5題，總分值8分)

21.答案：開環(huán)控制，閉環(huán)控制

22.答案：數(shù)學模型

G(s)

G(s)A⑸l+GG)H(s)

24.答案：,

三計算題(共4題，總分值65分)

26.答案：

方法一，結(jié)構(gòu)圖化簡法

E

.E(s)_"GG3H

H

^^(7)-1+G}G2

方法二，信號流圖法

一個單回環(huán)回路，La=

沒有其它形式的回環(huán)，故

A=1—4=JL+5G2H

共有兩條前向通道（由R到E）,

第一條的增益4=L余因式AI=1

第二條的增益P2=一&(亍』「余因

式A2=1

根據(jù)梅森公式，得

E(S)13…3H

而衣牙向=而制

27.答案：

(1)這是一個關于普通根軌跡的繪制。

開環(huán)傳遞函數(shù)為

K

85)=S(S+4)(52+4S+20)S(S+4)|"(S+2/+42

①起點：S]=O,52=—4,S3、4=—2士j4

終點：有4個，均趨向無窮遠處

②分支數(shù)：4支(即四條根軌跡)

③漸近線：夾角：

(lk+l)7V(lk+l)7Tcc

2=--------」=-----L=±45?！?5。

ii—JH4—0

交占.

④實軸上的根軌跡：[T0]

⑤分離點：

?.?陽=Ky（5）=o

貫⑻=（S+2）（8+2川對]

M（S）=S（S+州+4S+20）

根據(jù)重根法，

N(S)Mf(S)—N'(S)皿S)=0

K(S+2)[(S+2)2+(指/=0

s=-25=-2±-/n=-2土./2、45

⑥初射角

目=(2k+l)%—R)

2=1

源

IY4、4

=180°-180°-arctan—+arctan—+90°

LI2J2

=—90。

另一初射角為90°

⑦與虛軸的交點：

根據(jù)特征方程

S(S+4)(S2+4S+20)+K=0

型+8s3+36S2+80s+及=0

勞斯表

S4136K

S3880

怦26K

S」2080-8K

'26

S。K

根據(jù)勞斯判據(jù)：K>0,2080-8K>0

則,K<260

所以，臨界穩(wěn)定的K—260

再由勞斯表的第三行得

26S?+K=0

令s=1①，且K=260得

26（、/&）,+260=2

=10

co=A/W=316

即，與虛軸交點的頻率＜?=316,增

益及=260

因此，繪制的系統(tǒng)根軌跡為

RootLocus

6

4

S

_X

V

A

J

E

U

,

OEJ

E

-

RealAxis

(2)由上述計算知，當K>260時閉環(huán)極點進入S的

右半平面，故閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍是

0<K<260

28.答案:

(1)由圖得到開環(huán)傳遞函數(shù)為

K

G⑻=

從圖中知，當口=01時，￡(3)=40,

20版一=40

所以，解得K=I

因此最后得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

10

S(10S+l)(0