自动控制原理期末试题及答案

1参考答案及评分标准一、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（C）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（A）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（C）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4.ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（A）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，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（B）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)(510ss，则它的开环增益为（C）A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数525)(2sssG，则该系统是（B）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ζ不变，提高ωn，则可以（B）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（A）A.45°B.-45°C.90°D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（D）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0516178234sssssD，则此系统（A）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(sssksG，当k=（C）时，闭环系统临界稳定。A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为025103234sssssD，则此系统中包含正实部特征的个数有（C）A.0B.1C.2D.3214.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（C）A.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(sssGc，则它是一种（D）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（B）A.)(lim0sEesssB.)(lim0ssEesssC.)(limsEesssD.)(limssEesss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）A.减小增益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（B）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ssK,则实轴上的根轨迹为（C）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（B）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）1.闭环控制系统又称为反馈系统系统。2.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与传递函数相同。3.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为时间常数T（或常量）。4.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的偏移程度有关。5.对于最小相位系统一般只要知道系统的开环幅频特性就可以判断其稳定性。6.一般讲系统的位置误差指输入是阶跃信号所引起的输出位置上的误差。7.超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的相位明显上升，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±45°线上时，对应的阻尼比为0.707。29.PID调节中的“P”指的是比例控制器。30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越远越好。一、填空题（每空1分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()Gs，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率n，阻尼比，3该系统的特征方程为S²+2S+2=0，该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振动。5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105ttgtee，则该系统的传递函数G(s)为。6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tgtgT，则该系统的开环传递函数为。8、PI控制器的输入－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。二、选择题（每题2分，共20分）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0632)(23ssssD，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2Z。4、系统在2)(ttr作用下的稳态误差sse，说明(A)A、型别2v；B、系统不稳定；C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是(D)A、主反馈口符号为“-”；B、除rK外的其他参数变化时；C、非单位反馈系统；D、根轨迹方程（标准形式）为1)()(sHsG。6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标(A)。4A、超调%B、稳态误差sseC、调整时间stD、峰值时间pt7、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①系统②系统③图2A、系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是(C)。A、不稳定；B、只有当幅值裕度1gk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1011001ss，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、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c处提供最大相位超前角的是：(B)A、1011ssB、1010.11ssC、210.51ssD、0.11101ss1．如图示系统结构图1，试用结构图化简方法求传递函数)()(sRsC。（15分）G1(s)G2(s)G3(s)R(s)C(s)__++图1解：5G1(s)1+G2(s)G3(s)R(s)C(s)__+G2(s)原图G1(s)1+G2(s)G3(s)R(s)C(s)_+G2(s)1/G1(s)1+G2(s)G3(s)R(s)C(s)_1/G1(s)112()1()()GsGsGsR(s)C(s)_1/G1(s)12312()1+G(s)G(s)1()()GsGsGsR(s)C(s)_1231223()1+G(s)G(s)1()()1()()GsGsGsGsGsR(s)C(s)12312231123()1+G(s)G(s)2()()()()()+()G(s)G(s)GsGsGsGsGsGsGs6得传递函数为112312123231()()11GGGGCsRsGGGGGGGG2．控制系统如图2所示，系统单位阶跃响应的峰值时间为3s、超调量为20%，求K，a值。（15分）R(s)C(s)_2Ks1as图2解：开环传递函数2(1)()KasGss闭环传递函数222222()(1)21nnnKKssKassKasKsss已知2120.23()1oopnets所以221.181310.46nptK，a分别为21.421.090.781.4nnKaK222222(ln)(ln0.2)2.60.46(ln)(ln0.2)9.872.671．已知系统特征方程为04832241232345sssss，试求系统在S右半平面的根的个数及虚根值。（10分）解：列Routh表S511232S432448S33122434323483160S242431641248S12164481200辅助方程124802s,S24求导：24s=0S048答：系统没有正根。对辅助方程求解，得一对虚根，其值为sj122,。4.单位负反馈系统的开环传递函数)15.0)(12.0()(sssKsG,绘制K从0到+∞变化时系统的闭环根轨迹图。（15分）解⑴)15.0)(12.0()(sssKsG=)2)(5(10sssK系统有三个开环极点：01p,2p=-2,3p=-5①实轴上的根轨迹：5,,0,2②渐近线：,33)12(373520kaa③分离点：021511ddd解得：88.01d，7863.32d(舍去)。④与虚轴的交点：特征方程为D(s)=01010723Ksss8令010)](Im[0107)](Re[32jDKjD解得710K与虚轴的交点（0，j10）。根轨迹如图示。5．已知单位负反馈系统开环传递函数)1()1()(122TssTKsG,试概略绘制系统的概略伯德（Bode）图。（15分）解：