自动控制原理考试试题库11952.docx

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自动控制原理考试试题库11952

自

动

控

制

理

论

2011年7月23日星期六

课程名称:

自动控制理论（A/B卷闭卷）

一、填空题（每空1分，共15分）

1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。

2、复合控制有两种基本形式：

即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。

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，则G（s）为（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，

阻尼比，

该系统的特征方程为，

该系统的单位阶跃响应曲线为。

5、若某系统的单位脉冲响应为，

则该系统的传递函数G（s）为。

6、根轨迹起始于，终止于。

7、设某最小相位系统的相频特性为，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　　　　　　　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（）

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、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（）

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、型别；　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（）

A、主反馈口符号为“-”；B、除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。

6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）。

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（）。

系统①系统②系统③

图2

A、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，则下列说法正确的是（）。

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（）。

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，能在处提供最大相位超前角的是：

A、B、C、D、

三、（8分）试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。

图3

四、（共20分）系统结构图如图4所示：

1、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）

五、（共15分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为:

1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：

渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）

2、确定使系统满足的开环增益的取值范围。

（7分）

六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图5所示：

1、写出该系统的开环传递函数；（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）

试题二

一、填空题（每空1分，共15分）

1、在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。

2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统。

判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用　　　　；在频域分析中采用　　　　。

4、传递函数是指在　初始条件下、线性定常控制系统的　　　　　　　

与　　　　之比。

5、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为，相频特性为。

6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率对应时域性能指标，它们反映了系统动态过程的　　　　　　。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、关于传递函数，错误的说法是（）

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。

2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果（）。

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

3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（）。

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

4、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为（）。

A、50B、25C、10D、5

5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统（）。

A、含两个理想微分环节B、含两个积分环节

C、位置误差系数为0D、速度误差系数为0

6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）。

A、超调B、稳态误差C、调整时间D、峰值时间

7、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（）

A、B、C、D、

8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是（）。

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。

9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的（）。

A、稳态精度B、稳定裕度C、抗干扰性能D、快速性

10、下列系统中属于不稳定的系统是（）。

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

三、（8分）写出下图所示系统的传递函数（结构图化简，梅逊公式均可）。

四、（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、对阶跃响应的影响。

（6分）

五、（共15分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为，试：

1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：

分离点、与虚轴的交点等）；（8分）

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。

（7分）

六、（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分）

2、若给定输入r（t）=2t＋2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）

试题三

一、填空题（每空1分，共20分）

1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：

、快速性和。

2、控制系统的称为传递函数。

一阶系统传函标准形式是　　　　　　　　，二阶系统传函标准形式是　　　　　　　　　。

3、在经典控制理论中，可采用　　　　　　、根轨迹法或等方法判断线性控制系统稳定性。

4、控制系统的数学模型，取决于系统　　　　和,与外作用及初始条件无关。

5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为　　　　　，横坐标为　　　　。

6、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中P是指，Z是指，R指。

7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，定义为。

是。

8、PI控制规律的时域表达式是。

PID控制规律的传递函数表达式是。

9、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为，相频特性为。

二、判断选择题（每题2分，共16分）

1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：

（）

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。

2、适合应用传递函数描述的系统是（）。

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，单输出的定常系统；

D、非线性系统。

3、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（）。

A、B、

C、D、与是否为单位反馈系统有关

4、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（）

A、B、

C、D、

5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是（）。

A、B、C、D、

6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：

A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段

7、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（）

A、0；B、∞；C、10；D、20

8、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、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。

三、（16分）已知系统的结构如图1所示，其中，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差（8分）。

分析能否通过调节增益，使稳态误差小于0.2（8分）。

四、（16分）设负反馈系统如图2，前向通道传递函数为，若采用测速负反馈，试画出以为参变量的根轨迹（10分），并讨论大小对系统性能的影响（6分）。

图2

H（s）

一

G（s）

R（s）

C（s）

五、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）［第五题、第六题可任选其一］

六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。

试求系统的开环传递函数。

（16分）

七、设控制系统如图4，要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，相角裕度不小于40o，幅值裕度不小于10dB，试设计串联校正网络。

（16分）

试题四

一、填空题（每空1分，共15分）

1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：

、和，其中最基本的要求是。

2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为，则该系统的开环传递函数为。

3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。

4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用　　　　、　　　　　　　、

　　　　　　　　　　等方