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自动控制原理试题库含答案

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()Gs,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=nω,阻尼比=ξ,

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0.20.5()105ttgtee--=+,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101()()90()tgtgTϕωτωω--=--,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0632)(23=+++=ssssD,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2=Z。

4、系统在2)(ttr=作用下的稳态误差∞=sse,说明()

A、型别2

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γ对应时域性能指标()。

A、超调%σ

B、稳态误差sse

C、调整时间st

D、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()。

系统①系统②系统③

图2

A、系统①

B、系统②

C、系统③

D、都不稳定

8、若某最小相位系统的相角裕度0γ>

则下列说法正确的是()。

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

101

1001

ss++,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1cω=处提供最大相位超前角的是:

A、

1011ss++B、1010.11ss++C、210.51ss++D、0.11

101

ss++

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()

()()

CssRsΦ=

表达式;(4分)2、要使系统满足条件:

707.0=ξ,2=nω,试确定相应的参数K和β;(4分)3、求此时系统的动态性能指标st,00σ;(4分)

4、ttr2)(=时,求系统由()rt产生的稳态误差sse;(4分)

5、确定)(sGn,使干扰)(tn对系统输出)(tc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2

()(3)r

KGsss=

+:

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10<<ξ的开环增益K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0()Lω如图5所示:

图4

1、写出该系统的开环传递函数)(0sG;(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

2

(1)

(1)

KssTsτ++,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cω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50

(21)(5)

ss++,则该系统的开环增益为()。

A、50

B、25

C、10

D、55、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0

D、速度误差系数为06、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标()。

A、超调%σ

B、稳态误差sse

C、调整时间st

D、峰值时间pt7、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、

(2)

(1)Ksss-+B、

(1)(5Ksss+-+)C、2

(1)Ksss+-D、

(1)

(2)

Ksss--

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1,212sj=-±的系统

B、闭环特征方程为2210ss++=的系统

C、阶跃响应为0.4()20

(1)tcte-=+的系统

D、脉冲响应为0.4()8thte=的系统

三、(8分)写出下图所示系统的传递函数

()

()

CsRs(结构图化简,梅逊公式均可)。

四、(共20分)设系统闭环传递函数22

()1

()()21

CssRsTsTsξΦ=

=++,试求:

1、0.2ξ=;sT08.0=;0.8ξ=;sT08.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间st及峰值时间pt。

(7分)

2、4.0=ξ;sT04.0=和4.0=ξ;sT16.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间st和峰值时间pt。

(7分)

3、根据计算结果,讨论参数ξ、T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

(1)

()()(3)

rKsGSHSss+=

-,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()()

(1)

K

GsHsss=+,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γ。

(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,st定义为。

%σ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

12

(1)

(1)

K

sTsTs++,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20()

lim1()()

ssssRseGsHs→=+;

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

5

(1)

ss+,则该系统的闭环特征方程为()。

A、

(1)0ss+=

B、

(1)50ss++=

C、

(1)10ss++=

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、()()()ESRSGS=⋅

B、()()()()ESRSGSHS=⋅⋅

C、()()()()ESRSGSHS=⋅-

D、()()()()

ESRSGSHS=-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、*

(2)

(1)

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