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自动控制原理考试试题库

动

控

制

理

论

20XX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G（s），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n，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g（t）10e0.2t5e0.5t，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（）tg1（）900tg1（T），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D（s）s32s23s60，则系统（）

、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；

、右半平面闭环极点数Z2。

4、系统在r（t）t2作用下的稳态误差ess，说明（）

A、型别v2；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Kr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G（s）H（s）1

6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）

图2

10、下列串联校正装置的传递函数中，能在c1处提供最大相位超前角的是：

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。

四、（共20分）系统结构图如图4所示：

图4

1、写出闭环传递函数（s）CR（（ss））表达式；（4分）

2、要使系统满足条件：

0.707,n2,试确定相应的参数K和；（4分）

3、求此时系统的动态性能指标00,ts；（4分）

4、r（t）2t时，求系统由r（t）产生的稳态误差ess；（4分）

5、确定Gn（s），使干扰n（t）对系统输出c（t）无影响。

（4分）

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01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L0（）如图5

所示：

分）

1、写出该系统的开环传递函数G0（s）；（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

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K2（s1），则其开环幅频特性

s2（Ts1）

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c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、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0

D、

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ess

C、调整时间ts

D、

峰值时间tp

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、K（2s）B、K（s1）

C、2K

D、K（1s）

s（s1）s（s5）

s（s2－s1）

s（2s）

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s1,21j2的系统B、闭环特征方程为s22s10的系统

C、阶跃响应为c（t）20（1e0.4t）的系统D、脉冲响应为h（t）8e0.4t的系统

三、（8分）写出下图所示系统的传递函数C（s）（结构图化简，梅逊公式均

可）

四、（共20分）设系统闭环传递函数（s）C（s）221，试求：

R（s）T2s22Ts1

1、0.2；T0.08s；0.8；T0.08s时单位阶跃响应的超调量%、

调节时间ts及峰值时间tp。

（7分）

2、0.4；T0.04s和0.4；T0.16s时单位阶跃响应的超调量%、

调节时间ts和峰值时间tp。

（7分）

3、根据计算结果，讨论参数、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G（S）H（S）Kr（s1），试：

s（s－3）

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）

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，ts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

s（T1s1）（T2s1）

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esslim

s2R（s）；

；

1G（s）H（s）

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。

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（）

2

r（t）22tt2时，系统的稳态误差是

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；如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。

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k，使稳态误差小于

0.2（8分）。

C（s）

R（s）

G（s）

图1五、已知系统开环传递函数为G（s）H（s）k（1s）,k,,T均大于0，试用奈奎斯特稳s（Ts1）

能的影响（6分）。

R（s）

定判据判断系统稳定性。

（16分）［第五题、第六题可任选其一］

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

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、

等方法。

5、设系统的开环传递函数为

，则其开环幅频特性为

s（T1s1）（T2s1）

相频特性为。

6、PID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。

7、最小相位系统是指。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、关于奈氏判据及其辅助函数F（s）=1+G（s）H（s），错误的说法是（）

A、F（s）的零点就是开环传递函数的极点

B、F（s）的极点就是开环传递函数的极点

C、F（s）的零点数与极点数相同

D、F（s）的零点就是闭环传递函数的极点

2s1

G（s）22s1，则该系统的闭环特征方程为

s26s100

3、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则（

A、100B、1000C、20D、不能确定

5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：

A、闭环零点和极点B、开环零点C、闭环极点D、阶跃响应

6、下列串联校正装置的传递函数中，能在c1处提供最大相位超前角的是（）。

10s110s12s1

A、B、C、

s10.1s10.5s1

7、关于PI控制器作用，下列观点正确的有（）

A、可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；

B、积分部分主要是用来改善系统动态性能的；

C、比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；

D、只要应用PI控制规律，系统的稳态误差就为零。

8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是（）。

A、线性系统稳定的充分必要条件是：

系统闭环特征方程的各项系数都为正数；

B、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定；

C、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；

D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。

9、关于系统频域校正，下列观点错误的是（）

A、一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；

B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20dB/dec；

C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；

D、利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。

10、已知单位反馈系统的开环传递函数为G（s）2120（2s1），当输入信号是s2（s26s100）

r（t）22tt2时，系统的稳态误差是（）

H2（S）

四、（共15分）已知某单位反馈系统的闭环根轨迹图如下图所示

12分）

五、系统结构如下图所示，求系统的超调量%和调节时间ts

R（s）25C（s）s（s5）

六、已知最小相位系统的开环对数幅频特性L0（）和串联校正装置的对数幅频特性Lc（）如下图所示，原系统的幅值穿越频率为c24.3rad/s：

（共30分）

1、写出原系统的开环传递函数G0（s）,并求其相角裕度0，判断系统的稳定性；（10分）

2、写出校正装置的传递函数Gc（s）；（5分）

3、写出校正后的开环传递函数G0（s）Gc（s），画出校正后系统的开环对数幅频特性LGC（），并用劳斯判据判断系统的稳定性。

（15分）