自动控制原理试题库含答案.docx
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自动控制原理试题库含答案
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G（s），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n2，
2
阻尼比，0.707
该系统的特征方程为s22s20，
该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。
5、若某系统的单位脉冲响应为
g（t）
10e0.2t
5e0.5t，
则该系统的传递函数
G（s）为
10
5
。
0.2s
s0.5s
s
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（）tg1（）900tg1（T），则该系统的
K（s1）
开环传递函数为s（Ts1）。
u（t）
Kp[e（t）
1
e（t）dt]
8、PI控制器的输入－输出关系的时域表达式是
T
，
Kp[1
1]
稳态性
其相应的传递函数为
Ts，由于积分环节的引入，可以改善系统的
能。
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。
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，称为开环控制系统；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，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。
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，
则该系统稳定。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。
4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉
1
氏变换之比。
K
2
2
1
5、设系统的开环传递函数为
K（s
1），则其开环幅频特性为
2T22
1，相
s2（Ts
1）
频特性为arctan180arctanT
。
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
对应时域性能指标调整时间ts，它们反映了系统动态过程的。
1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：
稳定性、快速性和准
确性。
2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值
称为传递函
数。
一阶系统传函标准形式是
1
，二阶系统传函标准形式是
G（s）
Ts
1
2
G（s）2
n
2。
2ns
s
n
3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数,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
20lgA（
），横坐标为lg。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R
，其中P是指开环传函中具有正实部的极
点的个数，Z是指闭环传函中具有正实部的极点的个数
，R指奈氏曲线逆时针方
向包围（-1,j0）
整圈数。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，
ts定义为调整时间。
%是超调。
8、PI控制规律的时域表达式是m（t）
Kpe（t）
Kpt
e（t）dt。
PID控制规律的传
Ti
0
递函数表达式是
GC（s）
1
s）。
Kp（1
Tis
9、设系统的开环传递函数为
K
，则其开环幅频特性为
s（T1s1）（T2s1）
A（）
K
，相频特性为
（）
900
tg1（T1）tg1（T2）。
（T1）2
1
（T2）21
1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：
稳定性、准确性
和快速性，其中最基本的要求是稳定性。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为
G（s），则该系统的开环传递函数
2
为G（s）。
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微分方程、传递函数等。
4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。
5、设系统的开环传递函数为
K
，则其开环幅频特性为
1）（T2s1）
s（T1s
A（）
K
，
（T
）2
1
（T
）21
1
2
相频特性为
（
）
900
tg1（T1
）tg1（T2
）。
6、PID
控制
器的输入－输出关系的时域表达式是
m（t）
Kpe（t）
Kp
t
e（t）dtKp
de（t）
，
其相
应的传递函数为
Ti
0
dt
GC（s）
Kp
（1
1
s）。
Tis
7、最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。
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
D（s）s3
2s2
3s6
0，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Z2。
4、系统在r（t）t2作用下的稳态误差ess
，说明（A）
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（D）
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。
3
6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（A）。
A、超调%B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tp
7、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
0，则下列说法正确的是（C）。
、不稳定；
B
、只有当幅值裕度
k
g
1
时才稳定；
A
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
10s
1，则该校正装置属于（B）。
100s
1
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
c1处提供最大相位超前角的是（B）：
A、10s
1
B、10s1
C、2s
1
D、0.1s
1
s
1
0.1s
1
0.5s
1
10s
1
1、关于传递函数，错误的说法是
（B）
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（C）。
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（D）。
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
4、已知系统的开环传递函数为
50
，则该系统的开环增益为（C）。
（2s
1）（s5）
A、50
B、25
C、10
D、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
（B）
。
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）。
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
（B）
A、K（2
s）
B、
K（s
1）
C、
K
D、K（1
s）
s（s
1）
s（s
5）
s（s
2－s1）
s（2
s）
8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是
（B）。
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）。
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（D）。
A、闭环极点为s1,2
1
j2的系统
B
、闭环特征方程为s2
2s10的系统
C、阶跃响应为c（t）
20（1
e0.4t）的系统
D、脉冲响应为h（t）
8e0.4t的系统
1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：
（C）
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ess
lim
s2R（s）
；
G（s）H（s）
s
01
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）。
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
，则该系统的闭环特征方程为
s（s1）
（B）。
A、s（s1）0B、s（s1）50
5
C、s（s1）
10
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（D）
A、E（S）
R（S）G（S）
B、E（S）
R（S）G（S）
H（S）
C、E（S）
R（S）G（S）H（S）
D、E（S）
R（S）
G（S）H（S）
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）。
A、K*（2
s）
B、
K*
C、
K*
D、K*（1s）
s（s
1）
s（s
1）（s5）
s（s2－3s1）
s（2s）
6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的
（D）：
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
G（s）
10（2s
1）
，当输入信号是
6s
100）
s2（s2
r（t）
22t
t2时，系统的稳态误差是（D）
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）
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。
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）
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
2、已知负反馈系统的开环传递函数为
G（s）
2s
1
，则该系统的闭环特征
s2
6s
100
方程为（B）。
A、s2
6s
100
0
B、（s2
6s100）
（2s1）
0
C、s2
6s
100
10
D、与是否为单位反馈系统有关
3、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则（D）。
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
、已知系统的开环传递函数为
100
，则该系统的开环增益为
（C）。
4
（0.1s
1）（s
5）
6
A、100
B、1000
C、20
D、不能确定
5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的
（C）：
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（B）。
A、10s
1
B、10s
1
C、2s
1
D、0.1s
1
s
1
0.1s
1
0.5s
1
10s
1
7、关于PI控制器作用，下列观点正确的有（A）
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（C）。
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（C）
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）
10（2s
1）
，当输入信号是
s2（s2
6s
100）
r（t）2
2tt2时，系统的稳态误差是（D）
A、0
B
、∞
C
、10
D、20
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
解：
1、建立电路的动态微分方程
根据KCL有
ui（t）
u0（t）
d[ui（t）u0（t）]
u0（t）
R1
C
R2
dt
du
0
（t）
R2）u0
dui（t）
R2ui（t）
即R1R2C
（R1
（t）R1R2C
dt
dt
2、求传递函数
7
对微分方程进行拉氏变换得
R1R2CsU0（s）
（R1R2）U0（s）
R1R2CsUi（s）
R2Ui（s）
得传递函数
U0（s）
R1R2Cs
R2
G（s）
R2
Ui（s）R1R2CsR1
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）。
R（s）
n
解：
传递函数G（s）:
根据梅逊公式
C（s）
Pii
G（s）
i
1
R（s）
4条回路:
L1
G2（s）G3（s）H（s）,
L2
G4（s）H（s），
L3
G1（s）G2（s）G3（s）,
L4
G1（s）G4（s）
无互不接触回路。
特
征
式
：
4
1Li1
G2（s）G3（s）H（s）
G4（s）H（s）G1（s）G2（s）G3（s）
G1（s）G4（s）
i1
2条前向通道:
P1
G1（s）G2（s）G3（s）,
1
1
；
P2
G1（s）G4（s）,
2
1
C（s）
P11P2
2
G1（s）G2（s）G3（s）
G1（s）G4（s）
G（s）
1G2（s）G3（s）H（s）
G4（s）H（s）
G1（s）G2（s）G3（s）G1（s）G4（s）
R（s）
8
三、（16分）已知系统的结构如图1
k（0.5s1）
，输入信号
所示，其中G（s）
s（s1）（2s1）
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）。
R（s）
C（s）
G（s）
一
图1
1
解：
Ⅰ型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为ess
Kv
而静态速度误差系数
Kv
limsG（s）H（s）
lims
K（0.5s
1）
K
s0
s0
s（s1）（2s
1）
稳态误差为
ess
1
1
。
）
Kv
K
要使ess0.2
必须
K
1
，即K要大于5。
5
0.2
但其上限要符合系统稳定性要求。
可由劳斯判据决定其上限。
系统的闭环特征方
程是D（s）s（s
1）（2s1）0.
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