自动控制原理八套习题集.docx
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自动控制原理八套习题集
自动控制原理1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（d）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（d）
A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件
4.3从0变化到+8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（d）
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
s（5s
10
2—，则它的开环增益为
2）
7.
8.
9.
A.1
二阶系统的传递函数
B.2
G（s）
A.临界阻尼系统若保持二阶系统的
A.提高上升时间和峰值时间
C.提高上升时间和调整时间
2
s
B.欠阻尼系统
Z不变，提高
C.5
5
D.10
3n,
一阶微分环节G（s）1Ts，当频率
A.45°B.-45°
10.最小相位系统的开环增益越大，其（
A.振荡次数越多
C.相位变化越小
，则该系统是（
2s5
C.过阻尼系统
则可以（b）
B.减少上升时间和峰值时间
D.减少上升时间和超调量
1.
〒时，则相频特性G（j）为（
C.90°
d）
B.稳定裕量越大
D.稳态误差越小
D.零阻尼系统
D.-90°
11.设系统的特征方程为Dss4
8s3
17s216s
则此系统（）
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:
s（s
1）（s5），当k=（‘时，闭环系统
临界稳定。
A.10
B.20
C.30
D.40
4
13.设系统的特征方程为Ds3s
3
10s
5s2
0,则此系统中包含正实部特征的个数
有（）
A.0
B.1
C.2
D.3
14.单位反馈系统开环传递函数为
2，当输入为单位阶跃时，则其位置误
s6ss
差为（）
A.2
B.0.2
C.0.5
D.0.05
s1
15•若已知某串联校正装置的传递函数为Gc（s），则它是一种（）
10s1
A.反馈校正B.相位超前校正
C.相位滞后一超前校正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（）
limE（s）
s0
B.esslimsE（s）
C.esslimE（s）
s
D.e；slimsE（s）
s
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（
D.滞后-超前
D.45。
弧线
A.减小增益B.超前校正C.滞后校正
18•相位超前校正装置的奈氏曲线为（）
A.圆B.上半圆C.下半圆
K
19.开环传递函数为G（s）H（s）=「3,则实轴上的根轨迹为（）
s（s3）
A.（-3,s）B.（0,s）C.（-s,-3）D.（-3,0）
20•在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（）反馈的传感器。
A.电压B.电流C.位移D.速度
填空题（每小题1分，共10分）
21.闭环控制系统又称为系统。
22•—线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与相同。
23•—阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为。
24•控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的有关。
25•对于最小相位系统一般只要知道系统的就可以判断其稳定性。
26•—般讲系统的位置误差指输入是所引起的输出位置上的误差。
27.超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的明显上升，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线上时，对应的阻尼比为0.707。
29.PID调节中的“P”指的是控制器。
30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越越好。
名词解释（每小题3分，共15分）
31.稳定性
32.理想微分环节
33.调整时间
34.正穿越
35.根轨迹
四、
简答题（每小题5分，共25分）
36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同？
举例说明。
37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数T?
其调整时间
ts和时间常数T有何关系，为什么？
38.什么是主导极点？
主导极点起什么作用，请举例说明。
39.什么是偏差信号？
什么是误差信号？
它们之间有什么关系？
五、
40•根轨迹的分支数如何判断？
举例说明。
计算题（第41、42题每小题5分，第43、44题每小题10分，共30分）
41.求图示方块图的传递函数，以Xi（s）为输入，Xo（s）为输出。
42•建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。
Xo
ki一
k2
fi
/
/
^//////
43•欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为20%，峰值时间为2秒，试确定K和
Ki值。
44•系统开环频率特性由实验求得，并已用渐近线表示出。
试求该系统的开环传递函数。
（设
系统是最小相位系统）。
10.
单项选择题（每小题1分，共20分）
1.系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（）
A.最优控制B.系统辨识C.系统分析D.最优设计
与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（）进行直接或间接地测量，通过反馈
环节去影响控制信且
A.输出量B.输入量C.扰动量
在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（
A.允许的峰值时间
C.允许的上升时间
主要用于产生输入信号的元件称为（
A.比较元件B.给定元件
2.
3.
4.
5.
号。
D.设定量
）指标密切相关。
某典型环节的传递函数是Gs
A.比例环节
B.积分环节
6.已知系统的微分方程为3xot
2
A.2~3s26s2
2s26s3
11.
12.
13.
B.允许的超调量
D.允许的稳态误差
）
C.反馈元件
，则该环节是（
5s1
C.惯性环节
6x0t2x0t2xit
1
B.-
3s26s2
1
D.-
2s26s3
D.放大元件
D.微分环节
，则系统的传递函数是（）
7.引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（
B.并联越过的方块图单元的倒数D.串联越过的方块图单元的倒数
A.并联越过的方块图单元
C.串联越过的方块图单元
8.设一阶系统的传递G（s）
A.7
9.
-，其阶跃响应曲线在
2
t=0处的切线斜率为（）
C.7
2
时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（
A.上升时间B.峰值时间C.调整时间
二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（
A.谐振频率B.截止频率
B.2
D.1
2
）
D.最大超调量
设系统的特征方程为Ds
）
A.0B.1
一般为使系统有较好的稳定性
A.0〜15B.15〜30
设一阶系统的传递函数是
A.1B.2
某一系统的速度误差为零,
K
A.-
Ts1
）
c.最大相位频率
D.固有频率
2s3s22s10,则此系统中包含正实部特征的个数
C.2
希望相位裕量为（
C.30〜60
D.3
D.60〜90
—，且容许误差为5%,则其调整时间为（
s1
C.3
则该系统的开环传递函数可能是（
D.4
）
B.
s（sa）（sb）
C.J
s（sa）
d.F-
s（sa）
15.单位反馈系统开环传递函数为
4
2~（s3s
—，当输入为单位斜坡时，其加速度误
2）
16.
17.
18.
19.
差为（）
A.0
B.0.25
C.4
20.
若已知某串联校正装置的传递函数为
A.相位超前校正B.相位滞后校正
确定根轨迹大致走向，一般需要用（
A.特征方程B.幅角条件
100s
某校正环节传递函数Gc（s）
A.（0,j0）
B.（1，j0）
系统的开环传递函数为
s（s
A.（-2,-1）和（0,s）C.（0,1）和
（2）
A、B是高阶系统的二个极点,分析系统时可忽略极点A。
A.5倍B.4倍
10s
Gc（S）
D.
s1
则它是一种（）
0.1s1
C.相位滞后一超前校正D.反馈校正
）条件就够了。
C.幅值条件D.幅值条件+幅角条件
，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（
1
C.（1，j1）
D.（10，j0）
，则实轴上的根轨迹为（）
1）（s2）
B.（-s,-2）和（-1,0）
D.（-s,0）和（1,2）
般当极点A距离虚轴比极点B距离虚轴大于（）时,
C.3倍
填空题（每小题1分，共10分）
21.“经典控制理论”的内容是以
D.2倍
为基础的。
22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性化的精度。
1
23.某典型环节的传递函数是G（s），则系统的时间常数是。
s2
24•延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使发生变化。
25•若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和来做出判断。
26.—般讲系统的加速度误差指输入是所引起的输出位置上的误差。
27•输入相同时，系统型次越高，稳态误差越
28.系统主反馈回路中最常见的校正形式是和反馈校正
2s1
29.已知超前校正装置的传递函数为Gc（s），其最大超前角所对应的频率
0.32s1
m°
30.若系统的传递函数在右半S平面上没有，则该系统称作最小相位系统。
三、名词解释（每小题3分，共15分）
31.数学模型
32.反馈元件
33.最大超调量
34.频率响应
35.幅值裕量
四、简答题（每小题5分，共25分）
36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么？
37•如何用实验方法求取系统的频率特性函数？
38•伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的型次有何关系？
39•根轨迹与虚轴的交点有什么作用？
举例说明。
40.系统闭环零点、极点和性能指标的关系。
五、
计算题（第41、42题每小题5分，第43、44题每小题10分，共30分）
41.根据图示系统结构图，求系统传递函数C（s）/R（s）。
C（s）
R（s）+
42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。
yo（t）
43.已知系统的传递函数G（s）
/////
Bode
，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的
s（0.1s1）
图。
44.电子心率起搏器心率控制系统结构如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一个纯积分环节，要求：
（1）若0.5，对应最佳响应，问起搏器增益K应取多大。
（2）若期望心速为60次/min,并突然接通起搏器，问1s后实际心速为多少？
瞬时的最大心速
多大。
期望心速起搏器心班实际心速
C（s）。
K
■
1
0.05S+1
S
自动控制原理3
1.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）
A.恒值调节系统B.随动系统C.连续控制系统D.数字控制系统
2.
3.
与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（环节去影响控制信号。
A.输出量B.输入量
直接对控制对象进行操作的元件称为（
A.给定元件B.放大元件
）进行直接或间接地测量，通过反馈
4.
某典型环节的传递函数是Gs
A.比例环节
B.惯性环节
5.
已知系统的单位脉冲响应函数是
6.
A.^
s
梅逊公式主要用来（
A.判断稳定性
C.求系统的传递函数
bQ
s
）
7.
8.
C.扰动量
）
C.比较元件
D.设定量
D.执行元件
1、、卄
，则该环节是（
Ts
C.积分环节
D.微分环节
0.1t2，则系统的传递函数是（
B.计算输入误差
D.求系统的根轨迹
D0J2
2
s
已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（
A.0.6B.0.707C.0D.1
在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（）指标密切相关。
A.允许的稳态误差
C.允许的上升时间
B.允许的超调量
D.允许的峰值时间
9.设一阶系统的传递G（s）
—，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（）
s2
71
A.7B.2C.D.-
22
10.若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（）
A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统
11.一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量为（）
A.0〜15
B.15〜
30
C.30
〜60
D.60〜90
12.某系统的闭环传递函数为：
Gbs
s
2k
当k=（）时闭环系统临
32
s3s
4s
，当k（丿时，闭环系统临
2k
界稳定。
A.2
B.4
C.6
D.8
13.开环传递函数为
G（S）H（S）
K
勺根轨迹为（丿
s3（s
，则实轴上的
4）
A.（—4,叼
B.（—4,
0）
C.（—a.
—4）D.（0,a）
14.单位反馈系统开环传递函数为
Gs
4
22
s（s3s
，当输入为单位斜坡时，其加速度
2）
误差为（丿
A.0
B.0.25
C.4
D.
15.系统的传递函数Gs，其系统的增益和型次为（）
s2（s1）（s4）
A.5,2B.5/4,2
16•若已知某串联校正装置的传递函数为
A.相位滞后校正B.相位超前校正
C.5,4D.5/4，4
S12S1
Gj（S）丄丄1，则它是一种（
10S10.2S1
C•相位滞后一超前校正D.反馈校正
17.进行串联超前校正前的穿越频率
c与校正后的穿越频率c的关系，通常是（）
A.
B.c>c
C.cD.c与c无关
18.已知系统开环传递函数G（s）
，则与虚轴交点处的K*=（）
S（S1）（s2）
A.0
B.2
19.某校正环节传递函数Gc（s）
A.（0,j0）B.（1，j0）
20.A、B是高阶系统的二个极点，
分析系统时可忽略极点A。
A.5倍B.4倍
C.4
100s1
1，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（
10s1
C.（1,ji）
般当极点A距离虚轴比极点
D.6
D.（10，j0）
B距离虚轴大于（
时,
C.3倍
D.2倍
21.对控制系统的首要要求是系统具有。
22.在驱动力矩一定的条件下，机电系统的转动惯量越小，其越好。
1
23.某典型环节的传递函数是G（S），则系统的时间常数是。
S2
24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使发生变化。
25.二阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为
26.反馈控制原理是原理。
27.已知超前校正装置的传递函数为
Gc（s）
2s1
0.32s1
其最大超前角所对应的频率
m°
28.
能使静态误差降为0。
所引起的输出位置上的误差。
在扰动作用点与偏差信号之间加上
29.超前校正主要是用于改善稳定性和
30.一般讲系统的加速度误差指输入是
31.自动控制
32.传递函数
33.瞬态响应
34.最小相位传递函数
35.复现频率
36.方块图变换要遵守什么原则，举例说明。
37.试说明延迟环节G（s）eS的频率特性，并画出其频率特性极坐标图。
38.如何减少系统的误差？
39•开环不稳定的系统，其闭环是否稳定？
举例说明。
40.高阶系统简化为低阶系统的合理方法是什么？
43.设单位反馈开环传递函数为G（S）
s（5s5。
）'求出闭环阻尼比为°5时所对应的K值，
44.单位反馈开环传递函数为
G（s）
10（sa）
s（s2）（s10）
并计算此K值下的tS,tp,tr,Mp。
（1）试确定使系统稳定的a值；
（2）使系统特征值均落在S平面中Re1这条线左边的a值。
自动控制原理4
1.系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（）
A.系统综合
B.系统辨识
C.系统分析
D.系统设计
2.开环控制系统的的特征是没有（
）
A.执行环节
B.给定环节
C.反馈环节
D.放大环节
3.主要用来产生偏差的兀件称为（
）
A.比较元件
B.给定兀件
C.反馈兀件
D.放大兀件
4.
某系统的传递函数是
A.比例、延时
Gs1e2s1
B.惯性、导前
s，则该可看成由
）环节串联而成。
5.
已知F（s）
2
s
2
s（s5s4）
2s3
6.
C.惯性、延时
D.惯性、比例
，其原函数的终值f（t）
t
A.0B.s
在信号流图中，在支路上标明的是（
A.输入B.引出点
C.0.75
）
C上匕较点
D.3
D.传递函数
7•设一阶系统的传递函数是G
A.1
B.1.5
，且容许误差为
C.2
2%,则其调整时间为（）
D.3
8.惯性环节和积分环节的频率特性在（
A.幅频特性的斜率B.最小幅值
9.若保持二阶系统的Z不变，提高
A.提高上升时间和峰值时间
C.提高上升时间和调整时间
10.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率
A.or>od>on
3n,
3d、
11.设系统的特征方程为
有（）
A.0
12.根据系统的特征方程
A.稳定
B.3>con
4
Ds3s
B.1
Ds3s3
B.不稳定
13.某反馈系统的开环传递函数为:
A.T12
14.单位反馈系统开环传递函数为
>od
）上相等。
C.相位变化率
则可以（）
B.减少上升时间和峰值时间
D.减少上升时间和超调量
无阻尼固有频率on和谐振频率or比较（）
C.o>or>odD.on>od>o
D.穿越频率
32
10s5s
s2
3s
（）
A.2B.0.2
15.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时,
A.0B.0.1/k
16.若已知某串联校正装置的传递函数为
A.相位滞后校正B.相位超前校正
17.相位超前校正装置的奈氏曲线为（
A.圆B.上半圆
s20,则此系统中包含正实部特征的个数
C.2
D.3
0,可以判断系统为（）
C.临界稳定
（2S1）
2
s（T1s
C.「
D.稳定性不确定
1），当（
）时，闭环系统稳定。
D.任意T1和
s23s2，当输入为单位阶跃时,
C.0.25D.3
对于II型系统其稳态误差为（
C.1/kD.
Gc（s）-，则它是
s
C.微分调节器
种（）
D.积分调节器
C.下半圆
D.45。
弧线
其位置误差为
PD调节器，以下那一种说法是错误的（
18.在系统中串联
A.是一种相位超前校正装置
C.使系统的稳定性能得到改善
19•根轨迹渐近线与实轴的交点公式为（
nm
PjZi
j1i1
A.-
nm
mn
ZP
i）
i1j1
C.
nm
）
B.能影响系统开环幅频特性的高频段
D.使系统的稳态精度得到改善
）
mn
Zp
iJ
i1j1
B.-
nm
nm
pz
ji
j1i1
D.-
nm
20.直流伺服电动机一测速机机组（型号为70SZD01F24MB）实际的机电时间常数为（）
A.8.4ms
B.9.4msC.11.4msD.12.4ms
21.根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和
22.闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是。
23.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的有关。
2
24.描述系统的微分方程为缺丄3^^」2xtXit，则频率特性
dtdt
G（j）。
25.—般开环频率特性的低频段表征了闭环系统的性能。
26.二阶系统的传递函数G（s）=4/（s2+2s+4），其固有频率n=。
27.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号。
28.PID调节中的“P”指的是控制器。
29.二阶系统当共轭复数极点位于45线上时，对应的阻尼比为。
30.误差平方积分性能指标的特点是：
.
31.最优滤波
32.积分环节
33.极坐标图
34.相位裕量
35.根轨迹的起始角
36.简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究的方法。
37.二阶系统的性能指标中，如要减小最大超调量，对其它性能有何影响?
38.用文字表述系统稳定的充要条件。
并举例说明。
39.在保证系统稳定的前提下，如何来减小由输入和干扰引起的误差？
40.根轨迹的渐近线如何确定？
41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。
42.求如下方块图的传递函数。
Xi（S）
f—+
+辿IG1|-
G4
G2
H
G3
Xo（S）
，分析系统由哪些环节组成，并画出系统的
43.已知给定系统的传递函数G（s）10
s（s1）
Bode图。
44.已知单位反馈系统的开环传递函数
Gk（s）
s（s1）（2s1）'
（1）求使系统稳定的开环增益k的取值范围；
（2）求k=1时的幅值裕量；
⑶求k=1.2，输入x（t）=1+0.06t时的系统的稳态误差值
ess。
自动控制原理5
1.随动系统对（）要求较高。
A.快速性B.稳定性
2.“现代控制理论”的主要内容是以（
和设计问题。
C.准确性D.振荡次数
）为基础，研究多输入、多输出等控制系统的分析
A.传递函数模型B.状态空间模型C.复变函数模型
3.主要用于稳定控制系统，提高性能的元件称为（）
A.比较元件B.给定元件C.反馈元件
D.线性空间模型
D.校正元件
4.某环节的传递函数是Gs
A.比例、积分、滞后
3s7
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