自动控制原理期末试卷与答案

1 自 动 控 制 原 理 期 末 总 复 习单 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. 从 0变 化 到 + 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 2)(5 10ss ， 则 它 的 开 环 增 益 为 （ c ）A.1 B.2 C.5 D.107. 二 阶 系 统 的 传 递 函 数 52 5)( 2 sssG ， 则 该 系 统 是 （ b ）A.临 界 阻 尼 系 统 B.欠 阻 尼 系 统 C.过 阻 尼 系 统 D.零 阻 尼 系 统8. 若 保 持 二 阶 系 统 的 不 变 ， 提 高 n， 则 可 以 （ b ）A.提 高 上 升 时 间 和 峰 值 时 间 B.减 少 上 升 时 间 和 峰 值 时 间C.提 高 上 升 时 间 和 调 整 时 间 D.减 少 上 升 时 间 和 超 调 量9. 一 阶 微 分 环 节 TssG 1)( ， 当 频 率 T1 时 ， 则 相 频 特 性 )( jG 为 （ a ）A.45 B.-45 C.90 D.-9010.最 小 相 位 系 统 的 开 环 增 益 越 大 ， 其 （ d ）A.振 荡 次 数 越 多 B.稳 定 裕 量 越 大C.相 位 变 化 越 小 D.稳 态 误 差 越 小11.设 系 统 的 特 征 方 程 为 0516178 234 sssssD ， 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 ： )5)(1( sss ksG ， 当 k=（ ） 时 ， 闭 环 系 统临 界 稳 定 。A.10 B.20 C.30 D.4013.设 系 统 的 特 征 方 程 为 025103 234 sssssD ， 则 此 系 统 中 包 含 正 实 部 特 征 的 个 数有 （ ） 2 A.0 B.1 C.2 D.314.单 位 反 馈 系 统 开 环 传 递 函 数 为 ssssG 652 ， 当 输 入 为 单 位 阶 跃 时 ， 则 其 位 置 误差 为 （ ）A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.0515.若 已 知 某 串 联 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为 110 1)( sssGc ， 则 它 是 一 种 （ ）A.反 馈 校 正 B.相 位 超 前 校 正C.相 位 滞 后 超 前 校 正 D.相 位 滞 后 校 正16.稳 态 误 差 e ss与 误 差 信 号 E(s)的 函 数 关 系 为 （ ）A. )(lim0 sEe sss B. )(lim0 ssEe sss C. )(lim sEe sss D. )(lim ssEe sss 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 （ ）A.减 小 增 益 B.超 前 校 正 C.滞 后 校 正 D.滞 后 -超 前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 D.45 弧 线19.开 环 传 递 函 数 为 G(s)H(s)= )3(3 ss K ,则 实 轴 上 的 根 轨 迹 为 （ ）A.(-3， ) B.(0， ) C.(- ， -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 度一 、 填 空 题 （ 每 小 题 1分 ， 共 10分 ）21.闭 环 控 制 系 统 又 称 为 系 统 。22.一 线 性 系 统 ， 当 输 入 是 单 位 脉 冲 函 数 时 ， 其 输 出 象 函 数 与 相 同 。23.一 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 。26.一 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 。二 、 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 迹三 、 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 。 3 21s 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 ?40.根 轨 迹 的 分 支 数 如 何 判 断 ？ 举 例 说 明 。四 、 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 ， X0(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 。 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K1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 )。 自 动 控 制 原 理 2一 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 1分 ， 共 20分 ） + H3 X0(s)H1G1 G2 G3- +- H2+Xi(s) - + +G4 Mx0 fik2k1D K 1+K1sXi(s) X0(s) 4 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2. 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 号 。A.输 出 量 B.输 入 量 C.扰 动 量 D.设 定 量3. 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 峰 值 时 间 B.允 许 的 超 调 量C.允 许 的 上 升 时 间 D.允 许 的 稳 态 误 差4. 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 C.反 馈 元 件 D.放 大 元 件5. 某 典 型 环 节 的 传 递 函 数 是 15 1 ssG ， 则 该 环 节 是 （ ）A.比 例 环 节 B.积 分 环 节 C.惯 性 环 节 D.微 分 环 节 6. 已 知 系 统 的 微 分 方 程 为 txtxtxtx i2263 000 ， 则 系 统 的 传 递 函 数 是 （ ）A. 263 22 ss B. 263 12 ssC. 362 22 ss D. 362 12 ss7. 引 出 点 前 移 越 过 一 个 方 块 图 单 元 时 ， 应 在 引 出 线 支 路 上 （ ）A.并 联 越 过 的 方 块 图 单 元 B.并 联 越 过 的 方 块 图 单 元 的 倒 数C.串 联 越 过 的 方 块 图 单 元 D.串 联 越 过 的 方 块 图 单 元 的 倒 数8. 设 一 阶 系 统 的 传 递 27)( ssG ， 其 阶 跃 响 应 曲 线 在 t=0处 的 切 线 斜 率 为 （ ）A.7 B.2 C.27 D.21 9. 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 D.最 大 超 调 量10. 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 C.最 大 相 位 频 率 D.固 有 频 率11. 设 系 统 的 特 征 方 程 为 0122 234 sssssD ， 则 此 系 统 中 包 含 正 实 部 特 征 的 个 数为 （ ）A.0 B.1 C.2 D.312. 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 9013. 设 一 阶 系 统 的 传 递 函 数 是 12 ssG ， 且 容 许 误 差 为 5%， 则 其 调 整 时 间 为 （ ）A.1 B.2 C.3 D.4 14. 某 一 系 统 的 速 度 误 差 为 零 ， 则 该 系 统 的 开 环 传 递 函 数 可 能 是 （ ）A. 1TsK B. )( bsass ds C. )( ass K D. )(2 ass K 5 15.单 位 反 馈 系 统 开 环 传 递 函 数 为 )23( 422 ssssG ， 当 输 入 为 单 位 斜 坡 时 ， 其 加 速 度 误差 为 （ ）A.0 B.0.25 C.4 D.16. 若 已 知 某 串 联 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为 11.0 1)( sssGc ， 则 它 是 一 种 （ ）A.相 位 超 前 校 正 B.相 位 滞 后 校 正 C.相 位 滞 后 超 前 校 正 D.反 馈 校 正17. 确 定 根 轨 迹 大 致 走 向 ， 一 般 需 要 用 （ ） 条 件 就 够 了 。A.特 征 方 程 B.幅 角 条 件 C.幅 值 条 件 D.幅 值 条 件 +幅 角 条 件18. 某 校 正 环 节 传 递 函 数 110 1100)( sssGc ， 则 其 频 率 特 性 的 奈 氏 图 终 点 坐 标 为 （ ）A.(0， j0) B.(1， j0) C.(1， j1) D.(10， j0) 19. 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 2)1)( sss K ， 则 实 轴 上 的 根 轨 迹 为 （ ）A.(-2， -1)和 （ 0， ） B.(- ， -2)和 (-1， 0)C.(0， 1)和 (2， ) D.(- ， 0)和 (1， 2)20. A、 B是 高 阶 系 统 的 二 个 极 点 ， 一 般 当 极 点 A距 离 虚 轴 比 极 点 B距 离 虚 轴 大 于 （ ） 时 ，分 析 系 统 时 可 忽 略 极 点 A。A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2倍二 、 填 空 题 （ 每 小 题 1分 ， 共 10分 ）21.“ 经 典 控 制 理 论 ” 的 内 容 是 以 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 。23.某 典 型 环 节 的 传 递 函 数 是 21)( ssG ， 则 系 统 的 时 间 常 数 是 。 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 。26.一 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29.已 知 超 前 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为 132.0 12)( sssGc ， 其 最 大 超 前 角 所 对 应 的 频 率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 ？ 6 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)。 42.建 立 图 示 系 统 的 数 学 模 型 ， 并 以 传 递 函 数 形 式 表 示 。43.已 知 系 统 的 传 递 函 数 )11.0( 10)( sssG ， 试 分 析 系 统 由 哪 些 环 节 组 成 并 画 出 系 统 的 Bode 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 5.0 ， 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 。 自 动 控 制 原 理 31. 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 y0(t)G2(s)R(s) G3(s)+- G1(s) H1(s) H3(s) C(s) 7 2. 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 号 。A.输 出 量 B.输 入 量 C.扰 动 量 D.设 定 量3. 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 C.比 较 元 件 D.执 行 元 件4. 某 典 型 环 节 的 传 递 函 数 是 TssG 1 ， 则 该 环 节 是 （ ）A.比 例 环 节 B.惯 性 环 节 C.积 分 环 节 D.微 分 环 节5. 已 知 系 统 的 单 位 脉 冲 响 应 函 数 是 21.0 tty ， 则 系 统 的 传 递 函 数 是 （ ）A. 32.0s B. s1.0 C. 21.0s D. 22.0s6. 梅 逊 公 式 主 要 用 来 （ ） A.判 断 稳 定 性 B.计 算 输 入 误 差C.求 系 统 的 传 递 函 数 D.求 系 统 的 根 轨 迹7. 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.0.6 B.0.707 C.0 D.18. 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 B.允 许 的 超 调 量C.允 许 的 上 升 时 间 D.允 许 的 峰 值 时 间9. 设 一 阶 系 统 的 传 递 27)( ssG ， 其 阶 跃 响 应 曲 线 在 t =0处 的 切 线 斜 率 为 （ ）A.7 B.2 C.27 D.2110.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 9012.某 系 统 的 闭 环 传 递 函 数 为 ： ksss kssGB 243 223 ， 当 k=（ ） 时 ， 闭 环 系 统 临界 稳 定 。A.2 B.4 C.6 D.813.开 环 传 递 函 数 为 )4()()( 3 SS KsHsG ， 则 实 轴 上 的 根 轨 迹 为 （ ）A.( 4， ) B.( 4， 0） C.( ， 4) D.(0， )14.单 位 反 馈 系 统 开 环 传 递 函 数 为 )23( 422 ssssG ， 当 输 入 为 单 位 斜 坡 时 ， 其 加 速 度 误 差 为 （ ）A.0 B.0.25 C.4 D.15.系 统 的 传 递 函 数 )4)(1( 52 ssssG ， 其 系 统 的 增 益 和 型 次 为 （ ） 8 A.5， 2 B.5/4， 2 C.5， 4 D.5/4， 416.若 已 知 某 串 联 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为 12.0 12110 1)( sssssGj ， 则 它 是 一 种 （ ）A.相 位 滞 后 校 正 B.相 位 超 前 校 正 C.相 位 滞 后 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. c = c B. c c C. c c C. c c C. c 0， a0， 则 闭 环 控 制系 统 的 稳 定 性 与 （ ）A.K值 的 大 小 有 关 B.a值 的 大 小 有 关C.a和 K值 的 大 小 无 关 D.a和 K值 的 大 小 有 关13.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.0.707 B.0.6 C.1 D.014.系 统 特 征 方 程 式 的 所 有 根 均 在 根 平 面 的 左 半 部 分 是 系 统 稳 定 的 （ ）A.充 分 条 件 B.必 要 条 件C.充 分 必 要 条 件 D.以 上 都 不 是 15.以 下 关 于 系 统 稳 态 误 差 的 概 念 正 确 的 是 （ ）A.它 只 决 定 于 系 统 的 结 构 和 参 数 B.它 只 决 定 于 系 统 的 输 入 和 干 扰C.与 系 统 的 结 构 和 参 数 、 输 入 和 干 扰 有 关 D.它 始 终 为 016.当 输 入 为 单 位 加 速 度 且 系 统 为 单 位 反 馈 时 ， 对 于 I型 系 统 其 稳 态 误 差 为 （ ）A.0 B.0.1/k C.1/k D.17.若 已 知 某 串 联 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为 ssGc 2)( ， 则 它 是 一 种 （ ）A.相 位 滞 后 校 正 B.相 位 超 前 校 正C.微 分 调 节 器 D.积 分 调 节 器18.在 系 统 校 正 时 ， 为 降 低 其 稳 态 误 差 优 先 选 用 （ ） 校 正 。A.滞 后 B.超 前 C.滞 后 -超 前 D.减 小 增 益19.根 轨 迹 上 的 点 应 满 足 的 幅 角 条 件 为 sHsG （ ） A.-1 B.1C. (2k+1) /2 (k=0,1,2, ) D. (2k+1) (k=0,1,2, )20.主 导 极 点 的 特 点 是 （ ）A.距 离 虚 轴 很 近 B.距 离 实 轴 很 近C.距 离 虚 轴 很 远 D.距 离 实 轴 很 远 23 21.对 控 制 系 统 的 首 要 要 求 是 系 统 具 有 。22.利 用 终 值 定 理 可 在 复 频 域 中 得 到 系 统 在 时 间 域 中 的 。23.传 递 函 数 反 映 了 系 统 内 在 的 固 有 特 性 ， 与 无 关 。24.若 减 少 二 阶 欠 阻 尼 系 统 超 调 量 ， 可 采 取 的 措 施 是 。25.已 知 超 前 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为 132.0 12)( sssGc ， 其 最 大 超 前 角 所 对 应 的 频 率m _ _。26.延 迟 环 节 不 改 变 系 统 的 幅 频 特 性 ， 仅 使 发 生 变 化27.某 典 型 环 节 的 传 递 函 数 是 21)( ssG ， 则 系 统 的 时 间 常 数 是 。28.在 扰 动 作 用 点 与 偏 差 信 号 之 间 加 上 能 使 静 态 误 差 降 为 0。29.微 分 控 制 器 是 针 对 被 调 量 的 来 进 行 调 节 。 30.超 前 校 正 主 要 是 用 于 改 善 稳 定 性 和 。31.准 确 性32.速 度 误 差33.峰 值 时 间34.负 穿 越35.根 轨 迹 的 终 止 角36.非 线 性 特 性 函 数 线 性 化 的 本 质 和 方 法 是 什 么 ?37.分 析 误 差 平 方 积 分 性 能 指 标 的 特 点 及 其 原 因 。38.乃 氏 图 作 图 的 一 般 方 法 是 什 么 ？39.如 何 用 试 探 法 来 确 定 PID参 数 ?40.什 么 是 偶 极 子 ？ 偶 极 子 起 什 么 作 用 ， 请 举 例 说 明 。 41.系 统 方 框 图 如 下 ， 求 其 传 递 函 数 )(sR sC 。42.建 立 图 示 系 统 的 数 学 模 型 ， 并 以 传 递 函 数 形 式 表 示 。 C2R1ui(t) u0(t)C1 R2G2(s) H1(s)R(s) C(s)+ G4(s)G3(s)G1(s) H2(s)+G5(s)+ 24 43.已 知 系 统 的 传 递 函 数 1 )110(10)( S SSG ， 试 分 析 系 统 由 哪 些 环 节 组 成 并 画 出 系 统 的Bode图 。44.单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 11)( ssGk ， 求 :1)系 统 在 单 位 阶 跃 信 号 输 入 下 的 稳 态 偏 差 是 多 少 ；2)当 系 统 的 输 入 信 号 为 )30sin()( ttxi ,系 统 的 稳 态 输 出 ？ 自 动 控 制 原 理 1试 题 答 案 及 评 分 参 考一 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 1 分 ， 共 20 分 ）1.C 2.A 3.C 4.A 5.B 6.C 7.B 8.B 9.A 10.D11.A 12.C 13.C 14.C 15.D 16.B 17.A 18.B 19.C 20.B二 、 填 空 题 (每 空 1 分 , 共 10 分 )21.反 馈 控 制 22.传 递 函 数 23.时 间 常 数 T(或 常 量 ) 24.偏 移 程 度 25.开 环 幅 频 特 性26.阶 跃 信 号 27.相 位 28.45 29.比 例 30.远三 、 名 词 解 释 (每 小 题 3 分 , 共 15 分 )31.指 动 态 过 程 的 振 荡 倾 向 和 系 统 能 够 恢 复 平 稳 状 态 的 能 力 。32.输 出 变 量 正 比 于 输 入 变 量 的 微 分 （ 或 )()(0 txktx i ）33.系 统 响 应 曲 线 达 到 并 一 直 保 持 在 允 许 衰 减 范 围 内 的 最 短 时 间34.当 乃 氏 图 随 增 加 逆 时 针 从 第 二 象 限 越 过 负 实 轴 向 第 三 象 限 去 时 ， 叫 正 穿 越 。 35.指 当 系 统 某 个 参 数 （ 如 开 环 增 益 K） 由 零 到 无 穷 大 变 化 时 ， 闭 环 特 征 根 在 s平 面 上 移 动的 轨 迹 。四 、 简 答 题 (每 小 题 5 分 , 共 25 分 )36.传 递 函 数 是 线 性 定 常 系 统 输 出 的 拉 氏 变 换 与 输 入 的 拉 氏 变 换 之 比 ， 它 通 常 不 能 表 明 系 统的 物 理 特 性 和 物 理 结 构 ， 因 此 说 物 理 性 质 不 同 的 系 统 ， 其 传 递 函 数 可 能 相 同 。 （ 3分 ） 举例 说 明 (2分 )略 ， 答 案 不 唯 一 。37.常 用 的 方 法 （ 两 方 法 选 1即 可 ） ： 其 单 位 阶 跃 响 应 曲 线 在 0.632（ 2.5 分 ） 稳 态 值 处 ， 经过 的 时 间 t T（ 2.5分 ） ； 或 在 t 0处 曲 线 斜 率 k 1/T， ts （ 34） T38.高 阶 系 统 中 距 离 虚 轴 最 近 的 极 点 ， 其 附 近 没 有 零 点 ， 它 的 实 部 比 其 它 极 点 的 实 部 的 1/5还 小 ， 称 其 为 主 导 极 点 。 （ 2 分 ） 将 高 阶 系 统 的 主 导 极 点 分 析 出 来 ， 利 用 主 导 极 点 来 分 析系 统 ， 相 当 于 降 低 了 系 统 的 阶 数 ， 给 分 析 带 来 方 便 。 （ 2分 ）举 例 说 明 (1分 )略 ， 答 案 不 唯 一 。 25 39.偏 差 信 号 ： 输 入 信 号 与 反 馈 信 号 之 差 ； （ 1.5分 ） 误 差 信 号 ： 希 望 的 输 出 信 号 与 实 际 的 输出 信 号 之 差 。 （ 1.5分 ）两 者 间 的 关 系 ： sHsEs ， 当 1sH 时 ， sEs （ 2 分 ）40.根 轨 迹 S平 面 止 的 分 支 数 等 于 闭 环 特 征 方 程 的 阶 数 ， 也 就 是 分 支 数 与 闭 环 极 点 的 数 目 相同 （ 3 分 ） 。 举 例 说 明 (2分 )略 ， 答 案 不 唯 一 。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.解 ： 243213321232121 413211)( HGHGGHGGGHGGHGG GGGGGsG （ 5分 ）42.解 ： )()()()()()()()( )()()()()()()()( 02202 0201002010 sFsXsXksXMstftxtxktxM sXsXksXksDsXtxtxktxktxD iaaiaa aa （ 2.5分 ） 2122213 2 kkDskskkmmDs ksG （ 2.5分 ）43.解 ： kksks ksX sYsG i 12)()()( （ 2分 ）456.02.05 56 21 eM p （ 2分 ）21 2 npt （ 2分 ）508.4906.8 2 nn k （ 2分 ）13.021 kk n （ 2分 ）44.解 ： 由 图 知 该 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 12122 TssTsk （ 2分 ）其 中 T=13 （ 1分 ）由 低 频 渐 近 线 与 横 轴 交 点 为 10 ， 得 10k （ 2分 ）修 正 量 10)2log(20 L ， 得 158.0 （ 2分 ） 26 故 所 求 开 环 传 递 函 数 为 1105.091 102 sss （ 3分 ）或 记 为 )12( 22 TssTs k ( 158.03110 Tk )自 动 控 制 原 理 2试 题 答 案 及 评 分 参 考一 、 单 项 选 择 题 （ 每 小 题 1 分 ， 共 20 分 ）1.A 2.B 3.D 4.B 5.C 6.A 7.C 8.B 9.D 10.D11.C 12.C 13.C 14.D 15.A 16.A 17.D 18.D 19.B 20.A二 、 填 空 题 (每 空 1 分 , 共 10 分 )21.传 递 函 数 22.越 高 23.0.5 24.相 频 特 性 25.幅 值 裕 量 26.匀 加 速 度 27.小 28.串 联 校 正 29.1.25 30.零 点 和 极 点三 、 名 词 解 释 (每 小 题 3 分 , 共 15 分 )31.如 果 一 物 理 系 统 在 信 号 传 递 过 程 中 的 动 态 特 性 能 用 数 学 表 达 式 描 述 出 来 ， 该 数 学 表 达 式就 称 为 数 学 模 型 。32.用 于 测 量 被 调 量 或 输 出 量 ， 产 生 主 反 馈 信 号 的 元 件 。33.二 阶 欠 阻 尼 系 统 在 单 位 阶 跃 输 入 时 ， 响 应 曲 线 的 最 大 峰 值 与 稳 态 值 的 差 。34.系 统 对 正 弦 输 入 的 稳 态 响 应 。35.在 频 率 为 相 位 交 界 频 率 g 时 ， 开 环 幅 频 特 性 )()( gg jHjG 的 倒 数 称 为 系 统 的 幅 值裕 度 ， )()( 1 ggg jHjGK 。四 、 简 答 题 (每 小 题 5 分 , 共 25 分 ) 36.开 环 控 制 系 统 ： 是 没 有 输 出 反 馈 的 一 类 控 制 系 统 。 其 结 构 简 单 ， 价 格 低 ， 易 维 修 。 精 度低 、 易 受 干 扰 。 （ 2.5分 ）闭 环 控 制 系 统 ： 又 称 为 反 馈 控 制 系 统 ， 其 结 构 复 杂 ， 价 格 高 ， 不 易 维 修 。 但 精 度 高 ， 抗 干 扰能 力 强 ， 动 态 特 性 好 。 （ 2.5分 ）37.答 案 不 唯 一 。 例 如 ： 即 在 系 统 的 输 入 端 加 入 一 定 幅 值 的 正 弦 信 号 ， 系 统 稳 定 后 的 输 入 也是 正 弦 信 号 ， （ 2.5分 ） 记 录 不 同 频 率 的 输 入 、 输 出 的 幅 值 和 相 位 ， 即 可 求 得 系 统 的 频 率特 性 。 （ 2.5分 ）38.0型 系 统 的 幅 频 特 性 曲 线 的 首 段 高 度 为 定 值 ， 20lgK0（ 2分 ）1型 系 统 的 首 段 -20dB/dec， 斜 率 线 或 其 延 长 线 与 横 轴 的 交 点 坐 标 为 1 K1（ 1.5分 ）2型 系 统 的 首 段 -40dB/dec， 斜 率 线 或 其 延 长 线 与 横 轴 的 交 点 坐 标 为 1 K2（ 1.5分 ）39.根 轨 迹 与 虚 轴 相 交 ， 表 示 闭 环 极 点 中 有 极 点 位 于 虚 轴 上 ， 即 闭 环 特 征 方 程 有 纯 虚 根 ， 系统 处 于 临 界 稳 定 状 态 ， 可 利 用 此 特 性 求 解 稳 定 临 界 值 。 （ 3分 ）举 例 ， 答 案 不 唯 一 。 如 求 开 环 传 递 函 数 G(s)=K/(s(s+1)(s+2)的 系 统 稳 定 时 的 K值 。 根 据 其根 轨 迹 与 虚 轴 相 交 的 交 点 ， 得 到 00， 10a0， 从 而 00时 系 统 稳 定 ； a0为 D（ s） 稳 定 的 充 要 条 件 ，与 奈 氏 判 据 结 论 一 致 (2分 )44.解 :(1)三 条 根 轨 迹 分 支 的 起 点 分 别 为 s1=0,s2=-2,s3=-4； 终 点 为 无 穷 远 处 。 (1分 )(2)实 轴 上 的 0至 -2和 -4至 - 间 的 线 段 是 根 轨 迹 。 (1分 )(3)渐 近 线 的 倾 角 分 别 为 60 ， 180 。 (1分 )渐 近 线 与 实 轴 的 交 点 为 a= 2 43 =-2 (1分 )(4)分 离 点 :根 据 公 式 dsdK =0, 得 :s1=-0.85， s2=-3.15因 为 分 离 点 必 须 位 于 0 和 -2 之 间 可 见s2不 是 实 际 的 分 离 点 ， s1=-0.85才 是 实 际 分 离 点 。 (1分 )(5)根 轨 迹 与 虚 轴 的 交 点 : 1=0,K=0; 2,3= 2 2 ,K=48 (1分 )根 据 以 上 结 果 绘 制 的 根 轨 迹 如 右 图 所 示 。(2分 )所 要 求 系 统 稳 定 的 K值 范 围 是 :00， 系 统 的 稳 态 误 差 ess就 增 大 ， 说 明 利 用 局 部 负 反 馈 改 善 系 统 稳 定 性是 以 牺 牲 系 统 的 稳 态 精 度 为 代 价 的 。 (2分 )44.解 :1)绘 制 系 统 根 轨 迹 图已 知 系 统 开 环 传 递 函 数 为 ： )15.0)(1()( sss KsG将 其 变 换 成 由 零 、 极 点 表 达 的 形 式 ： )2)(1()( * sss KsG (1分 )(其 中 ， 根 轨 迹 增 益 K *=2K， K为 系 统 的 开 环 增 益 ， 根 据 上 式 可 绘 制 根 轨 迹 图 )(1) 根 轨 迹 的 起 点 、 终 点 及 分 支 数 ：三 条 根 轨 迹 分 支 的 起 点 分 别 为 s1=0， s2=-1， s3=-2； 终 点 为 无 穷 远 处 。 (1分 )(2) 实 轴 上 的 根 轨 迹 ：实 轴 上 的 0至 -1和 -2至 - 间 的 线 段 是 根 轨 迹 。 (1分 )(3) 渐 近 线 :渐 近 线 的 倾 角 分 别 为 60 ， 180 。 渐 近 线 与 实 轴 的 交 点 为 a= 3 51 =-1 (2分 )(4) 分 离 点 :根 据 公 式 0dsdK ， 得 ： s 1=-0.42， s2=-1.58， 因 为 分 离 点 必 须 位 于 0 和 -1 之 间 ， 可 见s2不 是 实 际 的 分 离 点 ， s1=-0.42才 是 实 际 分 离 点 。 (1分 )(5) 根 轨 迹 与 虚 轴 的 交 点 ： 1=0,K*=0; 2,3= 1.414,K*=6根 据 以 上 结 果 绘 制 的 根 轨 迹 如 下 图 所 示 。 (2分 ) 2 0 k*=6 j1.414 -j1.414 -0.42 1 38 2)由 根 轨 迹 法 可 知 系 统 的 稳 定 范 围 是 :0K*6。 (2分 ) 自 动 控 制 原 理 试 题 8答 案 及 评 分 参 考一 、 单 项 选 择 题 (每 小 题 1 分 ， 共 20 分 )1.B 2.C 3.C 4.D 5.A 6.C 7.C 8.D 9.B 10.D11.A 12.C 13.D 14.C 15.B 16.D 17.C 18.A 19.D 20.A二 、 填 空 题 (每 空 1 分 , 共 10 分 )21.稳 定 性 22.稳 态 值 23.输 入 量 (或 驱 动 函 数 )24.增 大 阻 尼 比 25.1.25 26.相 频 特 性27.0.5 28.积 分 环 节 29.变 化 速 率 30.快 速 性三 、 名 词 解 释 (每 小 题 3 分 , 共 15 分 )31.指 调 整 过 程 结 束 后 输 出 量 与 给 定 的 输 入 量 之 间 的 偏 差 。32.指 输 入 为 速 度 信 号 （ 或 者 斜 坡 信 号 ） 时 所 引 起 的 输 出 位 置 上 的 误 差 。33.响 应 曲 线 从 零 上 升 到 第 一 个 峰 值 点 所 需 要 的 时 间 。 39 34.当 乃 氏 图 从 大 于 - 的 第 三 象 限 越 过 负 实 轴 到 第 二 象 限 时 称 为 负 穿 越 。35.指 根 轨 迹 的 起 点 处 的 切 线 与 水 平 线 正 方 向 的 夹 角 。四 、 简 答 题 (每 小 题 5 分 , 共 25 分 )36.尽 可 能 对 研 究 的 非 线 性 系 统 进 行 线 性 化 处 理 ， 用 线 性 理 论 进 行 分 析 (2 分 )。 常 用 方 法 有