《自动控制理论》模拟试题

精品文档自动控制理论模拟试题二一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。15小题每小题2分，615小题每小题1分，共20分)1.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比保持不变时，( ) A.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp越大 B.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp越小 C.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp不变 D.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp不定2.开环传递函数为G(s)H(s)=，则实轴上的根轨迹为( ) A.-1,) B.-3，-1 C.(-,-3 D.，)3.若系统的状态方程为=X+u，则该系统的特征根为( ) A.s1=1,s2=-1 B.s1=-1,s2=1 C.s1=1,s2=1 D.s1=-1,s2=-14.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( ) A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映5.由电子线路构成的控制器如图，它是( ) A.超前校正装置 B.滞后校正装置 C.滞后超前校正装置 D.超前滞后校正装置6.进行串联超前校正后，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.cc C.cc D.c与c无关7.设开环系统的频率特性G(j)=,当=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=( ) A.2 B. C.4 D.8.状态转移矩阵(t)的重要性质有( ) A. (0)=1 B.-1(t)=- (t) C. k(t)=k(t) D. (t1+t2)= (t1)+ (t2)9.比例环节的频率特性相位移()=( ) A.90 B.-90 C.0 D.-18010.PI控制规律指的是( ) A.比例、微分 B.比例、积分 C.积分、微分 D.比例、积分、微分11.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12.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和( ) A.阶跃函数 B.脉冲函数 C.正弦函数 D.抛物线函数13.在系统开环传递函数中增加零点，将使系统的超调量p( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.不定14.如果二阶振荡环节的对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比的值为( ) A.00.707 B.00.707 D.115.运算放大器的特点为( ) A.高输入阻抗，高输出阻抗 B.高输入阻抗、低输出阻抗 C.低输入阻抗，高输出阻抗 D.低输入阻抗、低输出阻抗二、填空题(每小题1分，共10分)1.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为_ 控制系统、_控制系统。2.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和_。3.信号流图中，节点可以把所有_的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的_。4.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_。5.超前校正装置的最大超前角所对应的频率m= 。6.二阶振荡环节的谐振频率r与阻尼系数的关系为r=_。7.状态方程=AX+Bu的解为X(t)=_。8.如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则在这两个极点间必定存在_。9.在系统开环传递函数中增加极点，对系统的_性能是不利的。10.如果要求系统的快速性好，则_应距离虚轴越远越好。三、名词解释(每小题2分，共10分)1.反馈控制系统2.稳定性3.局部反馈校正4.最小相位系统5.主导极点四、简答题(每小题4分，共24分)1.试写出闭环频率特性性能指标。2.在01,=0,1三种情况下，标准二阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么?3.试说明惯性环节G(s)=的频率特性，并画出其频率特性的极坐标图。4.设开环传递函数G(s)=，试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。5.试写出PID控制器的传递函数。6.设系统的状态空间描述为=X+1u y=1 0X 试判别系统状态的可控性和可观测性。五、计算题(第1、2小题每题8分，第3、4小题每题10，共36分)1.设系统的闭环传递函数为Gc(s)=，试求最大超调量p=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数和n的值。2.设系统微分方程为+2+3y= +u，试求该系统的状态空间描述。3.系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数。4.设控制系统的开环传递函数为 G(s)= 试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K值范围。自动控制理论模拟试题二参考答案一、单选择题(15小题每小题2分，615小题每小题1分，共20分) 1.B 2.B 3.A 4.C 5.A 6.C 7.B 8.A 9.C 10.B 11.C 12.D 13.B 14.A 15.B二、填空题(每小题1分，共10分) 1.线性，非线性 2.准确性 3.输入支路，输出支路 4.正弦函数 5. 6.n 7. (t)X(0)+t0(t-)Bu()d8.分离点 9.动态 10.闭环极点三、名词解释(每小题2分，共10分) 1.反馈控制系统根据被控量与给定值的偏差进行调节，最后使系统消除偏差，达到被控量等于给定值的目的，是一种闭环控制系统。 2.系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原来平衡状态的性能。 3.校正装置Gc(s)反并接在前向通道的一个或几个环节的两端，形成局部反馈回路。 4.开环传递函数的极点和零点均位于s左半平面的系统，称为最小相位系统。 5.离虚轴最近的闭环极点对系统的动态性能影响最大，起着决定性的主导作用，称为主导极点。四、1简答题(每小题4分，共24分) 1.闭环频率特性性能指标有： (1)谐振幅值Mr； (2)谐振频率r; (3)截止频率b； (4)频带宽度0b。 2.(1)01时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1； (2)=0时，输出响应为等幅振荡过程； (3)1时，输出响应为非周期过程。 (注：或用图示说明也可)3.惯性环节G(s)=的频率特性为： G(j)= ()=-tg-1 惯性环节频率特性的极坐标图如下图所示 4.将G(s)化成时间常数表示形式： G(s)= G(j)= G(j)极坐标图起点：(0.5，j0) G(j)极坐标图终点：(0,j0), G(j)=-180，|G(j)|=0 5.PID控制器的传递函数为G(s)=Kp1+Tds。 6.rankB AB=rank=1n=2，系统状态不完全可控。rank =2=n，系统状态完全可观测。五、计算题(第1、2小题每小题8分，第3、4小题每题10分，共36分) 1.p=100%=9.6% =0.6 tp= n=19.6rad/s 2.a1=2,a2=3,b0=0,b1=1,b2=1 设 0=0,1=b1-a10=1-0=1 2=b2-a11-a20=1-1-30=-1 1=x2+u 2=-a2x1-a1x2+2u=-3x1-2x2-u 则系统的状态空间表达式为： u y=1 0 3.信号流图如下： 应用梅森公式求传递函数： P1=G1G2G3G4G5, L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2 4.(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=-2,s3=-4；终点为无穷远处。 (2)实轴上的根轨迹： 实轴上的0至-2和-4至-间的线段是根轨迹。 (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= =