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自动控制理论（1）试题第一部分 选择题一、单项选择题(本大题共15小题，15小题，每小题2分，615小题每小题1分，共20分)1正弦函数sin的拉氏变换是（ ）A.B.C.D. 2一阶系统G(s)=的放大系数K愈小，则系统的输出响应的稳态值（ ）A.不变B.不定C.愈小D.愈大3二阶系统当0c 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。浙江省2002年1月高等教育自学考试自动控制理论(二)试题参考答案课程代码：02306一、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()d 8.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= =-2 (4)分离点： 根据公式 =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。 (5)根轨迹与虚轴的交点： 1=0, K=0; 2,3=2, K=48 根据以上结果绘制的根轨迹如下图所示。 所要求系统稳定的K值范围是：0K48。 自动控制理论(3)试题一、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，并将其号码填在题后的括号内。15小题每小题2分，615小题每小题1分，共20分)1. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为( )A. 反馈控制系统和前馈控制系统 B. 线性控制系统和非线性控制系统C. 定值控制系统和随动控制系统 D. 连续控制系统和离散控制系统2. 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. 22 B. 2 C. 42 D. 2 43. 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4. 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. 15. 系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的( )A. 实轴上 B. 虚轴上 C. 左半部分 D. 右半部分6. 积分环节的频率特性相位移()为( )A. 90 B. -90 C. 0 D. -1807. 开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为( )A. -2,) B. -5,2 C. (-,-5 D. 2,)8. 若系统的状态方程为，则该系统的特征根为( )A. s1=-3, s2=-5B. s1=3, s2=5C. s1=-3, s2=5D. s1=3, s2=-59. 伯德图中的高频段反映了系统的( )A. 稳态性能 B. 动态性能 C. 抗高频干扰能力 D. 以上都不是10. 在系统开环传递函数中增加零点，将使系统的动态性能( )A. 变好 B. 变差 C. 不变 D. 不定11. 对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自然振荡频率n保持不变时，( )A. 阻尼比越大，系统的调整时间ts越大 B. 阻尼比越大，系统的调整时间ts越小 C. 阻尼比越大，系统的调整时间ts不变 D. 阻尼比越大，系统的调整时间ts不定12. 状态转移矩阵(t)的重要性质有( )A. (0)=0 B. -1(t)=- (t) C. k(t)= (kt) D. (t1+t2)= (t1)+ (t2)13. 进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率C与校正后的穿越频率的关系，通常是( )A. C= B. C C. C D. C与无关14. 随动系统中常用的输入信号是抛物线函数和( )A. 阶跃函数 B. 脉冲函数 C. 正弦函数 D. 斜坡函数15. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是( )A. PI B. PD C. ID D. PID二、填空题(每小题1分，共10分)1. 根据控制系统信号的形式，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：_、_和准确性。3. 用时域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_。4. 二阶振荡环节的谐振峰值Mr与阻尼系统的关系为Mr=_。5. 如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环零点之间(其中一个零点可以位于无穷远处)，则在这两个零点之间必定存在_。6. 超前校正装置的最大超前角所对应的频率m=_。7. 一个控制系统的控制作用能否对系统的所有状态产生影响，从而能对系统的状态实现控制，称为_。8. 系统渐近稳定的充分必要条件是其闭环传递函数的_都具有_。9. 如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离_越远越好。10. 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_。三、名词解释(每小题2分，共10分)1. 前馈控制系统2. 前向通路3. 频率特性4. 系统可观测问题5. 根轨迹四、简答题(每小题4分，共24分)1. 简述何为全局稳定性，何为局部稳定性?2. 试写出PID控制器的传递函数。3. 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。4. 在00),试分别画出T1T2,T1=T2,T1T2的奈氏图简图，并判别稳定性。35.滞后校正装置对系统有哪些影响?36.若系统=AX的状态转移矩阵为(t,0)=，试问系统矩阵A为多少?五、计算题(共36分)37.由运算放大器构成PID控制器。画出电路图，并推导其传递函数。(10分)38.设单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=求：二阶最优系统的K值及p%,ts = 。 (8分)39.题39图是最小相位系统的开环对数幅频渐近特性，试写出其传递函数G(s)。(8分)40.设开环传递函数为,试绘制根轨迹。(10分)自动控制理论（5）试题一、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.根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为( )。A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统2.开环系统频率特性G(j)=，当=1rad/s时，其频率特性相角(1)=( )。A.45B.90C.135D.2703.奈奎斯特稳定性判据是利用系统的( )来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。A.开环幅值频率特性B.开环相角频率特性C.开环幅相频率特性D.闭环幅相频率特性4.根轨迹上的点应满足的幅角条件为G(s)H(s)=( )。A.1B.1C.(2l+1)/2(l=0,1,2,)D.(2l+1)(l=0,1,2,)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.超前滞后校正装置D.滞后超前校正装置6.系统的传递函数( )。A.与输入信号有关B.与输出信号有关C.完全由系统的结构和参数决定D.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关7.一阶系统的阶跃响应，( )。A.当时间常数T较大时有超调B.当时间常数T较小时有超调C.有超调D.无超调8.输入为阶跃信号时，如果( )，则积分环节的输出信号的上升速度越快。A.输入信号的幅度越小，积分时间常数越小B.输入信号的幅度越小，积分时间常数越大C.输入信号的幅度越大，积分时间常数越小D.输入信号的幅度越大，积分时间常数越大9.二阶振荡环节的对数频率特性相位移()在( )之间。A.0和90B.0和90C.0和180D.0和18010.伯德图中的低频段反映了系统的( )。A.稳态性能B.动态性能C.抗高频干扰能力D.以上都不是11.系统的开环传递函数由变为，则新系统( )。A.稳定性变好B.稳定性变坏C.稳定性不变D.相对稳定性变好12.系统的开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为( )。A.2,1和0,B.,2和1,0C.0,1和2,D.,0和1,213.超前校正装置的频率特性为，其最大超前相位角m为( )。A.sin-1B.sin-1C.sin-1D.sin-114.状态空间描述，( )。A.只能描述系统内部状态和行为B.只能描述系统的外部行为C.既能描述系统内部状态和行为，又能描述系统的外部行为D.既不能描述系统内部状态和行为，也不能描述系统的外部行为15.状态转移矩阵(t)的重要性质有( )。A.(0)=0B.-1(t)=(t)C.k(t)=(tk)D.(t1+t2)=(t1)+(t2)二、填空题(每小题1分，共10分)1.根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类，控制系统可分为_控制系统、_控制系统。2.线性控制系统的特点是可以应用_原理，而非线性控制系统则不能。3.方框图的基本连接方式有串联连接、并联连接和_连接。4.分析稳态误差时，将系统分为0型系统、1型系统、2型系统，这是按开环传递函数的_环节数来分类的。5.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和_图示法。6.系统稳定的充分必要条件是其闭环传递函数的极点都在s平面_的左半部分。7.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_越好。8.二阶系统的阻尼系数=_时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。9.校正方式一般可分为串联校正、并联校正、局部_校正和前馈校正。10.可观测性是说明系统的输出量测值能否确定系统所有_的能力。三、名词解释(每小题2分，共10分)1.随动控制系统2.传递函数3.最小相位系统4.频率特性5.最小实现四、简答题(每小题4分，共24分)1.试写出二阶振荡环节的传递函数。2.试写出一阶惯性环节的单位斜坡响应。3.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。4.试说明迟延环节G(s)=e-s的频率特性，并画出其频率特性极坐标图。5.设系统特征方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0试用劳斯稳定判据判别该系统的稳定性。6.设系统的状态空间描述为=X+u y=1 0 X试求系统的传递函数。五、计算题(1，4小题每小题8分，2，3小题每小题10分，共36分)1. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数。2.设单位反馈（即H(s)=1）系统的开环传递函数G(s)=，试求其单位阶跃响应时的稳态误差ess。3.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。4.设系统微分方程为+9+8y=4+u，试求该系统的状态空间描述。自动控制理论（6）试题一、单项选择题（本大题共15小题，110小题每小题1分，1115小题每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1.从0变化到+时，迟延环节频率特性极坐标图为（）A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线 2.时域分析中最常用的典型输入信号是（）A.脉冲函数B.斜坡函数C.阶跃函数D.正弦函数3.计算根轨迹渐近线倾角的公式为（）A.B. C. D. 4.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（）A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件5.滞后校正装置的最大滞后相位趋近（）A.-90B. -45C.45D.906.状态转移矩阵(t)的重要性质有（）A. （t2-t1）(t1-t0)= (t2-t1)+ (t1-t0)B. （t2-t1）(t1-t0)= (t2-t0)C. （t2-t1）(t1-t0)= (t1-t2)(t0-t1)D. （t2-t1）(t1-t0)= (t1-t2)+ (t0-t1)7.采用系统的输入、输出微分方程对系统进行数学描述是（）A.系统各变量的动态描述B.系统的外部描述C.系统的内部描述D.系统的内部和外部描述8.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（）A.稳态性能B.动态性能C.稳态和动态性能D.抗扰性能9.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（）A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)10.某串联校正装置的传递函数为Gc(S)=K(0z1p10，则实轴上的根轨迹为（）A.（-，-p2,-z1,-p1B.(- ,-p2C.-p1,+ )D.-z1,-p113.设系统的传递函数为G(s)=，则系统的阻尼比为（）A.B. C. D.114.下述系统中状态可控的系统是（）A.B. C. D. 15.设单位负反馈控制系统的开环传递函数Go(s)=，其中K0,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值的大小有关D.a和K值的大小无关二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。16状态空间是以_ 作为坐标轴所组成的n维向量空间。17从0变化到+时，惯性环节的频率特性极坐标图在_象限，形状为_圆。18二阶衰减振荡系统的阻尼比的范围为_。19G(s)=的环节称为_环节。20若根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则这两个极点之间必定存在_。21频率特性可以由微分方程或传递函数求得，还可以用_方法测定。22系统输出响应的稳态值与_之间的偏差称为稳态误差ess。23.信号流图由_和_组成。24线性控制系统是指其动态过程可以用_方程描述的控制系统。25PI控制器是一种相位_的校正装置。三、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，共10分）26自动控制系统27最小相位系统28偶极子29根轨迹的起点30渐近稳定四、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）31给出四种通过系统开环传递函数判别闭环控制系统稳定性的方法。32什么是位置、速度、加速度稳态误差系数Kp，Kv，Ka？（设控制系统的方块图如题32图所示）33一般的自动控制系统被控量变化的动态过程有哪几种？34局部反馈回路除了起到与串联校正类似的功能外，为什么还能抑制所包围部分的参数波动？35若Lx(t)=X(s)，拉氏变换终值定理应用的条件是什么？36试述线性定常系统在正弦输入信号x(t)=Xsint作用下稳态输出信号yss(t)的基本特征（或基本形式）。五、计算题（本大题共4小题，第37、38题每小题8分，第39、40题每小题10分，共36分）37题37图示为一转动物体，J表示转动惯量，f表示粘性摩擦系数。若输入为转矩M(t)，输出为轴角位移(t)或角速度(t)，求传递函数及. (8分)38某系统的开环传递函数为G(s)H(s)=，求根轨迹与虚轴的交点及对应的K值。（8分）39通过试验测得某一系统在单位阶跃函数r(t)作用下的闭环输出响应为 y(t)=1+0.2e-60t-1.2e-10t，试求该系统的闭环传递函数Y(s)/R(s)，阻尼比和自然振荡频率n。（10分）40某反馈控制系统如题40图所示：（1）绘制奈奎斯特图；（2）确定使系统稳定的K值取值范围。（10分）自动控制理论(7)试题一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1研究自动控制系统时常用的典型输入信号是（ ）A脉冲函数B斜坡函数C抛物线函数D阶跃函数2实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为（ ）A零B大于零C奇数D偶数3PID控制器的传递函数形式是（ ）A5+3sB5+3C5+3s+3D5+4拉氏变换将时间函数变换成（ ）A正弦函数B单位阶跃函数C单位脉冲函数D复变函数5线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）A系统输出信号与输入信号之比B系统输入信号与输出信号之比C系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比6PID控制器中，积分控制的作用是（ ）A克服对象的延迟和惯性B能使控制过程为无差控制C减少控制过程的动态偏差D使过程较快达到稳定7当二阶系统的根分布在右半根平面时，系统的阻尼比为（ ）A0B=0C018若某系统的传递函数为G(s)=，则其频率特性的实部R()是（ ）AB-CD-9已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s