大学期末考试自动控制原理题集(附带答案)

1、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（A）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（C）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（B ）A.比例环节B.微分

2、环节C.积分环节D.惯性环节6.若系统的开环传递函数为10s(5s 2)则它的开环增益为C )7. 二阶系统的传递函数 G（s）sA.临界阻尼系统B.欠阻尼系统8. 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，则该系统是（B ）2s 5C. 过阻尼系统D.零阻尼系统3n,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9. 一阶微分环节G（s） 1 Ts，当频率OOOT时，则相频特性G（j ）为（A）O43213.设系统的特征方程为 Ds 3s 10s 5ss 2 0，则此系统中包含正实部特征的个数10.最小相位系统的开环增益越大，其

3、（D ）A.振荡次数越多B.稳疋裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差:越小11.设系统的特征方程为D ss4328s 17s16s5 0，则此系统 （A）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:k、【/,/r口一Ptel 工才方G ss(s1)(s,当k= （C）时，闭环糸统5）临界稳定。有（C ）14.单位反馈系统开环传递函数为G s，当输入为单位阶跃时，则其位置误s 6s s差为（C ）若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)10s 1A.反馈校正C.相位滞后一超前校正，则它是一种(D )B.相位超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差ess与

4、误差信号E(s)的函数关系为(B)A. esslim E(s)s 0B.ess lim sE(s)C.esssim E(s)D.esslim sE(s)s17.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 )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(B )A.圆B.上半圆C.下半圆。弧线K19.开环传递函数为 G(s)H(s)=飞一 s (s,则实轴上的根轨迹为3)(C )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( B )反馈的传感器。A.电压B.电流C

5、位移D速度44.解:由图知该系统的开环传递函数为k1(2 分)2 2s T s2 Ts 1其中T=*(1 分)由低频渐近线与横轴交点为10,得k 10(2 分)修正量L20 log(2 )10，得0.158(2 分)故所求开环传递函数为10(3 分)s -s20.105s 1910.k1或记为 s(T2s22Ts 1)(k 10 T 3自动控制原理2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,A.最优控制B.系统辨识C系统分析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C.扰动量在系统对输入信号的时域响应中

6、，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.某典型环节的传递函数是 G sA.比例环节B.积分环节6.已知系统的微分方程为 3x0 tA.=3s2 6s 2C. 2s2 6s 311.0.158)称为（A ）D.最优设计B ）进行直接或间接地测量，通过反馈B. 允许的超调量D.允许的稳态误差B ）C. 反馈元件1，则该环节是（5s 1C惯性环节6x0 t 2x0 t2xi tB.3s2 6s 2 D. J2s2 6s 3D.设定量D）指标密切相关。D.放大元件D.微分环节，则系统的传递函数是（A ）7.引

7、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）9.，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（B ）C.72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.截止频率设系统的特征方程为 D s43s 2sC)一般为使系统有较好的稳定性1530DC.最大相位频率D）D.最大超调量D.固有频率s2 2s 10，则此系统中包含正实部特征的个数,希望相位裕量为（C）609012

8、.13.设一阶系统的传递函数是 G s ，且容许误差为5%,则其调整时间为(C )s 114.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(D)KA.-Tss dB.-s(s a)(sb)KC.-s(sa)Ks2 (s a)15.单位反馈系统开环传递函数为G s42(s 3s，当输入为单位斜坡时，其加速度误2)16.17.18.19.20.差为(A)D.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100ss 1，则它是一种( A)0.1s 1C.相位滞后一超前校正D.反馈校正D )条件就够了。C幅值条件D.幅值

9、条件+幅角条件Gc(s)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10s1，则其频率特性的奈氏图终点坐标为(1C.(1, j1)D.(10, j0)s(s 1)(s 2)，则实轴上的根轨迹为(B)A.(-2, -1)和(0,s)C.(0, 1)和(2,s )A、B是高阶系统的二个极点， 分析系统时可忽略极点Ao倍倍倍B.(-g, -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(A )时,计算题(第41、42题每小题5分，第43、44题每小题10分，共30分) 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形

10、式表示。42.解：my(t) Dy(t)(匕 k2)y(t) Fi (t)(ms2 Ds k1 k2)丫0(s) Fi(s)(分)G(s)1ms2 Ds k1 k2(分)43.43.已知系统的传递函数10yo(t)DG(s) 40行，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的图。43. 解:系统有一比例环节:K 10 20log 1020(分)(1 分)惯性环节:转折频率为1/T=100.1s 1(分)积分环节:炜 G (j3)-201103044.电子心分环节(1)若(2)若期望心速为60次/min ,并突然接通起搏器, 大。丰 20Log G(j )140200 -20 -40-45-90 -1

11、350 -180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，要求：0.5，对应最佳响应，问起搏器增益K应取多大。问1s后实际心速为多少瞬时的最大心速多期望心速C（s）起搏器心脏买际心速44.解:传递函数G s0.05s1 s1 K 10.05s1 s0.0521Kss0.050.05（4分）K0.050.005 2（2 分）当 0.5时，K= 20,3 n=20（1 分）（2）由以上参数分析得到其响应公式：nt12C（t） 1 esin nJ2 *t arctg 得C （1 ）= 次每秒，即60次每分钟，（1分）当 0.5时，超调量 %16.3%，最大心速为次。自动

12、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（B ）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. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（B）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（D ）A给定元件B放大元件C比较元件D执行元件14. 某典型环节的传递函数是 G s，则该环节是（ C）TsA.比例环节B.惯性环节C.积分环节D.微分环节y t 0.1t2，则系统的传递函数是（A.0；2B.0.1ss6.梅逊公式主要用来（C）A.判断稳定性C求系统的传递函数5.已知系

13、统的单位脉冲响应函数是D.0.22sB. 计算输入误差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（C）A ）指标密切相关。8. 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(B)s 210. 若系统的传递函数在右半A.非最小相位系统B.最小相位系统11. 一般为使系统有较好的稳定性1530C.ZD.丄2 2S平面上没有零点和极点，则该系统称作(B)C不稳定系统D.振荡系统，希望相位裕量为(60C )9012.某

14、系统的闭环传递函数为:GbHr，当 k=(C)时，闭环系统临界稳定。13.开环传递函数为 G(s)H(s)KS3(S4)，则实轴上的根轨迹为(C)A.(-4, a)B.(- 4, 0)C.(- a, 4)D.( 0,a)14单位反馈系统开环传递函数为4，当输入为单位斜坡时，其加速度s2(s2 3s 2)误差为(A)D.15.系统的传递函数G ss2 (s 1)(s，其系统的增益和型次为(B)4)4,16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gj(s)4, 4s 1 2s 1丄丄丝丄，则它是一种(C10s 10.2s 1A.相位滞后校正B.相位超前校正C相位滞后一超前校正D.反馈校正17.进行串联超

15、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(B )A.B. C CC. C 0, 10a0,从而 0 a36。将d-1=s代入上式，得32d 9d 9d 10a19d3d2d1d019(81-10a+19)/910a-19910a-19同理得到: a 3d onB.3 3n 3d11.设系统的特征方程为Ds3s410s3 5s2有（C ）10.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率C. 3 or3dD. 3 3d 3s 2 0，则此系统中包含正实部特征的个数12.根据系统的特征方程D s3 s3s23s0 ,可以判断系统为（B）A.稳定B.不稳定C临界稳定D.稳定性不确定13.某反馈系统的

16、开环传递函数为:(2S 1)s2(T1sB）时，闭环系统稳定。A. T12C.T1D任意T1和214.单位反馈系统开环传递函数为2,当输入为单位阶跃时，其位置误差为s2 3s 2(B)15.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于II型系统其稳态误差为（A ）kD.A.相位滞后校正B.相位超前校正sC.微分调节器D.积分调节器17.相位超前校正装置的奈氏曲线为（B ）A.圆B.上半圆C.下半圆。弧线216.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc（s），则它是一种（D）18. 在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（ D）A.是一种相位超前校正装置B.能影响系统开环幅频特性的高频段C.使系

17、统的稳定性能得到改善D.使系统的稳态精度得到改善19. 根轨迹渐近线与实轴的交点公式为（ D）A.P乙jij 1i 1n mmnZ Piji 1j 1B.-n mC.Z Piji 1j 1n mnmP乙jij 1i 1D.-n m20.直流伺服电动机一测速机机组（型号为70SZD0仆24MB）实际的机电时间常数为msmsmsms41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。41.解:my(t) (t) k2 y0 (t) R (t)2k2D2s(ms2 k1 D1S | 2 : )Y(s) Fi (s)k2D2s(分)G(s)k2 D2SmD2s3 mk2 D1D2 s2 k1 D2 k

18、2D1 k2D2 s k1k2(分)43.已知给定系统的传递函数G （S）10s(s 1)，分析系统由哪些环节组成，并画出系统的Bode 图。系统有一比例环节：K=10积分环节:1/S惯性环节：1/（S+1）20log10=20转折频率为1/T=1（分）（1 分）（分）s(s 1)(2s 1)求k=，输入x（t）=1 + t时的系统的稳态误差值44.解:1）系统的特征方程为：2)由ess。D(s) 2s3 3s2 s k 0由劳斯阵列得：0 k( C )4s 2s 114.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（15. 一闭环系统的开环传递函数为G(s)4(s 3)，s(2s

19、 3)(s 4)则该系统为（C）型系统，开环放大系数K为2型系统，开环放大系数K为2型系统，开环放大系数K为1型系统，开环放大系数K为1A.右半部分B.左半部分C.实轴上D.虚轴上16. 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c之间的关系，通常是（C）A.B. c cC. c 、aV卜h*/Ig- r1J-1J4 /5十、(-1a0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s（s 2）（ s 4）稳定的K值范围。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-s间的线段是根

20、轨迹。（1分）（3）渐近线的倾角分别为土60, 180。（1分）24渐近线与实轴的交点为ba=- =-2（1分）dK分离点：根据公式=0,得:S1=, S2=因为分离点必须位于0和-2之间可见S2不是实际ds(1分)的分离点，&=才是实际分离点。根轨迹与虚轴的交点：3 1=0, K=0; 3 2,3= 2 2, K=48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:0K( A )7. 若二阶系统的调整时间长，则说明（B）A.系统响应快B.系统响应慢C.系统的稳定性差D.系统的精度差8. 比例环节的频率特性相位移（A）9. 已知系统为最小相位系统，则一阶惯性环节的幅频

21、变化范围为（D）45 -45 90 -90 10. 为了保证系统稳定，则闭环极点都必须在（A）上。左半平面右半平面上半平面下半平面11. 系统的特征方程D s 5s 3s? 3 0 ,可以判断系统为（B）A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.稳定性不确定12. 下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据(A.劳斯判据B赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据D.根轨迹法13. 对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的(A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件14. 系统型次越高，稳态误差越(A)A.越小B.越大C不变D.以上都不是D.无法确定15.若已知某串联校正装

22、置的传递函数为Gc (s)A.反馈校正C.相位滞后一超前校正10s 1B.相位超前校正D.相位滞后校正，则它是一种(16.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c的关系相比，通常是(B )A. c = cB. c cC.D.与c、 c无关17.超前校正装置的频率特性为IT2 j1 T2 j1)，其最大超前相位角m 为(A )A. arcsin -1B. arcsinT21C.arcsin 丄T21D.arcsin 丄T2118.开环传递函数为 G(s)H(s)(s 2)(s5)，则实轴上的根轨迹为( C )A. (-2,1B. (-5, 2)C. (-a, -5)19.在对控

23、制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性,A.减小增益B.超前校正C.滞后校正功率放大器在直流电动机调速系统中的作用是(A )A.脉冲宽度调制B.幅度调制C.脉冲频率调制D. (2 ,s)最方便的是(D.滞后-超前D.直流调44.伺服系统的方块图如图所示，试应用根轨迹法分析系统的稳定性。1.输入与输出均已给出，确定系统的结构和参数，称为（B ）44.解:1)绘制系统根轨迹图已知系统开环传递函数为:G(S) s(s 1)(0.5s 1)（1分）（1分）（1分）（2分）S2不是实际（2分）将其变换成由零、极点表达的形式：G（s）s（s 1）（s 2）（其中，根轨迹增益 K*=2K, K为系统

24、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si=0，s2=-1，S3=-2；终点为无穷远处。（2）实轴上的根轨迹：实轴上的0至-1和-2至-8间的线段是根轨迹。（3）渐近线：渐近线的倾角分别为土60 , 180。渐近线与实轴的交点为15（T a=-13分离点：dK根据公式0，得：S1 = , s2=，因为分离点必须位于0和-1之间，可见ds的分离点，&=才是实际分离点。（1分）（5）根轨迹与虚轴的交点：3 1=0, K*=0; 3 2,3= , K=6根据以上结果绘制的根轨迹如下图所示。(2分)2）由根轨迹法可知系统的稳定范围是:0K* 0

25、, a0,则闭环控制系s(s a)统的稳定性与(C )值的大小有关值的大小有关和K值的大小无关和K值的大小有关D)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(14. 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(C )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( B )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16.当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于D.17.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)A.相位滞后校正C.微分调节器18.在系

26、统校正时，为降低其稳态误差优先选用（A.滞后B.超前19.根轨迹上的点应满足的幅角条件为C. （2k+1） n /2（k=0,1,2,）20.主导极点的特点是（A ）A.距离虚轴很近C.距离虚轴很远D.它始终为0I型系统其稳态误差为（D ）2s，则它是一种（C）B.相位超前校正D.积分调节器A）C滞后-超前校正。D.减小增益D. （2k+1）n （k=0,1,2,）B.距离实轴很近D.距离实轴很远144.单位反馈系统的开环传递函数为Gk（s），求:s 11）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Xj（t） si n（t30 ）,系统的稳态输出44.解:(1)0型系统S

27、S10.5K 1 Gb(s)G(s)1 Gk(s)（2分）（2分）补充频率特性为Q11 J 丿j 2幅频特性GB(j )1 2411GB(j )相频特性GB(j ) arctan -系统的稳态输出为sin t 30arctan 0.5arcta n 0.5（1分）（1分）（1分）（1分）（2分）s(s 1)六、（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为 G（s）H（s）试:1、 用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10分）2、 若给定输入r（t） = 2t + 2时，要求系统的稳态误差为，问开环增益K应取 何值。(7 分)3、求系统满足上面要求的相角裕度。（5分）六、（共22分）解：1、系统的开环频率特性为G(j )H(j )Kj (1 j )(2分)幅频特性：A（）相频特性：（）90 arctan ( 2 分)起点：0 ,A(0 ), (0 )900 ； (1 分)180o ；( 1 分)终占：八 、,A()0,:()90180，3象限与实轴无交点。曲线位于第开环频率幅相特性图如图 2所示。(1分）判断稳定性：开环传函无右半平面的极点，则极坐标图不包围（一1, j0）点, 根据奈氏判据，Z= P 2N= 0图2P 0, 则N系统稳定。（3分）故满足稳态误差要求的开环传递函数为G(s)H(s)(22、若给定输入r（t） = 2t +2时，要