常熟理工学院自动控制原理试题库完整

1、自动控制原理、选择题A、增加开环极点；C、增加开环零点；BD、在积分环节外加单位负反馈 、引入串联超前校正装置。3、系统特征方程为D （s）s3 2s2 3s 60，则系统(c )A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升;C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数Z 2 o4、系统在r（t）t2作用下的稳态误差ess；，说明（A ）A、型别v 2 ；B、系统不稳定；C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、稳态误差可表示为（D)oA.esstim e(t)Bessr(t) c(t)C.essc(t) r(t)essD. sslim sE(s)s1、采用负反馈形式连接后，则（D）A、

2、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高;C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 （A ） o开环频域性能指标中的相角裕度6、对应时域性能指标（A） o超调 % B 、稳态误差essC、调整时间ts D 、峰值时间t p7、已知开环幅频特性如图2所示，二0十则图中不稳定的系统是（B） o&=Q-1Av= LP“ k丿0v = Q系统系统G1 J0图2=0+系统P = 0A、系统B 、系统C、系统、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是（C ）C、稳定;9、若某串联校正

3、装置的传递函数为A、超前校正B 、滞后校正、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。 竺丄，则该校正装置属于（B）。100s 1C 、滞后-超前校正D 、不能判断10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1处提供最大相位超前角的是:(B)11、AB响;C10s 1 D10s 1 c B 、 C s 10.1s 1关于传递函数，错误的说法是（B） 传递函数只适用于线性定常系统； 传递函数不仅取决于系统的结构参数,2s 10.5s 10.1s 110s 1给定输入和扰动对传递函数也有影D12、13、传递函数一般是为复变量s的真分式；闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。F列哪种措施对改善系统的精度没有效果

4、 （C）。A、增加积分环节B、提高系统的开环增益 KC、增加微分环节D、引入扰动补偿高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（D ）。A、准确度越高、准确度越低14、15C、响应速度越快已知系统的开环传递函数为A、50 B 、已知系统前向25通、响应速度越慢50(2 s 1)(sC道和反，则该系统的开环增益为（C）。5）、10馈通D、5道的传递函数分别为G(S)=- , H(S)=1+KhS, S(S-1)h当闭环临界稳定时,Kh值应为（C）。A. -1.-0.116、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（A ）超调% B 、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tp17、已知某

5、些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是(B)Cs(s 5)Ks(s2 s 1)K(1 s) s(2 s)1&A若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是（B）、可改善系统的快速性及平稳性；B、会增加系统的信噪比;C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；D、可增加系统的稳定裕度。19、 开环对数幅频特性的低频段决定了系统的(A)。A、稳态精度B、稳定裕度C 、抗干扰性能D 、快速性20、下列系统中属于不稳定的系统是(D)。A、闭环极点为岂？1 j2的系统 B、闭环特征方程为s2 2s 1 0的系统8e0.4t的系统C、阶跃响应为c(t) 20(1 e 0.4t)的系统 D、脉冲

6、响应为h(t) 21、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：(C)A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差；B、稳态误差计算的通用公式是esslims 0s2R(s)1 G(s)H(s)C、 增大系统开环增益K可以减小稳态误差；D 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。22、适合应用传递函数描述的系统是(A )。A、单输入，单输出的线性定常系统；B 、单输入，单输出的线性时变系统；C单输入，单输出的定常系统；D 、非线性系统。23、若某负反馈控制系统的开环传递函数为冇，则该系统的闭环特征方程为(D )s(s 1) 50A、s(s 1)0C、s(s 1)1 0D、与是否为单位反馈系统

7、有关24、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)， 当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差 E(S)为(D )A、E(S) R(S) G(S)B、E(S) R(S) G(S) H (S)C、E(S) R(S) G(S) H (S)D 、E(S) R(S) G(S)H (S)25、设一单位反馈控制系统的开环传递函数为K=(A)。A. 40B . 20G(S)S(S+2)，要求C. 3020，则D. 1026、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：(D)A、低频段 B、开环增益C、高频段D中频段27、已知单位反馈系统的开环传递函数为 G(s)諾冬益

8、，当输入信号是r(t)2 2tt2时，系统的稳态误差是(D )10OO ；202&7(A)稳定性与关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是A、如果闭环极点全部位于 S左半平面，则系统一定是稳定的 闭环零点位置无关；B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定 是衰减振荡的；超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关;如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。29、设二阶振荡环节的传递函数G(S)= 兰，则其对数幅频特性渐近线S+4S+16的交接频率为(B)A. 2rad/sB. 4rad/sD. 16rad/sC. 8rad/s，则闭环

9、系统单位阶跃响应的调 TS+1节时间ts ( 2淤差带)及闭环单位阶跃响应的稳态误差为：4T 14T, C . K K1 K30、单位负反馈系统的开环传递函数为:(C)A. 4T. ,o B31、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)的零点就是开环传递函数的极点 的极点就是开环传递函数的极点 的零点数与极点数相同的零点就是闭环传递函数的极点AF(s)B、F(s)C、F(s)DF(s)32、已知负反馈系统的开环传递函数为G(s)11+K，错误的说法是(A)D. 4T.，02ss2 6s 1001，则该系统的闭环特征方程为(D) oA s2 6s 100 0(s2 6s 1

10、00)(2 s 1) 0C、s2 6s 100 10、与是否为单位反馈系统有关33、一阶系统的闭环极点越靠近 A、准确度越高S平面原点，贝U ( D)B 、准确度越低C 、响应速度越快D 、响应速度越慢10034、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为(C)。(0.1s 1)(s 5)A 100 B 、 1000 C 、 20D35、根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为(A ) oA. 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、前馈控制系统前馈一反馈复合控制系统、不能确定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36、下列串联校正装置的传递函

11、数中，能在c 1处提供最大相位超前角的是（B ）。0.1s 110s 1八 10s1a10s 1c2s 1A、B 、C 、s 10.1s 10.5s 137、关于P I控制器作用，下列观点正确的有（A）A、可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；B、积分部分主要是用来改善系统动态性能的；C、比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；D 只要应用P I控制规律，系统的稳态误差就为零。38、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是（C）。A、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正 数；B、 无论是开环极点或是闭环极点处于右半 S平面，系统不稳定;C、

12、 如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；D、 当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于 1时，系统不稳定。39、关于系统频域校正，下列观点错误的是（C）A、一个设计良好的系统，相角裕度应为 45度左右；B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20dB/dec；C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；10(2s 1)当输入信号是2/2s (s 6s100)、10D、20)0D利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。40、已知单位反馈系统的开环传递函数为 G（s）r（t） 2 2t t2时，系统的稳态误差是（D）A、0B、 X C41、一阶系统的阶跃响

13、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42、下面关于闭环主导极点叙述正确的是（A、距离虚轴最近的闭环极点一定是主导极点B 、闭环主导极点是实数极点C、闭环主导极点是一对共轭复数D、以上都不对43、系统的稳定性只取决于系统的（）而与（）及（）无关。 （）A、输入、输出、外作用B、结构参数、系统状态、外作用C、结构参数、初始条件、外作用D、输入、系统状态、外作用44、 对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自振频率保持不变时，（）。A、阻尼比越大，系统调节时间越大B、阻尼比越大，系统调节时间越小C、阻尼比越大，系统调节时间不变D、阻尼比越大，系统调节时间不定4

14、5、线性系统稳定的充分必要条件是：A、开环传递函数的所有极点均位于 S复平面的左半平面。B 、闭环传递函数的所有极点均位于 S复平面的左半平面。C、闭环特征方程式的所有根均具有负实部。D、以上答案都不正确。46、输入量为单位斜坡函数时，要使系统为无差系统，系统类型必须为:A、0型B、1型C、2型D、2型以上二、简答题1. 试建立如图1所示电路的动态微分方程，并求传递函数。图1解：1、建立电路的动态微分方程根据 KCL有（2分）即（2分）R，1 R2Cduo(t)dtUi(t) Uo(t)R1CdUi(t) uo(t)dt(R1R2 )u o(t)Uo(t)R2吨譬R2ui2、求传递函数对微分方

15、程进行拉氏变换得RR2CsU(s) (R1 R2)Uo(s)R1R2CSUMS)R2“(s)(2得传递函数G(s)Uo(s)Ui(s)R R2CsR2R1R2 CsR1R2(2分)2. （共2o分）系统结构图如图2所示:+嗣11叵T图2仁写出闭环传递函数（S）需表达式；（4 分）2、要使系统满足条件：0.707, n 2,试确定相应的参数K和;（4 分）3、求此时系统的动态性能指标。，ts ；（4分）4、r（t） 2t时，求系统由r（t）产生的稳态误差ess ；（4分）5、确定Gn（s），使干扰n（t）对系统输出c（t）无影响。（4分）K解：1、（ 4分）(s)C(s)sR(s) 1KsK2、

16、（ 4 分）K2 n2224n2 2K3、（ 4 分）o e i 4.32oK2 nKs2K s K2ss22nS40.7072nts 42.83sn24、（ 4 分）G(s)Ks(s K )1s(s 1)Kk 1v 11.414d K1 、1Gn(s)n(s)3ss-0N(s)(s)Kk5、（ 4分）令:得：Gn(s) s K3. （共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线 L0（）如图3所示:j【L( oo) dB11 3匚10,1OJt101 DO300、图3对数幅频特性曲线1、写出该系统的开环传递函数 Go（s） ; （8分）2、 写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频

17、特性。（3分）3、求系统的相角裕度 。（7分）4、 若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（ 4 分）解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式G(s)K1 1 s( s 1)( s 1)1(2由图可知:1处的纵坐标为40dB,则 L(1) 20lg40,得 K100(2 分),10和 2=100(2 分)故系统的开环传函为100G(s)sss 1110100(2 分)2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性:开环频率特性G(j )j j10 1 j100 1(1分）开环幅频特性Ao()1002 11

18、0(1 分)开环相频特性:o(S)100 190 tg 10.1 tg 10.01(1 分)3、求系统的相角裕度求幅值穿越频率,Ao()1002102 1100c 31.6rad / s ( 3 分)0( c)90tg10.1 c1tg 0.0190 tg 13.16 tg 9.316180( 2 分)1800(c)180 180 0(2 分)对最小相位系统0o临界稳定4、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后 校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加 PI或PD或PID控制器；在 积分环节外加单位负反馈。4.（8分）写出下图4所示系统的

19、传递函数斜结构图化简，梅逊公式均L3G(s)G2(s)G3(s),G（S）G4（S）无互不接触回路。（2 分）n解：传递函数G（s）:根据梅逊公式C(s) i1 （1 分）92丿R(s)4条回路：L1G2(sG(s)H(s),L2G4(s)H(s)，（2 分）2条前向通道RG1（s）G2（s）G3（s）,R2Gi（s）G4（s）,（2 分）G（s） isRi iF2 2G（s）G2（s）G3（s） Gi（s）G4（s）1 G2（s）G3（s）H（s） G4（s）H（s） Gi（s）G2（s）G3（s） Gi（s）G4（s）（1 分）5.（共20分）设系统闭环传递函数（S）器 T2s2 2ts

20、1，试求:0.2 ； T 0.08s ；0.8 ； T0.08s时单位阶跃响应的超调量调节时间tS及峰值时间tp。（7分）0.4 ； T 0.04s 和 0.4 ； T0.16s时单位阶跃响应的超调量调节时间ts和峰值时间tp。 （ 7分）3、根据计算结果，讨论参数、T对阶跃响应的影响。（6 分）解:系统的闭环传函的标准形式为:（s）i2 2s 2 Ts i2nS22 nS，其中1、0.2T 0.08s时,ts4T0.2 / 1 0.22e:4 0.081.6s0.252.7%（4tpn_0.08.I 0.220.26s分）e.8/10.821.5%8时,0.08stsn4T4 0.4s0.8

21、（3 分）tP d242s/ 1-2e 0.4/jw 25.4%2、4时,T 0.04sts4T4 0.040.40.4s分)0.4 时,0.16ststp分)3、根据计算结果，讨论参数tp0.4 / 1 e0.41 2 *4T4 0.160.4T对阶跃响应的影响。(1)系统超调%只与阻尼系数有关，而与时间常数(2)当时间常数T 一定，阻尼系数间tp增加，即初始响应速度变慢;(3)当阻尼系数一定，时间常数间tp增加，即初始响应速度也变慢。0.04J_0.4225.4%1.6s（6分）T无关,0.14s葺 0.55s0.42增大，超调增大，调整时间ts减小，即暂态过程缩短;（2 分）T增大，调整

22、时间ts增加，即暂态过程变长;（2 分）6.(共22分)已知反馈系统的开环传递函数为G（s）H（s）（3%减小;（2 分）峰值时峰值时Ks（s 1），试:3、求系统满足上面要求的相角裕度（5分）解：1、系统的开环频率特性为G(j )H(j )j (1 j )幅频特性：A（）相频特性：（）90 arctan （2 分）起点：0 ,A(0 ), (0 )900 ； (1 分)终占：八 、,A()0,180o ；:()90。180o,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P极坐标图不包围（一1, j0 ）点，则 根据奈氏判据，

23、Z= P 2N= 00 ,N系统稳定。（3分）(1 分)2、若给定输入r（t） = 2t+ 2时，要求系统的稳态误差为0.25 ,系统为1型，位置误差系数Kp=r,图2求开环增益速度误差系数KV =K，(2 分)依题意:分）得分）故满足稳态误差要求的开环传递函数为3、满足稳态误差要求系统的相角裕度：令幅频特性：A（）分）1，得0.25 ,G(s)H (s)8s(s 1)(3(22.7(2(c)90 arctan c90 arctan2.7160,(1 分)相角裕度180 ( c) 180 160 20(2 分)7.（12分）已知系统的结构如图5所示其中G（s）竝池输入信号为单位斜坡函数，求系统

24、的稳态误差（6分）。分析能否通过调 节增益k，使稳态误差小于0.2 （6分）。R(s)C(s)解：1型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为1KV(2分)而静态速度误差系数KvI叫 s G(s)H (s)K(0.5s 1)s(s 1)(2 s 1)(2分)1 1稳态误差为ess- o （2分）KvK1要使ess 0.2必须 K o25，即K要大于5 o （4分）但其上限要符合系统稳定性要求。可由劳斯判据决定其上限。系统的闭环特征方程是D(s) s(s 1)(2s 1) 0.5Ks K 2s3 3s2(1 0.5K)s K 0(1分)构造劳斯表如下3s 21 0.5Ks23K130.5K门s0

25、3s0 K0为使首列大于0, 必须 0 K 6 o综合稳态误差和稳定性要求，当5 K 6时能保证稳态误差小于0.2 o （1分）8.已知系统开环传递函数为G（s）H（s）虫一 ,k, ,T均大于0，试用 s（Ts 1）奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。（16分）解：由题已知：G(s)H(s) ,K, ,T 0,s(Ts 1)系统的开环频率特性为(2 分)G(j )H(j )开环频率特性极坐标图起点：0 ,A(0 )K (T )j(1 T )(1 T2 2),(0 )900 ； (1 分)与实轴的交点：令虚频特性为零，即1 T6所示。试求系统的开环终占：八 、,A( )0, ( )2700 ； (

26、1 分)实部 G(j x)H(j x) K ( 2 分)开环极坐标图如图 2所示。(4分)由于开环传函无右半平面的极点，则P 0当 K1时，极坐标图不包围(1, j0 )点，系统稳定。(1分)当 K1时，极坐标图穿过临界点(1, j0 )点，系统临界稳定。(1分)当 K1时，极坐标图顺时针方向包围(-1, j0 )点一圈。N 2(N N )2(0 1)2按奈氏判据，Z= P- N= 2。系统不稳定。(2分)闭环有两个右平面的极点。9.已知最小相位系统的对数幅频特性如图 传递函数。(16分)解：从开环波特图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性 环节。1K(s 1)故其

27、开环传函应有以下形式G(s) (8 分)S2 (丄 S 1)2由图可知：1处的纵坐标为40dB,则L(1) 20lg K 40,得 K 100 (2 分)又由1和 =10的幅值分贝数分别为20和0,结合斜率定义，有辽卫40，解得lg 1 lg103.16 rad/s （2 分）同理可得20 （ 10）20 或ig 1 ig 220lg130 ，2 22 1000 1 10000100 rad/s （2 分）故所求系统开环传递函数为（2分）100（二 1）G（s）s21）10010-写出下图7所示系统的传递函数器(结构图化简，梅逊公式均可)。解：传递函数G(s):根据梅逊公式G（s） RS（2

28、分）3条回路：L1G1（s）H1（s）, L2G2（s）H2（s），L3G3（s）H3（s）（ 1 分）1 对互不接触回路：LL G,(s)H,(s)G3(s)H3(s)(1 分)13Lii 1L1L31Gds)H1(s) G2(s)H2(s)G3(s)H3(s)G1(s)H1(s)G3(s)H3(s)（2 分）1条前向通道：RG1(s)G2(s)G3(s),11（2分）C(s)P 1G1(s)G2(s)G3(s)G(s)R(s)1 G(s)Hds) G2(s)H2(s)G3(s)H3(s)G(s)H1(s)G3(s)H3(s)（2分）1一.系统结构如下图8所示，求系统的超调量 %和调节时间t

29、s（ 12分）25C(sLs(s 5)图8R(s),25解：由图可得系统的开环传函为：G（s）s（s 5）(2 分)因为该系统为单位负反馈系统，则系统的闭环传递函数为,25(s)耳1 G(s)s(s 5)25s(s 5) 2552s2 5s 52(2 分)s(s 5)与二阶系统的标准形式(s) s2 ns比较，有n 552(2 分)解得0.5(2 分)所以0.5e/ 1 0.5216.3%(2 分)ts30.5 51.2s(2 分)或ts0.5 51.6s，ts3.53.5n 0.5 54 51.4s，ts.4.51.8s0.5 5十二.已知最小相位系统的开环对数幅频特性Lo()和串联校正装置的对数幅频特性 Lc()如下图9所示，原系统的幅值穿越频率为c 24.3rad Is :(共 3