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.微分环节C

2、.积分环节D.惯性环节，106 .若系统的开环传递函数为s（5s2）临界稳定。有（C）,则它的开环增益为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I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）2s5C.过阻尼系统D.零阻尼系统con,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）1Ts,当频率OOO1,T时，则相频特性 G（j）为（A）10.最小相位系统的开环增益越大，其（A.振荡次数越多C.相位变化越小11.设系统的特征方程为Dss48s3A.稳定B.临界稳定D）B.稳定裕量

3、越大D.稳态误差越小17s216s50,则此系统（A）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:s(s1)(s5)，当k=（C）时，闭环系统43213.设系统的特征方程为 Ds3s10s5ss20,则此系统中包含正实部特征的个数14.单位反馈系统开环传递函数为5s26ss,当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（C）故所求开环传递函数为12c/c,ss0.105s1若已知某串联校正装置的传递函数为44.解:k1由图知该系统的开环传递函数为不(2分)sTs2Ts1其中T=3(1分)3由低频渐近线与横轴交点为10,得k10(2分)修正量 L2010g(2)10,得 0.158(

4、2分)Gc(s)10s1A.反馈校正C.相位滞后一超前校正16.稳态误差ess与误差信号A.esslimE(s)s0C.esssimE(s),则它是一种(D)B.相位超前校正D.相位滞后校正E(s)的函数关系为(B)B.esslimsE(s)s0D.esslimsE(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.减小增益B.超前校正C滞后校正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D.滞后-超前弧线19.开环传递函数为G(s)H(s)=K，则实轴上的根轨迹为(C)s(s3)A.(-3,8)B.(0,8)C.(-oo,-3)D.(-3,

5、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位移D.速度k_1或记为一(k10T-s(T2s22Ts1)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，称为（A）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（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（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

6、的元件称为（B）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件15.某典型环节的传递函数是Gs,则该环节是（C）5s1A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.微分环节7.引出点前移越过一个方块图单元时， 应在引出线支路上 （C）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C.7D.1229.时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（D）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（D）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Dss42s3s22s10,则此系统中包含正实部特征的个数0

7、.158)D.设定量D）指标密切相关。6.已知系统的微分方程为3XOt6x0t2xot2xit,则系统的传递函数是（A）A.-3s26s2B.-3s26s22s26s3D.2s216s3A.并联越过的方块图单元C.串联越过的方块图单8.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）12.般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量为（C）6090为（C）2一，、一，设一阶系统的传递函数是Gs，且容许误差为5%,则其调整时间为（0）s1差为（A）D.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C.相位滞后一超前校正D.反馈校正D）条件就

8、够了。C幅值条件D.幅值条件+幅角条件16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)s1，、一,s1,则它是一种（A）0.1s118.某校正环节传递函数Gc（s）100s10s11,则其频率特性的奈氏图终点坐标为（D）A.(0,j0)B.(1,j0)1C.(1,j1)D.(10,j0)19.系统的开环传递函数为s(s1)(s2),则实轴上的根轨迹为（B）20.A.（-2,-1）和（0,8）0.（0,1）和（2,8）A、B是高阶系统的二个极点,分析系统时可忽略极点AoB.（-8,-2）和（-1,0）D.（-8,0）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

9、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，并以传递函数形式表示。42.解:my(t)Dy(t)出ly。)F(t)(ms2Dsk1k2)Y0(s)Fi(s)G(s)12msDsk1k2（分）（分）43.13.14.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（D)KA.Ts1B.s(sa)(sb)K0.s(sa)KD.s(sa)15.单位反馈系统开环传递函数为Gs4(s3s,当输入为单位斜坡时，其加速度误2）17.43.已知系统的传递函数43.解:系统有一比例环节:积分环节:惯性环节:y#D丁110一G(s)，试分析系统由哪些环节组成并回出系统的图

10、。s(0.1s1)K1020log1020(1分)0.1s1转折频率为1/T=1040200-20-40/G(jco)220LogG(jco)l-2000-45-90-1350-1800110w44.电子心分环节若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(2)若期望心速为60次/min,并突然接通起搏器,大。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）起搏器心筮实际心速44.解:传递函数GsK0.05s10.05s0.05当 0.5 时,K=20,con=20K0.0521ss0.050.0052n（2

11、）由以上参数分析得到其响应公式：nt2C（t）1e=sinn、12*tarctg-得C（1）=次每秒，即60次每分钟，当 0.5 时，超调量%16.3%,最大心速为次。1.自动控制原理3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2.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（B）3.环节去影响控制信号。A.输出量B.输入量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.扰动量D）C.比较元件4.某典型环节的传递函数是GsA.比例环节B.惯性环节1,则该环卫是（TsC.积分环节5.已知系统的单位脉冲响应函数是6.A与s梅逊公式主要用

12、来（A.判断稳定性C求系统的传递函数BsC）7.8.K0?05（4分）（2分）（1分）（1分）B）D.数字控制系统进行直接或间接地测量，通过反馈D设定量D.执行元件C）D.微分环节0.1t2,则系统的传递函数是（A）B.计算输入误差D.求系统的根轨迹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（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）指标密切相关。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7,其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为(B)s2C.Z2A.非最小相位系统B.最小相位系统C不稳定系统界稳定。100s119.某校正环节传递函数G

13、c(s),则其频率特性的奈氏图终点坐标为(D)10.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(B)11.一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量为(C)1530609012.某系统的闭环传递函数为:GBs2k3s24s2k当k=(C)时，闭环系统临9.设一阶系统的传递G(s)D.12D.振荡系统13.开环传递函数为 G(s)H(s)KS3(S4),则实轴上的根轨迹为(A.(-4,8)B.(4,0)C.(一,一4)D.(0,14.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(s23s2)误差为(A)D.15.系统的传递函数Gss2(s1)(s,其系统的增益和型

14、次为4)B)4,16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gj(s)4,4S12s12,则它是一种(C)10s10.2s1A.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=cB.ccC.c0,10a0,从而0a36。(2)将d-1=s代入上式,得32d9d9d10a19(3分)(2分)dddd19(81-10a+19)/910a-19910a-19同理得到:acodconB.3concodC.oncorcodD.oncodcor11.设系统的特征方程为 Ds3s410s35s2s20,则此系统中包含正实

15、部特征的个数有（C）12.根据系统的特征方程Ds3s3s23s50,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.某反馈系统的开环传递函数为:(2s1)s2(T1s1)B）时，闭环系统稳定。C.T12D任意TI和214.单位反馈系统开环传递函数为Gs15.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.216.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc（s）一,则它是一种（D）sA.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18.在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是

16、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）20.直流伺服电动机一测速机机组（型号为70SZD01F24MB）实际的机电时间常数为（D）msmsmsms41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。Ky0(t)k2y0(t)Fi(t)k2D2sk1DIS2:)K(s)Fi(s)PjA.jmZii1mC.mnZPJji1j1nmmnZiPjB.1j-nmnmPZjjj1i1D.nm41.解:my。(t)(ms2G(s)k2D2s_10G(s),分析系统由哪些环节组成

17、，并回出系统的s(s1)Bode图。系统有一比例环节：K=1020log10=20积分环节:1/S惯性环节：1/(S+1)转折频率为1/T=144.解：1)系统的特征方程为：D(s)2s33s2sk0分)s(s1)(2s1)(l)求使系统稳定的开环增益k的取值范围；(2)求k=1时的幅值裕量；(3)求k=,输入x(t)=1+t时的系统的稳态误差值ess。43.已知给定系统的传递函数(分)(1分)(分)(2(2分)由劳斯阵列得:0kcC.c0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44.设控制系统的开环传递函数为G(S)=Ws2)(s4)试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定

18、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。(2)实轴上的0至-2和-4至-8间的线段是根轨迹。(3)渐近线的倾角分别为土渐近线与实轴的交点为 b180。24=-23(1分)(1分)(1分)(1分)(4)分离点： 根据公式处=0,ds得:S1=,S2=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，&=才是实际分离点。(1分)（5）根轨迹与虚轴的交点：31=0,K=0;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：0KcC.ccD.与c、c无关B.arcsin二-1T21cT21C.arcsi

19、nT2118.开环传递函数为 G(s)H(s)，则实轴上的根轨迹为(C)(s2)(s5)A.(-2,8)B.(-5,2)C.(-8,-5)D.(2,8)19.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.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。17.超前校正装置的频率特性为1T2j1T2j1),其最大超前相位角m为(A)A.arcsin-1T2D.arcsinT244.解：1)绘制系统根轨迹图2）由根

20、轨迹法可知系统的稳定范围是：0K*0,a0,则闭环控制系s（sa）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（D）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、车入和干扰有关D.它始终为0补充六、（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为G（s）H（s）16.当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对

21、于I型系统其稳态误差为（D）kD.17.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc（s）2s,则它是一种（C）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，为降低其年 I 态误差优先选用（A）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 GsHs（D）C.（2k+1）兀/2（k=0,1,2,）20.主导极点的特点是（A）A.距离虚轴很近D.(2k+1)兀(k=0,1,2,)44.单位反馈系统的开环传递函数为B.距离实轴很近D.距离实轴很远_1,、Gk（s），求:s11）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

22、号为 Xi（t）sin（t30），系统的稳态输出44.解：1(1)0型系统SS0.5K1K1(2)GB(S)G(s)1Gk(s)（2分）（2分）频率特性为GB（j）幅频特性GB（j）1GB。）1121,241.5相频特性GB(j)arctan2arctan0.5系统的稳态输出为sint30arctan0.5（1分）（1分）（1分）（1分）（2分）s(s1)_oo一J*0：（）900180,曲线位于第3象限与实轴无交点。（1分）：开环频率幅相特性图如图2所示。1一,11判断稳定性：开环传函无右半平面的极点，则P0,:极坐标图不包围（一1,j0）点，则N01-一根据奈氏判据，Z=P-2N=0系统稳

23、定。（3分）图22、若给定输入r（t）=2t+2时，要求系统的稳态误差为，求开环增益K:系统为1型，位置误差系数Kp=oo,速度误差系数KV=K,分）依题意:essAKv0.25,K分）得（2分）故满足稳态误差要求的开环传递函数为 G（s）H（s）8s（s1）(2(3K8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幅频特性：A（）G(j)H(j)j(1j)相频特性：()90oarctanK应取（2分）（2分）起点:0,A(0),(0)90；(1分)终点:,A()0,()180;(1 分)3、满足稳态误差要求系统的相角裕度8,一令幅频特