自动控制理论模拟试卷及答案3

由劭校制理给被基（三）

（主观题可在试卷反面作答）

一、单项选择题（每小题2分，共30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.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

3.PID控制器的传递函数形式是（）

A.5+3sB.5+3-C.5+3s+3-D.5+—

SSS+1

4.已知系统的特征方程为（s+l）（s+2）（s+3）=s+4,则此系统的稳定性为（）

A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.无法判断

5.由电子线路构成的控制器如下图所示，它是（）

A.超前校正装置

B.滞后校正装置

C滞后一超前校正装置

D.超前一滞后校正装置

6.进行串联超前校正后，校正前的穿越频率3c与校正后的穿越频率'c的关系，通常是（）

A.3C=B.G)C>(Occ.Wc<D.3c与"无关

7.闭环系统特征方程为G（s）H（s）=-l,其中G（s）H（s）的矢量表示为（）

A.1/（2/-H）JrB.1/±（2/+1）JiC.1/(±2Zn)D.l/(±Zn)

（各备选项中/=0,1,2……）

8.状态转移矩阵⑴的重要性质有（）

C.4>k(t)=k<i)(t)

A.6（0尸1B.6-长尸-<l）（t）D.<l>(ti+t2)=6(11)+4>(t2)

9.比例环节的频率特性相位移0（（D）=（）

A.90°B.-9O0C.0°D.-1800

10.PI控制规律指的是（）

A.比例、微分B上匕例、积分C.积分、微分D.比例、积分、微分

II.设系统的开环传递函数为，S（S+D（S+5）要使系统稳定，K值的取值范围为（）

A.K>0B.K<40C.0<K<40I）.0<K<30

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.设开环系统的频率特性为G（js）=1/（1+"。）2,则其频率特性的极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点的

频率值3=rad/So（）

A.0.1B.1C.10D.2

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g的值为（）

A.OW&<0.707B.0<&v1C.€>0.707DY>1

15.若系统x=It.k+[:]具有状态可控性,则常系数a,b的关系应满足()

A.a-bKOB.2b?-b-a#:0C.a-b=OD.2b2-b-a=0

二、填空题(每小题1分，共10分)

16、将系统的单位脉冲响应进行拉氏变换，则得到o

17、在励磁控制系统中，是被控对象。

18、所谓环节的负载效应，指的是环节的负载对的影响。

19、采用拉氏变换可将线性系统的微分方程转换成相应的传递函数，故传递函数为________函数。

20、比例环节和延迟环节有一个共同特点，即o

21、系统的稳态误差与输入信号的形式及有关。

22、状态方程X=AX+Bu的解为X(t)=o

23、在系统开环传递函数中增加极点，对系统的性能是不利的。

24、超前校正装置的奈氏曲线为一个°

25、对于任意给定时刻t,状态向量X(t)在状态空间中是o

三、名词解释(每小题3分，共12分)

26、连续控制系统：27、特征方程式：

28、渐近稳定性：29、最小相位系统：

四、问答题(每小题5分，共20分)

30、对自动控制系统的性能要求是什么？

31、控制系统的典型输入信号有哪几种？试写出其数学表达式。

32、在0<£<1,£=0,£三种情况下，标准一阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么?

•f-4I~|「1-

33、设系统的状态空间描述为X=2_3X+2u；y=[l0]X,试判别系统状态的可控性和可观性。

五、计算题(第34题8分，第35、36题各10分，共28分)

34、已知单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=1/(5+10)求：1)r(t)=l(t)时的输出y(t)；

求：2)调整时间f,(△=±2%)。

35、系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数。

36、设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。

s(s+l)(s+4)

参考答案

一、选择题：

LB2.C3.C4.A5.A6.C7.B8.A9.C

10.Bll.D12.D13.B14.A15.B

二、填空题

16、系统的传递函数：17、发电机；18、环节之传递函数：19、复变；20、输入与输出信号的形状相

同；21、系统的结构与参数;22、4>(t)X(O)+flo4>(t-T)Bu(T)6ft；23、动态;24、半圆;25、一个点。

三、名词解释

26、连续控制系统一一其所有信号都是时间的连续函数的控制系统。

27、特征方程式一一传递函数的分母多项式称为系统的特征方程式。

28、渐近稳定性一一指系统没有输入作用时，仅在初始条件作用下，输出能随时间的推移而趋于零(指

系统的平衡状态)的性能。

29、最小相位系统一一开环传递函数的极点和零点均位于s左半平面的系统。

四、问答题

30、对自动控制系统的性能要求为三个方面：稳定性，快速性和准确性。

1)稳定性，是最基本的要求，不稳定的控制系统是不能工作的。

2)快速性，在稳定前提下，希望过渡过程越快越好。

3)准确性，希望动态偏差和静态偏差越小越好。

0,r<0

31、阶跃函数阶跃进函数的幅值。

0,r<0

4/)=、八

斜坡函数0v—斜坡函授数的斜率

0,r<0

R

0,/<0

'⑺*Rr,x(f)=<一,0<f<£

£

抛物线函数12；脉冲函数、R—常数;

正弦函数x(t)=Asin(wt+o)式中A—正弦函数的最大幅值3——角频率0—相位角

32、(1)0<&<1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)121时，输出响应为非周期过程。(注：或用图示说明也可)

-1-2'

33、rank[BAB]=rank=1<n=2,系统状态不完全可控。

2-4

C0

rank=2=n,系统状态完全可观测。

CA

五、计算题

34、解：系统的闭环传递函数为

10

丫⑸=s+l()二10二0.5

X(s)-।I。-5+20-0.055+1

54-102分

1010

y(s)=-RG)=一(---------)

5+20s(s+20)2ss+2()2分

-201)

1)2分

当4=±2%时,一阶系统的ta=4T=4X0.05=0.2秒(2分