自动控制系统考试模拟试卷

考试时间：120分钟满分：100分考试形式：闭卷---注意事项：1.请考生务必将自己的姓名、学号填写在答题纸的相应位置。2.所有答案请书写在答题纸指定区域内，超出区域的答案无效。3.字迹工整，卷面整洁，涂改处需清晰，否则可能影响评分。4.注意合理分配答题时间。---一、填空题(每空1分，共20分)1.自动控制系统是由被控对象、控制器、__________和__________等基本环节组成。2.对一个自动控制系统的基本要求可以概括为：稳定性、__________和__________。3.线性系统最重要的特性是__________，而非线性系统通常具有__________、__________等复杂现象。4.传递函数是在__________条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。5.系统的开环传递函数为G(s)H(s)，则其闭环特征方程为__________。6.时域分析法中，典型的输入信号有阶跃信号、__________信号和__________信号等。7.控制系统的稳态误差与系统的型别和__________有关，也与输入信号的__________有关。8.根轨迹是当系统中某一__________变化时，闭环特征根在__________上移动的轨迹。9.频率特性包括幅频特性和__________特性，它们都是__________的函数。10.在Bode图中，开环对数幅频特性的低频段主要由系统的__________和__________决定，反映了系统的稳态精度。11.奈奎斯特稳定判据是利用开环频率特性曲线来判断__________稳定性的判据。12.串联超前校正主要是利用校正装置的__________特性来改善系统的动态性能。二、选择题(每题2分，共20分)1.下列关于自动控制系统中反馈的说法，正确的是（）。A.反馈一定能提高系统性能B.负反馈是使系统稳定工作的基本条件之一C.开环系统中也存在反馈环节D.反馈只能从输出端引向输入端2.已知某系统的传递函数为G(s)=1/(s²+2s+3)，则该系统的阻尼比ζ为（）。A.1B.√3C.2D.1/√33.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/(s(s+1))，当K增大时，系统的（）。A.稳定性变好，稳态误差增大B.稳定性变差，稳态误差减小C.稳定性变好，稳态误差减小D.稳定性变差，稳态误差增大4.对于一个典型的二阶系统，在欠阻尼状态下，下列哪种说法是错误的（）。A.阻尼比越小，超调量越大B.自然频率越大，调节时间越短C.存在等幅振荡D.上升时间随阻尼比的增大而增大5.系统的型别是由开环传递函数中（）的个数决定的。A.积分环节(1/s)B.微分环节(s)C.惯性环节(1/(Ts+1))D.振荡环节(1/(s²+2ζωns+ωn²))6.根轨迹起始于（），终止于（）。A.开环极点，开环零点B.开环零点，开环极点C.闭环极点，闭环零点D.闭环零点，闭环极点7.频率特性G(jω)的Nyquist图与负实轴交点的频率称为（）。A.截止频率B.穿越频率C.谐振频率D.自然频率8.若某最小相位系统的相角裕度γ>0，幅值裕度Kg>1，则该系统（）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法判断9.PID控制器中，积分作用的主要目的是（）。A.加快响应速度B.减小超调量C.消除稳态误差D.提高稳定性10.在系统校正中，为了减小稳态误差，应引入（）。A.串联超前校正B.串联滞后校正C.串联滞后-超前校正D.局部反馈校正三、简答题(共30分)1.试简述传递函数的定义及其主要特点。(8分)2.什么是系统的时域性能指标？请列举至少四项动态性能指标和两项稳态性能指标。(8分)3.简述线性系统稳定的充分必要条件，并说明劳斯稳定判据的主要作用。(7分)4.什么是校正？校正的目的是什么？常用的串联校正装置有哪些类型？(7分)四、分析与计算题(共30分)1.（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/[s(s+2)(s+4)]。(1)绘制系统根轨迹的大致图形（要求：求出起点、终点、实轴上的根轨迹段、分离点或汇合点——若存在）。(2)确定使系统闭环稳定的开环增益K的取值范围。(3)若要求系统的一对闭环主导极点的阻尼比ζ=0.5，试确定相应的K值。2.（15分）某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=10/[s(0.1s+1)(0.05s+1)]。(1)绘制该系统的开环对数频率特性（Bode图）的近似折线。要求：计算各转折频率，确定低频段斜率及延长线与0dB线交点频率，计算各转折频率处的斜率变化，并大致画出幅频特性曲线。(2)利用Bode图估算该系统的幅值穿越频率ωc、相角裕度γ和幅值裕度Kg（或20lgKg）。(3)根据相角裕度和幅值裕度判断该系统的稳定性。---参考答案与评分标准（供阅卷参考）（注：此处仅为示例，完整参考答案需根据题目详细制定，包括各题的具体得分点和扣分标准。）一、填空题(每空1分，共20分)1.执行器/执行机构，传感器/检测装置(或比较器/控制器，测量元件)2.准确性/精确性，快速性/动态响应3.叠加性/齐次性，饱和，自激振荡(或死区、间隙等)4.零初始5.1+G(s)H(s)=06.斜坡，脉冲(或加速度)7.开环增益，形式/类型/输入信号的阶次8.参数(通常指开环增益K)，s平面/复平面9.相频，频率/ω10.型别/积分环节的个数，开环增益/K11.闭环系统12.相位超前/提供相位超前角二、选择题(每题2分，共20分)1.B2.A3.B4.C5.A6.A7.B8.A9.C10.B（后续简答题和分析与计算题的参考答案与评分标准略，实际试卷中应详细给出解题步骤、公式应用、结果要求及各步骤分值。）---命题人：[资深文章作者]审核人：[相关学科专家]日期：[出卷日期]---