大学一年级自动控制原理基础理论知识点测验试题及答案

大学一年级自动控制原理基础理论知识点测验试题及答案考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________一、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动控制系统的基本组成不包括以下哪一项？A.给定值B.执行机构C.干扰信号D.反馈环节2.在自动控制系统中，描述系统输出量与输入量之间关系的数学模型称为？A.传递函数B.状态方程C.频率响应D.系统框图3.一阶系统的典型响应曲线是？A.正弦波B.指数衰减曲线C.阶跃响应D.对数曲线4.二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统响应属于？A.欠阻尼B.临界阻尼C.过阻尼D.无阻尼振荡5.控制系统的稳定性是指系统在受到扰动后？A.输出持续振荡B.输出逐渐恢复原值C.输出无限增大D.输出保持不变6.系统的传递函数G(s)的表达式为G(s)=K/(s+1)，其时间常数τ为？A.KB.1/KC.1D.-17.在根轨迹法中，闭环特征方程的根轨迹是指？A.开环传递函数的极点轨迹B.闭环传递函数的极点轨迹C.开环传递函数的零点轨迹D.闭环传递函数的零点轨迹8.控制系统的稳态误差是指系统在输入信号作用下，输出量与输入量之间的？A.瞬态偏差B.持续偏差C.相位偏差D.幅值偏差9.在频域分析法中，系统的相频特性是指？A.输出信号的相位随频率变化的关系B.输出信号的幅值随频率变化的关系C.输入信号的相位随频率变化的关系D.输入信号的幅值随频率变化的关系10.控制系统的抗干扰能力主要取决于？A.系统的带宽B.系统的增益C.系统的阻尼比D.系统的反馈强度二、填空题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动控制系统的基本要求包括______、______和______。2.一阶系统的传递函数一般表示为______。3.二阶系统的自然频率ωn与阻尼比ζ的关系式为______。4.系统的传递函数G(s)在s平面上的极点决定了系统的______。5.根轨迹法中，系统的开环传递函数G(s)H(s)的极点数与零点数之差为______。6.控制系统的稳态误差分为______、______和______三种类型。7.频域分析法中，系统的幅频特性是指______。8.控制系统的带宽是指系统对______信号的响应范围。9.控制系统的稳定性判据包括______和______。10.反馈控制系统中的主反馈回路的作用是______。三、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）1.自动控制系统的目的是使系统的输出量精确地跟随输入量的变化。（√）2.一阶系统的阶跃响应曲线是一条直线。（×）3.二阶系统的阻尼比ζ越大，系统响应越快。（×）4.系统的传递函数只与系统的结构有关，与输入信号无关。（√）5.根轨迹法可以用来分析系统的稳定性。（√）6.控制系统的稳态误差与系统的类型有关。（√）7.频域分析法中，系统的相频特性与系统的幅频特性无关。（×）8.控制系统的带宽越宽，系统的抗干扰能力越强。（×）9.控制系统的稳定性判据包括劳斯判据和奈奎斯特判据。（√）10.反馈控制系统中的主反馈回路可以减小系统的稳态误差。（√）四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）1.简述自动控制系统的基本组成及其功能。2.解释什么是二阶系统的阻尼比ζ，并说明其对系统响应的影响。3.简述频域分析法中，系统的幅频特性和相频特性的定义及其意义。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）1.已知某二阶系统的传递函数为G(s)=10/(s^2+2s+10)，求该系统的自然频率ωn和阻尼比ζ，并判断系统的稳定性。2.某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，试用劳斯判据确定该系统稳定的K值范围。【标准答案及解析】一、单选题1.C解析：自动控制系统的基本组成包括给定值、执行机构、反馈环节和控制器，干扰信号不属于基本组成。2.A解析：传递函数是描述系统输出量与输入量之间关系的数学模型。3.B解析：一阶系统的典型响应曲线是指数衰减曲线。4.D解析：阻尼比ζ=0时，系统响应为无阻尼振荡。5.B解析：稳定性是指系统在受到扰动后输出逐渐恢复原值。6.C解析：传递函数G(s)=K/(s+1)的时间常数τ=1。7.B解析：根轨迹法中，闭环特征方程的根轨迹是指闭环传递函数的极点轨迹。8.B解析：稳态误差是指系统在输入信号作用下，输出量与输入量之间的持续偏差。9.A解析：相频特性是指输出信号的相位随频率变化的关系。10.A解析：系统的带宽越宽，系统的抗干扰能力越强。二、填空题1.稳定性、准确性、快速性解析：自动控制系统的基本要求包括稳定性、准确性和快速性。2.G(s)=K/(τs+1)解析：一阶系统的传递函数一般表示为G(s)=K/(τs+1)。3.ωn=√(1-ζ^2)解析：二阶系统的自然频率ωn与阻尼比ζ的关系式为ωn=√(1-ζ^2)。4.稳定性解析：系统的传递函数在s平面上的极点决定了系统的稳定性。5.极点数与零点数之差解析：根轨迹法中，系统的开环传递函数G(s)H(s)的极点数与零点数之差为极点数与零点数之差。6.positionerror、velocityerror、accelerationerror解析：控制系统的稳态误差分为位置误差、速度误差和加速度误差三种类型。7.输出信号的幅值随频率变化的关系解析：幅频特性是指输出信号的幅值随频率变化的关系。8.高频解析：控制系统的带宽是指系统对高频信号的响应范围。9.劳斯判据、奈奎斯特判据解析：控制系统的稳定性判据包括劳斯判据和奈奎斯特判据。10.减小系统的误差解析：反馈控制系统中的主反馈回路的作用是减小系统的误差。三、判断题1.√解析：自动控制系统的目的是使系统的输出量精确地跟随输入量的变化。2.×解析：一阶系统的阶跃响应曲线是一条指数曲线，不是直线。3.×解析：二阶系统的阻尼比ζ越大，系统响应越慢。4.√解析：系统的传递函数只与系统的结构有关，与输入信号无关。5.√解析：根轨迹法可以用来分析系统的稳定性。6.√解析：控制系统的稳态误差与系统的类型有关。7.×解析：相频特性与系统的幅频特性有关。8.×解析：控制系统的带宽越宽，系统的抗干扰能力越弱。9.√解析：控制系统的稳定性判据包括劳斯判据和奈奎斯特判据。10.√解析：反馈控制系统中的主反馈回路可以减小系统的稳态误差。四、简答题1.自动控制系统的基本组成及其功能：给定值：系统的输入信号，用于设定系统的期望输出。执行机构：根据控制器的指令，对系统进行物理操作。反馈环节：将系统的输出信号反馈到输入端，用于与给定值进行比较。控制器：根据比较结果，产生控制信号，用于调整系统的输出。2.二阶系统的阻尼比ζ是指系统响应的衰减速度，其值在0到1之间时，系统响应为欠阻尼振荡；ζ=1时，系统响应为临界阻尼；ζ>1时，系统响应为过阻尼。阻尼比越大，系统响应越慢。3.频域分析法中，系统的幅频特性是指输出信号的幅值随频率变化的关系，相频特性是指输出信号的相位随频率变化的关系。幅频特性可以用来分析系统的滤波性能，相频特性可以用来分析系统的相位滞后。五、应用题1.已知某二阶系统的传递函数为G(s)=10/(s^2+2s+10)，求该系统的自然频率ωn和阻尼比ζ，并判断系统的稳定性。解析：二阶系统的传递函数一般表示为G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωns+ωn^2)，与题目中的传递函数比较，可以得到：ωn^2=10，ωn=√10≈3.162ζωn=2，ζ=1/(2ωn)=1/(2√10)≈0.158系统的稳定性判断：由于ζ<1，系统为欠阻尼系统，稳定。2.某控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))