自动控制原理测试卷及答案

自动控制原理测试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.线性定常连续系统的脉冲响应为g(A.  B.  C.  D.答案：A2.单位负反馈系统开环传递函数G(s)=，当A.增大  B.减小  C.不变  D.先增后减答案：B3.某最小相位系统的Bode图在ω=10

A.  B.  C.  D.答案：B4.对于采样周期为T的离散系统，若其z传递函数为G(A.  B.  C.  D.答案：A5.采用PID控制器时，微分时间常数过大可能导致（）A.系统响应变慢  B.高频噪声放大  C.稳态误差增大  D.超调消失答案：B6.某系统状态方程为x˙=AA.临界稳定  B.渐近稳定  C.不稳定  D.无法判断答案：B7.根轨迹起始于（）A.开环零点  B.开环极点  C.闭环零点  D.闭环极点答案：B8.若单位反馈系统开环传递函数为G(s)A.0  B.5  C.10  D.∞答案：C9.采用双线性变换s=A.低频  B.中频  C.高频  D.全频段答案：C10.若离散系统闭环特征方程为−1.2A.稳定  B.临界稳定  C.不稳定  D.无法判断答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.关于Nyquist稳定性判据，下列说法正确的是（）A.开环稳定时，若Nyquist曲线不包围(−B.开环不稳定时，若Nyquist曲线逆时针包围(−C.Nyquist曲线对称于实轴D.Nyquist曲线可用于非最小相位系统答案：ABCD12.下列哪些措施可以提高系统的相角裕度（）A.减小开环增益  B.加入相位超前网络  C.降低系统型别  D.加入相位滞后网络答案：AB13.关于状态空间描述，下列说法正确的是（）A.状态变量的选取不唯一B.能控性判据为rankC.能观性判据为rankD.状态反馈不改变系统的能观性答案：ABC14.关于离散系统的稳定性，下列说法正确的是（）A.所有闭环极点位于单位圆内则系统稳定B.双线性变换后可用Routh判据C.Jury判据可直接用于高阶离散系统D.采样周期越大，系统越容易稳定答案：ABC15.关于PID控制器参数整定的Ziegler–Nichols经验法，下列说法正确的是（）A.先求临界增益和临界周期B.P控制器参数=C.PI控制器参数=D.PID控制器参数=答案：ABCD三、填空题（每空2分，共20分）16.已知单位负反馈系统开环传递函数G(s)=，其闭环阻尼比答案：417.二阶系统超调量公式为σ%=100%，当答案：4.318.连续系统传递函数G(答案：−5；19.某离散系统采样周期T=0.1

答案：120.状态方程x˙答案：[021.采用零阶保持器时，采样频率应大于系统最高频率分量的________倍。答案：222.若Nyquist曲线在ω=答案：增益穿越（或截止）23.滞后校正网络的最大相位滞后角与参数α的关系为sin=，当α=0.1时，答案：54.924.离散系统闭环特征方程−1.5答案：−0.1四、简答题（每题8分，共24分）25.简述相位超前校正网络的设计步骤，并说明其对系统性能的影响。答案：(1)根据稳态误差要求确定开环增益K；(2)画出未校正系统的Bode图，读取当前相角裕度和增益穿越频率；(3)计算需要增加的相角=−(4)由α=(5)确定新的增益穿越频率==(6)确定滞后段转折频率和；(7)将校正网络传递函数(s影响：提高相角裕度，增大带宽，加快响应，但对高频噪声敏感，稳态误差不变。26.说明能控性与能观性的物理意义，并给出单输入单输出系统能控且能观的充分必要条件。答案：能控性：任意初始状态可在有限时间内通过适当输入转移到任意目标状态，反映输入对状态的支配能力。能观性：任意初始状态可通过有限时间内的输出观测唯一确定，反映输出对状态的反映能力。SISO系统能控且能观的充分必要条件：传递函数无零极点对消，即分子分母互质。27.写出离散系统Z变换的定义式，并证明线性性质：Z{答案：定义：F(证明：Z{五、计算题（共41分）28.（10分）已知单位负反馈系统开环传递函数G((1)绘制K从0→(2)求根轨迹与虚轴交点及对应的临界增益。答案：(1)极点：0,渐近线交点：==夹角：θ=(2)特征方程：+7Routh表：1令70−辅助方程：7+29.（10分）系统状态空间描述为x(1)求系统传递函数G((2)设计状态反馈u=−Kx，使闭环极点位于答案：(1)G((2)设K=det(期望多项式：(s比较系数：4+=14故K=30.（10分）离散系统如图所示（略图），其中被控对象连续传递函数(s)=(1)求开环z传递函数G((2)若采用数字控制器D(z)答案：(1)含ZOH的广义对象：G(查表得：Z{代入=0.6065G((2)特征方程：1+整理：+(Jury判据：①D(②D(③||综合得：0<31.（11分）某最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如下（描述）：低频段斜率为−20

dB/dec，且在ω在=10处斜率变为−在=100处斜率变为−(1)写出系统开环传递函数G((2)求相角裕度γ；(3)若