中南大学自动控制原理真题及答案

中南大学自动控制原理真题及答案

一、单项选择题1.自动控制是指（）。A.人不参与操作调整的控制过程B.人直接操作，使被控量等于给定值的控制过程C.自动调节系统D.无需人为干预，使被控量自动地按照给定值变化的控制过程答案：D2.反馈控制系统是指系统中有（）。A.反馈回路B.惯性环节C.积分环节D.PID调节器答案：A3.系统的传递函数取决于（）。A.系统结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号答案：A4.二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s²+2s+4)，其阻尼比ζ为（）。A.0.5B.1C.2D.4答案：A5.一阶系统的时间常数T越大，则系统的响应速度（）。A.越快B.越慢C.不变D.不确定答案：B6.若系统的传递函数为G(s)=1/(s+1)，则其单位阶跃响应的稳态值为（）。A.0B.1C.2D.3答案：B7.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，则其开环增益K为（）。A.1B.KC.2D.3答案：B8.根轨迹起始于开环极点，终止于（）。A.开环零点B.闭环极点C.闭环零点D.无穷远处答案：A9.若系统的相角裕度γ>0，则系统（）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.不确定答案：A10.比例积分微分（PID）调节器中，积分作用的主要优点是（）。A.快速响应B.消除稳态误差C.提高系统稳定性D.抑制干扰答案：B二多项选择题1.自动控制系统通常由（）组成。A.被控对象B.测量元件C.比较元件D.放大元件E.执行元件答案：ABCDE2.下列属于控制系统性能指标的有（）。A.稳定性B.准确性C.快速性D.可靠性E.经济性答案：ABC3.系统的传递函数的特点有（）。A.与系统的结构和参数有关B.与输入信号无关C.与输出信号无关D.反映系统的动态性能E.反映系统的稳态性能答案：ABCDE4.二阶系统的性能指标与阻尼比ζ和自然频率ωn的关系为（）。A.ζ越大，超调量越小B.ζ越小，响应速度越快C.ωn越大，响应速度越快D.ωn越小，超调量越大E.ζ=1时，系统为临界阻尼答案：ACE5.下列属于改善系统性能的校正方法有（）。A.串联校正B.并联校正C.前馈校正D.反馈校正E.复合校正答案：ABCDE6.根轨迹的绘制法则包括（）。A.根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点B.根轨迹的分支数等于开环有限零点数与开环有限极点数中的大者C.实轴上的根轨迹段，其右侧开环实数零、极点个数之和为奇数D.根轨迹以共轭复数对的形式对称于实轴E.渐近线与实轴的交点为σa=(∑pi-∑zi)/(n-m)答案：ABCDE7.系统的稳定性判据有（）。A.劳斯判据B.奈奎斯特判据C.根轨迹法D.相角裕度和幅值裕度E.李亚普诺夫稳定性判据答案：ABCDE8.比例调节器的特点有（）。A.调节作用及时B.有稳态误差C.能提高系统的稳定性D.能加快系统响应速度E.能消除稳态误差答案：ABCD9.积分调节器的特点有（）。A.能消除稳态误差B.调节作用缓慢C.能提高系统的稳定性D.能加快系统响应速度E.会使系统响应变慢答案：ABE10.微分调节器的特点有（）。A.能反映输入信号的变化趋势B.能提高系统的响应速度C.对高频干扰敏感D.能消除稳态误差E.能改善系统的动态性能答案：ABCE三、判断题1.自动控制系统的控制精度与系统的稳定性无关。（）答案：错误2.传递函数相同的系统，其动态性能一定相同。（）答案：错误3.二阶系统的阻尼比ζ越大，系统的响应越平稳。（）答案：正确4.系统的开环增益越大，系统的稳态误差越小。（）答案：正确5.根轨迹上的点满足相角条件和幅值条件。（）答案：正确6.若系统的相角裕度γ<0，则系统不稳定。（）答案：正确7.PID调节器中，比例作用主要用于快速响应，积分作用主要用于消除稳态误差，微分作用主要用于改善动态性能。（）答案：正确8.系统的传递函数只取决于系统的结构和参数，与输入输出信号无关。（）答案：正确9.一阶系统的单位阶跃响应是单调上升的曲线。（）答案：正确10.反馈控制系统能抑制干扰对系统输出的影响。（）答案：正确四、简答题1.简述自动控制系统的基本组成部分及其作用。答案：自动控制系统由被控对象、测量元件、比较元件、放大元件、执行元件组成。被控对象是被控制的物理量；测量元件测量被控量；比较元件比较给定值与测量值；放大元件放大偏差信号；执行元件根据偏差信号对被控对象进行控制。2.什么是系统的传递函数？它有哪些特点？答案：传递函数是零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。特点有与系统结构和参数有关，与输入输出信号无关，反映系统动态和稳态性能。3.简述二阶系统的性能指标与阻尼比ζ和自然频率ωn的关系。答案：ζ越大，超调量越小；ωn越大，响应速度越快。ζ=1时为临界阻尼，系统无超调；ζ>1时为过阻尼，响应慢；ζ<1时为欠阻尼，有超调。4.根轨迹法的基本概念和绘制法则是什么？答案：根轨迹是系统开环增益从零到无穷变化时，闭环极点在s平面上的轨迹。绘制法则包括起始于开环极点，终止于开环零点；分支数等规则；实轴根轨迹段规则；渐近线规则等。五、讨论题1.讨论如何通过校正方法改善系统的性能。答案：可采用串联校正、并联校正、前馈校正、反馈校正和复合校正等方法。串联校正通过在系统前向通道中加入校正装置改变系统性能；并联校正如局部反馈校正可改善系统动态性能；前馈校正可抵消干扰影响；反馈校正能改变系统结构参数；复合校正综合多种校正方式，有效改善系统稳定性、准确性和快速性。2.分析比例、积分、微分调节器在控制系统中的作用及优缺点。答案：比例调节器调节及时，能加快响应但有稳态误差；积分调节器可消除稳态误差，但调节缓慢；微分调节器反映变化趋势，提高响应速度但对高频干扰敏感。在实际中常结合使用，发挥各自优势，如PID调节器综合三者优点，改善系统性能。3.探讨系统稳定性与稳态误差之间的关系。答案：一般来说，系统稳定性好并不意味着稳态误差小。稳定的系统能保证其输出不会无限制增长，但稳态误差取决于系统的结构和参数以及输入信号等。例如增加开环增益可减小稳态误差，但可能影响系统稳定性，需综合考虑两者关系进行系统设计和调整，以达到满意的性能。4.讨论如何根据系统的性能指标要求设计自动控制系统。