2026年(电气自动化技术)自动控制原理试题及答案

2026年（电气自动化技术）自动控制原理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.开环控制系统的输出量对系统的控制作用（）。A.有直接影响B.有间接影响C.无任何影响D.仅在扰动时产生影响答案C2.线性定常系统传递函数的定义是（）。A.零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比B.非零初始条件下，输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比C.输出信号与输入信号时域之比D.系统在单位脉冲输入作用下的输出答案A3.一阶惯性环节G(s)A.越快B.越慢C.不变D.先快后慢答案B4.欠阻尼二阶系统（0<A.单调上升B.衰减振荡C.等幅振荡D.发散振荡答案B5.闭环系统稳定的充分必要条件是（）。A.开环极点全部位于s平面左半部B.闭环零点全部位于s平面左半部C.闭环极点全部位于s平面左半部D.开环零点全部位于s平面左半部答案C6.设某系统开环传递函数为G(A.0型系统B.Ⅰ型系统C.Ⅱ型系统D.Ⅲ型系统答案B7.根轨迹的起点是（）。A.开环零点B.开环极点C.闭环零点D.闭环极点答案B8.采用比例积分（PI）控制的主要目的是（）。A.提高系统的稳定性B.加快系统的响应速度C.消除或减小稳态误差D.抑制高频干扰答案C9.设开环传递函数在s平面右半部无极点，则闭环系统稳定的充分必要条件是开环奈奎斯特曲线（）。A.包围(−B.不包围(−C.穿过(−D.包围坐标原点答案B10.典型二阶系统的最佳阻尼比约为（）。A.0.2B.0.4C.0.707D.1.2答案C二、填空题（每空1分，共10分）1.自动控制系统最基本的控制方式是______控制。答案闭环（反馈）2.传递函数是在______条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。答案零初始条件3.一阶惯性环节G(s)答案慢4.标准二阶系统在阻尼比0<答案衰减振荡5.开环传递函数中积分环节的个数称为系统的______。答案型别（无差度）6.闭环系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的所有根全部位于s平面的______。答案左半部（左半平面）7.根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点或______。答案无穷远处8.在开环频率特性中，相位裕量γ是幅值穿越频率ωc答案−9.PI控制器是比例环节与______环节的并联组合。答案积分10.单位负反馈系统的开环传递函数为G(答案G三、判断题（每题1分，共10分）1.开环控制系统没有反馈环节，因此控制精度较低。答案正确2.传递函数与输入信号的形式有关。答案错误解析传递函数仅取决于系统自身的结构与参数，与输入信号形式无关。3.负反馈可以减小系统的稳态误差，但也可能引起系统不稳定。答案正确4.增大开环增益可以减小稳态误差，但会降低系统的稳定性。答案正确5.二阶系统阻尼比ζ越大，超调量越小，响应速度越快。答案错误解析阻尼比增大时超调量减小，但响应速度不一定加快；ζ过大时响应反而迟缓。6.系统的型别越高，稳态精度越好，因此型别取得越高越好。答案错误解析型别过高会增大系统不稳定的风险，实际系统中型别不宜超过Ⅱ型。7.根轨迹上的分离点对应于系统特征方程有重根的情况。答案正确8.串联超前校正可以增大系统的相位裕量，改善系统的动态性能。答案正确9.对于最小相位系统，若相位裕量γ>0且幅值裕量答案正确10.系统的相位裕量越大，动态响应一定越快。答案错误解析相位裕量过大时系统响应往往迟缓，动态响应快慢还与截止频率等因素有关。四、简答题（每题5分，共10分）1.什么是负反馈？在自动控制系统中引入负反馈有哪些主要作用？答案负反馈是指将系统的输出量（被控量）检测出来，经变换后回送到输入端，与输入量进行比较，利用偏差信号对被控对象进行控制的方式。引入负反馈的主要作用：(1)抑制内、外扰动对被控量的影响，提高系统的抗干扰能力；(2)减小系统的稳态误差，提高控制精度；(3)改善系统的动态性能，使过渡过程更平稳；(4)降低系统对参数变化的灵敏度，增强系统的鲁棒性。2.简述线性定常系统稳定的充分必要条件，并列举判断系统稳定性的常用方法（至少三种）。答案线性定常系统稳定的充分必要条件是：闭环系统特征方程的所有根（即闭环极点）全部具有负实部，即全部位于s平面左半部（不含虚轴）。常用稳定性判别方法：(1)劳斯（Routh）稳定判据；(2)赫尔维茨（Hurwitz）稳定判据；(3)根轨迹法；(4)奈奎斯特（Nyquist）稳定判据；(5)李雅普诺夫（Lyapunov）第二方法。（答出任意三种即可）五、计算分析题（共50分）1.（10分）已知某反馈控制系统的连接关系为：输入R(①比较后，经G1②；G1②比较后，经G2(s)=1s②（负反馈），主反馈由C(s)①（负反馈）。求系统的闭环传递函数Φ(答案先化简内回路（G2与H$$G_2^*(s)=\frac{G_2(s)}{1+G_2(s)H_1(s)}

=\frac{\frac{1}{s(s+2)}}{1+\frac{2}{s(s+2)}}

=\frac{1}{s(s+2)+2}

=\frac{1}{s^2+2s+2}$$再与外回路（G1、G2*$$\Phi(s)=\frac{G_1(s)G_2^*(s)}{1+G_1(s)G_2^*(s)H_2(s)}

=\frac{\frac{2}{s+1}\cdot\frac{1}{s^2+2s+2}}{1+\frac{2}{s+1}\cdot\frac{1}{s^2+2s+2}}

=\frac{2}{(s+1)(s^2+2s+2)+2}$$展开分母：(因此：Φ2.（10分）设单位负反馈系统的开环传递函数为G((1)系统的阻尼比ζ和自然振荡角频率ωn(2)系统单位阶跃响应的超调量Mp和峰值时间t(3)系统在单位斜坡输入r(t)答案(1)闭环传递函数：Φ与标准形式Φ(ω2(2)超调量：M峰值时间：t(3)系统为Ⅰ型系统，速度误差系数：K单位斜坡输入下的稳态误差：e3.（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)(1)求开环极点、零点，确定根轨迹的分支数和实轴上的根轨迹区段；(2)求根轨迹的渐近线（与实轴的交点和夹角）及分离点；(3)求根轨迹与虚轴的交点及对应的K*值，并确定系统稳定时K答案(1)开环极点：p1=0，p2=−2，p(2)渐近线与实轴的交点：σ渐近线与实轴夹角：φ即φa分离点满足：1化简得：3d即d1=−0.845（在实轴区段(3)特征方程为：s令s=(K令实部、虚部分别为零：K由虚部方程得ω=±8K所以根轨迹与虚轴交于s=±j系统稳定时K*04.（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G((1)用劳斯稳定判据求使系统稳定的K值范围；(2)当K=1时，绘制系统的开环对数幅频特性渐近线（Bode图），求截止频率ωc答案(1)闭环特征方程为：1展开得：0.5两边乘以2：s列劳斯表：s3s2：3，s1：s0：系统稳定要求第一列元素均大于零：6所以使系统