2026年大学《自动控制原理》试题及答案

2026年大学《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.关于反馈控制系统的特点，下列说法错误的是（）。A.能够抑制扰动对输出的影响B.能够减小被控对象参数变化对输出的影响C.能够消除系统自身的非线性D.可能引起系统不稳定答案C解析反馈控制可以抑制扰动、减小参数变化对输出的影响，但无法消除非线性特性，且引入反馈可能带来稳定性问题。2.二阶系统处于临界阻尼状态时，其特征根为（）。A.两个不相等的负实根B.两个相等的负实根C.一对共轭复根D.两个正实根答案B3.某系统的开环传递函数为G(s)A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小答案B解析该开环传递函数对应的闭环系统为典型二阶系统，其阻尼比ζ=12K，因此4.下列校正网络中，具有相位超前特性的是（）。A.Gc(B.Gc(C.GD.G答案A5.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)A.10B.0C.∞D.1答案B解析Kv6.系统的开环传递函数为G(A.0，−B.0，0，−C.0，−D.0，2答案A解析根轨迹起点为开环极点。令s(s2+47.关于奈奎斯特稳定性判据，下列说法正确的是（）。A.利用开环幅相特性判断闭环系统的稳定性B.只能用于最小相位系统C.只能判断相对稳定性D.需要知道闭环传递函数的具体形式答案A8.某系统的开环奈奎斯特曲线包围(−A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.无法确定答案B解析根据奈奎斯特判据，Z=P−2N。P9.设单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)A.0B.0C.KD.K答案A解析闭环特征方程为s3+3s2+2s+K=0，劳斯表第一列元素为1，10.某系统开环对数幅频特性低频段斜率为−20 dB/decA.Ⅰ型，KB.0型，KC.Ⅰ型，KD.0型，K答案A解析低频段斜率为−20 dB/dec对应Ⅰ型系统。20二、填空题（每空1分，共10分）1.自动控制系统的基本组成包括______和______两部分。答案控制器；被控对象2.线性系统稳定的充要条件是闭环特征根均位于s平面的________。答案左半平面3.二阶系统超调量的大小仅与________有关。答案阻尼比4.系统开环传递函数中积分环节的个数称为________。答案系统型别（无差度）5.频率特性的幅频特性表示稳态输出幅值与输入幅值之比，相频特性表示________。答案稳态输出与输入的相位差6.根轨迹是当开环增益从________变化时，闭环特征根在s平面上移动的轨迹。答案0到∞7.线性系统满足叠加性和________。答案齐次性（均匀性）8.系统的稳态误差与输入信号、系统结构以及________有关。答案系统参数9.对数频率特性由对数幅频特性和________组成。答案对数相频特性10.经典控制理论中常用的分析方法有时域分析法、根轨迹法和________。答案频域分析法三、简答题（每题5分，共20分）1.简述传递函数的定义及其主要性质。答案在零初始条件下，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称为传递函数。主要性质：（1）传递函数只与系统本身的结构和参数有关，与输入信号无关；（2）传递函数不反映系统内部的物理结构；（3）传递函数分母多项式称为特征多项式，其根对应系统的极点。2.写出欠阻尼二阶系统单位阶跃响应的表达式，并说明超调量和调节时间分别与哪些参数有关。答案欠阻尼二阶系统单位阶跃响应为c超调量为σ仅与阻尼比ζ有关。调节时间（5%误差带）近似为t与阻尼比和自然频率的乘积有关。3.简述劳斯稳定判据的内容。答案由闭环特征方程系数列出劳斯表。若劳斯表中第一列元素全部大于零，则系统稳定；若第一列元素出现符号变化，则符号变化的次数等于闭环特征方程正实部根的个数。当劳斯表出现全零行时，应利用辅助方程求导得到新行后继续计算。4.什么是频率响应？简述开环对数频率特性（Bode图）与系统性能的关系。答案频率响应是线性系统对正弦输入信号的稳态输出。Bode图与系统性能的关系：（1）低频段斜率决定系统的型别，影响稳态精度；（2）中频段穿越频率ωc（3）高频段斜率反映系统抗高频干扰的能力。四、计算题（共50分）1.（10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K答案：系统为Ⅰ型系统，开环增益为K。静态位置误差系数K静态速度误差系数K输入r(t)=1e要求ess≤0.1，即闭环特征方程为s(0.1s+1)+K2.（10分）设单位负反馈系统的开环传递函数为G(答案：闭环传递函数为Φ对照标准形式Φ(ω所以ω超调量为σ调节时间（5%误差带）为t3.（15分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)答案：开环极点：p1=0，p根轨迹分支数为3，起点为开环极点，终点趋于无穷远。（1）实轴上的根轨迹段：[−1,（2）渐近线：与实轴的交点σ渐近线与实轴夹角φ即60∘，180∘，（3）分离点：由1得3解得d其中d1=−0.423位于实轴根轨迹段（4）与虚轴交点：闭环特征方程为s即s令s=−实部、虚部分别为零：−由虚部得ω2=2，即ω=2；由实部得K（5）稳定范围：由劳斯判据，特征方程s30根轨迹大致图形：起点为0，−1，−2；在−0.423处分离；渐近线交于(−1,j0)4.（15分）某单位负反馈系统的开环传递函数为G(答案：开环传递