2026年自控原理试题及答案

2026年自控原理试题及答案一、填空题（每空1分，共15分）1.自动控制系统按反馈方式可分为__系统和__系统。答案开环控制；闭环控制（反馈控制）2.线性定常系统稳定的充要条件是闭环特征方程的所有根均具有____。答案负实部（位于s平面左半平面）3.二阶系统处于欠阻尼状态时，其阻尼比ζ的取值范围是____。答案04.惯性环节的传递函数为____。答案G5.频率特性描述了线性定常系统在正弦输入作用下，稳态输出与输入的复数振幅比随____变化的特性。答案频率（角频率ω）6.开环对数幅频特性低频段曲线的位置由系统的____决定。答案开环增益K7.乃奎斯特稳定性判据是根据系统的____频率特性曲线来判断闭环系统稳定性的。答案开环8.系统特征方程为s3答案不稳定解析列劳斯表，s1行元素全为零，系统存在共轭虚根。特征方程可分解为(s+2)9.相位裕度γ表示开环幅相特性在幅值穿越频率ωc答案−18010.PID控制器中积分环节的主要作用是____。答案消除（减小）稳态误差11.根轨迹法是当开环系统中____变化时，根据开环零、极点分布来研究闭环极点运动规律的方法。答案开环增益K12.系统的稳态误差与输入信号的形式、系统的型别以及____有关。答案开环增益K13.一阶系统G(s)答案314.梅逊公式是直接根据____求取系统传递函数的公式。答案信号流图15.采样控制系统的稳定性与采样周期T有关，当T增大时，系统的稳定性____。答案变差（降低）二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列系统中属于开环控制系统的是A.空调温度控制系统B.自动洗衣机定时洗涤系统C.水位自动控制系统D.火炮自动跟踪系统答案B2.已知二阶系统的两个闭环特征根为s1=−A.0B.ζC.ζD.ζ答案C解析两个不相等的负实根对应过阻尼状态，即ζ>3.设开环传递函数G(A.±60∘B.±C.±45∘D.0∘，答案A解析n=3，m=0，渐近线夹角φa4.下列环节中，其幅相频率特性曲线为一个半圆的是A.积分环节B.惯性环节C.比例环节D.振荡环节答案B5.开环传递函数G(A.0型B.I型C.II型D.III型答案B6.某单位负反馈系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差为0.5，则该系统为A.0型B.I型C.II型D.III型答案B解析0型系统对斜坡输入的稳态误差为无穷大，II型及以上系统对斜坡输入的稳态误差为零，只有I型系统对斜坡输入产生有限常值误差。7.增大系统开环增益K，对系统性能的影响是A.稳态误差减小，相对稳定性提高B.稳态误差增大，相对稳定性降低C.稳态误差减小，相对稳定性降低D.稳态误差不变，相对稳定性降低答案C8.二阶系统Φ(s)A.衰减振荡B.等幅振荡C.单调上升D.发散振荡答案B9.滞后校正装置的主要作用是A.提高系统的快速性B.增大系统的带宽C.提高系统的相对稳定性D.减小系统的稳态误差答案C解析滞后校正利用其高频段幅值衰减特性减小幅值穿越频率，从而获得较大的相位裕度，提高相对稳定性，同时基本保持低频段增益不变，不降低稳态精度。10.工程上，闭环系统具有较好动态性能时，其相位裕度通常为A.0B.30C.60D.越大越好答案B三、判断题（每题1分，共10分）1.闭环控制的本质是利用负反馈产生偏差信号，并根据偏差进行控制。答案正确2.系统的型别越高，系统的稳定性越好。答案错误3.若开环传递函数在s右半平面无极点，则闭环系统一定稳定。答案错误解析开环稳定不能保证闭环稳定，还需判断开环幅相曲线是否包围(−1,4.欠阻尼二阶系统，阻尼比越小，超调量越大，振荡越剧烈。答案正确5.传递函数只取决于系统本身的结构参数，与外作用形式无关。答案正确6.系统的频率特性可由传递函数G(s)答案正确7.增大开环增益K会提高系统的相对稳定性。答案错误8.惯性环节的时间常数T越大，系统响应越快。答案错误9.根轨迹起始于开环零点，终止于开环极点。答案错误解析根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点或无穷远处。10.采样系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，输出采样信号的z变换与输入采样信号的z变换之比。答案正确四、简答题（每题5分，共15分）1.简述反馈控制的基本原理，并说明负反馈在自动控制系统中的主要作用。答案反馈控制的基本原理是：系统将输出量经反馈环节检测后与给定输入量进行比较，得到偏差信号；控制器根据偏差信号产生控制作用，驱动被控对象，使输出量趋向于给定值，从而消除或减小偏差。其本质是"按偏差进行控制"。负反馈的主要作用：(1)自动调节作用，使系统输出跟踪输入，减小或消除偏差；(2)抑制内、外扰动及系统参数变化对输出的影响，提高系统的抗干扰能力和稳态精度；(3)可以改变系统的动态性能，但反馈引入不当也可能导致系统不稳定。2.写出二阶欠阻尼系统单位阶跃响应的超调量σ%、峰值时间tp和调节时间tsσtt影响：阻尼比ζ越大，超调量越小，振荡越平缓；ζ越小，超调量越大，振荡越剧烈。调节时间ts与ζωn成反比，ζ3.简述乃奎斯特稳定性判据的基本内容。答案闭环系统稳定的充要条件是：当ω从−∞变化到+∞时，开环幅相频率特性曲线G(jω)H(jω)逆时针包围(五、计算题（每题10分，共40分）1.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(1)用劳斯判据求系统稳定时K的取值范围；(2)当K=10时，求系统在输入答案：(1)闭环特征方程为1展开得0.02列劳斯表：ssss由劳斯判据，系统稳定的条件为K解得0(2)当K=K在单位斜坡输入r(e解析：本题考察劳斯判据与稳态误差计算。注意第(2)问中K=10满足2.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(1)求根轨迹的实轴区段、渐近线、分离点及与虚轴的交点；(2)求闭环系统稳定时K的取值范围。答案：开环极点：p1=0，p2=(1)根轨迹各要素：①实轴区段：根轨迹存在于[−2,②渐近线：n=3，渐近线与实轴的交点：σ渐近线与实轴正方向的夹角：φ③分离点：由i=1整理得3解得d其中d1=−0.845位于实轴区段④与虚轴的交点：闭环特征方程为s列劳斯表：ssss令s1行元素为零，得临界增益K6解得s=±j(2)由劳斯表可知，系统稳定的条件为K>0且0解析：根轨迹绘制要点是正确确定各要素。分离点方程解出的根须检验是否位于实轴根轨迹区段上。与虚轴的交点对应系统的临界稳定状态。3.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(1)绘制系统的开环对数幅频渐近特性曲线，并求幅值穿越频率ωc(2)求系统的相位裕度γ和幅值裕度h（dB），并判断闭环系统的稳定性。答案：(1)系统由积分环节、惯性环节1s+1转折频率：ω1=1低频段（ω<1）：L(ω)渐近特性：-0<ω<-1<ω<-ω>2：斜率由渐近线可知，L(ω)ω(2)在ωcφ相位裕度：γ令φ(−即arctan两边取正切：ω故1−ω在ωg|幅值裕度：h稳定性判断：γ=18.43∘>0，h解析：本题是频率响应法的典型题。幅值穿越频率由渐近对数幅频特性确定；相位裕度和幅值裕度分别从相角条件和幅值条件出发计算。注意arctanω4.已知单位负