《自动控制原理》试题及答案

《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.关于传递函数的说法，正确的是？A.传递函数与输入信号有关B.传递函数是在零初始条件下定义的C.传递函数只适用于非线性系统D.传递函数是输出信号与输入信号之比答案B解析传递函数是在零初始条件下，线性定常系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比，与输入无关，故A错误，B正确。传递函数适用于线性定常系统，C错误；D缺少拉氏变换条件。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（或闭环极点）均位于？A.复平面左半部B.复平面右半部C.虚轴上D.单位圆内答案A3.当二阶系统的阻尼比ξ增大时，其单位阶跃响应的超调量将？A.增大B.减小C.不变D.先减小后增大答案B4.开环传递函数为G(A.1B.2C.3D.4答案C5.开环传递函数为G(A.0型B.1型C.2型D.3型答案C6.线性定常系统在正弦输入信号作用下，稳态输出与输入的幅值比随频率变化的特性称为？A.幅频特性B.相频特性C.实频特性D.虚频特性答案A7.设开环传递函数在右半平面有P个极点，则闭环系统稳定的条件是奈奎斯特曲线逆时针包围(−A.0B.PC.PD.2答案C8.在伯德图中，系统的幅值穿越频率ωcA.0dB线对应的频率B.-180°线对应的频率C.20dB线对应的频率D.-20dB线对应的频率答案A9.滞后校正装置的主要作用是？A.提高系统的截止频率和带宽B.增大系统的相位裕度，改善动态性能C.提高系统的稳态精度，同时抑制高频噪声D.减小系统的稳态误差答案C10.下列方法中，不能用于分析线性定常系统稳定性的是？A.劳斯判据B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据D.傅里叶变换答案D二、填空题（每空2分，共20分）1.控制系统按有无反馈可分为开环控制和________控制。答案闭环（反馈）2.对自动控制系统的基本要求可以概括为稳、________、准。答案快3.线性定常系统的传递函数是在________条件下，输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。答案零初始4.二阶系统当阻尼比ξ=答案等幅（持续）5.系统型别ν等于开环传递函数中________环节的个数。答案积分6.已知闭环系统的特征方程为s3答案稳定解析列劳斯表，第一列元素全为正，故系统稳定。7.根轨迹起始于开环________，终止于开环零点或无穷远。答案极点8.在伯德图中，低频段的斜率由________决定，斜率等于−20答案积分环节个数（或系统型别ν）9.相位裕度γ是指系统开环频率特性在幅值穿越频率处的相角与________线之间的差值。答案−10.当开环传递函数含有积分环节时，其奈奎斯特曲线需在原点附近以________圆弧绕过。答案无穷小（半）三、简答题（每题5分，共20分）1.简述建立控制系统数学模型的主要方法。答案主要方法有解析法（机理建模）和实验法（系统辨识）。解析法根据系统内部物理或化学规律，列写运动微分方程，进而求得传递函数；实验法通过施加典型输入信号，测取系统的输入输出数据，经辨识处理获得数学模型。2.简述线性定常系统稳定的充分必要条件。答案闭环系统特征方程的所有根（即闭环极点）必须全部位于复平面左半部（实部为负）。只要存在一个右半平面极点或虚轴上的极点（临界稳定），系统就不稳定（或临界稳定）。3.什么是根轨迹？绘制根轨迹的相角条件和幅值条件是什么？答案根轨迹是当系统中某一参数（通常为开环增益K）从零变化到无穷大时，闭环极点（特征根）在复平面上移动所形成的轨迹。相角条件为：∠G(s)H4.简述频率特性的定义及其在控制系统分析中的主要用途。答案频率特性是线性定常系统在正弦输入作用下，稳态输出与输入之间幅值比和相位差随频率变化的规律，用G(四、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试求：(1)闭环传递函数Φ(s)；(2)系统的自然频率ω答案：(1)闭环传递函数Φ(2)与标准形式ωnω2解析：单位负反馈系统，闭环传递函数为标准形式。注意开环传递函数分子常数10即为ωn2.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G试求使系统稳定时K的取值范围。答案：闭环特征方程为D列劳斯表：s系统稳定需第一列各元素均大于零，即6解得：0解析：注意劳斯表s1行元素计算为33.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G当输入信号r(t)答案：系统为1型系统，静态位置误差系数KpK输入由阶跃分量2⋅1(e解析：1型系统对阶跃输入稳态误差为零，对斜坡输入稳态误差为v/4.已知单位负反馈系统的开环传递函数为G试求：(1)根轨迹的渐近线与实轴的交点及夹角；(2)分离点坐标。答案：开环极点为p1=0(1)渐近线