大學(xué)期末考試自動(dòng)控制原理題集(附帶答案).doc

自動(dòng)控制原理1一、 單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共20分）1. 系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，稱為（ C ）A.系統(tǒng)綜合 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2. 慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（A）上相等。A.幅頻特性的斜率 B.最小幅值 C.相位變化率 D.穿越頻率3. 通過測量輸出量，產(chǎn)生一個(gè)與輸出信號存在確定函數(shù)比例關(guān)系值的元件稱為（ C ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件4. 從0變化到+時(shí)，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（A ）A.圓 B.半圓 C.橢圓 D.雙曲線5. 當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)的電樞電感后，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為輸出變量，電樞電壓為輸入變量時(shí)，電動(dòng)機(jī)可看作一個(gè)（ B ）A.比例環(huán)節(jié) B.微分環(huán)節(jié) C.積分環(huán)節(jié) D.慣性環(huán)節(jié)6. 若系統(tǒng)的開環(huán)傳 遞函數(shù)為，則它的開環(huán)增益為（C ）A.1 B.2 C.5 D.107. 二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，則該系統(tǒng)是（B ）A.臨界阻尼系統(tǒng) B.欠阻尼系統(tǒng) C.過阻尼系統(tǒng) D.零阻尼系統(tǒng)8. 若保持二階系統(tǒng)的不變，提高n，則可以（B ）A.提高上升時(shí)間和峰值時(shí)間 B.減少上升時(shí)間和峰值時(shí)間C.提高上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間 D.減少上升時(shí)間和超調(diào)量9. 一階微分環(huán)節(jié)，當(dāng)頻率時(shí)，則相頻特性為（A）A.45 B.-45 C.90 D.-9010.最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其（ D ）A.振蕩次數(shù)越多 B.穩(wěn)定裕量越大 C.相位變化越小 D.穩(wěn)態(tài)誤差越小11.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng) （ A ）A.穩(wěn)定 B.臨界穩(wěn)定 C.不穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定。12.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)k=（ C）時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.10 B.20 C.30 D.4013.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng)中包含正實(shí)部特征的個(gè)數(shù)有（C ）A.0 B.1 C.2 D.314.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入為單位階躍時(shí)，則其位置誤差為（ C ）A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.0515.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則它是一種（ D ）A.反饋校正 B.相位超前校正 C.相位滯后超前校正 D.相位滯后校正16.穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E(s)的函數(shù)關(guān)系為（ B ）A. B. C. D.17.在對控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度無明確要求時(shí)，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最方便的是（A ）A.減小增益 B.超前校正 C.滯后校正 D.滯后-超前18.相位超前校正裝置的奈氏曲線為（B ）A.圓 B.上半圓 C.下半圓 D.45弧線19.開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=,則實(shí)軸上的根軌跡為（ C ）A.(-3，) B.(0，) C.(-，-3) D.(-3，0)20.在直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，霍爾傳感器是用作（ B ）反饋的傳感器。A.電壓 B.電流 C.位移 D.速度44.解：由圖知該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 （2分） 其中T= （1分） 由低頻漸近線與橫軸交點(diǎn)為，得 （2分） 修正量，得 （2分） 故所求開環(huán)傳遞函數(shù)為 （3分） 或記為 ()自動(dòng)控制原理2一、 單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共20分）1. 系統(tǒng)已給出，確定輸入，使輸出盡可能符合給定的最佳要求，稱為（ A ）A.最優(yōu)控制 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.最優(yōu)設(shè)計(jì)2. 與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（ B ）進(jìn)行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。A.輸出量 B.輸入量 C.擾動(dòng)量 D.設(shè)定量3. 在系統(tǒng)對輸入信號的時(shí)域響應(yīng)中，其調(diào)整時(shí)間的長短是與（ D）指標(biāo)密切相關(guān)。A.允許的峰值時(shí)間 B.允許的超調(diào)量 C.允許的上升時(shí)間 D.允許的穩(wěn)態(tài)誤差4. 主要用于產(chǎn)生輸入信號的元件稱為（ B ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件5. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是，則該環(huán)節(jié)是（ C ）A.比例環(huán)節(jié) B.積分環(huán)節(jié) C.慣性環(huán)節(jié) D.微分環(huán)節(jié)6. 已知系統(tǒng)的微分方程為，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A ）A. B. C. D.7. 引出點(diǎn)前移越過一個(gè)方塊圖單元時(shí)，應(yīng)在引出線支路上（C ）A.并聯(lián)越過的方塊圖單元 B.并聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù) C.串聯(lián)越過的方塊圖單元 D.串聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù)8. 設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞，其階躍響應(yīng)曲線在t=0處的切線斜率為（B ）A.7 B.2 C. D. 9. 時(shí)域分析的性能指標(biāo)，哪個(gè)指標(biāo)是反映相對穩(wěn)定性的（ D）A.上升時(shí)間 B.峰值時(shí)間 C.調(diào)整時(shí)間 D.最大超調(diào)量10. 二階振蕩環(huán)節(jié)乃奎斯特圖中與虛軸交點(diǎn)的頻率為（D ）A.諧振頻率 B.截止頻率 C.最大相位頻率 D.固有頻率11. 設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng)中包含正實(shí)部特征的個(gè)數(shù)為（ C）A.0 B.1 C.2 D.312. 一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性,希望相位裕量g為（ C ）A.015 B.1530 C.3060 D.6090 13. 設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是，且容許誤差為5%，則其調(diào)整時(shí)間為（ C ）A.1 B.2 C.3 D.414. 某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可能是（ D）A. B. C. D.15. 單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入為單位斜坡時(shí)，其加速度誤差為（ A）A.0 B.0.25 C.4 D.16. 若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則它是一種（ A）A.相位超前校正 B.相位滯后校正 C.相位滯后超前校正 D.反饋校正17. 確定根軌跡大致走向，一般需要用（ D ）條件就夠了。A.特征方程 B.幅角條件 C.幅值條件 D.幅值條件+幅角條件18. 某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)，則其頻率特性的奈氏圖終點(diǎn)坐標(biāo)為（ D ）A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)19. 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則實(shí)軸上的根軌跡為（ B）A.(-2，-1)和（0，） B.(-，-2)和(-1，0)C.(0，1)和(2，) D.(-，0)和(1，2)20. A、B是高階系統(tǒng)的二個(gè)極點(diǎn)，一般當(dāng)極點(diǎn)A距離虛軸比極點(diǎn)B距離虛軸大于（ A ）時(shí)，分析系統(tǒng)時(shí)可忽略極點(diǎn)A。A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2倍二、 計(jì)算題（第41、42題每小題5分，第43 、44題每小題10分，共30分）42. 建立圖示系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并以傳遞函數(shù)形式表示。42.解： （2.5分） （2.5分）43.y0(t) 43. 已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，試分析系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成并畫出系統(tǒng)的圖。43.解：系統(tǒng)有一比例環(huán)節(jié)： （1.5分） 積分環(huán)節(jié)： （1分） 慣性環(huán)節(jié)： 轉(zhuǎn)折頻率為1/T=10 （1.5分） 20Log G(j) 40 -2020 -400 0.1 1 10 -20 -40 G（j）0 0.1 1 10 -450-900-1350-1800 44.電子心率起搏器心率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中模仿心臟的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)純積分環(huán)節(jié)，要求：(1)若，對應(yīng)最佳響應(yīng)，問起搏器增益K應(yīng)取多大。(2)若期望心速為60次/min，并突然接通起搏器，問1s后實(shí)際心速為多少？瞬時(shí)的最大心速多大。 44.解：傳遞函數(shù) （4分） 得， （2分）當(dāng)時(shí)，K20，n=20 （1分）(2)由以上參數(shù)分析得到其響應(yīng)公式：得C（1）1.0次每秒，即60次每分鐘， （1分）當(dāng)時(shí)，超調(diào)量，最大心速為69.78次。自動(dòng)控制原理31. 如果被調(diào)量隨著給定量的變化而變化，這種控制系統(tǒng)叫（ B ）A.恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng) B.隨動(dòng)系統(tǒng) C.連續(xù)控制系統(tǒng) D.數(shù)字控制系統(tǒng)2. 與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（ B）進(jìn)行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。A.輸出量 B.輸入量 C.擾動(dòng)量 D.設(shè)定量3. 直接對控制對象進(jìn)行操作的元件稱為（D ）A.給定元件 B.放大元件 C.比較元件 D.執(zhí)行元件4. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是，則該環(huán)節(jié)是（ C）A.比例環(huán)節(jié) B.慣性環(huán)節(jié) C.積分環(huán)節(jié) D.微分環(huán)節(jié)5. 已知系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)是，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A ）A. B. C. D. 6. 梅遜公式主要用來（ C）A.判斷穩(wěn)定性 B.計(jì)算輸入誤差 C.求系統(tǒng)的傳遞函數(shù) D.求系統(tǒng)的根軌跡7. 已知二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線呈現(xiàn)出等幅振蕩，則其阻尼比可能為（ C）A.0.6 B.0.707 C.0 D.18. 在系統(tǒng)對輸入信號的時(shí)域響應(yīng)中，其調(diào)整時(shí)間的長短是與（ A ）指標(biāo)密切相關(guān)。A.允許的穩(wěn)態(tài)誤差 B.允許的超調(diào)量 C.允許的上升時(shí)間 D.允許的峰值時(shí)間9. 設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞，其階躍響應(yīng)曲線在t =0處的切線斜率為（ B）A.7 B.2 C. D.10.若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在右半S平面上沒有零點(diǎn)和極點(diǎn)，則該系統(tǒng)稱作（ B）A.非最小相位系統(tǒng) B.最小相位系統(tǒng) C.不穩(wěn)定系統(tǒng) D.振蕩系統(tǒng)11.一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性,希望相位裕量g為（ C ）A.015 B.1530 C.3060 D.6090 12.某系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)k=（ C）時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.2 B.4 C.6 D.813.開環(huán)傳遞函數(shù)為，則實(shí)軸上的根軌跡為（ C）A.(4，) B.(4，0） C.(，4) D.( 0，)14.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入為單位斜坡時(shí)，其加速度誤差為（ A）A.0 B.0.25 C.4 D.15.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其系統(tǒng)的增益和型次為 （ B）A.5，2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4，416.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則它是一種（C ）A.相位滯后校正 B.相位超前校正 C.相位滯后超前校正 D.反饋校正17.進(jìn)行串聯(lián)超前校正前的穿越頻率與校正后的穿越頻率的關(guān)系，通常是（ B ）A.= B. C.0，10a0，從而0 a36。 （3分）(2)將d-1=s代入上式，得 （2分）d3 1 9d2 9 10a-19d1 (81-10a+19)/9d0 10a-19同理得到:0.9 a10 （3分） 自動(dòng)控制原理41. 系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，稱為（C ）A.系統(tǒng)綜合 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是沒有（C ）A.執(zhí)行環(huán)節(jié) B.給定環(huán)節(jié)C.反饋環(huán)節(jié) D.放大環(huán)節(jié)3. 主要用來產(chǎn)生偏差的元件稱為（ A ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件4. 某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是，則該可看成由（ C）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。A.比例、延時(shí) B.慣性、導(dǎo)前 C.慣性、延時(shí) D.慣性、比例5. 已知 ，其原函數(shù)的終值（ C ）A.0 B. C.0.75 D.3 6. 在信號流圖中，在支路上標(biāo)明的是（ D ）A.輸入 B.引出點(diǎn) C.比較點(diǎn) D.傳遞函數(shù)7 .設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是，且容許誤差為2%，則其調(diào)整時(shí)間為（C ）A.1 B.1.5 C.2 D.38. 慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（ A）上相等。A.幅頻特性的斜率 B.最小幅值 C.相位變化率 D.穿越頻率9. 若保持二階系統(tǒng)的不變，提高n，則可以（ B ）A.提高上升時(shí)間和峰值時(shí)間 B.減少上升時(shí)間和峰值時(shí)間C.提高上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間 D.減少上升時(shí)間和超調(diào)量10.二階欠阻尼系統(tǒng)的有阻尼固有頻率d、無阻尼固有頻率n和諧振頻率r比較（ D ）A.rd n B.rn d C.n rd D.n dr11.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng)中包含正實(shí)部特征的個(gè)數(shù)有（C ）A.0 B.1 C.2 D.312.根據(jù)系統(tǒng)的特征方程，可以判斷系統(tǒng)為（ B）A.穩(wěn)定 B.不穩(wěn)定 C.臨界穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定13.某反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)（ B）時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。A. B. C. D.任意T1和t214.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入為單位階躍時(shí)，其位置誤差為（ B）A.2 B.0.2 C.0.25 D.315.當(dāng)輸入為單位斜坡且系統(tǒng)為單位反饋時(shí)，對于II型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差為（A ）A.0 B.0.1/k C.1/k D.16.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則它是一種（ D）A.相位滯后校正 B.相位超前校正 C.微分調(diào)節(jié)器 D.積分調(diào)節(jié)器17.相位超前校正裝置的奈氏曲線為（ B ）A.圓 B.上半圓 C.下半圓 D.45弧線18.在系統(tǒng)中串聯(lián)PD調(diào)節(jié)器，以下那一種說法是錯(cuò)誤的（ D ）A.是一種相位超前校正裝置 B.能影響系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的高頻段C.使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能得到改善 D.使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到改善19.根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)公式為（ D ）A. B. C. D.20.直流伺服電動(dòng)機(jī)測速機(jī)機(jī)組（型號為70SZD01F24MB）實(shí)際的機(jī)電時(shí)間常數(shù)為（D ）A.8.4 ms B.9.4 ms C.11.4 ms D.12.4 ms41.建立圖示系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并以傳遞函數(shù)形式表示。41.解: （2.5分） （2.5分）Fi (t)43.已知給定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，分析系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成，并畫出系統(tǒng)的Bode圖。 系統(tǒng)有一比例環(huán)節(jié):K=10 20log10=20 （1.5分） 積分環(huán)節(jié):1/S （1分）慣性環(huán)節(jié):1/(S+1) 轉(zhuǎn)折頻率為1/T=1 （1.5分） 20Log G(j) 40 -2020 -400 0.1 1 10 -20 -40 G（j）0 0.1 1 10 -450-900-1350-1800 44.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，(l)求使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益k的取值范圍；(2)求k=1時(shí)的幅值裕量；(3)求k=1.2，輸入x(t)=1+0.06 t時(shí)的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差值ess。44.解:1)系統(tǒng)的特征方程為： (2分)由勞斯陣列得:0 k C.0時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定；a0為D（s）穩(wěn)定的充要條件，與奈氏判據(jù)結(jié)論一致 44.設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= 試?yán)L制該系統(tǒng)的根軌跡，并求出使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。44.解:(1)三條根軌跡分支的起點(diǎn)分別為s1=0,s2=-2,s3=-4；終點(diǎn)為無窮遠(yuǎn)處。 (1分)(2)實(shí)軸上的0至-2和-4至-間的線段是根軌跡。 (1分) (3)漸近線的傾角分別為60，180。 (1分) 漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為a= =-2 (1分) (4)分離點(diǎn):根據(jù)公式=0, 得:s1=-0.85，s2=-3.15因?yàn)榉蛛x點(diǎn)必須位于0和-2之間可見s2不是實(shí)際的分離點(diǎn)，s1=-0.85才是實(shí)際分離點(diǎn)。 (1分)(5)根軌跡與虛軸的交點(diǎn):1=0, K=0; 2,3=2, K=48 (1分) 根據(jù)以上結(jié)果繪制的根軌跡如右圖所示。(2分)所要求系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍是:0K C. D.與、無關(guān)17.超前校正裝置的頻率特性為，其最大超前相位角為（ A ）A. B. C. D.18.開環(huán)傳遞函數(shù)為，則實(shí)軸上的根軌跡為（ C ）A.（-2，） B.（-5，2） C.（-，-5） D.（2，） 19.在對控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度無明確要求時(shí)，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最方便的是（ A ）A.減小增益 B.超前校正 C.滯后校正 D.滯后-超前20.PWM功率放大器在直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的作用是（ A ）A.脈沖寬度調(diào)制 B.幅度調(diào)制 C.脈沖頻率調(diào)制 D.直流調(diào)44.伺服系統(tǒng)的方塊圖如圖所示，試應(yīng)用根軌跡法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Xi(S)X0(S)-44.解:1)繪制系統(tǒng)根軌跡圖已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：將其變換成由零、極點(diǎn)表達(dá)的形式： (1分)(其中，根軌跡增益K*=2K，K為系統(tǒng)的開環(huán)增益，根據(jù)上式可繪制根軌跡圖)(1) 根軌跡的起點(diǎn)、終點(diǎn)及分支數(shù)： 三條根軌跡分支的起點(diǎn)分別為s1=0，s2=-1，s3=-2；終點(diǎn)為無窮遠(yuǎn)處。 (1分) (2) 實(shí)軸上的根軌跡： 實(shí)軸上的0至-1和-2至-間的線段是根軌跡。 (1分) (3) 漸近線: 漸近線的傾角分別為60，180。漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為 a= =-1 (2分) (4) 分離點(diǎn): 根據(jù)公式，得：s1=-0.42，s2=-1.58，因?yàn)榉蛛x點(diǎn)必須位于0和-1之間，可見s2不是實(shí)際的分離點(diǎn)，s1=-0.42才是實(shí)際分離點(diǎn)。 (1分) (5) 根軌跡與虛軸