自動(dòng)控制原理考試試題庫

1、論2011年 7月 23 日星期六（A/B卷 閉卷）課程名稱：自動(dòng)控制理論、填空題（每空1分，共15分）1、 反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過 與反饋量的差 值進(jìn)行的。2、 復(fù)合控制有兩種基本形式：即按的前饋復(fù)合控制和按 的前饋復(fù)合控制。3、兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為 Gi（s）與G2（s）的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為G（s），則G（s）為 （用Gi（s）與G2（s）表示）。4、典型二階系統(tǒng)極點(diǎn)分布如圖1所示，則無阻尼自然頻率、二，阻尼比 =，該系統(tǒng)的特征方程為 ，該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為。5、若某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為g（t） =10e°2t 5eq5t， 則該系統(tǒng)的傳遞

2、函數(shù) G（s）為。6根軌跡起始于，終止于。7、設(shè)某最小相位系統(tǒng)的相頻特性為：）=tg（）-900 -tg'（T，），貝U該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。8、PI控制器的輸入一輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是 ，其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為 ，由于積分環(huán)節(jié)的引入，可以改善系統(tǒng)的性能。二、選擇題（每題2分，共20分）1、采用負(fù)反饋形式連接后，貝U （）A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；B系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能一定會(huì)提高;C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。2、 下列哪種措施對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果（）。A、增加開環(huán)極點(diǎn)；B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋;C、增加開環(huán)零點(diǎn)；D、引入

3、串聯(lián)超前校正裝置。3、系統(tǒng)特征方程為 D（ss3 2s2 3s 0，則系統(tǒng) （）A、穩(wěn)定;、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升;C、臨界穩(wěn)定;、右半平面閉環(huán)極點(diǎn)數(shù)Z=24、系統(tǒng)在r（t） =t2作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess :，說明（）A、型別v：2 ；B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、輸入幅值過大；D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個(gè)積分環(huán)節(jié)。5、 對(duì)于以下情況應(yīng)繪制0°根軌跡的是（）A、主反饋口符號(hào)為“ -”；B、除Kr外的其他參數(shù)變化時(shí)；C、非單位反饋系統(tǒng)；D、根軌跡方程（標(biāo)準(zhǔn)形式）為G（s）H （s 16開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)（A、超調(diào)二%B、穩(wěn)態(tài)誤差ess0系統(tǒng)P=1v = 07、已知開

4、環(huán)幅頻特性如圖圖2D、峰值時(shí)間tpC、調(diào)整時(shí)間tsA、系統(tǒng)B、系統(tǒng)C、系統(tǒng)D、都不穩(wěn)定8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度-0，則下列說法正確的是A、不穩(wěn)定;、只有當(dāng)幅值裕度kg 1時(shí)才穩(wěn)定;C、穩(wěn)定;D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為A、超前校正B 、滯后校正10s 1100s 1C、滯后-超前校正D 、不能判斷，則該校正裝置屬于（）10、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在c =1處提供最大相位超前角的是:10s 1s 110s 1B、0.1s 12s 10.5s 10.1s 1D、10s 1三、（8分）試建立如圖3所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。cItU

5、iR2圖3四、（共20分）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示:圖4仁寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)詢=翥表達(dá)式；（4 分）2、 要使系統(tǒng)滿足條件：=0.707=2,試確定相應(yīng)的參數(shù)K和一：；（4 分）3、求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)- oo, ts ；（4分）4、r（t）=2t時(shí)，求系統(tǒng)由r（t）產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差e$s ；（4分）5、確定Gn（s），使干擾n（t）對(duì)系統(tǒng)輸出c（t）無影響。（4分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)Krs(s 3)21、繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點(diǎn)、 與虛軸的交點(diǎn)等）；（8分）2、確定使系統(tǒng)滿足0： ' <1的開環(huán)增益K的取

6、值范圍。（7分）六、（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線 Lo（ ）如圖5所示：分）1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) G°（S）； （ 8分）2、 寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、 求系統(tǒng)的相角裕度 。（7分）4、 若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4試題二一、填空題（每空1分，共15分）1、在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對(duì)象為,被控量為。2、自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時(shí)，稱為 ;當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí)，稱為 ;含有測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)

7、機(jī)速度控制系統(tǒng)，屬于。3、穩(wěn)定是對(duì)控制系統(tǒng)最基本的要求，若一個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線為衰減振蕩，則該系統(tǒng)。判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定， 在時(shí)域分析中采用；在頻域分析中采用 。4、傳遞函數(shù)是指在初始條件下、線性定常控制系統(tǒng)的 與之比。5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為勒S 1），則其開環(huán)幅頻特性s2（Ts+1）為，相頻特性為。6頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅值穿越頻率壯對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)，它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的。二、選擇題（每題2分，共20分）1、關(guān)于傳遞函數(shù)，錯(cuò)誤的說法是 （）A 傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)；B 傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，給定輸入和擾動(dòng)對(duì)傳遞

8、函數(shù)也有影 響；C 傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式；D閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、 下列哪種措施對(duì)改善系統(tǒng)的精度沒有效果（）。A、增加積分環(huán)節(jié)B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益 KC、增加微分環(huán)節(jié)D、引入擾動(dòng)補(bǔ)償3、 高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點(diǎn)越靠近虛軸，則系統(tǒng)的（）。A、準(zhǔn)確度越高B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢504、 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為50，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為（）（2s+1）（s + 5）A、50B、25C、10D、55、若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個(gè)起點(diǎn)位于原點(diǎn)，則說明該系統(tǒng) （）。A、含兩個(gè)理想微分環(huán)節(jié)B、含兩個(gè)積分環(huán)節(jié)C、位置誤差系數(shù)為0D、速度誤差系數(shù)為06、開環(huán)頻

9、域性能指標(biāo)中的相角裕度對(duì)應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)（)°A、超調(diào)匚%B、穩(wěn)態(tài)誤差essC、調(diào)整時(shí)間tsD、峰值時(shí)間tp7、已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下,屬于最小相位系統(tǒng)的是()A、K(2-s)b、一 K(s 1)C、-D、K(1 s)s(s+1)s(s+5)s(s s +1)s(2 - s)8、若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點(diǎn)，則下列說法不正確的是（）。A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性；B、會(huì)增加系統(tǒng)的信噪比；C、會(huì)使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動(dòng)；D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。9、開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的（）。A、穩(wěn)態(tài)精度B、穩(wěn)定裕度C 、抗干擾性能D、快速性10、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的

10、系統(tǒng)是（）。A、閉環(huán)極點(diǎn)為 気=-1±j2的系統(tǒng) B、閉環(huán)特征方程為s2+2s + 1 = 0的系統(tǒng)C、階躍響應(yīng)為c（t） =20（1 eJ.4t）的系統(tǒng) D、脈沖響應(yīng)為h（t） =8e0.4t的系統(tǒng)三、（8分）寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù) C詈（結(jié)構(gòu)圖化簡，梅遜公式均四、（共20 分）設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：.：（s）二少,試求:R（s） T s +2仏 + 11、=0.2 ; T = 0.08s ;' =0.8 ; T = 0.08s時(shí)單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量 嚴(yán)%、調(diào)節(jié)時(shí)間ts及峰值時(shí)間tp。（ 7分）2、=0.4 ； T = 0.04s和 =0.4 ； T = 0.16s時(shí)單位

11、階躍響應(yīng)的超調(diào)量 c%、調(diào)節(jié)時(shí)間ts和峰值時(shí)間tp。（7分）3、根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論參數(shù) =T對(duì)階躍響應(yīng)的影響。（6分）五、（共15分）已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（S）H（S） = K（s 衛(wèi)，試：s（s 3）1、 繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：分離點(diǎn)、與虛軸的 交點(diǎn)等）；（8分）2、 求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時(shí)開環(huán)增益 K的取值范圍。（7分）六、（共22分）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)二Ks(s 1)試:1、 用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分）2、 若給定輸入r（t） = 2t + 2時(shí)，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25,問開環(huán)增益K 應(yīng)取何值。

12、（7分）3、求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度。（5分）試題三一、填空題(每空1分，共20分)1、 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個(gè)方面，即： 、快速性和2、 控制系統(tǒng)的 稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是，二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是 。3、 在經(jīng)典控制理論中，可采用 、根軌跡法或 等方法判斷線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。4、 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng) 和 ,與外作用及初始條件無關(guān)。5、 線性系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性，縱坐標(biāo)取值為 ，橫坐標(biāo)為 。6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中， Z = P - R ，其中P是指，Z是指， R指。7、 在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中， ts定義為。二%是8、 PI控制規(guī)律的時(shí)域表達(dá)式

13、是 。P I D控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達(dá)式是。9、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，相頻特，則其開環(huán)幅頻特性為s(T1s 1)(T2s 1)性為 二、判斷選擇題(每題2分，共16分)1、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說法是：()A、一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號(hào)時(shí)無誤差穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算的通用公式是ess 二 limS2R(S)s 刃 1 G(s)H(s)C 增大系統(tǒng)開環(huán)增益 K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；D 增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是()。A、單輸入，單輸出的線性定常系統(tǒng)；B、單輸入，單輸出的線性時(shí)變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出的定常系統(tǒng)；D、非線性系統(tǒng)。3、若某負(fù)反饋

14、控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為5s(s 1)則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為)。A、s(s 1) =0B、s(s 1) 5 = 0C、s(s 1) 1 =0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)4、非單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為 號(hào)為R(S),則從輸入端定義的誤差E(S)為(G(S),反饋通道傳遞函數(shù)為H(S)，當(dāng)輸入信)C、E(S)二 R(S) G(S) - H(S)D、E(S) = R(S)-G(S)H (S)5、已知下列負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，應(yīng)畫零度根軌跡的是()。K*(2-s)K*K*K*(1-s)A、B、C、2D、s(s + 1)s(s-1)(s + 5)s(s3s + 1)s(2-s)6、閉環(huán)

15、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的：A、低頻段B、開環(huán)增益C、高頻段D、中頻段7、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) = 2 10(2s 1),當(dāng)輸入信號(hào)是s (s +6s + 100)2r(t2 2t t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是()A、0;B 、 a ；C 、10; D 、208、關(guān)于系統(tǒng)零極點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)性能的影響，下列觀點(diǎn)中正確的是()A、如果閉環(huán)極點(diǎn)全部位于 S左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。穩(wěn)定性與閉環(huán)零點(diǎn)位 置無關(guān)；B 如果閉環(huán)系統(tǒng)無零點(diǎn)，且閉環(huán)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，則時(shí)間響應(yīng)一定是衰減振蕩 的；C、超調(diào)量僅取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點(diǎn)的衰減率，與其它零極點(diǎn)位置無關(guān)；D、如果系統(tǒng)有開

16、環(huán)極點(diǎn)處于 S右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。三、(16分)已知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中G(s) k(0.5s U ，輸入信號(hào)s(s + 1)(2s + 1)為單位斜坡函數(shù)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(8分)。分析能否通過調(diào)節(jié)增益k，使穩(wěn)態(tài)誤差小于0.2 (8 分)。R(s)C(s)* G(s)四、(16分)設(shè)負(fù)反饋系統(tǒng)如圖102，前向通道傳遞函數(shù)為 G(s)二，若采用測(cè)s(s 2)(10分)，并討論ks大小對(duì)系統(tǒng)性C(s)速負(fù)反饋H(s) =1 ，試畫出以ks為參變量的根軌跡 能的影響(6分)。R(s) G(s)1 H (s) 0 H五、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)H (s) = k(Is)k t T均

17、大于0，試用奈奎斯特穩(wěn) s(Ts+1) 定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。(16分)第五題、第六題可任選其一3所示。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(16分)六、已知最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖R(s)*0K一s(s+1)圖4C(s)七、設(shè)控制系統(tǒng)如圖4,要求校正后系統(tǒng)在輸入信號(hào)是單位斜坡時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差不大于0.05,相角裕度不小于40°，幅值裕度不小于 10 dB，試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。(16分)試題四一、填空題(每空1分，共15分)1、對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面，即：和，其中最基本的要求是 2、若某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。3、能表達(dá)控制系

18、統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有 、等。4、判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，可采用 、等方法。5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其開環(huán)幅頻特性為s(TiS 1)(T2S 1)相頻特性為。6、PID控制器的輸入一輸出關(guān)系的時(shí)域表達(dá)式是 其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為 。7、 最小相位系統(tǒng)是指 。二、選擇題(每題2分，共20分)1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù)F(s)= 1 + G(s)H(s)，錯(cuò)誤的說法是()A F(s)的零點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)B F(s)的極點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)C F(s)的零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)相同D F(s)的零點(diǎn)就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極

19、點(diǎn)2、已知負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為( )。2s亠1G(s)二21，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為s +6s + 100A、s2 6s 100 =0B、(s2 6s 100) (2 s 1) = 0C、s2 6s 100 1 =0D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn)，貝U (A、準(zhǔn)確度越高B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為100(0.1s 1)(s 5)'則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為A、100B、 10005、若兩個(gè)系統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的：A、閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn)B、開環(huán)零點(diǎn)C、20D、不能確定C、閉環(huán)極點(diǎn)D、階躍響應(yīng)6、下列串聯(lián)

20、校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在1處提供最大相位超前角的是()。2s 10.5s 10.1s 110s 110s+110s+1A、B、s+10.1s + 17、關(guān)于P I控制器作用，下列觀點(diǎn)正確的有（）A、可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高，消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差；B 積分部分主要是用來改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的；C 比例系數(shù)無論正負(fù)、大小如何變化，都不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性;D 只要應(yīng)用P I控制規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點(diǎn)正確的是（）A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù);B、 無論是開環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，