浙江省1月高等教育自学考试自动控制理论(二)试题及答案解析历年试卷及答案解析

1、精品自学考试资料推荐 并将正确答案的序号填在 分，共20分)浙江省2018年1月高等教育自学考试自动控制理论(二)试题课程代码：02306、单项选择题(在每小题的四个备选答案中， 选出一个正确答案,题干的括号内。15小题每小题2分，615小题每小题1.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比E保持不变时,()tp越大tp越小tp不变tp不定A.无阻尼自然振荡频率 B.无阻尼自然振荡频率 C.无阻尼自然振荡频率 D.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间 n越大，系统的峰值时间 n越大，系统的峰值时间 n越大，系统的峰值时间2.开环传递函数为G(s)H(s)K，则实轴上的根轨迹为(s 1)(s 3)A.

2、 -1,00)B.-3-1C.(-8,-33.若系统的状态方程为0 X+1u,则该系统的特征根为A.S1 = 1,S2=-1 C.S1=1,S2=1B.S1=-1,S2=1D.S1=-1,S2=-14.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是A.低频段B.中频段C.高频段5.由电子线路构成的控制器如图，它是 (A.超前校正装置B.滞后校正装置C.滞后一超前校正装置D.超前一滞后校正装置)D.无法反映)6.进行串联超前校正后，校正前的穿越频率3c与校正后的穿越频率3 c的关系，通常是B. CO c CO(A.7.设开环系统的频率特性G(j co )=- (1产当3 =1rad/s时，其频率特性幅值M

3、(1)=(A.2 2B.C.4 22 D.4.状态转移矩阵 的重要性质有A. 4 (0)=1C. 4 k(t)=k 4 (t).比例环节的频率特性相位移0B.A.90B.-90 D.(3 )二(C.0)4 -1=-4 (t1+t2)= )D.-18010.PI控制规律指的是(A.比例、微分C.积分、微分)B.比例、D.比例、积分 积分、微分.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的C.充分必要条件()C.正弦函数D.以上都不是D.抛物线函数 )D.不定 ()A.0W 0.707B.0 卫 0.707D. E 1B.高输入阻抗、低输出阻抗D.低输入阻抗、低输出阻抗A.充分条件B.必

4、要条件.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和A.阶跃函数B.脉冲函数.在系统开环传递函数中增加零点，将使系统的超调量bp(A.增加B.减小C.不变.如果二阶振荡环节的对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比E的值为.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为 控制系统、控制系统。.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和.信号流图中，节点可以把所有 的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是 。 TOC o 1-5 h z .超前校正装置的最大超前角所对应的频率3m=。.二阶振荡环节的谐振频率3与阻尼系数七的关系为3r=.状态方程X

5、=AX+Bu的解为X(t)=.如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则在这两个极点间必定存在一.在系统开环传递函数中增加极点，对系统的 性能是不利的。.如果要求系统的快速性好，则 应距离虚轴越远越好。三、名词解释(每小题2分，共10分).反馈控制系统.稳定性.局部反馈校正.最小相位系统.主导极点四、简答题(每小题4分，共24分).试写出闭环频率特性性能指标。.在0 E 1三种情况下，标准二阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么.试说明惯性环节 G(s)=的频率特性，并画出其频率特性的极坐标图。Ts 110.设开环传递函数G(s)=，试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。(S 2)(S

6、10).试写出PID控制器的传递函数。.设系统的状态空间描述为X= 4 1 X+ 1 1u232y= 1 0 X试判别系统状态的可控性和可观测性。五、计算题(第1、2小题每题8分，第3、4小题每题10,共36分)2.设系统的闭环传递函数为Gc(s)= -2n2，试求最大超调量bp=9.6%、峰值时间S 2 n S ntp=0.2秒时的闭环传递函数的参数E和3n的值。.设系统微分方程为y+2y+3y=u +u,试求该系统的状态空间描述。4.设控制系统的开环传递函数为cKG（s）=s（s 2）（ s 4）试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K值范围。浙江省2018年1月高等教育自学考试自动控制

7、理论（二）试题参考答案课程代码：02306、单选择题（1-5小题每小题2分,615小题每小题1.B2.B3.A4.C5.A6.C7.B8.A9.C10.B11.C12.D13.B14.A15.B、填空题（每小题1分,共10分）1分，共20分）.线性，非线性.准确性.输入支路，输出支路.正弦函数56.3 n 1 2 2. 4 (t)X(0)+ /to 4 (t- t )Bu( T)d.分离点.动态.闭环极点三、名词解释（每小题2分，共10分）.反馈控制系统根据被控量与给定值的偏差进行调节，最后使系统消除偏差，达到被控 量等于给定值的目的，是一种闭环控制系统。.系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复

8、到原来平衡状态的性能。.校正装置Gc（s）反并接在前向通道的一个或几个环节的两端，形成局部反馈回路。.开环传递函数的极点和零点均位于s左半平面的系统，称为最小相位系统。.离虚轴最近的闭环极点对系统的动态性能影响最大，起着决定性的主导作用，称为主 导极点。四、1简答题（每小题4分，共24分）.闭环频率特性性能指标有：(1)谐振幅值Mr；(2)谐振频率3 r；(3)截止频率3 b;(4)频带宽度。3 b。.(1)0 E 1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为 1;2 =0时，输出响应为等幅振荡过程；E ) 1时，输出响应为非周期过程。13.惯性环节 G(s)=的频率特性为:Ts 1(w )=-tg

9、 -1 co T惯性环节频率特性的极坐标图如下图所示4.将G化成时间常数表示形式:G(s)=05(05s 1)(01s 1)G(jCi)=(j05051)0011)G(j co)极坐标图起点：(0.5, jO)G(js)极坐标图终点：(OJO), lim ZGCw)=-180 , lim |G(jco)|=05.PID控制器的传递函数为G(s)=K P1+TdsoTiS16.rank B AB =rank22=1n=2 , 4系统状态不完全可控。rankCCArank1 =2=n ,系统状态完全可观测。4 1五、计算题（第1、2小题每小题8分，第3、4小题每题10分，共36分）.二 p=eL

10、x 100%=9.6% .Y =0.63.14w n= 19.6rad/stp 120.2 J 0.62p. = a1=2,a2=3,b0=0,b1=1,b2=1xi y ou设 x2 xi 1u3 0=0, 3 1=b1-a1 3 0=1- 2 x 0=13 2=b2-a1 3 1-a2 3 0=1- 2 x 1-3X 0=-1?. Xi=X2+Ux 2=-a2X1-a1X2+ 3 2u=-3xi-2x2-u则系统的状态空间表达式为:Xi?X201 Xi 1u32 x21y= 1 0X1X23.信号流图如下:应用梅森公式求传递函数：P1=G1G2G3G4G5, L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2C(s)GiG2G3G4G5R(s) 1 G1G2G3G4G2G3HlG3G4H24.(1)根轨迹的起点、终点及分支数：三条根轨迹分支的起点分别为S1=0,S2=-2,S3=-4；终点为无穷远处。(2)实轴上的根轨迹：实轴上的0至-2和-4至-8间的线段是根轨迹。(3)渐近线：渐近线的倾角分别为土60。，180。渐近线与实轴的交点为(ra=4 =-2