杭电自动控制原理

【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、第一题（判断题，正确的打”，错误的打X。每小题1分，共10分）在控制系统中，直接改变控制变量的装置称为控制器或控制元件。（X）开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。（X）状态空间描述是线性定常系统的一种内部描述模型。（V）线性定常系统的单位脉冲响应对应系统传递函数的拉普拉斯反变换。（V）阻尼比为0的二阶系统称为临界阻尼系统。（X）I型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。（X）频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。（V）对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当①二0时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从实轴开始。（V）PI控制是一种相位超前校正方式。（X）线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。（V）一、判断题，正确的打V，错误的打X。（每小题1分，共10分）反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。（X）只有当系统中所有元件的输入一一输出特性是非线性的，这系统才称为非线性控制系统。（X）传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。（X）典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。（X）对于II型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。（V）若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。（V）频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。（X）绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和积分环节决定（V）PD环节控制是一种相位滞后校正方式。（X）如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点，则状态是完全可控的。（V）一、 第一题（判断题，正确的打广，错误的打X。每小题1分，共10分）在控制系统中，被控制的物理量称为控制变量。（X）状态空间表达式是经典控制理论中线性控制控制系统的基本数学模型。（X）扰动输入作用于系统时，相应于该扰动信号的系统期望输出为零。（V）对于线性定常系统，其单位脉冲响应可以通过对单位阶跃响应求导获得。（V）劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。（V）频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。（X）频率响应是系统在正弦输入信号作用下的稳态输出信号。（V）绘制对数频率特性图（Bode）图时，横轴是按照频率的自然对数线性分度的。（X）对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当①=0时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从正虚轴开始。（X）线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。（V）二、 第二题（单项选择题，选择一个最合适的答案，每小题2分，共20分）在通常的闭环控制系统结构中，系统的控制器和控制对象共同构成了9）。（A）开环传递函数 （B）反馈通道 （C）前向通道（D）闭环传递函数下述控制系统分析方法中，不属于经典控制理论的分析方法是（A）。（A）状态空间分析法 （B）频域分析法 （C）根轨迹分析法 （D）时域分析法传递函数的概念除了适用于线性定常系统之外，还可用于描述（D）系统。（A）线性时变 （B）非线性定常（C）非线性时变 （D）以上都不是分析线性控制系统动态性能时，常用的典型输入信号是（B）。（A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数 （C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数时域信号1（t）的Laplace变换为（B）。（A）1 （B）1s （C）s （D）1/s2输入是正弦信号时，线性系统的稳态输出是同（B）的正弦信号。（A）振幅 （B）频率 （C）相位 （D）频率和相位Nyquist图关于（C）对称。（A）原点（B）纵轴（C）横轴 （D）（-1,j0）点在Bode图中反映系统稳态特性的是（A）。（A）低频段（B）中频段（C）高频段（D）无法反映串联超前校正时，校正前、后的剪切频率①°与①；的关系，通常是（C）。（A）①=①' （B）①>①' （C）①<®' （D）①与①'无关CC CC CC C C线性定常系统经过线性非奇异变换后，（D）保持不变。（A）特征值 （B）可控性和可观性 （C）传递函数 （D）前面三个采用负反馈形式连接后（D）。（A） 一定能使闭环系统稳定（B） 系统动态性能一定会提高（C） 一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除。（D） 需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。适合应用传递函数描述的系统是（A）。（A）单输入、单输出的线性定常系统 （B）单输入、单输出的线性时变系统（C）单输入、单输出的定常系统 （D）非线性系统若系统的开环传递函数为G（S）=理^，则闭环特征方程为（D）。N（S）（A）N（s）=0 （B）M（s）+N（s）=0（C）1+N（s）=0 （D）与是否为单位反馈系统有关4.斜坡信号r（t）=t/2的Laplace变换为（C）。（A）1（B）1/2s （C）1/2s2 （D）s2/2下面关于闭环主导极点叙述正确的是（D）。（A）距离虚轴最近的闭环极点一定是主导极点 （B）闭环主导极点是实数极点（C）闭环主导极点是一对共轭复数 （D）以上都不对

与是（D）。（C）斜坡函数用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信豆旦（A）阶跃函数 （与是（D）。（C）斜坡函数用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信豆旦（A）阶跃函数 （B）脉冲函数下列系统中，最小相位系统是（B）。（D）正弦函数(A)G(5)= 100(5-1)5(5+15)(5-10)(B)G(5)=―100(5+1)(5+5)5(5+12)(5+10)(52+35+3)(C)G(5)= 100(5+D5(5+15)(5-10)〜、 100。-55(D)G(5)= 5(5+15)(5+10)8.Nyquist图关于（C）对称。（A）原点 （B）纵轴(C)横轴(D)(—1,j0)点下列串联校正装置的传递函数中，能在①=1处提供最大相位超前角的是（B）。c105+1 105+1 2S+1 0.15+1（A）——- （B） （C） - （D）5+1 0.15+1 0.55+1 105+1线性定常系统状态观测器极点可以任意配置的充分必要条件是（A）。（B）系统状态完全可控系（（B）系统状态完全可控系（D）系统稳定（C）统状态完全可测量二、第二题（单项选择题，选择一个最合适的答案，每小题2分，共20分）下述（D）属于对闭环控制系统的基本要求。（A）稳定性 （B）准确性 （C）快速性 （D）前面三个都是以下关于传递函数的叙述，错误的是（A）。（A） 传递函数能描述任意的线性系统（B） 求取系统的传递函数时，要求系统处于零初始条件（C） 传递函数给出了输出量拉普拉斯变换与输入量拉普拉斯变换比（D） 通常，单输入、单输出线性定常系统的传递函数和微分方程是一一对应的分析线性控制系统动态性能时，最常用的典型输入信号是（B）。（A）单位脉冲函数 （B）单位阶跃函数（C）单位斜坡函数 （D）单位加速度函数时域信号户的Laplace变换为（C）。（A）1/s（B）1/52 （C）2/s3 （d）1/53典型二阶系统阻尼比等于1时，称该系统处于（C）状态。（A）无阻尼 （B）欠阻尼 （C）系统临界稳定 （D）系统不稳定或临界稳定使用劳斯判据分析系统稳定性时，如果劳斯表某一行第一个元素为零，该行其余元素不全为零，则（D）。（A）系统稳定 （B）系统不稳定 （C）斜坡函数 （D）正弦函数Nyquist图关于（C）对称。（A）原点 （B）纵轴 （C）横轴（D）（-1,J0）点稳定系统的Nyquist图，其增益裕度（D）。（A）Kg <0 （B） Kg >0 （C） Kg <1 （D） Kg >1

PID控制器是(D)。(A)超前校正 (B)滞后校正 (C)超前—滞后校正(D)滞后—超前校正线性定常系统经过线性非奇异变换后，(D)保持不变。(A)特征值 (B)可控性和可观性 (C)传递函数(D)前面三个一、单项选择题(本大题中每小题有四个选项，只有一个正确答案，选错或不选得0分。共8小题，每题5分)1、若F1、若F(s)=2s2+3s+6

s3+1则Limf(t)=()。tT0TOC\o"1-5"\h\z(A)8(B)0 (C)6 (D)242.单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=s(s+5)，则系统在,(t)=2t输入作用下其稳态误差为()。(A)共 (B)5 (C)4 (D)044 5153.二阶系统的传递函数为G(s)=2s2+2s+72，其阻尼系数匚是()。(A) 1- (B)2 (C)2 (D)*一个线性系统的稳定性取决于()。(A)系统的输入 (B)系统本身的结构和参数(C)系统的初始状态 (D)外界干扰开环传递函数为()的系统，称为口型系统。K K K K(A)s(s+T) (B) (s+T)(s+T) (C)s2(s+T) (D) s(s+T)2若系统的Bode图在①=5处出现转折(如图所示)，这说明系统中有()环节。1(A)U (B)(°・2s+1)2(D)(5s+1)2(C(D)(5s+1)2s+20若已知某串联校正装置的传递函数为1.2S+5，则它是一种()。(A)相位滞后一超前校正 (B)相位超前一滞后校正(C)相位滞后校正 (D)相位超前校正某开环稳定系统的乃氏图如图所示，它的相位裕量和增益裕量分别是()。(A)600，2/3 (B)300，3阻(C)1500，-2/3 (D)300，-3/2扰

扰U(S)uTS)五、第五题(12分)试简化图五、第五题(12分)试简化图3所示的结构匚并C(s)R(s)(第五题图)六、第六题(第五题图)六、第六题(10分)在零初始条件下对单位负反馈系统施加设定输入信号r(t)=1(t)+0.5t,测得系统输出响应c(t)=t-0.8e-5t+0.8。试求系统的开环传递函数。七、第七题(20分)已知系统结构图如图4所示，其中比例微分控制器G(s)=1+ts，输c入信号r(t)=1+at。定义误差为e(t)=r(t)-c(t)。试证明：通过适当调整微分时间常数t，可使得系统输入r(t)的稳态误差终值为0。

2八、第八题(13分)已知单位反馈控制系统的系统开环传递函数为G(，)=据或丽绘制系统的开环幅频特性曲线(Nyquist图)用Nyquist判据判断其稳定性。九、第九题(20分)已知单位反馈系统，其对象的传递函数G°(s)和串联校正装置的传递函数G(s)所对应的对数幅频特性%和匕分别如图5所示，并且G0(s)和G(s)是最小相位系统(对象)。写出对象传递函数G0(s)。写出串联校正装置的传递函数G(s)。写出校正后系统的开环传递函数G(