《自动控制原理》期末复习题及参考答案

D.Y=-180°

《自动控制原理》复习资料

5.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（0分）

A.输入信号

B.初始条件

C.系统的结构参数

D.输入信号与初始条件

一单选题（共32题，总分值。分）

1_[wH

G(jw)=采样系统结构如图所示，求闭环系统的脉冲传递函数为（0分）

37(1n4-7W)v

1.设开环系统的频率特性为J，则其频率特性的极坐标图的奈氏曲

A.£-ON*3）

线与负虚轴交点的频率值3为（）rad/s（0分）

B.,•■

A.0.1C*^»*»*—••

B.1n〈pi->

C.10

7.设系统校正前后的对数幅频特性曲线如图所示，则通过校正下列没有改变的参数为（）

D.2

2.系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的（）

S

P

)

（0分）(

0

)

A.虚轴上7

B.左半部分

C.右半部分

D.实轴上（0分）

1A.系统的型

4/+4s=]

带宽

3.二阶系统的传递函数为，则其无阻尼固有频率和阻尼比分别为（）（0分）B.

C.相角裕度

A.1,0.5

D.截止频率

B.0.5,1

8.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（0分）

C.2,1

D.1,2A.准确度越高

4.如果系统在开环是稳定的，则闭环系统的相位稳定裕量满足（0分）B.准确度越低

C.响应速度越快

A.y>0°

D.响应速度越慢

B.Y<0°

9.PID控制器的输入输出关系的时域表达式是（0分）

C.Y>30°

C1C

（―+IX—5+1）（—+1）

G\%R

Bu(f)=Kpe(f)+KpT«D.

c,〃⑺=3。11.伯德图中的低频段反映了系统的（0分）

A.稳态性能

D“（f）=K/O+守口"城+KT岑B.动态性能

P

C.抗高频干扰能力

10.某最小相位系统的开环对数幅频曲线如图所示，则其对应的开环传递函数为

D.以上都不是

lOs+1

12.若某串联校正装置的传递函数为1＜）（）S*',则该校正装置属于（0分）

A.超前校正

B.滞后校正

C.滞后-超前校正

D.无法判断

G（加）=（"养

13.设开环系统频率特性,当（o=lrad/s时，其频率特性幅值A（l）=

()(0分)

/2

4

A.

4/2

B.

C.

2/2

D.

14.如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（）（0分）

A.0型系统

B.I型系统

C.II型系统

D.HI型系统C.高频段

15.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡，则其阻尼比（0分）D.低频段的斜率大小

5

AY<0

K$+1）

B.七-o20.若某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为（）。（0分）

C.0<&<1

AMs+1）=0

D.匕：二”，

16.若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统（0分）B,Ks+l）+5=0

A.位置误差系数为0

B.速度误差系数为0c,Ms+i）+i=o

C.含两个积分环节D.与是否为单位反馈系统有关

D.含两个理想微分环节

17.二阶系统当0<«1时，若增加£,则输出响应的最大超调量将（）（0分）G（s）=s：滑wo

21.已知负反馈系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方

A.增加

程为（）。

B.减小

C.不变

D.不定

（0分）

wc=l

18.下列串联校正的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是（0分）

S2+6S+100=0

2.5$+1A.

A.0-4$4-1

S2+6,S+100+2S+1=0

0.4s+1B.

B.2.5s+1

S2+6S+100+1=0

5+1c.

c.6.25s+1D.与反馈通道有关

22.一阶系统的阶跃响应（）。（0分）

6.25s+1

A.当时间常数较大时有超调

D.S+l

B.有超调

C.无超调

19.表征系统的动态性能的是系统的开环对数幅频特性L（3）的（0分）

D.当时间常数较小时有超调

A.低频段23.典型二阶系统的阻尼比£=0时，其单位阶跃响应是（0分）

B.中频段

A.单调上升曲线

B.等幅振荡曲线B.比例、积分

C.阻尼衰减振荡曲线C.积分、微分

D.发散增幅振荡曲线D.比例、积分、微分

24.主导极点的特点是（0分）30.增大系统的开环增益，将使系统跟随稳态误差（0分）

A.距离实轴很远A.变大

B.距肉实轴很近B.变小

C.距离虚轴很远C.不变

D.距离虚轴很近D.不能确定

25.根据控制元件的特性，控制系统可分为（0分）31.下列哪种措施对改善系统的精度没有效果（0分）

A.反馈控制系统和前馈控制系统A.增加微分环节

B.线性控制系统和非线性控制系统B.提高系统的开环增益K

C.恒值控制系统和随动控制系统C.增加积分环节

D.连续控制系统和离散控制系统D.引入扰动补偿

32.梅逊公式主要用来（）。（0分）

26.若系统的特征方程式为S3+4S+1=0,则此系统的稳定性为（）

A.判断稳定性

B.计算输入误差

C.求系统的传递函数

D.求系统的根轨迹

（0分）

A.临界稳定

二计算题（共28题，总分值。分）

B.不稳定

C.稳定33.控制系统结构图如图。

D.无法判断

27.适合应用传递函数描述的系统是（0分）（1）求x（r）=0./V）=7；.l（r）作用下系统的稳态误差：

A.单输入、单输出的线性定常系统

（2）为了消除稳态误差，系统结构应作如何变化，并给出分析结果。

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

28.关于传递函数，错误的说法是（）。（0分）

A.传递函数只适用于线性定常系统；

B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响

C.传递函数一般是为复变量s的真分式；

D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。

34.系统结构图如图。当输入为?时，要求系统的稳态误差斗，＜4。求满足要求的K。

29.PI控制规律指的是（0分）

A.比例、微分

C（S）C（5）

38.已知系统结构图如图，求系统传递函数R（S）'N（S）。

（0分）

GH（s）=-——---------

35.设控制系统的开环传递函数S（s+l）（2s+l）,绘制幅相曲线，确定其与实

轴的交点，如果相交确定交点处的频率与幅值。用Nyquist稳定判据判别稳定性。（0分）

36.已知开环传递函数G（S）H（S）在“平面的右半部无极点，试根据下图所示的开环幅相

频率特性曲线分别判定其闭环系统的稳定性。（0分）

⑴

39.一阶系统如图2所示，要求系统闭环增益长。=2,调节时间t5<0.4/（秒）

（（△=>％：）o试确定参数的值。

图2一阶系统方块图

40.已知系统结构图如图，（1）画出系统根轨迹（求渐近线，分离点，与虚轴的交点）；（2）

（0分）

系统稳定且为欠阻尼状态的K值范围。

37.反馈系统的开环传递函数为:

（1）绘制系统根轨迹；

（2）确定闭环稳定的K值范围。（0分）

（0分）

41.已知最小相位开环系统的渐近线如下图所示。求（1）系统开环传递函数；（2）稳定裕量。

（0分）

（3）如果要求稳定裕量7=3°,确定开环放大系数K。

43.离散系统结构图如卜.图所示。采样周期为0.5秒。（1）求系统开环脉冲传递函数；（2）系

统稳定的K值范围；（3）输入为单位斜坡信号且仁2时系统的稳态误差。

（0分）

44.离散系统结构图如图。采样周期为1秒，输入为单位阶跃信号时，按照最小拍系统设计数字

控制器。

（0分）

42.校正前系统的对数幅频特性如图虚线所示，校正后系统的对数幅频特性如图实线所示。请确

定串联校正装置的传递函数，指出校正装置的类型及其特点。

（0分）

45.控制系统结构图如图。判别闭环系统稳定性。确定系统的稳态误差

E（s）

n=0.149.系统结构图如图，求而。

（0分）----------------H----------------

-------------------------（0分）

50.设反馈系统开环幅相曲线如图，开环增益x=500，是最小相位系统。确定系统闭环稳定

J=---------------

46.已知单位反馈系统的开环传递函数5（1+7SX1+2S）,确定使闭环系统稳定的的K值范围。

T和K。（0分）

47.离散系统如图。（1）求使系统稳定的K值范围；（2）求单位斜坡输入的稳态误差；（3）求

K=1输入为单位脉冲信号的响应。

（0分）

51.离散系统结构图如下图所示，采样周期为1秒，（1）求闭环脉冲传递函数；（2）确定系统

（0分）

稳定的范围；（3）当K=4,r（t）=2t时，求系统稳态误差。

48.离散系统的结构图如下图所示，试求系统的闭环脉冲传递函数。

（0分）（0分）

52.控制系统结构图如图。其中为己知量。（1）当扰动愉入〃（r）=f54.控制系统结构图如图，绘制以参数a为变量的根轨迹。

KX,K7,K^KA.T

时求稳态误差；（2）Kc取多少使得系统在输入为单位斜坡信号时稳态误差为零。

R(s)

（0分）

55.设图（a）是系统的结构图：（b）是其单位阶跃响应曲线。确定系统参数。

（0分）

56.试求差分方程C（"+2）+3c（"+l）+2c（“）=0的解。初始条件

c（0）=0,c（l）=1,（o分）

57.系统动态结构图如图3所示，求闭环传递函数

C（s）

R（s）

（o分）

（0分）

58.校正前系统的对数幅频特性如图中虚线所示，校正后系统的对数幅频特性如图中实线所示。（0分）

试确定串联校正装置的传递函数，指出校正装置的类型及其特点。

2三填空题（共5题，总分值100分）

61.控制系统的基本控制方式为_和（20分）

H40

P

/

C62.当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将—

S20

7

（20分）

0

63.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的来描述。（20分）

64.某负反馈控制系统前向通路的传递函数为G（s）,反馈通路的传递函数为“⑸,则系统

的开环传递函数为,系统的闭环传递函数为o（20分）

65.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之（20分）

59.已知系统开环传递函数

G（S）=-------------------四简答题（共3题，总分值。分）

S（S+2）（S+5）绘制根轨迹图

计算一个闭环极点为-6,其余的两个极点以及开环增益。（0分）

66.（本题10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为J,试求：

60.设一单位反馈最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示。试求：（1）写出系统的开环传

（1）利用Routh判据确定使系统稳定的K值范围；

递函数：（2）计算相角裕度并判断稳定性；（3）求r（t）=t时系统的稳态误差。

（2）当输入分别为单位阶跃响应、单位斜坡函数和单位抛物线函数时，系统的稳态误差分别

为多少？（0分）

67.（本题15分）电子心脏起博器心律控制系统结构图如图5所示，其中模仿心脏的传递函数相

当于一纯积分环节。

图5电子心律起搏器系统

（1）若J=0.5对应最

佳响应，问起博器增

益K应取多大？

（2）若期望心速为60

次/min,并突然接通

起博器，问瞬时最大

心速多大？I

参考公式：

二阶欠阻尼系统单位

阶跃响应最大超调

4=尸斤xl00%“（°分）

68.图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热

水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统

是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？

一单选题（共32题，总分值。分）

（0分）

1.答案：B

解析过程：

2.答案：B

解析过程：

3.答案：B

解析过程：

4.答案：A

解析过程：

5.答案：C

解析过程：解析过程:

6.答案：D18.答案：A

解析过程：解析过程：

7.答案：A19.答案：B

解析过程：