山东科大自动控制原理期末复习题及参考答案

复习思考题一一.单选题（每题3分，共30分）控制作用通过执行元件产生的使被控量保持期望值的物料量或能量称为（）。A．被控量 B．控制量C．给定量 D．反馈量下图RC网络的传递函数为（）。当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（）。A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.一阶惯性环节设系统的特征方程为，则此系统（）。A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定二阶系统的传递函数，则该系统是（）。A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统C.过阻尼系统D.零阻尼系统若两个系统的根轨迹相同，则有相同的（）。A.闭环零点和极点B.开环零点C.闭环极点D.闭环零点奈奎斯特稳定性判据是利用系统的（）来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。开环幅频特性B.开环幅相特性C.闭环幅频特性D.闭环幅相特性频率特性反映（）信号作用下系统响应的性能。A.阶跃B.斜坡C.加速度D.正弦根据以下最小相位系统的相角裕量，相对稳定性最好的系统为（）。A.=60°B.=30°C.=10°D.=10°若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为（）。A.1B.2C.5D.10二.判断对错题（每题2分，共20分）开环传递函数只与前向通道传递函数有关，与反馈通道传递函数无关。（）单容水箱系统是非线性系统，对其进行线性化后可以用一阶惯性环节描述其传递函数。（）线性微分方程求解时不需要考虑初始条件。（）闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。（）上升时间指输出响应超过终值达到第一个峰值所需要的时间。（）频率特性反映阶跃信号作用下系统响应的性能。（）因为绘制根轨迹要标出开环极点，所以根轨迹是开环极点的根轨迹。（）正弦输入作用下，系统稳态输出相角与输入相角之差为相频特性。（）开环对数幅频特性的低频段反映系统的抗干扰能力。（）PI控制规律中比例系数的大小会影响系统稳定性。（）三.多选题（每题4分，共20分）若某最小相位系统的相角裕度，则下列说法正确的是（）。A.闭环不稳定B.当幅值裕度h>1时闭环系统才稳定C.闭环稳定D.不能单独用相角裕度判断闭环系统的稳定性下述说法正确的是（）。A.开环对数幅频特性的低频段反映系统的抗干扰能力B.开环对数幅频特性的低频段越高，说明开环增益越大C.开环对数幅频特性的低频段反映系统的稳态精度D.开环对数幅频特性的低频段反映系统的动态性能已知单位负反馈系统的开环传递函数为，下述有关根轨迹正确的是（）。渐近线与实轴交点为-2根轨迹越过虚轴进入s右半平面渐近线有2条根轨迹分离点在-2和0之间系统特征方程为，则闭环系统（）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.右半平面闭环极点数为2下列控制方式中，（）是闭环控制方式。A.电冰箱温度控制B.交通灯定时控制C.农业大棚的湿度控制D.发电厂锅炉水位控制四.简答题（每题5分，共10分）1.（5分）什么是闭环控制方式？特点是什么？2.（5分）对自动控制系统的基本要求有哪些？评价控制系统的时域性能指标主要有哪些？五.计算题（10分）系统信号流图如图所示，求出系统的闭环传递函数。六.综合题（10分）某开环系统传递函数为，要求：（1）绘制该开环系统的对数幅频渐近特性曲线；（2）求该开环系统的截止频率和相角裕度。

复习思考题一答案一、单选题（每题3分，共30分）1.B2.B3.D4.A5.B6.C7.B8.D9.A10.C二、判断对错题（每题2分，共20分）1.错2.对3.错4.对5.错6.错7.错8.对9.错10.对三、多选题（每题4分，共20分）1.BD2.BC3.ABD4.BD5.ACD四、简答题（每题5分，共10分）1.什么是闭环控制方式？特点是什么？答：既有前向通路又有反馈通路的控制方式称为闭环控制方式，特点：被控量的输出对控制作用产生影响。2.对自动控制系统的基本要求有哪些？评价控制系统的时域性能指标主要有哪些？答：对自动控制系统的基本要求有：稳定性、快速性和准确性。评价控制系统的时域性能指标主要有调节时间和超调量。五、计算题（10分）一条前向通路：，（2分）三个单独回路，无互不接触回路，（4分）（4分）六、综合题（10分）起始段斜率为-20dB/dec，v=1，，＝1时，斜率变化-20dB/dec（3分）（绘图3分）（2）（2分），（2分）

复习思考题二一.单选题（每题3分，共30分）开环控制系统的特征是没有（）。A.执行环节B.给定环节C.反馈环节D.放大环节下列系统中属于不稳定的系统是（）。A.闭环极点为的系统B.闭环特征方程为的系统C.阶跃响应为的系统D.脉冲响应为的系统传递函数描述的是（）。A.PID控制B.PD控制C.PI控制D.P控制某单位负反馈系统的开环传递函数为：，当K=（）时，闭环系统临界稳定。A.10B.20C.30D.40单位负反馈系统开环传递函数为，当输入为单位阶跃时，其稳态误差为（）。A.2B.1/6C.0.2D.0.05闭环系统的传递函数为，实验测得当t=2s时，系统的单位阶跃响应的输出为0.632，则T=（）。A.2sB.1sC.0.5sD.4s绘制根轨迹（）。A.只依据相角条件B.只依据模值条件C.依据相角条件和模值条件D.依据相角条件或模值条件已知负反馈控制系统的开环传递函数为，则根轨迹分离点位于（）之间。A.[0,-1]B.[-1,-2]C.[-2,-3]D.[-3,-∞]已知系统的开环传递函数为，则开环幅相曲线起始点位于（）。A.正实轴B.负实轴C.正虚轴D.负虚轴开环对数幅频特性的（）反映系统的稳态精度。A.低频段B.中频段C.高频段D.中频段和高频段二.判断对错题（每题2分，共20分）闭环传递函数的零点决定了系统的稳定性。（）峰值时间指输出响应超过终值达到第一个峰值所需要的时间。（）动态过程是指系统在典型信号作用下，系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。（）最小相位系统和其对应的非最小相位系统的对数幅频特性曲线相同。（）采用串联超前校正使校正后系统截止频率减小。（）开环对数幅频特性的低频段越高，说明开环增益越大。（）积分作用主要是用来改善系统动态性能。（）电冰箱温度控制是闭环控制。（）对于180度根轨迹，若某区域右侧的实数开环零.极点个数之和为偶数，则该区域为根轨迹。（）传递函数是输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。（）三.多选题（每题4分，共20分）自动控制系统数学模型包括（）。A.微分方程B.信号流图C.结构图D.传递函数控制系统典型环节包括（）。一阶惯性环节B.一阶微分环节C.积分环节D.正弦环节下述属于最小相位系统的是（）。A.B.C.D.已知开环幅相特性曲线如图所示，则正确的是（）。A.系统1稳定B.系统2稳定C.系统1不稳定D.系统2不稳定若某系统的根轨迹有一个起点位于原点，则说明该开环系统（）。A.含一个微分环节B.含一个积分环节C.稳定D.有一个开环极点在原点四.简答题（每题5分，共10分）1.（5分）PID控制规律中，说明比例作用的特点及其对控制系统性能的影响。2.（5分）什么是系统稳定性？说出两种判断系统稳定性的判据。五.计算题（10分）某控制系统的方框图如图所示，试求：若使系统阻尼比，确定值；求系统阻尼比时调节时间和超调量，误差带。六.综合题（共10分）1.（10分）最小相位开环系统的对数幅频特性曲线如图所示：（1）写出开环传递函数；（2）计算系统的截止频率和相角裕度；（3）判断闭环系统的稳定性。

复习思考题二答案一.单选题（每题3分，共30分）1.C2.D3.C4.C5.B6.A7.A8.C9.A10.A二.判断对错题（每题2分，共20分）1.错2.对3.对4.对5.错6.对7.错8.对9.错10.错三.多选题（每题4分，共20分）1.ABCD2.ABC3.BC4.AB5.BD四.简答题（每题5分，共10分）1.（5分）PID控制规律中，说明比例作用的特点及其对控制系统性能的影响。答：特点：简单、及时（或比例控制对于偏差立即响应），但不能完全消除稳态误差。比例系数适当增大，系统响应速度加快，相对稳定性变差（或超调增大），稳态误差减小。2.（5分）什么是系统稳定性？说出两种判断系统稳定性的判据。答：系统在扰动作用下偏离了原来的平衡状态，当扰动消失后，系统以足够的精度恢复到原来的平衡状态，则称系统稳定；否则系统不稳定。稳定性判定方法：劳斯判据，赫尔维茨判据，奈氏判据，频率域判据（写出其中两种即可得满分）。五.计算题（10分）系统的闭环传递函数为,（2分）可得：（2分）而，所以（2分）（3）（2分）（2分）六.综合题（10分）（1）起始段斜率为-20dB/dec，v=1，，所以。＝5，斜率变化-20dB/dec，对应一阶惯性环节，，斜率变化-20dB/dec，对应一阶惯性环节，（4分）（2）图中，对数幅频特性曲线与实轴交点频率为截止频率（2分）（2分）（3）相角裕度<0，闭环不稳定。（2分）注明：也可以利用劳斯判据判断。

复习思考题三一.单选题（每题3分，共30分）与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。A.输出量B.输入量C.扰动量D.设定量单位负反馈系统的开环传递函数为，则闭环极点为（）。A.B.C.D.某系统零极点图如图所示，根轨迹增益K=1，则其传递函数为（）。A.B.C.D.若二阶系统的闭环极点为-1±j，则按5%误差带计算，该系统的调节时间是（）s。A.3B.3.5C.4D.4.4若保持无零点的二阶系统的阻尼比不变，提高自然振荡频率，则可以使（）。A.超调量增加B.超调量减小C.调节时间增加D.调节时间减小开环传递函数为，其根轨迹渐近线与实轴的交点为（）。A．-1B．1C．-2D．2PID控制规律中，（）消除稳态误差。A.比例B.积分C.微分D.比例和微分关于反馈控制系统的幅值穿越频率，下列说法正确的是（）。A.开环幅相曲线与负实轴交点频率B.闭环幅相曲线与负实轴交点频率C.开环幅相曲线与单位圆交点频率D.闭环幅相曲线与单位圆交点频率闭环对数幅频特性下降到频率为0时分贝值以下3dB时对应的频率，称为（）。A.截止频率B.交接频率C.穿越频率D.带宽频率一阶微分环节，当频率时，则相频特性为（）。A.45°B.-45°C.90°D.-90°二.判断对错题（每题2分，共20分）闭环传递函数的零点决定了系统的稳定性。（）系统带宽大，表明系统抑制输入端高频干扰的能力强。（）开环对数幅频特性的低频段反映系统的稳态精度。（）积分作用可使系统开环传递函数的型别提高，消除或减小稳态误差。（）信号流图不是数学模型。（）相角裕度是开环频域性能指标。（）只要有一条根轨迹位于s右半平面，闭环系统就一定不稳定。（）一阶系统的时间常数T越小，其响应速度越慢。（）在电动机调速控制系统中被控量为电动机转速。（）开环稳定系统闭环系统不一定稳定。（）三．多选题（每题4分，共20分）下述控制规律中，（）具有超前作用的特点。A.比例B.微分C.积分D.比例微分理想微分环节的数学模型可以表示为（）。A.B.C.D.关于反馈控制系统的截止频率，下列说法正确的是（

）。A.开环幅相曲线与负实轴交点频率B.开环对数幅频特性曲线与0dB线交点频率C.开环幅相曲线与单位圆交点频率D.闭环幅相曲线与单位圆交点频率下述二阶系统阻尼比在（

）范围内系统稳定。A.B.C.D.已知闭环传递函数为，则其自由运动的模态有（）。A.B.C.D.四.简答题（共10分）1.（4分）自动控制系统的3种控制方式是什么？其中哪种是应用最广泛的控制方式？2.（6分）串联超前校正有何特点？五．计算题（10分）控制系统结构图如图所示，求：（1）闭环传递函数；（2）单位阶跃信号作用下的超调量和调节时间。六.综合题（10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为，要求：（1）绘制开环幅相特性曲线（要求确定起点，终点及与实轴的交点）；（2）利用奈氏判据判定闭环系统稳定性。

复习思考题三答案一.单选题（每题3分，共30分）1.A2.C3.D4.B5.D6.A7.B8.A9.D10.A二.判断对错题（每题2分，共20分）1.错2.错3.对4.对5.错6.对7.对8.错9.对10.对三.多选题（每题4分，共20分）1.BD2.BC3.BC4.CD5.ACD四.简答题（共10分）1.（4分）自动控制系统的3种控制方式是什么？其中哪种是应用最广泛的控制方式？答：开环控制、闭环控制和复合控制方式；闭环控制是应用最广泛的控制方式。2.（6分）串联超前校正有何特点？答：利用超前校正装置的相角超前特性，使校正后系统相角裕度和截止频率增加，提高系统动态响应的平稳性和快速性；由于频率特性高频段幅值的提高，降低了系统抗干扰能力。需提高放大系数，以补偿超前网络增益的衰减。五．计算题（10分）（1）（2分）（2分）（2）（2分），（2分）（2分）六.综合题（10分）（1）起点：，（2分）终点：,（2分）与实轴的交点：（-1.67，j0），穿越频率：（2分）概略开环幅相特性曲线为：（2分）（2）由奈氏判据N+=0，N-=1，P=0，Z=P-2(N+N-)=2，闭环系统不稳定。（2分）

复习思考题四一.单选题（每题3分，共30分）主要用于产生输入信号的元件称为（）。A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件某典型环节的传递函数是，则该环节是（）。A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.微分环节闭环特征方程由（）决定。由反馈通道传递函数由前向通道传递函数由前向通道和反馈通道传递函数由前向通道、反馈通道传递函数和反馈符号已知系统的单位脉冲响应函数是，则系统的传递函数是（）。A.B.C.D.稳定控制系统的稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（）。A.B.C.D.设一阶系统的传递函数是，且容许误差带为5%，则其调节时间为（）。A.3B.6C.9D.12开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为（）。A.(-3，∞)B.(0，∞)C.(-∞，-3)D.(-3，0)开环对数幅频特性的（）反映系统的抗干扰能力。A.低频段B.中频段C.高频段D.低.中频段下述（）为非线性时变系统。A.B.C.D.系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（）。A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计二.判断题（每题2分，共20分）PD控制规律一定使系统的稳态误差为零。（）开环对数幅频特性的低频段反映系统的动态性能。（）频率特性是数学模型。（）增大扰动点之后的前向通道增益可以减小系统的稳态误差。（）由于闭环特征根是实根或共轭复根，故根轨迹对称于实轴。（）二阶系统的阻尼比小于0，闭环系统稳定。（）动态性能指标是在单位阶跃信号作用下定义的。（）非线性系统也可以用传递函数表示。（）输入作用下的闭环传递函数和扰动作用下的闭环传递函数的分母相同。（）在水箱水温控制系统中，被控量为液位。（）三.多选题（每题4分，共20分）有关频率特性说法正确的是（）。A.给稳定的线性定常系统输入一个正弦信号，其稳态输出是与输入同频率的正弦信号B.幅频特性是ω的函数C.相频特性是ω的函数D.幅频特性和相频特性合称为频率特性开环Bode图如图所示，则下述说法正确的是（）。A.开环传递函数含有两个积分环节B.开环增益为10C.截止频率ωc在4~100rad/s之间D.中频段斜率为-20dB/dec下述属于超前校正的有（）。B.C.D.下述关于系统校正说法正确的是（）。A.串联滞后校正利用滞后网络的高频衰减特性B.期望开环对数幅频特性在中频段斜率为C.开环对数幅频特性的低频段反映系统的抗干扰能力D.串联超前校正利用超前网络的相角超前特性当二阶系统的在单位阶跃信号作用下的过渡过程为非周期过程时，系统阻尼比（）。A.B.C.D.四.简答题（每题5分，共10分）1.（5分）负反馈控制的基本原理是什么？2.（5分）串联滞后校正有何特点？五.计算题（10分）设单位负反馈随动控制系统如图所示：（1）求系统闭环传递函数。（2）当K=4，T=1时，求超调量和调节时间。（3）在T=1情况下，若要求阻尼比ζ=0.5，确定K值。六.作图题（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为，试绘制概略闭环根轨迹。

复习思考题四答案一.单选题（每题3分，共30分）1.B2.B3.D4.B5.B6.C7.D8.C9.B10.C二.判断对错题（每题2分，共20分）1.错2.错3.对4.错5.对6.错7.对8.错9.对10.错三.多选题（每题4分，共20分）1.ABCD2.ACD3.AC4.ABD5.BC四.简答题（每题5分，共10分）1.（5分）负反馈控制的基本原理是什么？答：系统的被控量经测量后反馈到输入端，与给定量比较得到偏差信号，由偏差信号产生控制作用经执行元件施加到被控对象上，从而达到减少偏差或消除偏差的目的，实现对被控对象进行控制的任务。2.（5分）串联滞后校正有何特点？答：利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使校正后系统的相角裕度增加，提高系统动态响应的平稳性，但截止频率下降，使响应速度减小，由于校正装置的高频段幅值衰减，系统抗高频噪声能力提高。五.计算题（10分）（1）系统的闭环传递函数(2分)（2）系统的闭环传递函数(2分)(2分)(2分)（3）(2分)六.作图题（10分）渐近线与实轴夹角为渐近线与实轴交点为（2分）根轨迹与虚轴交点用劳思判据，闭环特征方程为S3180S26K*S1S0K*，根轨迹与虚轴的交点坐标为（3分）求分离点：（2分）根轨迹如图所示。（3分）

复习思考题五一.单选题（每题3分，共30分）采用负反馈形式连接后，则（）。一定能使闭环系统稳定系统动态性能一定会提高一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能系统的给定值r(t)=2，则该系统为（）控制系统。A.恒值B.随动C.程序D.无法确定闭环系统的传递函数为，当t=1s时，系统的单位阶跃响应的输出为（）。A.0.632B.0.87C.0.95D.1传递函数是（）信号作用下输出响应的拉氏变换。A.阶跃B.斜坡C.加速度D.脉冲已知系统的微分方程为，则对应系统的传递函数是（）。A.B.C.D.一阶惯性环节的传递函数为（）。设系统的闭环特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有（）。0B.1C.2D.3已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（）。A.0.6B.0.707C.0D.1开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）。A.稳态误差B.超调量C.调节时间D.峰值时间控制器的传递函数为，则该控制器的控制规律是（）。A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分二.判断对错题（每题2分，共20分）正弦输入作用下，系统稳态输出幅值与输入幅值之比为幅频特性。（）采用串联滞后校正可以使校正后系统截止频率增加。（）串联PD校正是超前校正方式。（）传递函数的极点形成运动的模态。（）根轨迹上的点一定满足相角条件。（）双容水箱构成的被控对象是二阶对象。（）动态过程包含系统的稳态误差等信息。（）PD校正可以提高校正后系统的相角裕度。（）控制系统校正时期望的中频段斜率为-40dB/dec。（