华东理工大学自控原理（本）期末复习题及参考答案

自控原理（本）期末复习题1

一、单选题（共10题，每题2分，共20分）

4

G（s）=^-------

1.计算二阶系统s?+3s+4的阻尼系数：（）（2分）

A.?=2

B.7=0.75

C7=0.65

D."3

2.PID校正中，PI调节器的结构为：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+l/TsD.TdS+1

4

G（s）=^-------

3.计算二阶系统s?+3s+4的超调量是：（）（2分）

A.b=0.284

B.b=2.84%

C.=2.34%

D.0.234

X（z）=-----5-----

4.计算3-2）0-1）的乂*）：（）（2分）

--z+-xzk

A.22

（）k

B.-23k,，-l+2-x2

--1x3^+-x2*'

C.222

-1---1----1h-1-----

D.2zz-12z-2

5

G（）（S）=----r2----r

5.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为:s（s+l）（s+2）,单位斜坡信号作用下

系统的稳态误差为：（）（2分）

A”。

B.2/10

C.1/5

D.2/5

01

X+〃一=[ioW

6.已知系统的状态方程和输出方程，11

为：（）（2分）

s+1

1

B.s-l

1

C.s+1

1

D.s2-l

9

7.计算二阶系统s?+3s+9的自然振荡频率：（）（2分）

A.…2

B.%=2

C%=1/3

D.%=3

8.对被控制的物理量进行检测的环节是：（）（2分）

A.比较元件B.执行机构C.测量元件D.放大元件.

9.已知线性系统满足：为«）=力4⑥]，也⑥=/[%©],则输入信号为m1（。+加«）时,

系统的输出是：（）（2分）

Am1（。+她2（。

B,加i（£）+版式0

cmO+版式£）

D讪1（£）+她式£）

G（s）=s：2s+3

10.己知单输入单输出系统传递函数为：s3+10$2+31s+30,系统的零点为：（）（2

分）

A.-2

B-I±j72

C.-3

D.T士）

二、判断题（共10题，每题2分，共20分）

L传递函数反映的式系统本身的一种属性,其各项系数不仅取决于系统本身的结构和参数,

还取决于输入量的大小和性质。（）（2分）（）

2.线性定常系统渐进稳定的充要条件是它的全部特征根均具有负实部。（）（2分）

（）

3.相频特性是以相角的自然对数为纵坐标，以角频率为横坐标，并按对数也°分度。（）（2

分）（）

4.如果在控制系统中有一处或几处信号不是时间的连续函数，而是以离散的脉冲序列的形

式出现，则此系统为离散控制系统。（）（2分）（）

5.控制系统完成理论分析和设计后，可直接在工程中使用。（）（2分）（）

6.闭环采样控制系统特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面时，系统稳定。（）

（2分）（）

7.要减小稳态误差，可以减少开环传递函数的积分环节数。（）（2分）（）

8.需在原控制系统的基础上增加校正装置，通过调整被控装置的结构和参数，以达到期望

的控制性能。（）（2分）（）

9.恒定参数线性动态系统是线性时不变系统，是一种理想化的系统。（）（2分）（）

10.状态空间模型是建立在一组微分方程基础上的数学模型。（）（2分）（）

三、问答题（共3题，每题10分，共30分）

1.线性定常系统稳定的充要条件。（10分）

2.系统结构图的定义及四个组成部分。（10分）

3.列写峰值时间，超调量和调整时间的计算公式。（10分）

四、计算题（共3题，每题10分，共30分）

Gg(S)=------------

1.已知开环对象传递函数为：$($+1)(8+5),请绘制随参数长变化的根轨迹。(10

分)

2.己知单位反馈系统的开环传递函数为s(s?+3s+4),确定参数K的取值范围，

使系统闭环稳定。(10分)

GQ(S)=-----r

3.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：s(s+2)(s+3),求单位斜坡信号作

用下系统的稳态误差。(10分)

自控原理（本）期末复习题1

一、单选题（共10题，每题2分洪20分）

4

G（s）=-z------------

1.计算二阶系统s?+3s+4的阻尼系数：（）（2分）

，2

B，=0・75

c<=0,65

D.7=3

★标准答案：B

2.PID校正中，PI调节器的结构为：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+1/TsD.T（］s+l

★标准答案：C

4

G（s）=-r------------

3.计算二阶系统一+3S+4的超调量是：（）（2分）

A.b=0.284

B.b=2.84%

C.b=2.34%

D.0.234

★标准答案：B

1

X(z)=

4.计算(z-2)(z-l)的x«)：()(2分)

11

--Z+—XZ

A.22

B.22

l-lx3k+^-x2k

C.222

1111

------------+---------

D.2zz-\2z-2

★标准答案：B

5

5.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：s（,s+l）（s+2）.单位斜坡信号作用下

系统的稳态误差为：（）（2分）

A.1/】。

B.2/1。

CM

DM

★标准答案：D

.f-iolff

x=x+\以，y=[l0]X

11

6.已知系统的状态方程和输出方程，L1」L.，系统的传递函数

为：（）（2分）

s+1

A.s?-1

1

B.s-l

1

C.s+1

1

D.s2-1

★标准答案：C

9

G（s）=—^.—

7.计算二阶系统-+3S+9的自然振荡频率：（）（2分）

A。”"？

E.%=2

C%=1/3

D.%=3

★标准答案：B

8.对被控制的物理量进行检测的环节是：（）（2分）

A.比较元件B.执行机构C.测量元件D.放大元件.

★标准答案：C

9.已知线性系统满足：为（£）二/必⑥]，为«）=力与⑥],则输入信号为她母）+也式力时，

系统的输出是：（）（2分）

A皿i©+%（0

B.①1（0+比z«）

C皿1（£）+力〃式£）

D讪i（£）+她式£）

★标准答案：C

G（s）=s：2s+3

10.己知单输入单输出系统传递函数为：S3+IO$2+31S+3O,系统的零点为：（）（2

分）

A.-2

B.T土建

C.-3

D.T±/

★标准答案：B

二、判断题（共10题，每题2分，共20分）

1.传递函数反映的式系统本身的一种属性,其各项系数不仅取决于系统本身的结构和参数,

还取决于输入量的大小和性质。（）（2分）（）

★标准答案：错误

2.线性定常系统渐进稳定的充要条件是它的全部特征根均具有负实部。（）（2分）

（）

★标准答案：正确

3.相频特性是以相角的自然对数为纵坐标，以角频率为横坐标，并按对数2°分度。（）（2

分）（）

★标准答案：错误

4.如果在控制系统中有一处或几处信号不是时间的连续函数，而是以离散的脉冲序列的形

式出现，则此系统为离散控制系统。（）（2分）（）

★标准答案：正确

5.控制系统完成理论分析和设计后，可直接在工程中使用。（）（2分）（）

★标准答案：错误

6.闭环采样控制系统特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面时，系统稳定。（）

（2分）（）

★标准答案：错误

7.要减小稳态误差，可以减少开环传递函数的积分环节数。（）（2分）（）

★标准答案：错误

8.需在原控制系统的基础上增加校正装置，通过调整被控装置的结构和参数，以达到期望

的控制性能。（）（2分）（）

★标准答案：错误

9.恒定参数线性动态系统是线性时不变系统，是一种理想化的系统。（）（2分）（）

★标准答案：正确

10.状态空间模型是建立在一组微分方程基础上的数学模型。（）（2分）（）

★标准答案：错误

三、问答题（共3题，每题10分，共30分）

1.线性定常系统稳定的充要条件。（10分）

★标准答案：系统的特征方程的全部根均具有负实部，或全部位于S平面的左半开平面。

2.系统结构图的定义及四个组成部分。（10分）

★标准答案：控制系统的结构图是系统数学模型的图解形式，可以形象直观地描述系统中

各元件的相互关系及其功能以及信号在系统中的传递、变换过程。包括信号线，子系统方

框图，综合点，分支点四部分。

3.列写峰值时间，超调量和调整时间的计算公式。（10分）

★标准答案：

峰值时间：tp=兀1%小下

超调量：b°o="审」00。。

调整时间：4*W

四、计算题（共3题，每题10分洪30分）

G（s）=-----------

1.已知开环对象传递函数为：50（5+1）（8+5）,请绘制随参数长变化的根轨迹。（10

分）

★标准答案：

闭环特征方程为：〃

△(s)=s'+6s2+5s+K=1H------------

s(s+l)(s+5)

开环极点：=0;-1;一5；

开环零点：无；一

实轴上的跟轨迹段：(-8,-5]U[-1,0];〃

新近线：^=±60',-180,d

虚轴的交点：劳斯判据，与虚轴交点在K=30,s=±j2.236~

32

分离点：K=s+6s+5srdKjds=0,s=-0.4725;一3.5275（舍去）P

跟轨迹图：3

卖轴

2.已知单位反馈系统的开环传递函数为s（/+3s+4）,确定参数K的取值范围,

使系统闭环稳定。（10分）

★标准答案：

司写闭环传递函数和特征多项式：，

G。⑶—K

A(S)=S3+3S2+4S+K=0

列Routh表：♦

s314d

s23

i12-K

S-----d

3

0<K<12/

GQ(S)=-T----q------r

3.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：s(s+2)(s+3),求单位斜坡信号作

用下系统的稳态误差。(10分)

★标准答案：

丁⑸=5(s)/[l+Go(s)]现)s=R(s)—C(s)=R(s)[l—T(s)]=般)/[1+砧小

e..=lims£(s)=lims±-------=lim---------=lim——-——

io—OS21+G0(S)I°S+SGO(S)IOSGQ(S)

「163〃

=lim-------------=—=一

wo10105

s------------

sis+211s+31

自控原理（本）期末复习题2

一、单选题（共10题，每题2分，共20分）

9

0（5）=^——

1.计算二阶系统s?+3s+9的自然振荡频率：（）（2分）

A.22

B.%=2

C.%=1/3

D.%=3

2.PID校正中，PI调节器的结构为：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+l/TsD.TdS+1

G(s)=

3.计算二阶系统s?+3s+4的阻尼系数：（）（2分）

A，=2

B7=0・75

C7=0.65

D.7=3

4.已知系统的开环传递函数为s（s+5）,则单位斜坡信号作用下的稳态误差为：（）

（2分）

A.2B.l/3C.l/2D.3

产7=[10因

5.已知系统的状态方程和输出方程,,系统的传递函数

为：（）（2分）

s+1

A.s2T

B.s-1

C.s+1

]

D.s2-1

5

5(s)-

6.己知单位反馈控制系统的开环传递函数为：s(s+l)(s+2),单位斜坡信号作用下

系统的稳态误差为：O(2分)

A.I”。

BP1。

CM

D.2/5

7.己知控制系统的特征方程为：S4+7S'+25S2+42S+30=0,计算系统在S右半平面特

征根的数量：()（2分）

A.OB.lC.2D.4

4

G(s)=

8.计算二阶系统s?+3s+4的超调量是:（）（2分）

A。=0.284

B.b=2.84%

c.a=2.34%

D.b=0.234

-211i

A=,§=1,C=[rl0]

0-4

9.己知线性系统:，将其转化为能控标准形式：()(2

分)

01，人号C=[51]

A=

86

A.

00

A，B=，C=[51]

—8

B.

01

A==C=[51]

—8-6

C.

io,已知线性系统满足：必（£）=/［4（£）］，/［与（0］，则输入信号为她传）+加2«）时,

系统的输出是：（）（2分）

A叫（£）+皿式。

B.①1«）+比2«）

Q皿1（。+加式£）

D讪i（£）+她式£）

二、判断题（共10题，每题2分，共20分）

1.相频特性是以相角的自然对数为纵坐标，以角频率为横坐标，并按对数电°分度。（）（2

分）（）

2.对数幅频特性是取频率特性幅值的以10为底的对数来表示幅值的变化。（）（2分）

（）

3.要减小稳态误差，可以减少开环传递函数的积分环节数。（）（2分）（）

4.需在原控制系统的基础上增加校正装置，通过调整被控装置的结构和参数，以达到期望

的控制性能。（）（2分）（）

5.需在原控制系统的基础上增加校正装置，并选择和调整校正装置的结构和参数，以达到

期望的控制性能。（）（2分）（）

6.控制系统的频域分析方法不仅适用于线性时不变系统，同时也适用于线性时变系统。（）

（2分）（）

7.根轨迹的数量取决于开环传递函数的零点个数。（）（2分）（）

8.根轨迹与虚轴的交点对应着系统的临界振荡频率。（）（2分）（）

9.相角裕量反映的是开环传递函数幅值为1时与正实轴之间的夹角。（）（2分）（）

10.闭环采样控制系统特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面时，系统稳定。（）

（2分）（）

三、问答题（共3题，每题10分，共30分）

1.线性定常系统稳定的充要条件。（10分）

2.什么是自动控制？（10分）

3.请画出开环控制系统的结构组成图，并说明开环控制的特点c（10分）

四、计算题（共3题，每题10分洪30分）

G0（s）=-----------

I.已知开环对象传递函数为:s（s+DG+5）,请绘制随参数K变化的根轨迹。（10

分）

G（s）=—----------------

2.已知系统闭环传递函数为：$+（1+10T）S+10K,要求系统单位阶跃响应的超调

量b=9.5%,且峰值时间分二05s,试确定K和T的值，并计算在此情况下系统的调整时

间4（取±2%的容忍误差）（io分）

G0（s）=—

3.设单位反馈控制系统的开环传递函数为s（s+D,试设计串联超前校正装置，满

足在单位斜坡输入下%1/15,相位裕量7245。a。分）

自控原理（本）期末复习题2

一、单选题（共10题海题2分，共20分）

9

0（5）=^——

1.计算二阶系统$2+3s+9的自然振荡频率：（）（2分）

A.%”

E.%=2

C0*=U3

D.%=3

★标准答案：B

2.PID校正中，PI调节器的结构为：（）（2分）

A.KB.l/Ts

C.K+l/TsD.TdS+1

★标准答案：C

4

G（s）=-------

3.计算二阶系统s+3s+4的阻尼系数：（）（2分）

A，=2

B，=0.75

C7=0.65

D，二3

★标准答案：B

5⑤二

4.已知系统的开环传递函数为s（s+5）,则单位斜坡信号作用下的稳态误差为：（）

（2分）

A.2B.l/3C.l/2D.3

★标准答案：C

01「1

X+u,1y=[10]X

5.已知系统的状态方程和输出方程，1」口」，系统的传递函数

为：（）（2分）

s+1

A.s2T

B.s-1

1

C.s+1

1

D.s2-l

★标准答案：C

G。(s)=-7----------；

6.已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：s(s+l)(s+2),单位斜坡信号作用下

系统的稳态误差为：()(2分)

A1】。

R.2/10

CM

D.2/5

★标准答案：D

7.已知控制系统的特征方程为：s'+7s?+25s?+42s+30=0,计算系统在S右半平面特

征根的数量：()(2分)

A.OB.lC.2D.4

★标准答案：A

4

G(s)=-r——

8.计算二阶系统一+3S+4的超调量是：()(2分)

A.b=0.284

B。=2.84%

C.b=2.34%

D.b=0.234

★标准答案：B

11,

4,B=1,C=[rl0]

9.已知线性系统:一4」口」，将其转化为能控标准形式：()(2

分)

J=[;'=[1]c=[51]

B.味8口用C=B1]

d口咽C=81]

★标准答案：c

10.己知线性系统满足：必（£）=/必（£）］，必（2）=力与（。］,则输入信号为她1（2）+加2（£）时,

系统的输出是：（）（2分）

Aa以1（。+m2（。

B风（。+刎（。

Qaux（Z）+bu#）

D讪i（£）+她式£）

★标准答案：C

二、判断题（共10题，每题2分，共20分）

1.相频特性是以相角的自然对数为纵坐标，以角频率为横坐标，并按对数1g0分度。（）（2

分）（）

★标准答案：错误

2.对数幅频特性是取频率特性幅值的以10为底的对数来表示幅值的变化。（）（2分）

（）

★标准答案：正确

3.要减小稳态误差，可以减少开环传递函数的积分环节数。（）（2分）（）

★标准答案：错误

4.需在原控制系统的基础上增加校正装置，通过调整被控装置的结构和参数，以达到期望

的控制性能。（）（2分）（）

★标准答案：错误

5.需在原控制系统的基础上增加校正装置，并选择和调整校正装置的结构和参数，以达到

期望的控制性能。（）（2分）（）

★标准答案：正确

6.控制系加的频域分析方法不仅适用于线性时不变系统，同时也适用于线性时变系统。（）

（2分）（）

★标准答案：错误

7.根轨迹的数量取决于开环传递函数的零点个数。（）（2分）（）

★标准答案：错误

8.根轨迹与虚轴的交点对应着系统的临界振荡频率。（）（2分）（）

★标准答案：正确

9.相角裕量反映的是开环传递函数幅值为1时与正实轴之间的夹角。（）（2分）（）

★标准答案：错误

10.闭环采样控制系统特征方程的所有特征跟均位于Z平面的左半平面时，系统稳定。（）

（2分）（）

★标准答案：错误

三、问答题（共3题海题10分，共30分）

1.线性定常系统稳定的充要条件。（10分）

★标准答案：系统的特征方程的全部根均具有负实部，或全部位于S平面的左半开平面。

2.什么是自动控制？（10分）

★标准答案：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制

装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即

被控制量）自动地按照预定的规律运行。

3.请画出开环控制系统的结构组成图，并说明开环控制的特点,（10分）

★标准答案：开环系统的信号从输入端到输出端单方向传递，不对输出量进行检测，输出

信号对系统的工作不起任何作用。系统容易受干扰的影响，缺乏精确度和适应性。

四、计算题（共3题海题10分，共30分）

G0（s）=--------------------

1.已知开环对象传递函数为：$（$+1）3+5）,请绘制随参数长变化的根轨迹。（io

分）

★标准答案；

闭环特征方程为：〃

A(s)=s3+6s2+5s+K=1+------------“

s(s+l)(s+5)

开环极点：p=0;-1;一5；6

开环零点：无；一

实轴上的跟轨迹段：(-叱-5]U[-1,0];一

渐近线：，=一2^=±60',-180,“

虚轴的交点：劳斯判据，与虚轴交点在K=30,s=±j2.236~

32

分离点：K=s+6s+5srdKjds=0,s=-0.4725;一3.5275(舍去)P

跟轨迹图：3

实轴〃

r、10K