烟台大学《自动控制原理-2021年》期末考试复习题及参考答案

自动控制原理试题卷

学习方式：业余时间：无限制

考试科目：《自动控制原理》（总分）

一单选题（共20题，总分值27分）

1.根据控制元件的特性，控制系统可分为（1分）

A.反馈控制系统和前馈控制系统

B,线性控制系统和非线性控制系统

C.恒值控制系统和随动控制系统

D.连续控制系统和离散控制系统

2.伯德图中的低频段反映了系统的（1分）

A.稳态性能

B.动态性能

C.抗高频干扰能力

D.以上都不是

3.主导极点的特点是（1分）

A.距离实轴很远

B.距离实轴很近

C.距离虚轴很远

D.距离虚轴很近

4.一阶系统当0〈<1时若增加二〃〃则输出响应的最大

超调量将二〃〃1=〃〃分/〃>

A.增加

B.减小

C.不变

D.不定

5.控制系统开环传递函数

s（s-2.73Xs-2s-2），其根轨迹中出

射角以及与虚轴的交点为：（）。（2分）

64==75"==31.0744

A.

侯4N二175°,。==L0744

B.,

=z75°^=zl1.0744

c.

Os==75'-G=二1.0744

D.一

6.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是（1分）

A.低频段

B.中频段

C.高频段

D.无法反映

7.单位反馈控制系统的开环传递函数为

K(S-2)

G(S)匚=0.7

(『-2s-3),其中阻尼比

时对应的K值为（）o（2分）

K=3.34

A.

K=L34

B.

「K=6

8.表征系统的动态性能的是系统的开环对数幅频特性

Lg）的（1分）

A.低频段

B.中频段

C.高频段

D.低频段的斜率大小

5,

s（s+l）

9.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（）。（2分）

A5（541）=0

BS（S+1）+5=0

c.s（s+l）+l=O

D.与是否为单位反馈系统有关

10.梅逊公式主要用来（）。（2分）

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

12.一阶系统G（s）=的放大系数K愈小，则输出响应的

稳态误差值（1分）

A.不变

B.不定

C.愈小

D.愈大

13.典型二阶系统的阻尼比之=0时，其单位阶跃响应是

（1分）

A.单调上升曲线

B.等幅振荡曲线

C.阻尼衰减振荡曲线

D.发散增幅振荡曲线

82]

D.

15.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因

素有关？（1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

16.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（）（2分）

A.0型系统

B.I型系统

C.II型系统

D.HI型系统

17.PI控制规律指的是（1分）

A.比例、微分

B.比例、积分

C.积分、微分

D.比例、积分、微分

18.若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该

系统（1分）

A.位置误差系数为0

B.速度误差系数为0

C.含两个积分环节

D.含两个理想微分环节

19.设单位负反馈系统的开环传函为G（s）=，那么它的

相位裕量的值为（1分）

A.15&

B.609

C.30。

D.45。

20.适合应用传递函数描述的系统是（1分）

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

二填空题（共5题，总分值8分）

21.控制系统的基本控制方式为和

（2分）

22.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。（1分）

24.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,则系统的开环传递

函数为，系统的闭环传递函数为

o（2分）

三计算题（共4题，总分值65分）

匹）

26.系统结构图如图，求出⑸

（15分）

27.反馈系统的开环传递函数为:

K

G(s)=

s(s+4)(s2+45+20)

（1）绘制系统根轨迹;

（2）确定闭环稳定的K值范围。（15分）

28.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。（3）如果要

片

求稳定裕量30°，确定开环放大系数K。

自动控制原理答案和解析

一单选题（共20题，总分值27分）

1.答案：B

2.答案：A

3.答案：D

4.答案：B

5.答案：D

6.答案：C

7.答案：B

8.答案：B

9.答案：D

10.答案：C

12.答案：D

13.答案：B

15.答案：C

16.答案：A

17.答案：B

18.答案：C

19.答案：D

20.答案：A

二填空题(共5题，总分值8分)

21.答案：开环控制，闭环控制

22.答案：数学模型

G(s)

G(s)A⑸l+GG)H(s)

24.答案：,

三计算题(共4题，总分值65分)

26.答案：

方法一，结构图化简法

E

.E(s)_"GG3H

H

^^(7)-1+G}G2

方法二，信号流图法

一个单回环回路，La=

没有其它形式的回环，故

A=1—4=JL+5G2H

共有两条前向通道（由R到E）,

第一条的增益4=L余因式AI=1

第二条的增益P2=一&(亍』「余因

式A2=1

根据梅森公式，得

E(S)13…3H

而衣牙向=而制

27.答案：

(1)这是一个关于普通根轨迹的绘制。

开环传递函数为

K

85)=S(S+4)(52+4S+20)S(S+4)|"(S+2/+42

①起点：S]=O,52=—4,S3、4=—2士j4

终点：有4个，均趋向无穷远处

②分支数：4支(即四条根轨迹)

③渐近线：夹角：

(lk+l)7V(lk+l)7Tcc

2=--------」=-----L=±45。」35。

ii—JH4—0

交占.

④实轴上的根轨迹：[T0]

⑤分离点：

♦.♦阳=Ky（5）=o

贯⑻=（S+2）（8+2川对]

M（S）=S（S+州+4S+20）

根据重根法，

N(S)Mf(S)—N'(S)皿S)=0

K(S+2)[(S+2)2+(指/=0

s=-25=-2±-/n=-2土./2、45

⑥初射角

目=(2k+l)%—R)

2=1

源

IY4、4

=180°-180°-arctan—+arctan—+90°

LI2J2

=—90。

另一初射角为90°

⑦与虚轴的交点：

根据特征方程

S(S+4)(S2+4S+20)+K=0

型+8s3+36S2+80s+及=0

劳斯表

S4136K

S3880

怦26K

S」2080-8K

'26

S。K

根据劳斯判据：K>0,2080-8K>0

则,K<260

所以，临界稳定的K—260

再由劳斯表的第三行得

26S?+K=0

令s=1①，且K=260得

26（、/&）,+260=2

=10

co=A/W=316

即，与虚轴交点的频率＜»=316,增

益及=260

因此，绘制的系统根轨迹为

RootLocus

6

4

S

_X

V

A

J

E

U

,

OEJ

E

-

RealAxis

(2)由上述计算知，当K>260时闭环极点进入S的

右半平面，故闭环系统稳定的K值范围是

0<K<260

28.答案:

(1)由图得到开环传递函数为

K

G⑻=

从图中知，当口=01时，£(3)=40,

20版一=40

所以，解得K=I

因此最后得到系统的开环传递函数为

10

S(10S+l)(0