大学期末考试-自动控制基本原理题集(附带答案解析).doc

*自动控制原理1一、 单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ C ）A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（A）上相等。A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ C ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件4. 从0变化到+时，延迟环节频率特性极坐标图为（A ）A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线5. 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（ B ）A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为，则它的开环增益为（C ）A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数，则该系统是（B ）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8. 若保持二阶系统的不变，提高n，则可以（B ）A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节，当频率时，则相频特性为（A）A.45 B.-45 C.90 D.-9010.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ）A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为，则此系统 （ A ）A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。12.某单位反馈系统的开环传递函数为：，当k=（ C）时，闭环系统临界稳定。A.10 B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有（C ）A.0 B.1 C.2 D.314.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ C ）A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ D ）A.反馈校正 B.相位超前校正 C.相位滞后超前校正 D.相位滞后校正16.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（ B ）A. B. C. D.17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A ）A.减小增益 B.超前校正 C.滞后校正 D.滞后-超前18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（B ）A.圆 B.上半圆 C.下半圆 D.45弧线19.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为（ C ）A.(-3，) B.(0，) C.(-，-3) D.(-3，0)20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ B ）反馈的传感器。A.电压 B.电流 C.位移 D.速度44.解：由图知该系统的开环传递函数为 （2分） 其中T= （1分） 由低频渐近线与横轴交点为，得 （2分） 修正量，得 （2分） 故所求开环传递函数为 （3分） 或记为 ()自动控制原理2一、 单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ A ）A.最优控制 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优设计2. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ B ）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3. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ D）指标密切相关。A.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差4. 主要用于产生输入信号的元件称为（ B ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件5. 某典型环节的传递函数是，则该环节是（ C ）A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节6. 已知系统的微分方程为，则系统的传递函数是（A ）A. B. C. D.7. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（C ）A.并联越过的方块图单元 B.并联越过的方块图单元的倒数 C.串联越过的方块图单元 D.串联越过的方块图单元的倒数8. 设一阶系统的传递，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（B ）A.7 B.2 C. D. 9. 时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（ D）A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量10. 二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（D ）A.谐振频率 B.截止频率 C.最大相位频率 D.固有频率11. 设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数为（ C）A.0 B.1 C.2 D.312. 一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量g为（ C ）A.015 B.1530 C.3060 D.6090 13. 设一阶系统的传递函数是，且容许误差为5%，则其调整时间为（ C ）A.1 B.2 C.3 D.414. 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（ D）A. B. C. D.15. 单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（ A）A.0 B.0.25 C.4 D.16. 若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ A）A.相位超前校正 B.相位滞后校正 C.相位滞后超前校正 D.反馈校正17. 确定根轨迹大致走向，一般需要用（ D ）条件就够了。A.特征方程 B.幅角条件 C.幅值条件 D.幅值条件+幅角条件18. 某校正环节传递函数，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ D ）A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)19. 系统的开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为（ B）A.(-2，-1)和（0，） B.(-，-2)和(-1，0)C.(0，1)和(2，) D.(-，0)和(1，2)20. A、B是高阶系统的二个极点，一般当极点A距离虚轴比极点B距离虚轴大于（ A ）时，分析系统时可忽略极点A。A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2倍二、 计算题（第41、42题每小题5分，第43 、44题每小题10分，共30分）42. 建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。42.解： （2.5分） （2.5分）43.y0(t) 43. 已知系统的传递函数，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的图。43.解：系统有一比例环节： （1.5分） 积分环节： （1分） 惯性环节： 转折频率为1/T=10 （1.5分） 20Log G(j) 40 -2020 -400 0.1 1 10 -20 -40 G（j）0 0.1 1 10 -450-900-1350-1800 44.电子心率起搏器心率控制系统结构如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一个纯积分环节，要求：(1)若，对应最佳响应，问起搏器增益K应取多大。(2)若期望心速为60次/min，并突然接通起搏器，问1s后实际心速为多少？瞬时的最大心速多大。 44.解：传递函数 （4分） 得， （2分）当时，K20，n=20 （1分）(2)由以上参数分析得到其响应公式：得C（1）1.0次每秒，即60次每分钟， （1分）当时，超调量，最大心速为69.78次。自动控制原理31. 如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（ B ）A.恒值调节系统 B.随动系统 C.连续控制系统 D.数字控制系统2. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ B）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3. 直接对控制对象进行操作的元件称为（D ）A.给定元件 B.放大元件 C.比较元件 D.执行元件4. 某典型环节的传递函数是，则该环节是（ C）A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节5. 已知系统的单位脉冲响应函数是，则系统的传递函数是（A ）A. B. C. D. 6. 梅逊公式主要用来（ C）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7. 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（ C）A.0.6 B.0.707 C.0 D.18. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ A ）指标密切相关。A.允许的稳态误差 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的峰值时间9. 设一阶系统的传递，其阶跃响应曲线在t =0处的切线斜率为（ B）A.7 B.2 C. D.10.若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（ B）A.非最小相位系统 B.最小相位系统 C.不稳定系统 D.振荡系统11.一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量g为（ C ）A.015 B.1530 C.3060 D.6090 12.某系统的闭环传递函数为：，当k=（ C）时，闭环系统临界稳定。A.2 B.4 C.6 D.813.开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为（ C）A.(4，) B.(4，0） C.(，4) D.( 0，)14.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（ A）A.0 B.0.25 C.4 D.15.系统的传递函数，其系统的增益和型次为 （ B）A.5，2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4，416.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（C ）A.相位滞后校正 B.相位超前校正 C.相位滞后超前校正 D.反馈校正17.进行串联超前校正前的穿越频率与校正后的穿越频率的关系，通常是（ B ）A.= B.> C.< D.与无关18.已知系统开环传递函数，则与虚轴交点处的K*=（D ）A.0 B.2 C.4 D.619.某校正环节传递函数，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ D ）A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)20.A、B是高阶系统的二个极点，一般当极点A距离虚轴比极点B距离虚轴大于（ A ）时，分析系统时可忽略极点A。 A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2倍43. 设单位反馈开环传递函数为，求出闭环阻尼比为时所对应的K值，并计算此K值下的。44. 43.解: （2分）10，0.5，得K500 （2分）0.24 （2分）0.16 （2分）0.36 （1分）44.单位反馈开环传递函数为，(1)试确定使系统稳定的a值；(2)使系统特征值均落在S平面中这条线左边的a值。解:(1)得特征方程为： （2分）S3 1 30S2 12 10aS1 (360-10a)/12S0 10a得:(360-10a)>0，10a>0，从而0< a<36。 （3分）(2)将d-1=s代入上式，得 （2分）d3 1 9d2 9 10a-19d1 (81-10a+19)/9d0 10a-19同理得到:0.9< a<10 （3分） 自动控制原理41. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（C ）A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计2. 开环控制系统的的特征是没有（C ）A.执行环节 B.给定环节C.反馈环节 D.放大环节3. 主要用来产生偏差的元件称为（ A ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件4. 某系统的传递函数是，则该可看成由（ C）环节串联而成。A.比例、延时 B.惯性、导前 C.惯性、延时 D.惯性、比例5. 已知 ，其原函数的终值（ C ）A.0 B. C.0.75 D.3 6. 在信号流图中，在支路上标明的是（ D ）A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数7 .设一阶系统的传递函数是，且容许误差为2%，则其调整时间为（C ）A.1 B.1.5 C.2 D.38. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A）上相等。A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率9. 若保持二阶系统的不变，提高n，则可以（ B ）A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量10.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率d、无阻尼固有频率n和谐振频率r比较（ D ）A.rd n B.rn d C.n rd D.n dr11.设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有（C ）A.0 B.1 C.2 D.312.根据系统的特征方程，可以判断系统为（ B）A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.稳定性不确定13.某反馈系统的开环传递函数为：，当（ B）时，闭环系统稳定。A. B. C. D.任意T1和t214.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位阶跃时，其位置误差为（ B）A.2 B.0.2 C.0.25 D.315.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于II型系统其稳态误差为（A ）A.0 B.0.1/k C.1/k D.16.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ D）A.相位滞后校正 B.相位超前校正 C.微分调节器 D.积分调节器17.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ B ）A.圆 B.上半圆 C.下半圆 D.45弧线18.在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（ D ）A.是一种相位超前校正装置 B.能影响系统开环幅频特性的高频段C.使系统的稳定性能得到改善 D.使系统的稳态精度得到改善19.根轨迹渐近线与实轴的交点公式为（ D ）A. B. C. D.20.直流伺服电动机测速机机组（型号为70SZD01F24MB）实际的机电时间常数为（D ）A.8.4 ms B.9.4 ms C.11.4 ms D.12.4 ms41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。41.解: （2.5分） （2.5分）Fi (t)43.已知给定系统的传递函数，分析系统由哪些环节组成，并画出系统的Bode图。 系统有一比例环节:K=10 20log10=20 （1.5分） 积分环节:1/S （1分）惯性环节:1/(S+1) 转折频率为1/T=1 （1.5分） 20Log G(j) 40 -2020 -400 0.1 1 10 -20 -40 G（j）0 0.1 1 10 -450-900-1350-1800 44.已知单位反馈系统的开环传递函数，(l)求使系统稳定的开环增益k的取值范围；(2)求k=1时的幅值裕量；(3)求k=1.2，输入x(t)=1+0.06 t时的系统的稳态误差值ess。44.解:1)系统的特征方程为： (2分)由劳斯阵列得:0< k<1.5 (2分)2)由得: (2分) (2分)3)自动控制原理51. 随动系统对（ A）要求较高。A.快速性 B.稳定性 C.准确性 D.振荡次数2.“现代控制理论”的主要内容是以（ B ）为基础，研究多输入、多输出等控制系统的分析和设计问题。A.传递函数模型 B.状态空间模型 C.复变函数模型 D.线性空间模型3. 主要用于稳定控制系统，提高性能的元件称为（ D ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.校正元件4. 某环节的传递函数是，则该环节可看成由（ B ）环节串联而组成。A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分5. 已知 ，其原函数的终值（C ）A.0 B. C.0.75 D.36. 已知系统的单位阶跃响应函数是，则系统的传递函数是（ B）A. B. C. D. 7. 在信号流图中，在支路上标明的是（ D ）A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数8. 已知系统的单位斜坡响应函数是，则系统的稳态误差是（ A ）A.0.5 B.1 C.1.5 D.29. 若二阶系统的调整时间长，则说明（ B ）A.系统响应快 B.系统响应慢 C.系统的稳定性差 D.系统的精度差10.某环节的传递函数为，它的对数幅频率特性L()随K值增加而（ A）A.上移 B.下移 C.左移 D.右移11.设积分环节的传递函数为，则其频率特性幅值A()=（ A ）A. B. C. D.12.根据系统的特征方程，可以判断系统为（ B ）A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.稳定性不确定13.二阶系统的传递函数，其阻尼比是（C ）A.0.5 B.1 C.2 D.414.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（B ）A.右半部分 B.左半部分 C.实轴上 D.虚轴上15.一闭环系统的开环传递函数为，则该系统为（ C ）A.0型系统，开环放大系数K为2 B.I型系统，开环放大系数K为2C.I型系统，开环放大系数K为1 D.0型系统，开环放大系数K为116.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率与校正后的穿越频率之间的关系，通常是（ C）A.= B.> C.< D.与、无关17.在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（ D）A.是一种相位超前校正装置 B.能影响系统开环幅频特性的高频段C.使系统的稳定性能得到改善 D.使系统的稳态精度得到改善18.滞后校正装置的最大滞后相位趋近（ A ）A.-45 B.45 C.-90 D.9019.实轴上分离点的分离角恒为（ C ）A.45 B.60 C.90 D.12020.在电压位置随动系统的前向通道中加入（ B ）校正，使系统成为II型系统，可以消除常值干扰力矩带来的静态误差。A.比例微分 B.比例积分 C.积分微分 D.微分积分41.一反馈控制系统如图所示，求：当x=0.7时，a=? 41.解: （2分）当 +C(s)+R(s)-amkDFi (t)42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。42.解: （2.5分）y0 (t)43.某单位反馈开环系统的传递函数为，(1)画出系统开环幅频Bode图。(2)计算相位裕量。43.解:1)系统开环幅频Bode图为： （5分）L(w)-20 3428-60-401020w122)相位裕量: （5分）自动控制原理61 .系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ D ）A.系统辨识 B.系统分析 C.最优设计 D.最优控制2 .系统的数学模型是指（ C）的数学表达式。A.输入信号 B.输出信号 C.系统的动态特性 D.系统的特征方程3 .主要用于产生输入信号的元件称为（ B ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件4 .某典型环节的传递函数是，则该环节是（C ）A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节5 .已知系统的微分方程为，则系统的传递函数是（ A ）A. B. C. D.6 .在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（ B ）来求得输出信号的幅值。A.相位 B.频率 C.稳定裕量 D.时间常数7 .设一阶系统的传递函数是，且容许误差为5%，则其调整时间为（C ）A.1 B.2 C.3 D.48 .若二阶系统的调整时间短，则说明（ A ）A.系统响应快 B.系统响应慢 C.系统的稳定性差 D.系统的精度差9 .以下说法正确的是（ C ）A.时间响应只能分析系统的瞬态响应 B.频率特性只能分析系统的稳态响应C.时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性 D.频率特性没有量纲10.二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ B ）A.最大相位频率 B.固有频率 C.谐振频率 D.截止频率 11.II型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（B ）A.60（dB/dec） B.40（dB/dec） C.20（dB/dec） D.0（dB/dec）12.某单位反馈控制系统的开环传递函数为：，当k=（ B ）时，闭环系统临界稳定。A.0.5 B.1 C.1.5 D.213.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（ C）A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是14.某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（ D ）A. B. C. D.15.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差ess=（ B ）A.0.1/k B.1/k C.0 D.16.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ A ）A.相位超前校正 B.相位滞后校正 C.相位滞后超前校正 D.反馈校正17.常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是（ D）A.PDI B.PDI C.IPD D.PID18.主导极点的特点是（ A）A距离虚轴很近 B.距离实轴很近 C.距离虚轴很远 D.距离实轴很远19.系统的开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为（ B）A.（-2，-1）和（0，） B.（-，-2）和（-1，0）C.（0，1）和（2，） D.（-，0）和（1，2）20.确定根轨迹大致走向，用以下哪个条件一般就够了（ D）A.特征方程 B.幅角条件 C.幅值条件 D.幅值条件+幅角条件43.已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=，绘制奈奎斯特曲线，判别系统的稳定性；并用劳斯判据验证其正确性。3.解: (1)G(j)=该系统为型系统 =0+时，G（j）= (1分) 当a时，G（j）= (1分) 当a时，G（j）= (1分) 两种情况下的奈奎斯特曲线如下图所示；(3分)由奈氏图判定：a>0时系统稳定；a<0时系统不稳定 (2分)2)系统的闭环特征多项式为D（s）=s2+as+1，D(s)为二阶，a>0为D（s）稳定的充要条件，与奈氏判据结论一致 44.设控制系统的开环传递函数为G(s)= 试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K值范围。44.解:(1)三条根轨迹分支的起点分别为s1=0,s2=-2,s3=-4；终点为无穷远处。 (1分)(2)实轴上的0至-2和-4至-间的线段是根轨迹。 (1分) (3)渐近线的倾角分别为60，180。 (1分)