2022年自动控制原理考试试题库 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆自动控制理论20XX 年 7 月 23 日星期六精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆课程名称 : 自动控制理论（A/B 卷闭卷）一、填空题（每空 1 分，共 15 分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。2、 复合控制有两种基本形式： 即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。3、两个传递函数分别为G1(s)与 G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为( )G s，则 G(s)为（用 G1(s)与 G2(s) 表示） 。4、典型二阶

2、系统极点分布如图1 所示，则无阻尼自然频率n，阻尼比，该系统的特征方程为，该系统的单位阶跃响应曲线为。5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5( )105ttg tee，则该系统的传递函数G(s)为。6、根轨迹起始于，终止于。7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tgtgT，则该系统的开环传递函数为。8、PI 控制器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引入， 可以改善系统的性能。二、选择题（每题 2 分，共 20 分）1、采用负反馈形式连接后，则( ) A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全

3、消除；D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果( )。A、 增加开环极点； B、 在积分环节外加单位负反馈；C、增加开环零点； D、引入串联超前校正装置。3、系统特征方程为0632)(23ssssD，则系统( )A、 稳定； B、 单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定； D、右半平面闭环极点数2Z。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆4、系统在2)(ttr作用下的稳态误差sse，说明 ( )A、 型别2v； B、系统不稳定；C、 输入幅

4、值过大； D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、对于以下情况应绘制0根轨迹的是 ( )A、主反馈口符号为“ - ” ； B 、除rK 外的其他参数变化时；C、 非单位反馈系统； D、 根轨迹方程（标准形式）为1)()(sHsG。6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标 ( ) 。A、 超调%B、 稳态误差sseC、 调整时间stD、 峰值时间pt7、已知开环幅频特性如图2 所示， 则图中不稳定的系统是 ( )。系统系统系统图 2 A、系统B、系统C、系统D、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是 ( )。A、不稳定； B、只有当幅值裕度1gk时才稳定；C、稳定；

5、D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。9、若某串联校正装置的传递函数为1011001ss，则该校正装置属于 ( )。A、超前校正 B、滞后校正C、滞后 -超前校正 D、不能判断10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c处提供最大相位超前角的是：A、1011ssB、1010.11ssC、210.51ssD、0.11101ss三、(8 分)试建立如图 3 所示电路的动态微分方程，并求传递函数。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆图 3 四、 （共 20 分）系统结构图如图4 所示：1、写出闭环

6、传递函数( )( )( )C ssR s表达式；（4 分）2、要使系统满足条件：707.0,2n, 试确定相应的参数K和；（4 分）3、求此时系统的动态性能指标st,00；（4 分）4、ttr2)(时，求系统由( )r t产生的稳态误差sse ；（ 4 分）5、确定)(sGn，使干扰)(tn对系统输出)(tc无影响。（4 分）五、( 共 15 分) 已知某单位反馈系统的开环传递函数为2( )(3)rKG ss s: 1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8 分）2、确定使系统满足10的开环增益K的取值范围。（7 分）六、 （共 22 分）某最小

7、相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L如图 5所示：图 4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆1、写出该系统的开环传递函数)(0sG；（8 分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。（3 分）3、求系统的相角裕度。（7 分）4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆试题二一、填空题（每空 1 分，共 1

8、5 分）1、 在 水 箱 水 温 控 制 系 统 中 ， 受 控 对 象 为， 被 控 量为。2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用；在频域分析中采用。4、传递函数是指在初始条件下、线性定常控制系统的与之比。5 、 设 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为2(1)(1)Kss Ts， 则 其 开 环 幅

9、频 特 性为，相频特性为。6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值 穿 越 频 率c对 应 时 域 性 能 指 标， 它 们 反 映 了 系 统 动 态 过 程的。二、选择题（每题 2 分，共 20 分）1、关于传递函数，错误的说法是( ) 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。2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果( )。A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益K C、增加微分环节 D、引入扰动补偿3、高阶系统

10、的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( ) 。A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢4、已知系统的开环传递函数为50(21)(5)ss，则该系统的开环增益为( )。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆A、 50 B、25 C、10 D、5 5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( ) 。A、含两个理想微分环节B、含两个积分环节C、位置误差系数为0D、速度误差系数为06、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标 ( ) 。A、超调%B、稳态误差sseC、调

11、整时间stD、峰值时间pt7、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( ) A、(2)(1)Kss sB 、(1)(5K ss s）C 、2(1)Ks ssD、(1)(2)Ksss8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。 A 、 可改善系统的快速性及平稳性； B、 会增加系统的信噪比；C、会使系统的根轨迹向s 平面的左方弯曲或移动； D、可增加系统的稳定裕度。9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( )。A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性10、下列系统中属于不稳定的系统是( )。A、 闭环极点为1,212sj的系统 B、闭环特征方程为22

12、10ss的系统C、阶跃响应为0.4( )20(1)tc te的系统 D 、脉冲响应为0.4( )8th te的系统三、(8 分)写出下图所示系统的传递函数( )( )C sR s（结构图化简，梅逊公式均可）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆四、 （共 20 分）设系统闭环传递函数22( )1( )( )21C ssR sT sTs，试求：1、0.2；sT08.0；0.8；sT08.0时单位阶跃响应的超调量%、调节时间st 及峰值时间pt 。 （7 分） 2、4 .0；sT04.0和4 .

13、0；sT16.0时单位阶跃响应的超调量%、调节时间st 和峰值时间pt 。 （7 分）3、根据计算结果，讨论参数、T 对阶跃响应的影响。（6 分）五 、 ( 共15 分 ) 已 知 某 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为(1)( )()(3)rKsG S H Ss s，试：1、绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等） ； （8 分）2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围。（7 分）六、 （共 22 分）已知反馈系统的开环传递函数为( )( )(1)KG s H ss s，试：1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性； （10分）2、若

14、给定输入 r(t) = 2t2 时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益 K应取何值。（7 分）3、求系统满足上面要求的相角裕度。 （5 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆试题三一、填空题（每空 1 分，共 20 分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、 快速性和。2、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。3、在经典控制理论中，可采用、根轨迹法或等方法判断线性控制系统稳定性。4、控制系统的数学模型，取决于系统和 , 与外作用及初始

15、条件无关。5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为，横坐标为。6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中 P是指，Z是指，R指。7、 在二阶系统的单位阶跃响应图中，st定义为。%是。8、PI 控制规律的时域表达式是。P I D 控制规律的传递函数表达式是。9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T sT s，则其开环幅频特性为，相频特性为。二、判断选择题 (每题 2 分，共 16 分) 1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( ) A、一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差；B、稳态误差计算的通用公式是20( )lim1( )( )ssss R seG s H s；C、增大系统开

16、环增益K可以减小稳态误差；D、增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。2、适合应用传递函数描述的系统是( )。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。3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s，则该系统的闭环特征方程为( )。A、(1)0s sB、(1)50s sC、(1)10s sD、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为 R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) 精选学习资料 - - - - - - - -

17、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆A、( )( )( )E SR SG SB 、( )( )( )( )E SR SG SH SC 、( )( )( )()E SR SG SH SD、( )( )( )( )E SR SG S H S5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是( )。A、*(2)(1)Kss sB 、*(1)(5Ks ss）C 、*2(31)Ks ssD、*(1)(2)Ksss6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段7、 已 知 单 位 反 馈 系 统

18、 的 开 环 传 递 函 数 为2210(21)( )(6100)sG ssss， 当 输 入 信 号 是2( )22r ttt时，系统的稳态误差是( ) A、 0 ； B、； C、 10 ； D、 20 8、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( ) A 、 如果闭环极点全部位于S 左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关； D、如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。三、(16 分)已知系统的结构如图1

19、所示，其中(0.51)( )(1)(21)ksG ss ss，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8 分) 。分析能否通过调节增益k，使稳态误差小于0.2 (8分) 。四、(16 分) 设负反馈系统如图2 ，前向通道传递函数为10( )(2)G ss s，若采用测速负反馈( )1sH sk s，试画出以sk为参变量的根轨迹(10 分) ，并讨论sk大小对系统性能的影响 (6 分) 。一G(s) R(s) C(s) 图 1 图 2 H (s) 一G(s) R(s) C(s) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 15 页

20、学而不思则惘，思而不学则殆五、已知系统开环传递函数为(1)( )( ), , ,(1)ksG s H skTs Ts均大于 0 ，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。(16 分) 第五题、第六题可任选其一六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3 所示。试求系统的开环传递函数。(16 分) 七、设控制系统如图4， 要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，相角裕度不小于40o，幅值裕度不小于10 dB，试设计串联校正网络。( 16 分) 图 4 一(1)KssR(s) C(s) L() 1 110 20 2-20 -40 -40 图 3 -10 dB 精选学习资料 - - -

21、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆试题四一、填空题（每空 1 分，共 15 分）1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、和，其中最基本的要求是。2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为( )G s，则该系统的开环传递函数为。3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、等方法。5、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T sT s，则其开环幅频特性为，相频特性为。6、PID 控制

22、器的输入输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为。7、最小相位系统是指。二、选择题（每题 2 分，共 20 分）1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( ) A、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点B、 F(s) 的极点就是开环传递函数的极点C、 F(s) 的零点数与极点数相同D、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、已知负反馈系统的开环传递函数为221( )6100sG sss，则该系统的闭环特征方程为( )。A、261000ssB、2(6100)(21)0sssC、2610010ssD、与是否为单位反馈系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近

23、S平面原点，则( ) 。A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢4、已知系统的开环传递函数为100(0.11)(5)ss，则该系统的开环增益为( )。A、 100 B、1000 C、20 D、不能确定5、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、阶跃响应6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c处提供最大相位超前角的是( )。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆A、1011ssB、1010.11ssC、210.51ssD、0.11

24、101ss7、关于 P I 控制器作用，下列观点正确的有( ) A、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；B、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的；C、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；D、 只要应用P I 控制规律，系统的稳态误差就为零。8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。 A 、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数； B 、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定； C 、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定； D 、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1 时，系统不稳定。9、关于

25、系统频域校正，下列观点错误的是( ) A、一个设计良好的系统，相角裕度应为45 度左右；B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dBdec；C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；D、利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。10、 已 知 单 位反 馈 系 统的 开 环 传 递 函数 为2210(21)( )(6100)sG ssss， 当 输 入 信 号 是2( )22r ttt时，系统的稳态误差是( ) A、 0 B、 C、 10 D、 20 三、写出下图所示系统的传递函数( )( )C sR s（结构图化简，梅逊公式均可）。G1（S）G2（S）G

26、3（S）H2（S）H3（S）H1（S）C（S）R（S）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆四、(共 15 分)已知某单位反馈系统的闭环根轨迹图如下图所示1、写出该系统以根轨迹增益K*为变量的开环传递函数； （7 分）2、求出分离点坐标，并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数。（8 分）五、系统结构如下图所示， 求系统的超调量%和调节时间st。 （12 分）1 2 -2 -1 2 1 -1 -2 jR(s) C(s) 25(5)s s精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

27、结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页学而不思则惘，思而不学则殆六、已知最小相位系统的开环对数幅频特性0()L和串联校正装置的对 数 幅 频 特 性( )cL如 下 图 所 示 ， 原 系 统 的 幅 值 穿 越 频 率 为24.3/crads： （共 30 分）1、 写出原系统的开环传递函数0( )Gs ,并求其相角裕度0，判断系统的稳定性；（10分）2、 写出校正装置的传递函数( )cG s ； （5 分）3、写出校正后的开环传递函数0( )( )cGs G s ，画出校正后系统的开环对数幅频特性( )GCL，并用劳斯判据判断系统的稳定性。 （15 分）0.01 0.1 1 10 100 0.32 20 24.3 40 -20dB/dec -20dB/dec -40dB/dec -60dB/dec L() L0Lc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页