自动控制原理期末试卷与答案中学教育中考中学教育试题.pdf

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1、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（d）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（d）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

2、动机可看作一个（d）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2)(5 10ss，则它的开环增益为（c ）7.二阶系统的传递函数52 5)(2sssG，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TssG 1)(，当频率T1时，则相频特性)(jG为（a）10.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

3、越小 D.稳态误差越小 11.设系统的特征方程为 0516178234sssssD，则此系统（）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：)5)(1(sssksG，当k=（）时，闭环系统临界稳定。13.设系统的特征方程为 025103234sssssD，则此系统中包含正实部特征的个数有（）14.单位反馈系统开环传递函数为 ssssG652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（）若 已 知 某 串 联 校 正 装 置 的 传 递 函 数 为1101)(sssGc，则它是一种（）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

4、 16.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（）A.)(lim0sEesss B.)(lim0ssEesss C.)(limsEesss D.)(limssEesss 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.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（）A.圆 B.上半圆 C.下半圆 弧线 19.开环传递函数为G(s)H(s)=)3(3ssK,则实轴上的根轨迹为（）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（）反馈的传感器。A.电压 B.电流

5、 C.位移 D.速度 统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统

6、临界稳定设系统的特征方程为则二、填空题（每小题 1 分，共 10 分）21.闭环控制系统又称为 系统。22.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 相同。23.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。24.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 有关。25.对于最小相位系统一般只要知道系统的 就可以判断其稳定性。26.一般讲系统的位置误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。27.超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的 明显上升，从而具有较大 的稳定裕度。28.二阶系统当共轭复数极点位于 线上时，对应的阻尼比为。调节中的“P”指的是 控制器。30.若要求

7、系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ _越好。三、名词解释（每小题 3 分，共 15 分）31.稳定性 32.理想微分环节 33.调整时间 34.正穿越 35.根轨迹 四、简答题（每小题 5 分，共 25 分）36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 举例说明。37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数T 其调整时间ts和时间常数T有何关系，为什么 38.什么是主导极点主导极点起什么作用，请举例说明。39.什么是偏差信号什么是误差信号它们之间有什么关系 40.根轨迹的分支数如何判断举例说明。五、计算题（第 41、42 题每小题 5 分，第 43、44 题

8、每小题 10 分，共 30 分）41.求图示方块图的传递函数，以Xi(s)为输入，X0(s)为输出。统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为

9、此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则21s 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。43.欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为 20%，峰值时间为 2 秒，试确定 K和 K1值。44.系统开环频率特性由实验求得，并已用渐近线表示出。试求该系统的开环传递函数。(设系统是最小相位系统)。+H3 X0(s)H1 G1 G2 G3-+-H2+Xi(s)-+G4 M x0 fi k2 k1 D K 1+K1s Xi(s)X0(s)统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频

10、率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则 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，

11、确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（）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（）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（）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（）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 151ssG，则该环节是（）A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微

12、分环节 6.已知系统的微分方程为 txtxtxtxi2263000，则系统的传递函数是（）A.26322 ss B.26312 ss C.36222 ss D.36212 ss 7.引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（）统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持

13、二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则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27)(ssG，其阶跃响应曲线在t=0 处的切线斜率为（）C.27 D.21 9.时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（）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

14、轴交点的频率为（）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 0122234sssssD，则此系统中包含正实部特征的个数为（）12.一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（）15 30 60 90 13.设一阶系统的传递函数是 12ssG，且容许误差为 5%，则其调整时间为（）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（）A.1TsK B.)(bsassds C.)(assK D.)(2assK 15.单位反馈系统开环传递函数为)23(422ssssG，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（）D.16.若已知某串联校正装置的传递函数为

15、11.01)(sssGc，则它是一种（）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（）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 统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶

16、系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则18.某校正环节传递函数1101100)(sssGc，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（）A.(0，j0)B.(1，j0)C.(1，j1)D.(10，j0)19.系统的开环传递函数为2)1)(sssK，则实轴上的根轨迹为（）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，

17、一般当极点 A距离虚轴比极点 B距离虚轴大于（）时，分析系统时可忽略极点 A。倍 倍 倍 倍 二、填空题（每小题 1 分，共 10 分）21.“经典控制理论”的内容是以 为基础的。22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性化的精度 。23.某典型环节的传递函数是21)(ssG，则系统的时间常数是 。24.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化。25.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和 来做出判断。26.一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。27.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 。28.系统主反馈回路中最常见的校正形式是 和反馈校正 2

18、9.已知超前校正装置的传递函数为132.012)(sssGc，其最大超前角所对应的频率m 。30.若系统的传递函数在右半S平面上没有 ，则该系统称作最小相位系统。三、名词解释（每小题 3 分，共 15 分）31.数学模型 32.反馈元件 33.最大超调量 34.频率响应 统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系

19、统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则35.幅值裕量 四、简答题（每小题 5 分，共 25 分）36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么 37.如何用实验方法求取系统的频率特性函数 38.伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的型次有何关系 39.根轨迹与虚轴的交点有什么作用 举例说明。40.系统闭环零点、极点和性能指标的关系。五、计算题（第 41、4

20、2 题每小题 5 分，第 43、44 题每小题 10 分，共 30 分）41.根据图示系统结构图，求系统传递函数 C(s)/R(s)。42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。43.已知系统的传递函数)11.0(10)(sssG，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode图。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：y0(tG2(s)R(s)G3(s)+-G1(s)H1(s)H3(s)C(s)统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率通过测量输出量产生一个与输出信号存在确定函数比例

21、关系值的元件称为比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则(1)若5.0，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

22、为多少瞬时的最大心速多大。自动控制原理 3 1.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）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（）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（）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 TssG1，则该环节是（）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 21.0 tty，则系统的传递函数是（）A.3

23、2.0s B.s1.0 C.21.0s D.22.0s 6.梅逊公式主要用来（）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（）8.在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（）指标密切相关。统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传

24、递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则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27)(ssG，其阶跃响应曲线在t=0 处的切线斜率为（）C.27 D.21 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（）A.非最小相位系统 B.最小相位系统 C.不稳定系

25、统 D.振荡系统 11.一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（）15 30 60 90 12.某系统的闭环传递函数为：kssskssGB243223，当k=（）时，闭环系统临界稳定。13.开环传递函数为)4()()(3SSKsHsG，则实轴上的根轨迹为（）A.(4，)B.(4，0）C.(，4)D.(0，)14.单位反馈系统开环传递函数为)23(422ssssG，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（）D.15.系统的传递函数)4)(1(52ssssG，其系统的增益和型次为（），2 4，2 ，4 4，4 16.若已知某串联校正装置的传递函数为12.0121101)(sssssGj，则它是一种

26、（）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c与校正后的穿越频率c的关系，通常是（）A.c=c B.cc C.cc C.cc C.c0，a0，则闭环控制系统的稳定性与（）统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保

27、持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则值的大小有关 值的大小有关 和K值的大小无关 和K值的大小有关 13.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（）14.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（）A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 15.以下关于系统稳态误差的概念正确的是（）A.它只决定于系统的结构和参数 B.它只决定于系统的输

28、入和干扰 C.与系统的结构和参数、输入和干扰有关 D.它始终为 0 16.当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于 I 型系统其稳态误差为（）k D.17.若已知某串联校正装置的传递函数为ssGc2)(，则它是一种（）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 18.在系统校正时，为降低其稳态误差优先选用（）校正。A.滞后 B.超前 C.滞后-超前 D.减小增益 19.根轨迹上的点应满足的幅角条件为 sHsG（）C.(2k+1)/2 (k=0,1,2,)D.(2k+1)(k=0,1,2,)20.主导极点的特点是（）A.距离虚轴很近 B.距离实轴很近 C.距离虚轴很远

29、D.距离实轴很远 21.对控制系统的首要要求是系统具有 。22.利用终值定理可在复频域中得到系统在时间域中的 。23.传递函数反映了系统内在的固有特性，与 无关。统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡

30、次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则24.若减少二阶欠阻尼系统超调量，可采取的措施是 。25.已知超前校正装置的传递函数为132.012)(sssGc，其最大超前角所对应的频率m_ _。26.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化 27.某典型环节的传递函数是21)(ssG，则系统的时间常数是 。28.在扰动作用点与偏差信号之间加上 能使静态误差降为 0。29.微分控制器是针对被调量的 来进行调节。30.超前校正主要是用于改善稳定性和 。31.准确性 32.

31、速度误差 33.峰值时间 34.负穿越 35.根轨迹的终止角 36.非线性特性函数线性化的本质和方法是什么 37.分析误差平方积分性能指标的特点及其原因。38.乃氏图作图的一般方法是什么 39.如何用试探法来确定 PID参数 40.什么是偶极子偶极子起什么作用，请举例说明。41.系统方框图如下，求其传递函数)(sRsC。G2(s)R(s)C(s)+G4(s)G3(s)G1(s)H2(s)+G5(s)+统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时

32、延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。43.已知系统的传递函数1)110(10)(SSSG，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode图。44.单位反馈系统的开环传递函数为

33、11)(ssGk，求:1)系统在单位阶跃信号输入下的稳态偏差是多少；2)当系统的输入信号为)30sin()(ttxi,系统的稳态输出 自动控制原理 1 试题答案及评分参考 一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）1.C 2.A 3.C 4.A 5.B 6.C 7.B 8.B 9.A 二、填空题(每空 1 分,共 10 分)21.反馈控制 22.传递函数 23.时间常数T(或常量)24.偏移程度 25.开环幅频特性 C2 R1 u i u 0(t)C1 R H1(s)统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率通过测量输出量产生一个与输出信号存

34、在确定函数比例关系值的元件称为比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则26.阶跃信号 27.相位 28.45 29.比例 30.远 三、名词解释(每小题 3 分,共 15 分)31.指动态

35、过程的振荡倾向和系统能够恢复平稳状态的能力。32.输出变量正比于输入变量的微分（或)()(0txktxi）33.系统响应曲线达到并一直保持在允许衰减范围内的最短时间 34.当乃氏图随增加逆时针从第二象限越过负实轴向第三象限去时，叫正穿越。35.指当系统某个参数（如开环增益 K）由零到无穷大变化时，闭环特征根在 s 平面上移动的轨迹。四、简答题(每小题 5 分,共 25 分)36.传递函数是线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系统的物理特性和物理结构，因此说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同。（3 分）举例说明(2 分)略，答案不唯一。37.常用的方法（两方法选 1

36、 即可）：其单位阶跃响应曲线在（分）稳态值处，经过的时间tT（分）；或在 t0 处曲线斜率 k1/T，ts（34）T 38.高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没有零点，它的实部比其它极点的实部的 1/5还小，称其为主导极点。（2 分）将高阶系统的主导极点分析出来，利用主导极点来分析系统，相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。（2 分）举例说明(1 分)略，答案不唯一。39.偏差信号：输入信号与反馈信号之差；（分）误差信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。（分）两者间的关系：sHsEs，当 1sH时，sEs（2 分）40.根轨迹 S 平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭

37、环极点的数目相同（3 分）。举例说明(2 分)略，答案不唯一。五、计算题(第 41、42 题每小题 5 分，第 43、44 题每小题 10 分，共 30 分)41.解：统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大

38、其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则243213321232121413211)(HGHGGHGGGHGGHGGGGGGGsG （5 分）42.解：)()()()()()()()()()()()()()()()(022020201002010sFsXsXksXMstftxtxktxMsXsXksXksDsXtxtxktxktxDiaaiaaaa （分）21222132kkDskskkmmDsksG （分）43.解：kksksksXsYsGi12)()()(（

39、2 分）456.02.055621 eMp （2 分）212npt （2 分）508.4906.82nnk （2 分）13.021kkn （2 分）44.解：由图知该系统的开环传递函数为12122TssTsk （2 分）其中T=13 （1 分）由低频渐近线与横轴交点为10，得10k （2 分）修正量 10)2log(20L，得158.0 （2 分）故所求开环传递函数为1105.091102sss （3 分）统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变

40、化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则 或记为)12(22 TssTsk(158.03110Tk)自动控制原理 2 试题答案及评分参考 一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）1.A 2.B 3.D 4.B 5.C

41、6.A 7.C 8.B 9.D 二、填空题(每空 1 分,共 10 分)21.传递函数 22.越高 24.相频特性 25.幅值裕量 26.匀加速度 27.小 28.串联校正 30.零点和极点 三、名词解释(每小题 3 分,共 15 分)31.如果一物理系统在信号传递过程中的动态特性能用数学表达式描述出来，该数学表达式就称为数学模型。32.用于测量被调量或输出量，产生主反馈信号的元件。33.二阶欠阻尼系统在单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值的差。34.系统对正弦输入的稳态响应。35.在频率为相位交界频率g时，开环幅频特性)()(ggjHjG的倒数称为系统的幅值裕度，)()(1gggjHj

42、GK。四、简答题(每小题 5 分,共 25 分)36.开环控制系统：是没有输出反馈的一类控制系统。其结构简单，价格低，易维修。精度低、易受干扰。（分）闭环控制系统：又称为反馈控制系统，其结构复杂，价格高，不易维修。但精度高，抗干扰能力强，动态特性好。（分）37.答案不唯一。例如：即在系统的输入端加入一定幅值的正弦信号，系统稳定后的输入也是正弦信号，（分）记录不同频率的输入、输出的幅值和相位，即可求得系统的频率特性。（分）型系统的幅频特性曲线的首段高度为定值，20lgK0（2 分）统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率通过测量输出量产生一个与输

43、出信号存在确定函数比例关系值的元件称为比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则1 型系统的首段-20dB/dec，斜率线或其延长线与横轴的交点坐标为 1K1（分）2 型系统的首段-40dB

44、/dec，斜率线或其延长线与横轴的交点坐标为 1K2（分）39.根轨迹与虚轴相交，表示闭环极点中有极点位于虚轴上，即闭环特征方程有纯虚根，系统处于临界稳定状态，可利用此特性求解稳定临界值。（3 分）举例，答案不唯一。如求开环传递函数 G(s)=K/(s(s+1)(s+2)的系统稳定时的 K值。根据其根轨迹与虚轴相交的交点，得到 0K0，10a0，从而 0 a36。（3 分）(2)将 d-1=s 代入上式，得019109923addd （2 分）d3 1 9 d2 9 10a-19 d1 (81-10a+19)/9 d0 10a-19 同理得到:a10 （3 分）自动控制原理 4 试题答案及评分

45、参考 一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）1.C 2.C 3.A 4.C 5.C 6.D 7.C 8.A 9.B 二、填空题(每空 1 分,共 10 分)21.数字控制系统 22.偏差信号 23.偏移程度 24.j3212 25.稳态 27.相同 28.比例 30.重视大的误差，忽略小的误差 三、名词解释(每小题 3 分,共 15 分)31.当输出已知时，确定系统，以识别输入或输出的有关信息称为最优滤波 统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大

46、元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则32.输出变量正比于输入变量的积分（或dttxktxi)()(0）33.是反映频率响应的几何表示。34.在为剪切频率c时，相频特性 ggjHjG距-180线的相位差 称为相位裕

47、量。35.指起于开环极点的根轨迹在起点处的切线与水平线正方向的夹角。四、简答题(每小题 5 分,共 25 分)36.自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论”，（1 分）“经典控制理论”以传递函数为基础（1 分），以频率法和根轨迹法为基本方法，（2 分）“现代控制理论”以状态空间法为基础，（1 分）。37.要减小最大超调量就要增大阻尼比（2 分）。会引起上升时间、峰值时间变大，影响系统的快速性。（3 分）38.系统特征方程式的所有根均为负实数或具有负的实部。(3 分)或:特征方程的根均在根平面（复平面、s 平面）的左半部。或:系统的极点位于根平面（复平面、s 平面）的左半部 举例说明(

48、2 分)略，答案不唯一 39.对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。（分）对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小（分）。40.如果开环零点数 m小于开环极极点数 n，则（n-m）趋向无穷根轨迹的方位可由渐进线决定。（分）渐进线与实轴的交点和倾角为:(分)五、计算题(第 41、42 题每小题 5 分，第 43、44 题每小题 10 分，共 30 分)41.解:)()()()()()()(0222211202010sFsYsDksDksDkmstFtyktyktymii （分）2122122122123222)(kksDkDkDksDD

49、mksmDsDksG （分）42.解:统分析系统设计惯性环节和积分环节的频率特性在上相等幅频特性的斜率最小幅值相位变化率穿越频率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比较元件给定元件反馈元件放大元件从变化到时延迟环变量时电动机可看作一个比例环节微分环节积分环节惯性环节若系统的开环传递函数为它的开环增益为二阶系统的传递函数该系统是临界阻尼系统欠阻尼系统过阻尼系统零阻尼系统若保持二阶系统的不变提高可以提高上升时间和峰为最小相位系统的开环增益越大其振荡次数越多稳定裕量越大相位变化越小稳态误差越小设系统的特征方程为此系统稳定临界稳定不稳定稳定性不确定某单位反馈系统的开环传递函

50、数为当时闭环系统临界稳定设系统的特征方程为则HGGGGGGGGGGHGHGGGGGGGGGGG4321431321243214313211总 （5 分）43.解:系统有一比例环节:K=10 20log10=20 （分）积分环节:1/S （1 分）惯性环节:1/(S+1)转折频率为 1/T=1 （分）20Log G(j)40 -20 20 -40 0 1 10 -20 -40 G（j）0 1 10 -450-900-1350-1800 直接画出叠加后的对数幅频图（3 分）直接画出叠加后的对数相频图（3 分）。（若叠加图不对，但是画出了比例环节、积分环节、惯性环节的对数幅频图各给 1 分，画出积分