大学期末考试自动控制原理题集附带答案.docx

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大学期末考试自动控制原理题集附带答案

自动控制原理1

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

4.3从0变化到+8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

s（5s

10

2—，则它的开环增益为

2）

7.

8.

9.

A.1

二阶系统的传递函数

B.2

G（s）

A.临界阻尼系统若保持二阶系统的

A.提高上升时间和峰值时间

C.提高上升时间和调整时间

2

s

B.欠阻尼系统

Z不变，提高

C.5

5

D.10

3n,

一阶微分环节G（s）1Ts，当频率

A.45°B.-45°

10.最小相位系统的开环增益越大，其（

A.振荡次数越多

C.相位变化越小

，则该系统是（

2s5

C.过阻尼系统

则可以（B）

B.减少上升时间和峰值时间

D.减少上升时间和超调量

1.

T时，则相频特性G（j）为（A）

C.90°

D）

B.稳定裕量越大

D.稳态误差越小

D.零阻尼系统

D.-90°

11.设系统的特征方程为Dss4

8s3

17s216s

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:

s（s

1）（s5），当k=（C）时，闭环系

统临界稳定。

A.10

B.20

C.30

D.40

4

13.设系统的特征方程为Ds3s

3

10s

5s2

0,则此系统中包含正实部特征的个数

有（C）

A.0

B.1

C.2

D.3

14.单位反馈系统开环传递函数为

2，当输入为单位阶跃时，则其位置误

s6ss

差为（C）

A.2

B.0.2

C.0.5

D.0.05

s1

15•若已知某串联校正装置的传递函数为Gc（s），则它是一种（D）

10s1

A.反馈校正B.相位超前校正

C.相位滞后一超前校正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）

limE（s）

s0

B.esslimsE（s）

C.esslimE（s）

s

D.e；slimsE（s）

s

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（

D.滞后-超前

D.45。

弧线

A.减小增益B.超前校正C.滞后校正

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

K

19.开环传递函数为G（s）H（s）=「3,则实轴上的根轨迹为（C）

s（s3）

A.（-3,s）B.（0,s）C.（-s,-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

k

1

（2分）

22

sTs

2Ts1

其中T=*

（1分）

由低频渐近线与横轴交点为

10,得

k10

（2分）

修正量L20log

（2）

10，得

0.158

（2分）

故所求开环传递函数为

10

（3分）

s-s20.105s1

或记为

k

s（T2s22Ts1）

（k

10

0.158）

自动控制原理2

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.

D）指标密切相关。

在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（

B.允许的超调量

A.允许的峰值时间

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Gs

，则该环节是（

5s1

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3xot

6x0t2xot

2xit，则系统的传递函数是（

A.

3s2

2

6s

1

6s

C.

2s2

2

6s

1

6s

A.并联越过的方块图单元

C.串联越过的方块图单元

8.设一阶系统的传递G（s）

，其阶跃响应曲线在

s2

t=0处的切线斜率为

A.7

B.2

C.7

D.1

2

2

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）

B.并联越过的方块图单元的倒数

D.串联越过的方块图单元的倒数

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Dss42s3s22s10,则此系统中包含正实部特征的个数

为（C）

A.0B.1C.2D.3

12.一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量为（C）

A.0〜15B.15〜30C.30〜60D.60〜90

2

13.设一阶系统的传递函数是Gs，且容许误差为5%,则其调整时间为（C）

s1

A.1B.2C.3D.4

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.

K

Ts1

B.

C.

s（sa）（sb）

s（sa）

D.s"（s

a）

15.单位反馈系统开环传递函数为

4

~~

（s3s

当输入为单位斜坡时，其加速度误

2）

16.

17.

18.

19.

差为（A）

A.0

B.0.25

C.4

D.

若已知某串联校正装置的传递函数为

A.相位超前校正B.相位滞后校正

确定根轨迹大致走向，一般需要用（

A.特征方程B.幅角条件

100s

某校正环节传递函数Gc（s）

A.（0，j0）

B.（1，j0）

系统的开环传递函数为

20.

时，

A.5倍

10s

，则它是一种（A）

0.1s1

C.相位滞后一超前校正D.反馈校正

D）条件就够了。

C.幅值条件D.幅值条件+幅角条件

1

，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（

1

C.（1,j1）

Gc（s）

D.（10，j0）

s（s1）（s2）

，则实轴上的根轨迹为（B）

A.（-2,-1）和（0,s）

C.（0,1）和（2,s）

A、B是高阶系统的二个极点，一般当极点分析系统时可忽略极点

B.4倍

B.（-s,-2）和（-1,0）

D.（-s,0）和（1,2）

A距离虚轴比极点B距离虚轴大于（A）

C.3倍

D.2倍

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：

my°（t）Dy°（t）（匕k2）y°（t）Fi（t）

（ms2Dsk1k2）丫0（s）Fi（s）

（2.5分）

G（s）1

（2.5分）

43.

G（s）2

msDsk1k2

43.已知系统的传递函数

10

43.解：

系统有一比例环节:

积分环节:

yo（t）

/////

G（S）赫刁，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的图。

K1020log1020

（1.5分）

（1分）

转折频率为1/T=10

0.1s1

（1.5分）

惯性环节:

0

2OLogG（j

40

20

0

-20

-40

0

-450

-900-1350-1800

0.11"10^^

►

r

IG（j

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，要求：

0.5，对应最佳响应，问起搏器增益

44.电子心

分环节

（1）若0.5，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。

期望心速起搏器心班实际心速

44.解:

传递函数Gs

0.05s1s

1K1

0.05s1s

K

0.05

21

K

ss

0.05

0.05

（4分）

K

0.05

0.0052

（2分）

当0.5时，K=20,3n=20

（1分）

（2）由以上参数分析得到其响应公式：

nt12

C（t）1e^^sin叩2*tarctg——

得C

（1）=1.0次每秒，即60次每分钟，

当0.5时，超调量%16.3%，最大心速为69.78次。

（1分）

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

B）

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

1

4.某典型环节的传递函数是Gs，则该环节是（C）

Ts

A.比例环节B.惯性环节C.积分环节D.微分环节

yt0.1t2，则系统的传递函数是（A）

At

B.

s

s

6.梅逊公式主要用来（

C）

A.判断稳定性

C.求系统的传递函数

5.已知系统的单位脉冲响应函数是

D.

0.2

2

s

B.计算输入误差

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.0.6B.0.707C.0

D.1

K

pq

IR（s

0.05S+1

s

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（A）指标密切相关。

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疋性

，希望相位裕量

为（C）

A.0〜15B.15-

30

C.30

〜60

D.60〜

90

12.某系统的闭环传递函数为：

GBs

s

2k

当k=（

C）时，闭环系统临

32

s3s

4s2k

界稳定。

A.2B.4

C.6

D.8

13.开环传递函数为G（S）H（S）

K

s3（s

4），则实轴上的根轨迹为（

C）

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.（—4,叼

B.（—4,

0）

C.（—a.

—4）D.（0,

oc）

14.单位反馈系统开环传递函数为

Gs

4

2/2

s（s3s

，当输入为单位斜坡时，其加速度

2）

误差为（A）

A.0

B.0.25

C.4

D.

15.系统的传递函数

Gs

5

，其系统的增益和型次为

（B）

s2（s1）（s4）

A.允许的稳态误差

C•允许的上升时间

B.允许的超调量

D.允许的峰值时间

9.设一阶系统的传递G（s）

，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（

s2

A.7

B.2

c.7

2

C.

A.5，2B.5/4，2

16•若已知某串联校正装置的传递函数为

A.相位滞后校正B.相位超前校正

5,4D.5/4，4

S12S1

Gj（s）丄丄丝丄，则它是一种（C）

10s10.2s1

C.相位滞后一超前校正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（B）

A.

C—c

B.C>C

C.C

D.C与C无关

18.已知系统开环传递函数G（s）

，则与虚轴交点处的K*=（D）

s（s1）（s2）

A.0B.2C.4

D.6

19.某校正环节传递函数Gc（s）

100s1

1，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（

10s1

A.（0，j0）B.（1，j0）

20.A、B是高阶系统的二个极点，

分析系统时可忽略极点A。

C.（1,j1）D.（10，j0）

般当极点A距离虚轴比极点B距离虚轴大于（A）时,

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G（S）

K

s（5s50）

，求出闭环阻尼比为0.5时所对应的K值,

并计算此K值下的tS,tp,tr,Mp。

44.43•解:

tr

K

s（5s50）

1K

s（5s

K/5=10,

arccos

n-1-12

50）

=0.24

5s$50sK

K5

s210sK/5

10=0.5，得K=500

（2分）

（2分）

（2分）

12

e=0.16

（2分）

tp

-=0.36

2

（1分）

44.单位反馈开环传递函数为G（s）

10（sa）

s（s2）（s10）

解：

（1）得特征方程为:

s312s230s10a0

（2分）

S3130

S1210a

S1（360-10a）/12

S010a

⑵将d-1=s代入上式，得

32

d9d9d10a190

（2分）

d3

1

9

d2

9

10a-19

d1

（81-10a+19）/9

d0

10a-19

同理得到:

0.9

（3分）

得:

（360-10a）>0,10a>0，从而0

（3分）

1.

2.

3.

自动控制原理4

系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（A.系统综合B.系统辨识

开环控制系统的的特征是没有（

A.执行环节

C.反馈环节主要用来产生偏差的元件称为（

A.比较元件

C.系统分析

C）

D.系统设计

4.

某系统的传递函数是

A.比例、延时

5.

2

已知F（s）s

6.

B.给定元件

e

2s1

B.惯性、导前

2s3

B.给定环节

D.放大环节

C.反馈元件

s，则该可看成由

C.惯性、延时

s（s25s4），其原函数的终值f⑴

D.放大元件

C）环节串联而成。

D.惯性、比例

A.0B.

在信号流图中，在支路上标明的是（

A.输入B.引出点

C.0.75

D.3

7.设一阶系统的传递函数是G

A.1

B.1.5

8.惯性环节和积分环节的频率特性在（

A.幅频特性的斜率B.最小幅值

9.若保持二阶系统的Z不变，提高

A.提高上升时间和峰值时间

C.提高上升时间和调整时间

10.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率

A.or>od>on

B.3>con

11.设系统的特征方程为

Ds3s4

3n,

D）

C.比较点

D.传递函数

>3d

，且容许误差为

C.2

2%,则其调整时间为（C）

D.3

A）上相等。

C.相位变化率

则可以（B）

B.减少上升时间和峰值时间

D.减少上升时间和超调量

3d、无阻尼固有频率on和谐振频率or比较（D）

C.on>or>odD.on>od>or

D.穿越频率

10s35s2

s20,则此系统中包含正实部特征的个数

有（C）

A.0

B.1

C.2

D.3

12.根据系统的特征方程

Ds3s3

3s

0,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:

（2S1）

s2（T1s

B）时，闭环系统稳定。

A.T12

C.T1

D.任意T1和2

14.单位反馈系统开环传递函数为

s23s2

当输入为单位阶跃时，其位置误差为

（B）

A.2B.0.2C.0.25D.3

15•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.0B.0.1/kC.1/kD.

2

16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc（s），则它是一种（D）

A.相位滞后校正

B.相位超前校正

s

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.

Pj

j1

n

mn

ZP

iJ

i1j1

B.-

nm

C.

ZP

i）

i1j1

nm

nm

P乙

ji

j1i1

D.-

nm

A.8.4ms

B.9.4msC.11.4msD.12.4ms

20.直流伺服电动机一测速机机组（型号为70SZD01F24MB）实际的机电时间常数为（D）

41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

41.解:

my°（t）"（t）k2y0（t）R（t）

2k2D2s

（ms2k1D1S「：

）Y°（s）Fi（s）

k2D2s

（2.5分）

G（s）

mD2s3

mk2

2

D1D2s

D2S

k1D2

k2D1

（2.5分）

43.已知给定系统的传递函数G（S）

10

s（s1）

，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=1020log10=20

积分环节:

1/S

（1.5分）

（1分）

（1.5分）

k

s（s1）（2s1）

惯性环节：

1/（S+1）转折频率为1/T=1

（2分）

（2分）

（2分）

（2分）

（3）求k=1.2,输入x（t）=1+0.06t时的系统的稳态误差值ess。

44•解:

1）系统的特征方程为：

D（s）2s33s2sk0

由劳斯阵列得：

0

2）由（）90arctanarctan2180

得：

0.5

11

Kg220.67

214210.51.53

3）ess

limsE（s）

s0

s（s1）（2s

s（s1）（2s1）

1）

1.2

0.06

2

s

0.06

1.2

0.05

1.随动系统对（A）要求较高。

A.快速性B.稳定性

2.“现代控制理论”的主要内容是以（

析和设计问题。

A.传递函数模型B.状态空间模型

C.准确性D.振荡次数

B）为基础，研究多输入、多输出等控制系统的分

3.主要用于稳定控制系统，提高性能的元件称为（

A.比较元件B.给定元件

C.复变函数模型

D）

C.反馈元件

D.线性空间模型

D.校正元件

4.

某环节的传递函数是Gs

3s7

5.

6.

7.

8.

9.

A.比例、积分、

C.比例、微分、

已知F（s）

A.O

滞后

滞后

s22s3

~2

s（s5s4）

B.

已知系统的单位阶跃响应函数是

A.J

2s1

1、^、，则该环节可看成由（B）环节串联而组成。

s5

B.比例、

D.比例、

，其原函数的终值

B.-—

0.5s1

X。

C.0.75

在信号流图中，在支路上标明的是（

A.输入B.引出点

已知系统的单位斜坡响应函数是

Xo

惯性、微分

积分、微分

2（1e

D）

C.比较点

t0.5

f（t）

t

0.5t

0.5e

（C）

D.3

则系统的传递函数是（

D.-—

0.5s1

D.传递函数

2t

，则系统的稳态误差是

B）

A.0.5B.1

若二阶系统的调整时间长，则说明（

A.系统响应快

C.系统的稳定性差

C.1.5

B）

B.系统响应慢

D.系统的精度差

D.2

K

10.某环节的传递函数为，它的对数幅频率特性L（

Ts1

B.下移

）随K值增加而（A）

A.上移

11.设积分环节的传递函数为G（s）

c.左移

K

，则其频率特性幅值

s

D.右移

A（）=（A）

a.K

D.A

12.根据系统的特征方程Ds3s3

3s50，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Gs

1

4s22s1

C.2

，其阻尼比

匸是（C）

D.4

A.0.5B.1

14.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

G（s）S2^

，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2

C.I型系统，开环放大系数K为1

D.0型系统