自动控制理论试卷答案
自动控制理论试卷B 答案
一、填空题（每空 1 分，共20分）
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱 ，被控量为 水温 。
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 开环控制系统 ；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 闭环控制系统 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统 。
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 稳定 。
4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出的拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。
5、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数 , 与外作用及初始条件无关。
6、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调节时间 。%σ是 超调量 。
7、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、 快速性 、和 准确性 ，其中最基本的要求是 稳定性 。
8、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 ()G s 。
9、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 微分方程 、 传递函数 等。
二、选择题（每题 2 分，共10分）
1、关于传递函数，错误的说法是 ( B ) 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、已知单位负反馈系统的开环传递函数为221
()6100
s G s s s +=++，则该系统的闭环
特征方程为 ( B )。
A 、261000s s ++=
B 、 2(6100)(21)0s s s ++++=
C 、2610010s s +++=
D 、与是否为单位反馈系统有关
3、已知系统的开环传递函数为
50
(21)(5)
s s ++，则该系统的开环增益为 ( C )。
A 、 50
B 、25
C 、10
D 、5
4、二阶系统的性能指标中表示超调量的参数为( A ) 。 A 、%σ B 、r t C 、s t D 、p t
5、下列系统中属于不稳定的系统是( D )。
A 、闭环极点为1,212s j =-±的系统
B 、闭环特征方程为2210s s ++=的系统
C 、阶跃响应为0.4()20(1)t c t e -=+的系统
D 、脉冲响应为0.4()8t h t e =的系统
三、试建立如图所示机械位移系统的动态微分方程，并求传递函数，其中位移i x 为输入，位移o x 为输出。(15分)
解：的引出点作为辅助点，根据力的平衡原则，可列出如下原始方程：
移项整理得系统微分方程：
对上式进行拉氏变换，并注意到运动由静止开始，即：
则系统传递函数为：
四、对下面系统结构图进行化简，求出其传递函数。（共15分）
解：
所以：
五、已知某单位反馈系统的开环传递函数为1
()(1)K G s s s =+，试求
系统的动态性能指标r t 、s t p t %σ。（共20分） 解：系统的闭环传递函数为：
2
22
2()1
()1()12n K B K n n
G s G s G s s s s s ωξωω===+++++
可得：21n ω=，21n ξω=
所以：
2.5r t s πθ-=
= ，cos 1.047θξ==
3
(5%)6s n
t s ξω=
=
3.6p t s =
=
%100%16.4%e σ=?=
六、若某系统在单位阶跃输入r(t)=1(t)
时，零初始条件下的输出响
10.5
n ωξ==
应，试求系统的传递函数和脉冲响应。（共20
分）
解：对输出响应取拉氏变换的：
因为：
所以系统的传递函数为：
242
()(1)(2)s s G s s s ++=
++
所以系统的单位脉冲响应为：
1()()()()
C s G s R s G s s
==
《自动控制原理》典型考试试题
《 自动控制原理 》典型考试试题 （时间120分钟） 院/系 专业 姓名 学号 第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求 一、（共15分）已知系统的结构图如图所示。请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。 G4 H1G3 G1 G 2 N(s)C(s) R(s) - -+ + + 二 、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试求传递函数 )()(s R s C ，) () (s N s C 。 三、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) - + 四、（共15分）系统结构图如图所示，求X(s)的表达式
G4(s)G6(s) G5(s)G1(s) G2(s) N(s) C(s) R(s) -- G3(s) X(s) 五、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)和C(s)/D(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) -+ D(s) G3G4 六、（共15分）系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数 ) () (s R s C 。 七、（15分）试用结构图等效化简求题图所示各系统的传递函数 ) () (s R s C
一、（共15分）某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。 二、（共10分）设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。 三、（共15分）已知系统结构图如下所示。求系统在输入r(t)=t 和扰动信号d(t)=1(t)作用下的稳态误差和稳态输出)(∞C 2/(1+0.1s) R(s) - C(s) 4/s(s+2) E(s) D(s) 四、（共10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 2()(2)(4)(625) K G s s s s s = ++++ 试确定引起闭环系统等幅振荡时的K 值和相应的振荡频率ω 五、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为 1 2 ) 1()(23++++=s s s s K s G α 若系统以2rad/s 频率持续振荡，试确定相应的K 和α值 第三章：主要包括稳、准、快3个方面 稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。 相对稳定性判断，主要是稳定度问题，就是要求所有极点均在s=-a 垂线左测问题，就是将s=w-a 代入D(s)=0中，再判断稳定 快速性主要是要记住二阶系统在0<ξ<1时的单位阶跃响应公式以及指标求取的公式。 准确性主要是稳态误差的公式以及动态误差级数两方面
《自动控制原理》模拟试卷四及答案
《自动控制原理》模拟试卷四 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， t s 定义为 _________________ 。匚%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 ________________________________ 。 ，则其开环幅频特性为 s （T 1s 1）（T 2S 1） 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 C 增大系统开环增益 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。 9、设系统的开环传递函数为 __________ ，相频特 稳态误差计算的通用公式是 e ss .. S 2R (S ) lim —— s 刃 1 G(s)H(s) 3、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 s （s 1） ）。 A 、s(s 1) =0 B 、 s(s 1) 5 = 0 C 、s(s 1) 1 =0 D 、与是否为单位反馈系统有关
自动控制原理模拟试卷四及答案
《自动控制原理》模拟试卷四 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，s t 定义为 。%σ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) K s T s T 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() lim 1()() ss s s R s e G s H s →=+； C 、 增大系统开环增益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 s += B 、 (1)50s s ++= C 、(1)10s s ++= D 、与是否为单位反馈系统有关
自动控制原理模拟试题
自动控制原理模拟试题6 一、简答（本题共6道小题，每题5分，共30分） 1、画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 2、通过二阶系统的根轨迹说明，增加开环零点和增加开环极点对系统根轨迹走向的影响。 3、已知某环节的频率特性曲线如下，求当x(t)=10sin5t 输入该环节的时候，系统的输出解析表达式是什么？ 4、通常希望系统的开环对数频率特性，在低频段和高频段有较大的斜率，为什么？ 5、如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 6、最小相位系统的Nyquist 图如下所示，画出图示系统对应的 Bode 图，并判断系统的稳定性。 二、改错（本题共5道小题，每题5分，共25分） 1. 微分方程的拉氏变换可以得到系统的传递函数，系统传递函数的拉氏反变换是微分方程。 2. 传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次都是实数，只与系统内部结构参数有关而与输入量初始条件等外部因素无关。 3. 频率法不仅研究一个系统对不同频率的正弦波输入时的响应特性，也研究系统对阶跃信号的响应特性。 4. 系统开环对数频率特性的中频段的长度对相位裕量有很大影响，中频段越长，相位裕量越小。 W k (j 40 20 - π/2 - π ?(ω)
5. Nyquist 图中()1k W j ω>的部分对应Bode 图中0dB 线以下的区段，Nyquist 图中的实 轴对应Bode 图中的π-线。 三、 设单位反馈系统的开环传递函数（本题20分） i s T s K s T K K s G m m f f 1)1(1)(0?+?+?= 输入信号为 )(1)()(t bt a t r ?+= 其中0K , m K , f K , i, f T , m T 均为正数 ，a 和b 为已知正常数。如果要求闭环系统稳 定，并且稳态误差ss e <0ε, 其中0ε>0, 试求系统各参数满足的条件。 四、试用梅逊增益公式求下图中各系统信号流图的传递函 数C(s)/R(s)。（15分） 五、（本题20分） 设单位反馈控制系统的开环传递函数 )102.0)(101.0()(++=s s s K s G 要求： (1) 画出准确根轨迹(至少校验三点，包括与虚轴交点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ； （3）当一个闭环极点是－5的时候，确定此时的其他极点。 六、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示， 1） 试确定系统的开环传递函数； 2） 求解系统的相位裕量，并判断稳定性； 3）
自动控制原理模拟题及答案
学习中心 姓 名 学 号 西安电子科技大学网络与继续教育学院 《自动控制原理》模拟试题一 一、简答题（共25分） 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。( 8分) 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10分) 3、串联校正的特点及其分类( 7分) 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2++=s s s K s G K ，试确定使系 统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。( 15分) 三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。( 15分) 四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20分） 1）写出系统开环传递函数； 2）利用相角裕度判断系统的稳定性； 3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。 五、设单位反馈系统的开环传递函数为 ) 1()(+= s s K s G 试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（25分） （1）在单位斜坡输入下的稳态误差151 模拟试题一参考答案： 一、简答题 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。 解： 闭环系统的结构框图如图： 闭环系统的特点： 闭环控制系统的最大特点是检测偏差、 纠正偏差。 1) 由于增加了反馈通道, 系统的控制精度得到了提高。 2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。 3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 解： 3、串联校正的特点及其分类 答：串联校正简单, 较易实现。设于前向通道中能量低的位置，减少功耗。主要形式有相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正。 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2 ++=s s s K s G K ，试确定使系统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。 自动控制理论（下）模拟试卷A 一．判断题 1．状态变量的选取具有非惟一性。 （ √ ） 2．由一个状态空间模型可以确定惟一一个传递函数。 （ √ ） 3．传递函数G (s )的所有极点都是系统矩阵A 的特征值，系统矩阵A 的特征值也一定都是传递函数G (s )的极点。 （ × ） 4．若一个对象的连续时间状态空间模型是能控的，则其离散化状态空间模型也一定是能控的。 （ × ） 5．对一个系统，只能选取一组状态变量 （ × ） 6．由状态转移矩阵可以决定系统状态方程的状态矩阵，进而决定系统的动态特性。（ √ ） 7．传递函数只能给出系统的输出信息；而状态空间表达式不仅给出输出信息，还能够提供系统内部状态信息。 （ √ ） 8．一个系统的平衡状态可能有多个，因此系统的李亚普诺夫稳定性与系统受干扰前所处得平衡位置无关。 （ × ） 9．系统的状态观测器存在的充分必要条件是：系统能观测，或者系统虽然不能观测，但是其不能观测的子系统的特征值具有负实部。 （ √ ） 10．如果线性离散化后系统不能控，则离散化前的连续系统必不能控。 （ × ） 11．一个系统BIBO 稳定，一定是平衡状态0e x =处渐近稳定。 （ × ） 12．状态反馈不改变系统的能控性。 （ √ ） 13．对系统x Ax = ，其李亚普诺夫意义下的渐近稳定性和矩阵A 的特征值都具有负实部是一致的。 （ √ ） 14．若传递函数存在零极相消，则对应的状态空间模型描述的系统是不能控不能观的。（ × ） 15．若系统状态完全能控，则对非渐近稳定系统通过引入状态反馈实现渐近稳定，称为镇定问题。 （ √ ） 二．填空题 1．以所选择的一组状态变量为坐标轴而构成的正交 线性 空间，称之为 状态空间 。 《自动控制原理》模拟试卷三 一、填空题（每空1分，共15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K 2 （ s 1） ，则其开环幅频特性 s 仃s 1） 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 50 自动控制原理模拟试题(附) 一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什 么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的 斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置和响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统 根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F μ m ) t y k ) (t y 0.06 0.08 3t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调节时间s t 和峰值 时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。 四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [1%0.160.4(1)sin σγ=+-,2 112 1.51 2.51sin sin s c t πωγγ? ?????=+-+-?? ? ???????? ] 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51)K G s s s s =++系统最大输出速度为 2 L (ω)/d ω (rad/s) -40 -20 -40 1 5 0 -20 20 ωc 14s + 82s + R(s) N(s) C(s) 《自动控制原理》模拟试卷四及答案 《自动控制原理》模拟试卷四 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， t定义 s 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1 2 (1)(1) K s T s T 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()lim 1()() ss s s R s e G s H s →=+； C 、 增大系统开环增益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 s += B 、 (1)50 s s ++= C 、(1)10s s ++= D 、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 ( ) A 、 ()()() E S R S G S =? B 、 ()()()() E S R S G S H S =?? C 、 ()()()() E S R S G S H S =?- D 、 ()()()() E S R S G S H S =- 5、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) K s s s -+ B 、 * (1)(5K s s s -+） C 、 * 2(31) K s s s +－ D 、*(1)(2) K s s s -- 6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅 专升本《自动控制理论》模拟题试卷 一. （共34题,共154分） 1. 洗衣机是将洗涤、漂洗、脱水三个过程按设定的程序流程，顺序控制相应的进水阀门开通或关断、电机的启动，正反转和停止等操作，达到洗涤衣物的目的。其控制方式为：( ) （4分） A.反馈控制 B.开环控制 C.复合控制 D.变频控制 ★检查答案标准答案：B 2. 传递函数是一种用系统参数表示输入量与输出量之间关系的表达式，它取决于：( ) （4分） A.输入量的形式 B.输出量的形式 C.系统的结构和参数 D.系统的初始条件 ★检查答案标准答案：C 3. 图1所示的系统方框图对应的系统闭环传递函数为( ) 图1 （4分） A. B. C. D. ★检查答案标准答案：B 4. 控制系统的性能分动态性能和稳态性能两类，以下选项中( )不属于系统在阶跃信号下的动态性能指标。（4分） A.超调量 B.峰值时间 C.调节时间 D.精度 ★检查答案标准答案：D 5. 典型二阶控制系统的阻尼比决定了系统的阻尼程度，当阻尼比为0时，该系统的单位阶跃响应会是：( ) （4分） A.等幅振荡 B.衰减振荡 C.发散振荡 D.单调上升 ★检查答案标准答案：A 6. 已知一系统的闭环传递函数，其主导极点为( ) （4分） A.-1 B.-3 C.-1+j, -1-j D.-10 ★检查答案标准答案：C 7. 控制系统如图2所示图2 系统稳定时K值范围为( ) （4分） A.K >10 B.0 < K <10 C.K < -10 D.-10< K <0 ★检查答案标准答案：A 8. {系统的根轨迹，如图3所示，（4分） A. B. C. D. ★检查答案标准答案：B 9. 某最小相位系统的开环幅相曲线如图4所示( ) 图4 （4分） A.相角裕度PM<0，系统稳定。 B.相角裕度PM<0，系统不稳定。 C.相角裕度PM>0，系统稳定。 D.相角裕度PM>0，系统不稳定。 ★检查答案标准答案：C 10. 已知一最小相位校正器的开环幅频特性曲线如图4所示。图4 则该校正器为：( ) （4分） A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.比例微分环节 ★检查答案标准答案：D 《自动控制理论》模拟试题四 一、单项选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题纸”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。 1.线性定常系统传递函数的变换基础是 B A.齐次变换 B.拉氏变换 C.富里哀变换 D.Z 变换 2.在电气环节中，可直接在复域中推导出传递函数的概念是 C A.反馈 B.负载效应 C.复阻抗 D.等效变换 3.不同的物理系统，若可以用同一个方框图表示，那么它们的 D A.元件个数相同 B.环节数相同 C.输入与输出的变量相同 D.数学模型相同 4.设某函数x (t )的数学表达式为()00,0 ,0 t x t x t 自动控制理论试卷（三） （主观题可在试卷反面作答） 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为 ( ) 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. 定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．实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为（ ） A ．零 B ．大于零 C ．奇数 D ．偶数 3．PID 控制器的传递函数形式是（ ） A ．5+3s B ．5+3s 1 C ．5+3s+3s 1 D ．5+1 s 1+ 4. 已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（ ） A ．稳定 B ．临界稳定 C ．不稳定 D ．无法判断 5. 由电子线路构成的控制器如下图所示，它是 ( ) A.超前校正装置 B.滞后校正装置 C.滞后—超前校正装置 D.超前—滞后校正装置 6.进行串联超前校正后，校正前的穿越频率ωc 与校正后的穿越频率ω′c 的关系，通常是 ( ) A.ωc ='c ω B.ωc >'c ω C.ωc <'c ω D.ωc 与'c ω无关 7. 闭环系统特征方程为G(s)H(s)=-1,其中G(s)H(s)的矢量表示为（ ） A ．1/（2l+1）π B ．1/±(2l+1)π C ．1/（±2l π） D ．1/(±l π) （各备选项中l =0,1,2……） 8.状态转移矩阵(t)的重要性质有( ) A. φ(0)=1 B. φ-1(t)=- φ(t) C. φk (t)=k φ(t) D. φ(t 1+t 2)= φ(t 1)+ φ(t 2) 9.比例环节的频率特性相位移θ(ω) = ( ) A.90° B.-90° C.0° D.-180° 10. PI 控制规律指的是 ( ) A.比例、微分 B.比例、积分 C.积分、微分 D.比例、积分、微分 11. 设系统的开环传递函数为，)5)(1(++S S S K 要使系统稳定，K 值的取值范围为 ( ) A.K>0 B. K<40 C. 0 2015年自动控制原理期末考试卷与答案 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： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 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 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++频特性为 011 12()90()()tg T tg T ?ωωω--=---。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s +++。 11、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 开环控制系统；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 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、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 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、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越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 二、(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。 2017年自动控制原理期末考试卷与答案 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： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 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 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 ()A ω= ，相 频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、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 开环控制系统；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 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、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 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 期末复习题 概念题 一、 填空题 1、把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统，称作 闭环控制系统 。 2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数和结构 有关 ，与输入和初始条件 无关 。 3、最大超调量只决定于阻尼比ξ，ξ越小，最大超调量越 小 。 4、已知系统频率特性为 1 51+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为 110)t tg --。 5、校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++=11)(，系数a 大于1，则该校正装置为 超前 校 正装置。 6、如果max ω为)(t f 函数有效频谱的最高频率，那么采样频率s ω满足条件max 2s ωω≥ 时，采样函数)(* t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。 二、 单选题 1、闭环控制系统的控制方式为 D 。 A. 按输入信号控制 B. 按扰动信号控制 C. 按反馈信号控制 D. 按偏差信号控制 2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是 D 。 A. 1 +Ts K B. ))((b s a s s d s +++ C. )(a s s K + D. )(2a s s K + 3、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S 平面极点数P=0，系统型号1v =， 则系统 A 。 A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D. 稳定性不能确定 4、串联滞后校正是利用 B ，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。 A ． 校正装置本身的超前相角 B ．校正装置本身的高频幅值衰减特性 C ．校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减 D ．校正装置富裕的稳态性能 5、设离散系统闭环极点为i i i z j σω=+，则 C 。 A ．当0i ω=时，其对应的阶跃响应是单调的； B ．当0i σ<时，其对应的阶跃响应是收敛的； C 1<时，其对应的阶跃响应是收敛的； D ．当0i ω=时，其对应的阶跃响应是等幅振荡。 三、 是非题 1、 对于线性定常负反馈控制系统， (1) 它的传递函数随输入信号变化而变化 ( × ) (2) 它的稳定性随输入信号变化而变化 ( × ) (3) 它的稳态误差随输入信号变化而变化 ( √ ) (4) 它的频率特性随输入信号变化而变化 ( × ) (5) 它的特征方程是唯一的 ( √ ) (6) 劳斯判据是根据系统闭环特征方程系数判别闭环系统稳定性的一种准则 ( √ ) (7) 奈氏判据是根据系统闭环频率特性判别闭环系统稳定性的一种准则 ( × ) 2. 减小或消除系统给定稳态误差的措施包括 (1) 减小系统开环增益 ( × ) (2) 在系统的前向通路或主反馈通路设置串联积分环节 ( √ ) 3．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性和稳定裕量 (√ ) 4、已知离散系统差分方程为 )()1(3)(2)1(3)2(k r k r k c k c k c -++-+=+ 则脉冲传递函数为2 31 32 +--z z z (√ ) 《自动控制原理》模拟试卷四 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，s t 定义为 。%σ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) K s T s T 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() lim 1()() ss s s R s e G s H s →=+； C 、 增大系统开环增益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 s += B 、 (1)50s s ++= C 、(1)10s s ++= D 、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 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 5、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)K s s s -+ B 、*(1)(5K s s s -+） C 、*2 (31)K s s s +－ D 、*(1)(2) K s s s -- 6、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、已知单位反馈系统的开环传递函数为2210(21) ()(6100) s G s s s s += ++，当输入信号是 2()22r t t t =++时，系统的稳态误差是( ) A 、 0 ； B 、 ∞ ； C 、 10 ； D 、 自动控制理论试卷（二） （主观题可在试卷反面作答） 一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1、 下列关于传递函数说法不正确的是（ ） A 、 传递函数只决定于系统本身，故各项系数与输入无关； B 、 物理上不同的系统，自然不可能具有相同的传递函数； C 、 初始条件不为零时，传递函数不能反映系统全部特性； D 、 传递函数只适用于线性定常系统。 2、 一阶系统1+Ts K 的时间常数T 越小，则系统输出响应的速度（ ） A 、 不变； B 、越慢； C 、越快； D 、不一定 3、 二阶系统222 2)(n n n s K s G ωξωω++=，当开环增益K 减小时，将使得（ ） A 、P σ增大，P t 增大； B 、P σ减小，s t 减小； C 、ξ增大，n ω减小； D 、ξ减小，n ω增大 4、系统)22)(4() 1(7 )(20++++=s s s s s s G ，其开环增益和输入信号为2t 时的ss e 分别为（ ） A 、7,2/7;； B 、7/8,16/7； C 、7,1/7； D 、7/8,8/7 5、下列关于线性定常系统稳定性说法正确的是（ ） A 、特征根虚部为负，则系统稳定； B 、稳定性与输入输出都有关； C 、BIBO 稳定性与渐进稳定性等价； D 、开环系统稳定则对应单位负反馈系统也稳定 6、PI 控制器中，积分时间常数i T 越小，将使系统的（ ） A 、比例控制作用相对越强； B 、减小振荡； C 、过度时间变长； D 、稳态误差变大 7、为减小单位反馈系统的稳态误差，在保证系统稳定的前提下，下列方法无效的有（ ） A 、提高系统的开环增益； B 、增加开环系统中积分环节的个数； C 、加入适当的PI 控制器； D 、改变系统各环节的时间常数 8、在状态空间描述中，下列说法不正确的有（ ） A 、状态变量选择不唯一； B 、状态空间描述不唯一； C 、传递函数（阵）不唯一； D 、不可约传递函数的实现为最小实现 9、设开环传递函数为)3)(1()(0++=s s s k s G ，则存在根轨迹分离点的实轴段为（ ） A 、[-3,-∞）; B 、[-3,-1]; C 、[-1,0]; D 、[-3,0] 10、若某校正环节传递函数为11001 10)(++=s s s G c ，则其频率特性当ω变化至∞时，相位移=∞)(θ（ ） A 、?-90； B 、?0； C 、?90； D 、?180 11、结构类似的最小相位系统和非最小相位系统，具有（ ） A 、幅频特性相同，相频特性不同； B 、幅频特性不同，相频特性也不同； C 、幅频特性与相频特性均相同； D 、幅频特性不同，相频特性相同 12、某环节的传递函数为)1(2 +s s ，幅频特性值)1(M 为（ ） 自动控制原理试题 2． （10分）已知某系统初始条件为零，其单位阶跃响应为)0(8.08.11)(94≥+-=--t e e t h t t ，试求系统的传递函数及单位脉冲响应。 3.（12分）当ω从0到+∞变化时的系统开环频率特性()()ωωj j H G 如题4图所示。K 表示开环增益。P 表示开环系统极点在右半平面上的数目。v 表示系统含有的积分环节的个数。试确定闭环系统稳定的K 值的范围。 4．（12分）已知系统结构图如下，试求系统的传递函数)( )(, )()(s R s E s R s C 1．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(4)(+=S S s G ，求该系统的单位脉冲响应和单位阶跃响应。 3．（10分）系统闭环传递函数为2 2 2 2)(n n n s s G ωξωω++= ，若要使系统在欠阻尼情况下的 单位阶跃响应的超调量小于16.3%，调节时间小于6s ，峰值时间小于6.28s ，试在S 平面上 绘出满足要求的闭环极点可能位于的区域。（8分） 6． （15分）已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如下图所示（分段直线近似表示） 1、．（10分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 5(6 )(+=s s s G ，试求系统的单位脉 冲响应和单位阶跃响应。 3、（10分）已知系统的结构图如下，试求： （1）开环的对数幅频和相频特性曲线； （2）单位阶跃响应的超调量σ%，调节时间ts ； （3）相位裕量γ，幅值裕量h 。 Re Im ∞→ω00→ωK 2-0,3==p v （a ） Re Im ∞ →ω00 →ωK 2-0,0==p v （b ） Re Im ∞→ω00→ωK 2-2,0==p v （c ） 题4图 题2图 1G 2G 3 G 5 G C R +E - -4 G + 6G （1）试写出系统的传递函数G(s)； （2）画出对应的对数相频特性的大致形状； （3）在图上标出相位裕量Υ。自动控制理论(下)模拟试卷A
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