自动控制原理试卷

, 3
③ 分离点：
1 1 1 0 d d 5 d 2
解之得： d1 0.88 ， d 2 3.7863 (舍去)。 ④ 与虚轴的交点：特征方程为 D(s) s3 7s 2 10s 10k 0
Re[D( j)] 7 2 10k 0
令
Im[D( j)] 3 10 0
10 解得
s(5s 2)
A.1
B.2
C.5
D.10
4、二阶系统的传递函数 G(s)
5 s 2 2s 5 ，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
5、一阶微分环节 G(s) 1 Ts ，当频率 1 时，则相频特性 G( j) 为 T
（A ）
A.45°
B.-45°
lim sE(s) s
K 10、开环传递函数为 G(s)H(s)= s 3 (s 3) ,则实轴上的根轨迹为（C ）
A.(-3，∞)
B.(0，∞)
C.(-∞，-3)
D.(-3，0)
三、判断题（每题 1.5 分，共 15 分）。
得分| |阅卷人|
（R ）1、若二阶系统的闭环极点是一对共轭复根，则系统超调量一定大于零。 （R ）2、系统的脉冲响应趋于零时，系统才是稳定的。 （W ）3、系统的频率特性是正弦信号输入下系统稳态输出对输入信号的幅值比相 角差。 （ R ）4、利用测速反馈会使系统的稳态精度变差。 （W ）5、绘制非最小相角系统的根轨迹时，一定要绘制零度根轨迹。 （R ）6、参数根轨迹方法只在绘制所研究系统的闭环根轨迹时有意义。 （ R ）7、最小相角系统的稳定裕度越大，系统的超调量就越小。 （W ）8、奈奎斯特稳定判据对于非最小相角系统是不适用的。 （ R ）9、利用串联超前校正可以同时改善系统的超调量和调节时间。 （ W ）10、当系统不满足性能指标时，通过串联校正方法一定能达到要求。
B.a 值的大小有关 D.a 和 K 值的大小有关
9、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（D ）
A.0.707
B.0.6
C.1
D.0
10、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 C.充分必要条件
B.必要条件 D.以上都不是
三、判断题（每题 1.5 分，共 15 分）。
四、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 c(t) 1 2e2t et ，试求
系统的传递函数和脉冲响应。(10分)。
得分|
解 单位阶跃输入时，有 R(s) 1 ，依题意 s
|阅卷人|
C(s) 1 2 1 3s 2 1 s s 2 s 1 (s 1)(s 2) s
G(s) C(s) 3s 2 R(s) (s 1)(s 2)
则
C(s) (s)
36
R(s)
(s 4)(s 9)
频率特性为
( j)
36
( j 4)( j 9)
100
则：
G(s) ( 1 s 1)( 1 s 1)
1
2
八、最小相角系统传递函数的近似对数幅频特性曲线如下图所示，写出对应的传递
函数 。 （9 分）
得分| |阅卷人|
K
依图可写出：G(s) ( s 1)( s 1)
C.90°
D.-90°
6、设系统的特征方程为 Ds s 4 8s 3 17 s 2 16s 5 0 ，则此系统 （A ）
A.稳定
B.临界稳定
C.不稳定
D.稳定性不确定。
7、单位反馈系统开环传递函数为 G s
5
，当输入为单位阶跃时，则
s2 6s s
其位置误差为（C ）
A.2
B.0.2
D.求系统的根轨迹
1、对控制系统的首要要求是系统具有
稳定性
。
2、利用终值定理可在复频域中得到系统在时间域中的
稳态值
。
3、传递函数反映了系统内在的固有特性，与 输入量(或驱动函数
无关。
4、若减少二阶欠阻尼系统超调量，可采取的措施是 增大阻尼比 。
5、已知超前校正装置的传递函数为 Gc
(s)
2s 1 0.32s 1
二、单项选择题（每题1.5分，共15分）。
得分| |阅卷人|
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、ω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
C. ess
lim E(s) s
D. ess
k7 与虚轴的交点（0， 10 j ）。
根轨迹如下图所示。
七、若系统单位阶跃响应 h(t) 1 1.8e4t 0.8e9t
(t 0)
试求系统频率特性。（9 分）
得分| |阅卷人|
解
C(s) 1 1.8 0.8
36
,
s s 4 s 9 s(s 4)(s 9)
R(s) 1 s
(10分)。
R(s)
得分| |阅卷人|
所以：
C(s)
G1G2G3G4
R(s) 1 G1G2 G3G4 G2G3 G1G2G3G4
五、单位反馈系统的开环传递函数 G(s) 4 ，求单位阶跃响应 h(t) 和调节 s(s 5)
时间ts （12 分）。
解：依题，系统闭环传递函数
得分| |阅卷人|
C.执行元件
D.放大元件
2、已知系统的微分方程为 6x0 t 2x0 t 2xi t ，则系统的传递函数是（A ）
8、设单位负反馈控制系统的开环传递函数 G(s) K ，其中 K>0，a>0，则 s(s a)
闭环控制系统的稳定性与（C ）
A.K 值的大小有关 C.a 和 K 值的大小无关
。
3、某典型环节的传递函数是 G(s) 1 ，则系统的时间常数是 0.5
。
s2
4、延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 相频特性
发生变化。
5、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 幅 值 裕 量
来做出判断。
6、一般讲系统的加速度误差指输入是匀加速度
所引起的输出位置上
的误差。
7、输入相同时，系统型次越高，稳态误差越小
1
2
其中参数：
20 lg K L() 40db ，
K 100
题号 一
二
三
四
五
六
七
八 总分 统分人
题号 分 15
15
1.5
10
12
15
9
9
100
得分
一、填空题（每空1.5分，共15分）；
得分| |阅卷人|
1、“经典控制理论”的内容是以 传递函数
为基础的。
2、控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性化的精度 越高
（ ）6、一个稳定的开环系统引入正反馈后构成的闭环系统一定不稳定。
（ ）7、闭环系统的稳定性一定比开环系统好。
（ ）8、线性定常系统的微分方程与传递函数之间可以相互确定。
（ ）9、由闭环系统的零点极点分布图可以绘制系统的根轨迹。
（ ）10、系统的稳态误差趋于∞，说明系统是不稳定的。
C(s)
四、试求出下图传递函数
s 2 (1 K1K 2 )s K1
s2
2
ns
2 n
s(s 1)
由
t
o o
p
e
1
1 2
2n
0.02 0.5
0.78 联立求解得 n 10
比较 (s) 分母系数得
KK2 12n2Kn1 1010 0.146 。
六、已知单位反馈系统的开环传递函 G(s) K * (s 5) s(s 2)(s 3)
k (t )
L1G(s)
L1
1 s 1
s
4
2
4e 2t
et
五、机器人控制系统结构图如下图所示。试确定参数 K1, K2 值，使系统阶跃响应
的峰值时间 t p 0.5 s，超调量 % 2% 。（12）
得分|
|阅卷人|
解 依题，系统传递函数为
K1
(s) s(s 1)
K1
K
2 n
1 K1 (K 2 s 1)
得分| |阅卷人|
（ ）1、传递函数完整地描述了线性定常系统的动态特性。
（ ）2、两个元件空载时的传递函数之积就等于两个元件串联后的传递函数。错
（ ）3、在系统闭回路中引入积分环节就能消除稳态误差。
（ ）4、系统中是否存在稳态误差取决于外作用的形式(阶跃，斜坡…)，而与系统
的结构参数无关。
（ ）5、多输入，多输出系统，当输入输出信号变化时，系统极点会相应改变。
5
的幅相曲线。（9 分）
(2s 1)(8s 1)
得分| |阅卷人|
解 (1)
G( j)
5
(1 162 )2 (10)2
G(
j)
tg
1
2
tg1
8
tg
1
1
ห้องสมุดไป่ตู้
10 16
2
取ω为不同值进行计算并描点画图，可以作出准确图形
三个特殊点：① ω=0 时， G( j) 5, G( j) 00
② ω=0.25 时, G( j) 2, G( j) 90
。
8、系统主反馈回路中最常见的校正形式是 串联校正
和反馈校正。
9、.已知超前校正装置的传递函数为 Gc
(s)
2s 1 0.32s 1
，其最大超前角所对应