2017自动控制原理期末考试试 卷(含答案)
自动控制原理期末考试试卷(含答案)讲解学习
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)Ks T s T s ++频特性为01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---。
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1050.20.5s 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。
（完整版）自动控制原理期末考试复习题及答案
（完整版）⾃动控制原理期末考试复习题及答案⼀、填空题1、线性定常连续控制系统按其输⼊量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。
2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_，极点为_-2__，增益为_____2_______。
3、构成⽅框图的四种基本符号是：信号线、⽐较点、传递环节的⽅框和引出点。
4、我们将⼀对靠得很近的闭环零、极点称为偶极⼦。
5、⾃动控制系统的基本控制⽅式有反馈控制⽅式、_开环控制⽅式和_复合控制⽅式_。
6、已知⼀系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为。
7、⾃动控制系统包含_被控对象_和⾃动控制装置两⼤部分。
8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分⽅程、传递函数、__差分⽅程_、脉冲传递函数_、__⽅框图和信号流图_。
9、_相⾓条件_是确定平⾯上根轨迹的充分必要条件，⽽⽤_幅值条件__确定根轨迹上各点的根轨迹增益k*的值。
当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。
10、已知⼀系统单位脉冲响应为te t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为__。
11、当∞→ω时⽐例微分环节的相位是： A.90 A.ο90 B.ο90- C.ο45 D.ο45-12、对⾃动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个⽅⾯，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个⽅⾯中的_快速性___，⽽稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。
13、当且仅当离散特征⽅程的全部特征根均分布在Z 平⾯上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均⼩于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。
14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加⼯系统A.电炉箱恒温控制系统B.雷达跟踪系统C.⽔位控制系统D.普通数控加⼯系统15、某单位负反馈系统在单位阶跃信号作⽤下的系统稳态误差0=ss e ，则： B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 A.意味着该系统是⼀个0型系统 B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 C.意味着该系统没有输出信号 D.意味着该系统具有⽐较⾼的开环增益16、⼀阶系统11)(+=Ts s G 在单位斜坡信号作⽤下，系统的稳态误差为 T 。
期末考试试题集自动控制原理含完整答案(供参考)
期末考试-复习重点自动控制原理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（ ）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（ ）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（ ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ ）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（ ）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 10+s s ，则它的开环增益为（ ） A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ ） 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ζ不变，提高ωn ，则可以（ ）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Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ ）A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，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(++=s s s k s G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。
自动控制原理试题库(含答案)
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
G(s)
10(2s 1) s2 (s2 6s 100)
，当输入信号是
r(t) 2 2t t2 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(
D、响应速度越慢
4、已知系统的开环传递函数为
50
，则该系统的开环增益为 (
)。
(2s 1)(s 5)
5
A、 50
B、25
C、10
5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统(
D、5 )。
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 0
D、速度误差系数为 0
6、开环频域性能指标中的相角裕度 对应时域性能指标( ) 。
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
统的
性能。
，由于积分环节的引入，可以改善系
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，最后完全消除；
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 ，则该系统的闭环特征方程为 (
期末考试试题集-自动控制原理(含完整答案)
期末考试-复习重点自动控制原理1. 2. 一、单项选择题（每小题 1分，共20分） 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 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C.系统分析 ）上相等。
C.相位变化率 ）D.系统设计 D.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（ A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 o 从0变化到+8时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A.圆 B.半圆 C.椭圆 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， 个（）A.比例环节 3. 4.B.微分环节C.积分环节 6.若系统的开环传递函数为10 s(5s 2) ，则它的开环增益为 7.8. 9. A.1 B.2 C.5 D.放大元件 ） D.双曲线 电枢电压为输入变量时， 电动机可看作一D.惯性环节 D.10 5 s 2+2s +5 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 Z 不变，提高o n ,则可以（） B. 减少上升时间和峰值时间 D.减少上升时间和超调量 1一阶微分环节G （s ） =1 Ts ，当频率 时，则相频特性• G （j ・）为（）T C. 90 °）B.稳定裕量越大D. 稳态误差越小二阶系统的传递函数 G(s) ，则该系统是（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 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 con ，11.设系统的特征方程为 D s 二s 4 8s 3 17s 2 16s 5 =0 , A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定D.零阻尼系统 D.-90 °则此系统 （） D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为: G^s(s 1)(s 5)，当k=（）时，闭环系统临界稳定。
华东交通大学2016-2017自动控制原理期末考试样题
sa s
K ( s 3) s2 1
C ( s)
装
O
)(s 3) 解：(1) 1 k (s a 0 s 3 ks 2 [k (a 3) 1]s 3ak 0 2 s( s 1)
(2 分)
系统稳定的充分必要条件是
a 0 3a 1 k a3
4.系统开环传递函数 G s H s
( )
0
；当 时， ( )
π
。
线
O
10(2s 1) 1 ，反馈传递函数为 ，则系统的 2 s 1 s 静态误差系数 K p 、 K v 、 K a 分别为 K p K v K a 10 。
6.单位反馈控制系统的前向通道传递函数为
A0 ( ) 100 1 1 10 100
2 2
线
(1 分) (1 分)
开环幅频特性
0 (s) 90 tg 1 0.1 tg 1 0.01 开环相频特性： (3)求系统的相角裕度 ： 100 A0 ( ) 1 2 2 1 1 10 100 求幅值穿越频率，令
e ssr 1 1 kv 3aK
(2 分) (2 分)
O
n(t ) 1(t )
输入时，
( s a) G1 ( s) s 1 a( s 1) a s
1
K a
(2 分)
e ssn lim
s 1 s (2 分) N (s) lim 0 s 0 K s 0 K 1 e ss e ssr e ssn (2 分) 3aK
第 1 页 共 6 页 背面有试题
自动控制原理期末考试试卷有答案
2017年自动控制原理期末考试卷与答案、填空题（每空 1 分，共20分）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 。
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。
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) 等方法判断控制系统稳定性。
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。
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 。
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 闭环传函中具有正的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。
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 。
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 ωω--=---。
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。
、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1050.20.5s s s s +++。
、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系统，属于 闭环控制系统。
、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。
、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。
、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 调整时间们反映了系统动态过程的快速性、(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。
期末考试试题集-自动控制原理（含完整答案）
期末考试试题集-⾃动控制原理（含完整答案）期末考试-复习重点⾃动控制原理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（）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（）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（）A.⽐较元件B.给定元件C.反馈元件D.放⼤元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（）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（）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 10+s s ，则它的开环增益为（） A.1 B.2 C.5 D.107. ⼆阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（） 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ζ不变，提⾼ωn ，则可以（）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Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最⼩相位系统的开环增益越⼤，其（）A.振荡次数越多B.稳定裕量越⼤C.相位变化越⼩D.稳态误差越⼩11.设系统的特征⽅程为()0516178234=++++=s s s s s D ，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(++=s s s k s G ，当k =（）时，闭环系统临界稳定。
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（1分） （1分）
最小相位系统不稳定 、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。 故其开环传函应有以下形式 (5分) 、校正后的开环传递函数为
-20 -40 -40 ω
图3 -10 dB
：从开环伯德图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节 故其开环传函应有以下形式 (8分)
处的纵坐标为40dB, 则, 得 (2分) 的幅值分贝数分别为20和0，结合斜率定义，有 ，解得 rad/s (2分)
或 ， 得 rad/s (2分) 故所求系统开环传递函数为
处的纵坐标为40dB, 则, 得 (2分)
系统的开环传函为 （2分） 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：
（1分）
（1分）
：
（1分）
、求系统的相角裕度：
幅值穿越频率，令 得（3分）
最小相位系统 临界稳定
可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正
；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单
4、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 调整时间，它们反映了系统动态过程的快速性
、(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。
：1、建立电路的动态微分方程
、求传递函数 微分方程进行拉氏变换得
(2分)
(2分)
、（共20分）系统结构图如图4所示：
(2分) (2分)
(2分) 、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为:
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 ）；（8分）
确定使系统满足的开环增益的取值范围。（7分）
、绘制根轨迹 （8分）
(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分）
等方法判断线性控制系统稳定性。 、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。 、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为(或：)，横坐标为 。 、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 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 、在二阶系统的单位阶跃响应图中，定义为 调整时间 。是超调量 。 、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为，相频特性为。 、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。 0、若某系统的单位脉冲响应为，则该系统的传递函数G(s)为。 1、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
(惯性环节) （4分）
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(ω)
ω L0 Lc
：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。 故其开环传函应有以下形式 (2分)
写出该系统的开环传递函数；（8分）
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）
、求系统的相角裕度。（7分）
、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）
解：1、从开环伯德图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。
故其开环传函应有以下形式
(2分)
)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）；
（1分）
) 3条渐近线：
（2分）得：（2源自）)与虚轴交点： （2分）
制根轨迹如右图所示。 开环增益K与根轨迹增益Kr的关系： （1分） 根轨迹增益Kr的取值范围：， （2分）
统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益Kr的取值范围：， （3分） 统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围： （1分） 、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图5所示：
、已知最小相位系统的开环对数幅频特性和串联校正装置的对数幅频特性如下图所示，原系统
值穿越频率为：（共30分）
、 写出原系统的开环传递函数,并求其相角裕度，判断系统的稳定性；（10分）
、 写出校正装置的传递函数；（5分）
、写出校正后的开环传递函数，画出校正后系统的开环对数幅频特性，并用劳斯判据判断系统的
写出闭环传递函数表达式；（4分） 要使系统满足条件：,,试确定相应的参数和；（4分）
图4
求此时系统的动态性能指标；（4分） 时，求系统由产生的稳态误差；（4分）
，使干扰对系统输出无影响。（4分） （4分）
令：
得：
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)
L(ω) 1 ω1 10 20 ω2
2017年自动控制原理期末考试卷与答案
、填空题（每空 1 分，共20分） 、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 、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。 、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
劳思判据判断系统的稳定性 统的闭环特征方程是
造劳斯表如下 首列均大于0，故校正后的系统稳定。 （4分）
出校正后系统的开环对数幅频特性
-20 L(ω)
-40 40 -20 -40 0.32 ω 20 10 1 0.1 0.01
-60
始斜率:-20dB/dec(一个积分环节) （1分）
(惯性环节), (一阶微分环节),
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 ；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。
2、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 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 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