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

10，则它的开环增益为（ ）

s(5s?2)A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数G(s)?5，则该系统是（ ）

s2?2s?5A.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G(s)?1?Ts，当频率??1时，则相频特性?G(j?)为（ ） TA.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D?s??s4?8s3?17s2?16s?5?0，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：G?s??环系统临界稳定。

A.10 B.20 C.30 D.40

13.设系统的特征方程为D?s??3s4?10s3?5s2?s?2?0，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）

A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为G?s??位置误差为（ ）

A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?s?1，则它是一种（ ） 10s?15，当输入为单位阶跃时，则其

s2?6s?sk，当k=（ ）时，闭

s(s?1)(s?5)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 16.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（ ） A.ess?limE(s) B.ess?limsE(s)

s?0s?0C.ess?limE(s) D.ess?limsE(s)

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（ ）

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 D.45°弧线 19.开环传递函数为G(s)H(s)=

K,则实轴上的根轨迹为（ ） 3s(s?3)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 C.位移 D.速度 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0.707。 29.PID调节中的“P”指的是 控制器。

30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ _越好。

三,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.求图示方块图的传递函数，以Xi (s)为输入，X0 (s)为输出。 Xi(s) + - G4 + - G1 + - H2 H1 G2 G3 H3 + + X0(s) 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。

1+K1s Xi(s) + K k1 x0 k2 M fi D 1s2X0(s)

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)。

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，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G?s??1，则该环节是（ ） 5s?1A.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3??0?t??6x?0?t??2x0?t??2xi?t?，则系统的传递函数是（ ） xA.23s2?6s?2 B.13s2?6s?2

C.22s?3 D.12s?62s2?6s?3

7. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ） 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G(s)?7s?2，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（ A.7 B.2 C.72 D.12 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D?s??s4?2s3?s2?2s?1?0，则此系统中包含正实部特征的个数为（ ）

A.0 B.1 C.2 D.3 12. 一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量?为（ ）

A.0～15? B.15?～30? C.30?～60? D.60?～90? 13. 设一阶系统的传递函数是G?s??2s?1，且容许误差为5%，则其调整时间为（ ）

A.1 B.2 C.3 D.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（ ）

A.

s?dKKK B. C. D.2

s(s?a)(s?b)s(s?a)s(s?a)Ts?14s2(s2?3s?2)15. 单位反馈系统开环传递函数为G?s??时，其加速度误差为（ ）

，当输入为单位斜坡

A.0 B.0.25 C.4 D.? 16. 若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?s?1，则它是一种（ ） 0.1s?1A.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

18. 某校正环节传递函数Gc(s)?（ ）

A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0) 19. 系统的开环传递函数为

K，则实轴上的根轨迹为（ ）

s(s?1)(s?2)100s?1，则其频率特性的奈氏图终点坐标为10s?1A.(-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，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。

A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2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G(s)?1，则系统的时间常数是 。 s?224.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

29.已知超前校正装置的传递函数为Gc(s)?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、 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.根据图示系统结构图，求系统传递函数C(s)/R(s)。

2s?1，其最大超前角所对应的频

0.32s?1

H1(s) R(s) + ? ? G1(s) + G2(s) G3(s) C(s) + - H3(s)

42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

y0(t) 43.已知系统的传递函数G(s)?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： (1)若??0.5，对应最佳响应，问起搏器增益

10，试分析系统由哪些环节组成并画出系

s(0.1s?1)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。

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G?s??1，则该环节是（ ） TsA.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y?t??0.1t2，则系统的传递函数是（ ） A.0.32 B.0.1 C.0.21 D.0.22

ssss6. 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（ ） A.0.6 B.0.707 C.0 D.1

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。

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G(s)?7s?2，其阶跃响应曲线在t =0处的切线斜率为（ ）

22A.7 B.2 C.7 D.1

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（ ）

A.0～15? B.15?～30? C.30?～60? D.60?～90? 12.某系统的闭环传递函数为：GB?s??s?2ks3?3s2?4s?2k，当k=（ ）时，闭环系

统临界稳定。

A.2 B.4 C.6 D.8 13.开环传递函数为G(s)H(s)?K，则实轴上的根轨迹为（ ）

S3(S?4)A.(－4，∞) B.(－4，0） C.(－∞，－4) D.( 0，∞) 14.单位反馈系统开环传递函数为G?s??其加速度误差为（ ）

A.0 B.0.25 C.4 D.? 15.系统的传递函数G?s??5s2(s?1)(s?4)4，当输入为单位斜坡时，22s(s?3s?2)，其系统的增益和型次为 （ ）

A.5，2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4，4 16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gj(s)?s?12s?1，则它是一种（ ）

10s?10.2s?1A.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.?c>?c? C.?c

K*18.已知系统开环传递函数G(s)?，则与虚轴交点处的

s(s?1)(s?2)K*=（ ）

A.0 B.2 C.4 D.6 19.某校正环节传递函数Gc(s)?（ ）

A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)

100s?1，则其频率特性的奈氏图终点坐标为10s?120.A、B是高阶系统的二个极点，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。

A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2倍 21.对控制系统的首要要求是系统具有 。

22.在驱动力矩一定的条件下，机电系统的转动惯量越小，其 越好。

23.某典型环节的传递函数是G(s)?1，则系统的时间常数是 。 s?224.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化。

25.二阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。

26.反馈控制原理是 原理。 27.已知超前校正装置的传递函数为Gc(s)?率?m? 。

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.超前校正主要是用于改善稳定性和 。

30.一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。

41.求如下方块图的传递函数。 Xi(S) G4 2s?1，其最大超前角所对应的频

0.32s?1+ + G2 H G3 + ? G1 + ? X0(S) Δ 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

Fi (t) 43.设单位反馈开环传递函数为G(s)?

K，求出闭环阻尼比为0.5时所对应

s(5s?50)的K值，并计算此K值下的ts,tp,tr,Mp。 44.单位反馈开环传递函数为G(s)?(1)试确定使系统稳定的a值；

(2)使系统特征值均落在S平面中Re??1这条线左边的a值。

自动控制原理4

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. 开环控制系统的的特征是没有（ ）

A.执行环节 B.给定环节 C.反馈环节 D.放大环节 3. 主要用来产生偏差的元件称为（ ）

A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. 某系统的传递函数是G?s??1e??s，则该可看成由（ 2s?110(s?a)，

s(s?2)(s?10) ）环节串联而成。

A.比例、延时 B.惯性、导前 C.惯性、延时 D.惯性、比例

s2?2s?35. 已知F(s)?2 ，其原函数的终值f(t)?（ ）

t??s(s?5s?4)A.0 B.∞ C.0.75 D.3

6. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ）

A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数 7 .设一阶系统的传递函数是G?s??3，且容许误差为2%，则其调整时间为（ ） s?2A.1 B.1.5 C.2 D.3

8. 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 9. 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 10.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率ωd、无阻尼固有频率ωn和谐振频率ωr比较（ ）

A.ωr＞ωd ＞ωn B.ωr＞ωn ＞ωd C.ωn ＞ωr＞ωd D.ωn ＞ωd＞ωr

11.设系统的特征方程为D?s??3s4?10s3?5s2?s?2?0，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）

A.0 B.1 C.2 D.3 12.根据系统的特征方程D?s??3s3?s2?3s?5?0，可以判断系统为（ ）

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：G?s??定。

A.T1??2 B.T1??2 C.T1??2 D.任意T1和?2

(?2s?1)，当（ ）时，闭环系统稳2s(T1s?1)14.单位反馈系统开环传递函数为G?s??置误差为（ ）

4，当输入为单位阶跃时，其位2s?3s?2A.2 B.0.2 C.0.25 D.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.0 B.0.1/k C.1/k D.? 16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?，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 17.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）

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（ ）

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（ ）

2sA.

?P??Zjj?1i?1nmin?m B.

?Z??Pii?1j?1mnjn?m

C.

?Z??Pii?1j?1mnjn?m D.

?P??Zjj?1i?1nmin?m

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

A.8.4 ms B.9.4 ms C.11.4 ms D.12.4 ms

21.根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和 。

22.闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是 。

23.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 有关。

2d24.描述系统的微分方程为x02?t??3dx0?t??2x?t??xi?t?，则频率特性 dtdtG(j?)? 。

25.一般开环频率特性的低频段表征了闭环系统的 性能。 26.二阶系统的传递函数G(s)=4/(s2+2s+4) ，其固有频率?n＝ 。 27.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号 。 28.PID调节中的“P”指的是 控制器。

29.二阶系统当共轭复数极点位于?45?线上时，对应的阻尼比为 。 30.误差平方积分性能指标的特点是： 41.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

Fi (t)

42.求如下方块图的传递函数。 Δ Xi(S)

+ ? G1 G4 + ? G2 + + G3 X0(S) H 43.已知给定系统的传递函数G(s)?系统的Bode图。

10，分析系统由哪些环节组成，并画出s(s?1)44.已知单位反馈系统的开环传递函数Gk(s)?k， s(s?1)(2s?1)(l)求使系统稳定的开环增益k的取值范围； (2)求k=1时的幅值裕量；

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

自动控制原理5

1. 随动系统对（ ）要求较高。

A.快速性 B.稳定性 C.准确性 D.振荡次数 2.“现代控制理论”的主要内容是以（ ）为基础，研究多输入、多输出等控

制系统的分析和设计问题。

A.传递函数模型 B.状态空间模型 C.复变函数模型 D.线性空间模型

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.反馈元件 D.校正元件 4. 某环节的传递函数是G?s??3s?7?1，则该环节可看成由（ ）环节串联

s?5而组成。

A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分

s2?2s?35. 已知F(s)?2 ，其原函数的终值f(t)?（ ）

t??s(s?5s?4)A.0 B.∞ C.0.75 D.3

6. 已知系统的单位阶跃响应函数是x0?t??2(1?e?0.5t)，则系统的传递函数是（ ）

A.

2 2s?1 B.

2 0.5s?1 C.

1 2s?1 D.

1 0.5s?1

7. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ）

A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数

8. 已知系统的单位斜坡响应函数是x0?t??t?0.5?0.5e?2t，则系统的稳态误差是（ ） A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 9. 若二阶系统的调整时间长，则说明（ ）

A.系统响应快 B.系统响应慢 C.系统的稳定性差 D.系统的精度差 10.某环节的传递函数为

K，它的对数幅频率特性L(?)随K值增加而（ ） Ts?1A.上移 B.下移 C.左移 D.右移 11.设积分环节的传递函数为G(s)?K，则其频率特性幅值A(?)=（ ） sKK11A. B.2 C. D.2 ????12.根据系统的特征方程D?s??3s3?s2?3s?5?0，可以判断系统为（ ）

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G?s??1，其阻尼比ζ是（ ） 24s?2s?1A.0.5 B.1 C.2 D.4 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（ ） 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)?4(s?3)，则该系统为（ ）

s(2s?3)(s?4)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，开环放大系数K为1

16.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率?c与校正后的穿越频率?c?之间的关系，通常是（ ）

A.?c=?c? B.?c>?c? C.?c

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 18.滞后校正装置的最大滞后相位趋近（ ）

A.-45° B.45° C.-90° D.90° 19.实轴上分离点的分离角恒为（ ）

A.?45? B.?60? C.?90? D.?120? 20.在电压—位置随动系统的前向通道中加入（ ）校正，使系统成为II型系统，可以消除常值干扰力矩带来的静态误差。 A.比例微分 B.比例积分 C.积分微分 D.微分积分

21.闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是 。 22.系统的传递函数的 分布决定系统的动态特性。 23.二阶系统的传递函数G(s)=4/(s2+2s+4) ，其固有频率?n＝ 。 24.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和_____ __图示法。

25.描述系统的微分方程为

d2x0?t?dt2?3dx0?t??2x?t??xi?t?，则频率特性 dtG(j?)? 。

26.乃氏图中当ω等于剪切频率时，相频特性距-π线的相位差叫 。 27. 系统的稳态误差和稳态偏差相同。

28.滞后校正是利用校正后的 作用使系统稳定的。

29.二阶系统当共轭复数极点位于?45?线上时，对应的阻尼比为 。 30.远离虚轴的闭环极点对 的影响很小。

41.一反馈控制系统如图所示，求：当?=0.7时，a=?

42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

Fi (t) k D m ? ? R(s) ? ? 9 s?21sC(s) a

43.某单位反馈开环系统的传递函数为G(s)?(1)画出系统开环幅频Bode图。

2000，

s(s?2)(s?20)y0 (t) (2)计算相位裕量。

44.求出下列系统的跟随稳态误差essr和扰动稳态误差essd。

自动控制原理6

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.系统辨识 B.系统分析 C.最优设计 D.最优控制 2 .系统的数学模型是指（ ）的数学表达式。

A.输入信号 B.输出信号 C.系统的动态特性 D.系统的特征方程 3 .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 4 .某典型环节的传递函数是G?s??1，则该环节是（ 5s?1R(s)=10/s 10 0.01s+1 N(s)=4/s + - + 2 0.5s+1 - ）

A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节

?0?t??6x?0?t??2x0?t??2xi?t?，则系统的传递函数是（ ） 5 .已知系统的微分方程为3?xA.

2

3s2?6s?2B.

1

3s2?6s?2C.

2

2s2?6s?3 D.

1

2s2?6s?36 .在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（ ）来求得输出信号的幅值。

A.相位 B.频率 C.稳定裕量 D.时间常数

7 .设一阶系统的传递函数是G?s??2，且容许误差为5%，则其调整时间为（ ） s?1A.1 B.2 C.3 D.4

8 .若二阶系统的调整时间短，则说明（ ）

A.系统响应快 B.系统响应慢 C.系统的稳定性差 D.系统的精度差

9 .以下说法正确的是（ ）

A.时间响应只能分析系统的瞬态响应 B.频率特性只能分析系统的稳态响应

C.时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性 D.频率特性没有量纲

10.二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ ）

A.最大相位频率 B.固有频率 C.谐振频率 D.截止频率 11.II型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ ）

A.–60（dB/dec） B.–40（dB/dec） C.–20（dB/dec） D.0（dB/dec） 12.某单位反馈控制系统的开环传递函数为：G?s??环系统临界稳定。

A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 13.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 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.

s?dKKK B. C. D.2

s(s?a)(s?b)s(s?a)s(s?a)Ts?1k，当k=（ ）时，闭2s?115.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差ess=（ ）

A.0.1/k B.1/k C.0 D.? 16.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?s?1，则它是一种（ ） 0.1s?1A.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.常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是（ ） A.PDI B.PDI C.IPD D.PID 18.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 D.距离实轴很远 19.系统的开环传递函数为

K，则实轴上的根轨迹为（ ）

s(s?1)(s?2)A.（-2，-1）和（0，∞） B.（-∞，-2）和（-1，0） C.（0，1）和（2，∞） D.（-∞，0）和（1，2） 20.确定根轨迹大致走向，用以下哪个条件一般就够了（ ）

A.特征方程 B.幅角条件 C.幅值条件 D.幅值条件+幅角条件

21.自动控制系统最基本的控制方式是 。

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.传递函数反映了系统内在的固有特性，与 无关。 24.实用系统的开环频率特性具有 的性质。

d2x0?t?25.描述系统的微分方程为2?3dx0?t??2x?t??xi?t?，则其频率特性 dtdtG(j?)? 。

26.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 。 27.系统闭环极点之和为 。 28.

根

轨

迹

在

平

面

上

的

分

支

数

等

于 。

29.为满足机电系统的高动态特性，机械传动的各个分系统的 应远高于机电系统的设计截止频率。

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。

41.求如下方块图的传递函数。 Xi(s) + G4(s) + + ? G1(s) + ? G2(s) G3(s) H2(s) + X0(s) Δ?

H1(s) 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

u i (t) i2 (t) C1 C2 R2 R1 i1 (t) u 0 (t)

43.已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=1?2as，绘制奈奎斯特曲

s线，判别系统的稳定性；并用劳斯判据验证其正确性。 44.设控制系统的开环传递函数为G(s)=K

试绘制该系统的根轨迹，并

s(s?2)(s?4)求出使系统稳定的K值范围。

自动控制原理7

1. 输入已知，确定系统，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（A.滤波与预测 B.最优控制 C.最优设计 D.系统分析 2. 开环控制的特征是（ ）

A.系统无执行环节 B.系统无给定环节 C.系统无反馈环节 D.系统无放大环节 3. 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 4. 若系统的开环传递函数为

10 s(5s?2)，则它的开环增益为（ ）

A.10 B.2 C.1 D.5 5. 在信号流图中，只有（ ）不用节点表示。

A.输入 B.输出 C.比较点 D.方块图单元 6. 二阶系统的传递函数G?s??14s2?2s?1，其阻尼比ζ是（ ） A.0.5 B.1 C.2 D.4 7. 若二阶系统的调整时间长，则说明（ ） A.系统响应快 B.系统响应慢 C.系统的稳定性差 D.系统的精度差

）8. 比例环节的频率特性相位移?????（ ）

A.0° B.-90° C.90° D.-180° 9. 已知系统为最小相位系统，则一阶惯性环节的幅频变化范围为（ ） A.0?45° B.0?-45° C.0?90° D.0?-90° 10.为了保证系统稳定，则闭环极点都必须在（ ）上。 A.s左半平面 B.s右半平面 C.s上半平面 D.s下半平面 11.系统的特征方程D?s??5s4?3s2?3?0，可以判断系统为（ ） A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.稳定性不确定

12.下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（ ）

A.劳斯判据 B.赫尔维茨判据 C.奈奎斯特判据 D.根轨迹法

13.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的（ ） A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 14.系统型次越高，稳态误差越（ ）

A.越小 B.越大 C.不变 D.无法确定 15.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?s?1，则它是一种（ ） 10s?1A.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

16.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率?c与校正后的穿越频率?c?的关系相比，通常是（ ）

A.?c=?c? B.?c>?c? C.?c

17.超前校正装置的频率特性为

??11??T2?j(??1)，其最大超前相位角?m为（ ）

1?T2?jT2?1A.arcsin??1 B.arcsinT2?1 C.arcsin?T2?1 D.arcsin?T2??1

?T2?1?T2??118.开环传递函数为G(s)H(s)?K，则实轴上的根轨迹为（ ）

(s?2)(s?5)A.（-2，∞） B.（-5，2） C.（-∞，-5） D.（2，∞） 19.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 20.PWM功率放大器在直流电动机调速系统中的作用是（ ）

A.脉冲宽度调制 B.幅度调制 C.脉冲频率调制 D.直流调制

21.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 相同。

22.输入信号和反馈信号之间的比较结果称为 。

23.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。

24.设一阶系统的传递G(s)=7/(s+2)，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为 。

25.当输入为正弦函数时，频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为 。

26.机械结构动柔度的倒数称为 。

27.当乃氏图逆时针从第二象限越过负实轴到第三象限去时称为 。

28.二阶系统对加速度信号响应的稳态误差为 。即不能跟踪加速度信号。

29.根轨迹法是通过 直接寻找闭环根轨迹。 30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越 越好。 41.求如下方块图的传递函数。

G4(s) Xi(s) H2(s) ? + + G1(s) + ? G2(s) G3(s) + - X0(s) H1(s) 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

C2 u i (t) i1 (t) R1 R2 u 0 (t) i2 (t) C1

43.已知具有局部反馈回路的控制系统方块图如图所示，求： (1)系统稳定时Kf 的取值范围；

(2)求输入为x(t)?t2时，系统的静态加速度误差系数Ka； (3)说明系统的局部反馈Kf s对系统的稳态误差ess的影响。

- - Xi(s) 12s?1s1 s(s?1)X0(s) Kfs 1 s(s?1)44.伺服系统的方块图如图所示，试应用根轨迹法分析系统的稳定性。

自动控制原理8

1. 输入与输出均已给出，确定系统的结构和参数，称为（ ） A.最优设计 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优控制 2. 对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。 A.微分 B.相乘 C.加减 D.相除 3. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）

A.比较元件 B.给定元件 C.执行元件 D.放大元件

- Xi(S) K0.5s?1X0(S) 4. 某环节的传递函数是G?s??5s?3?2，则该环节可看成由（ ）环节串联而

s组成。

A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分

5. 已知系统的微分方程为6x?0?t??2x0?t??2xi?t?，则系统的传递函数是（ ） A.

1

3s?1 B.

2 3s?1 C.

1 6s?2 D.

23s?2

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. 一阶系统G(s)=

K的放大系数K愈小，则系统的输出响应的稳态值（ ） Ts?1A.不变 B.不定 C.愈小 D.愈大 8. 二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是 （ ） A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量

9. 在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（ ）来求得输出信号的幅值。

A.相位 B.频率 C.稳定裕量 D.时间常数 10.设开环系统频率特性G(jω)=（ ） A.

244，当ω=1rad/s时，其频率特性幅值A(1)=3(1?j?) B.42 C.

1s?22 D.22

11.一阶惯性系统G(s)?的转角频率指??（ ）

A.2 B.1 C.0.5 D.0 12.设单位负反馈控制系统的开环传递函数G(s)?Ks(s?a)，其中K>0，a>0，则

闭环控制系统的稳定性与（ ）

A.K值的大小有关 B.a值的大小有关 C.a和K值的大小无关 D.a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（ ） A.0.707 B.0.6 C.1 D.0

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（ ） A.0 B.0.1/k C.1/k D.? 17.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?2s，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?G?s?H?s??（ ） A.-1 B.1

C.±(2k+1)π/2 (k=0,1,2,…) D.±(2k+1)π(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 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。 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Gc(s)?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G(s)?1，则系统的时间常数是 。 s?22s?1，其最大超前角所对应的频

0.32s?128.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 。

41.系统方框图如下，求其传递函数 R (s) + Δ?

42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。

G1(s) C?s?。

R(s)H2(s) ? + G2(s) + G3(s) + G4(s) G5(s) C (s) ? H1(s)

C1 u i (t) R2 R1 u 0 (t) C2 43.已知系统的传递函数G(S)?10(10S?1)，试分析系统由哪些环节组成并画出系

S?1统的Bode图。

44.单位反馈系统的开环传递函数为Gk(s)?1，求: s?11)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xi(t)?sin(t?30?),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 10.D

11.A 12.C 13.C 14.C 15.D 16.B 17.A 18.B 19.C 20.B

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 26.阶跃信号 27.相位 28.?45? 29.比例 30.远

三、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：

G(s)?G1G2G3?G1G4 （5分）

1?G1G2H1?G2G3H2?G1G2G3H3?G1G2H3?G4H242.解：

?0(t)?k1x0(t)?k2[xa(t)?x0(t)]?DsX0(s)?k1X0(s)?k2[Xa(s)?X0(s)]Dx?a(t)?k2[xa(t)?x0(t)]?fi(t)?MsXa(s)?k2[Xa(s)?X0(s)]?Fi(s)M?x2 2.5分）

G?s??k2mDs3?m?k 1?k2?s2?k2Ds?k1k2 43.解：

G(s)?Y(s)X)?ks2?k i(s1ks?k???M1??2p?e?6?55?0.2???0.456 tp???n1??2?2 ??8.06?k??2nn?49.8?50 k2??n1?k?0.13 44.解：

由图知该系统的开环传递函数为k?1sT2s2?2?Ts?1 分） 其中

T=

（1分）

由低频渐近线与横轴交点为??10，得k?10 （2.5分） （2分） （2分）

2分）

（2分）

（2分） （2

13 （2

（

（

分）

修正量L?????20log(2?)?10，得??0.158 （2分） 故所求开环传递函数为

10?1?s?s2?0.105s?1??9? （3

分） 或记为

k (k?10s(T2s2?2?Ts?1)T?13??0.158)

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 6 .A 7 .C 8 .B 9 .D 10.D

11.C 12.C 13.C 14.D 15.A 16.A 17.D 18.D 19.B 20.A

二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)

21.传递函数 22.越高 23.0.5 24.相频特性 25.幅值裕量 26.匀加速度 27.小

28.串联校正 29.1.25 30.零点和极点

3)离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计；（1分）

4)要求系统动态过程消失速度快，则应使闭环极点间的间距大，零点靠近极点。即存5）在偶极子；（1分）

5)如有主导极点的话，可利用主导极点来估算系统的性能指标。（1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

G1(s)G2(s)G3(s)C(s) ?R(s)1?G3(s)H3(s)?G2(s)G3(s)H2(s)?G1(s)G2(s)G3(s)H1(s) （5分）

42.解：

?0(t)?Dy?0(t)?(k1?k2)y0(t)?Fi(t)m?y(ms?Ds?k1?k2)Y0(s)?Fi(s)2 （2.5分）

G(s)?1 （2.5

2ms?Ds?k1?k2分） 43.解：

系统有一比例环节：K?1020log10?20 分）

积分

环

（1分）

惯性环节：10.1s?1

（1.5分）

20Log G(jω) 40 [-20] 20 [-40] 0 0.1 1 10 ω -20 -40 ∠G（jω）

0 0.1 1 10 -450 -900 -1350 -1800

直接画出叠加后的对数幅频图（3分）

节

转折频ω ：

率为 （1.5

1s 1/T=10

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，画出积分环节、惯性环节的对数相频图各给1.5分） 44.解： (1)传递函数

K1K?0.05G?s??0.05s?1s?K11K1??s2?s?0.05s?1s0.050.05 （4分）

得?n?K1，?? （2分） 0.050.005?2?n当??0.5时，K＝20，ωn=20 （1分）

(2)由以上参数分析得到其响应公式：

C(t)?1?e???nt1??2sin???n1??2*t?arctg?1??2??? ?得C（1）＝1.0 次每秒，即60次每分钟，

（1分）

当??0.5时，超调量?%?16.3%，最大心速为69.78次。 （2分）

自动控制原理3试题答案及评分参考

一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）

1 .B 2 .B 3 .D 4 .C 5 .A 6 .C 7 .C 8 .A 9 .B 10.B

11.C 12.C 13.C 14.A 15.B 16.C 17.B 18.D 19.D 20.A

二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)

21.稳定性 22.加速性能 23.0.5 24.相频特性 25.2ζ/?n (或常量) 26.检测偏差并纠正偏差的 27.1.25 28.积分环节 29.快速性 30.静态位置误差系

数

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:

G总?G3G4?G1G2G3?G2G3G4H （5分）

1?G2H?G1G2G342.解:

m?y?(t)?k?y(t)?Fi(t)k??k1?k2 k1?k2分）G(s)?Y(s)F)?k?1?k2k?k i(s1?k2?ms21?k2分） 43.解:

KG?s??s(5s?50)?KK5?50s?Ks?10s?K/5 1?Ks(5s?50)?5s2?2?n?K/5＝10，??102?＝0.5，得K＝500 n分）

tr???arccos?＝0.24 ?n1-?2分）

???M1??2P?e＝（2分）

tp??＝?n1-?2（1分）

2分） 2.5

2.5 （2

（20.16

0.36 （ （（

ts?3??n＝0.6

（1分）

44.解:

(1)得特征方程为：s3?12s2?30s?10a?0 （2分）

S3 1 30 S2 12 10a S1 (360-10a)/12 S0 10a

得:(360-10a)>0，10a>0，从而0< a<36。 （3分）

(2)将d-1=s代入上式，得d3?9d2?9d?10a?19?0 （2分）

d3 1 9 d2 9 10a-19 d1 (81-10a+19)/9 d0 10a-19

同（3分）

自动控制原理4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 .C 3 .A 4 .C 5 .C 6 .D 7 .C 8 .A 9 .B 10.D

11.C 12.B 13.B 14.B 15.A 16.D 17.B 18.D 19.D 20.D

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.

1

2??2?3j?理得到:0.9< a<10

25.稳态 26.2 27.相同 28.比例 29.0.707 30.重视大的误差，忽略小的误

差

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:

??(t)?k1?y0(t)?k2?y0(t)?Fi(t)my02 （2.5分） k2D2s(ms?k1?D1s?k)Y0(s)?Fi(s)2?D2sG(s)?k?2?D2smDs3?mk 22?D1D2?s2??k1D2?k2D1?k2D2?s?k1k242.解:

G3?G1G3G4?G1G2G3G4H总?G1G2G1?GH?GGG 21G23?G1G3G4?G12G3G4H43.解:

系统有一比例环节:K=10

（1.5分） 积分环（1分）

惯性环节:1/(S+1) 转

折

（1.5分）

20Log G(jω) 40 [-20] 20 [-40] 0 0.1 1 10 ω -20 -40 ∠G（jω） 0 0.1 1 10 ω -450 -900 -1350 -1800 （2.5分）

（5分）

20log10=20 节

:1/S 频

率

为1/T=1

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，画出积分环节、惯性环节的对数相频图各给1.5分） 44.解:

1)系统的特征方程为：

D(s)?2s3?3s2?s?k?0

(2分)

由

(2分)

2)由?(??)??90??arctan??得

(2分)

Kg?122?????14???1劳斯阵列得:0< k<1.5

?arctan2????180?

:

???0.5

?10.5?1.5?3?0.67

(2分)

3)ess?limsE(s)?limss?0s?0s(s?1)(2s?1)?10.06?0.06?0.05 ??2??s(s?1)(2s?1)?1.2?ss?1.2 (2分)

286134801控制工程基础5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 6 .B 7.D 8 .A 9 .B 10.A

11.A 12.B 13.C 14.B 15.C 16.C 17.D 18.A 19.C 20.B

二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)

21.偏差信号 22.零极点 23.2 24.对数坐标 25.

1

2??2?3j?26.相位裕量 27.单位反馈 28.幅值衰减 29.0.707 30.瞬态响应

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:

G(s)?9 ?n?3 （2分） 2s?(2?9a)s?9当??0.7时a?0.24 （3分）

42.解:

my?0?(t)?Dy0?(t)?ky0(t)?Fi(t)(ms2?Ds?k)Y 0(s)?Fi(s)G(s)?Y0(s)F(s)?1ms2?Ds?k i43.解:

1)系统开环幅频Bode图为： 分）

L(?) -20 34 28 -40 20 10 ? -60 1 2

（2.5分）

（2.5分） （5 2)相位裕量: （5分）

?c?10s?1??180??(?90??arctan0.5?10?arctan0.05?10)??15.26?

44.解:

essrs(v?1)s10?limR(s)?lim(?)?0.5 （5分） s?0?Ks?020sessds(v1?1)s4?limD(s)?lim(?)?0.4 （5分） s?0?Ks?010s1自动控制原理6试题答案及评分参考

一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）

1 .D 2 .C 3 .B 4 .C 5 .A 6 .B 7 .C 8 .A 9 .C 10.B

11.B 12.B 13.C 14.D 15.B 16.A 17.D 18.A 19.B 20.D

二、填空(每空 1 分, 共 10 分)

21.反馈控制22.越高23.输入量（或驱动函数） 24.低通滤波25.

1 22???3j?26.小27.常数28.闭环特征方程的阶数29.谐振频率 30.零点和极点

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:

G(s)?G1G4?1?G2H1??G1G2G3 (5分)

1?G2H1?G3H2?G1G4?G1G2G342.解:

?ui(t)?u0(t)?i1(t)R1?1?i2(t)dt?i1(t)R1??C1 ??i(t)?i1(t)?i2(t)?1i(t)dt?u0(t)?i(t)R2??C2??Ui(s)?U0(s)?I1(s)R1?1?I2(s)?I1(s)R1?C1s (2.5分) ??I(s)?I1(s)?I2(s)?1I(s)?U0(s)?I(s)R2?C2s?G(s)?R1R2C1C2s2??R1C1?R2C2?s?1R2??R (2.5分) 1R2C1C2s1C2?R2C2?R1C1?s?143.解: (1)G(jω)=

1?a?j(j?)2该系统为Ⅱ型系统 ω=0+时，∠G（jω）=－180? (1分)

当a?0,????时，∠G（jω）=－90? (1分) 当a?0,????时，∠G（jω）=－270? (1分) 两种情况下的奈奎斯特曲线如下图所示；

3分)

由奈氏图判定：a>0时系统稳定；a<0时系统不稳定 (2分)

2)系统的闭环特征多项式为D（s）=s2+as+1，D(s)为二阶，a>0为D（s）稳定

的

充

要

条

件

，

与

奈

氏

判

据

结

论

一

致 (2分) 44.解:

(1)三条根轨迹分支的起点分别为s1=0,s2=-2,s3=-4；终点为无穷远处。 (

(1分)

(2)实轴上的0至-2和-4至-∞间的线段是根轨迹。 (1分)

(3)渐近线的倾角分别为±60°，180°。 (1分) 渐(1分)

(4)分离点:根据公式

dK=0, 得:s1=-0.85，s2=-3.15因为分离点必须位于0和ds近线与实轴的交点为σa=

?2?43 =-2

-2之间可见s2不是实际的分离点，s1=-0.85才是实际分离点。 (1分)

(5)根轨迹与虚轴的交点:ω1=0, K=0; ω(1分)

根据以上结果绘制的根轨迹如右图所示。

2,3=

±2

2, K=48

(2分)

所要求系统稳定的K值范围是:0

(2分)

自动控制原理试题7答案及评分参考

一、单项选择题(每小题 1 分，共 20 分)

1 .C 2 .C 3 .A 4 .D 5 .D 6 .A 7 .B 8 .A 9 .D 10.A

11.B 12.C 13.C 14.A 15.D 16.B 17.A 18.C 19.A 20.A

二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)

21.传递函数22.偏差23.开环幅频特性24.225.s=jω26.动刚度27.正穿越28.1/K 29.开环传递函数30.远

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：

G(s)?G1G2G3?G4

1?G2H1(1?G1)?G2G3H2 (5分)

42.解:

?1?ui(t)?u0(t)??i2(t)dtC1??1??i2(t)dt?i2(t)R2?i1(t)R1?C1?1?i1(t)?i2(t)?dt?u0(t)?i2(t)R2??C2??1I2(s)?Ui(s)?U0(s)?C1s??1 I2(s)?I2(s)R2?I1(s)R1??C1s?1?U0(s)?I2(s)R2??I1(s)?I2(s)?C2s? (2.5分)

R1R2C1C2s2??R1?R2?C1s?1 (2.5分) G(s)?2R1R2C1C2s??R1C2?R2C1?R1C1?s?143.解: 1)

系

统

的

开

环

传

递

函

数

为

：

G(s)?s?1 2s(s?Kf?1)(2分)

系统的特征方程为：D(s)?s3?s2(Kf?1)?s?1?0 (2分)

由(2分)

2)Ka?lims2G(s)?lims2s?0s?0劳斯稳定性判据(略)得：

Kf?0

s?11 (2分) ?2s(s?Kf?1)Kf?13)ess?1?Kf?1 Ka由上式可知：只要Kf>0，系统的稳态误差ess就增大，说明利用局部负反馈

改善系统稳定性是以牺牲系统的稳态精度为代价的。 (2分) 44.解:

1)绘制系统根轨迹图

已知系统开环传递函数为：G(s)?K

s(s?1)(0.5s?1)K*将其变换成由零、极点表达的形式：G(s)? (1

s(s?1)(s?2)分)

(其中，根轨迹增益K*=2K，K为系统的开环增益，根据上式可绘制根轨迹图) (1) 根轨迹的起点、终点及分支数：

三条根轨迹分支的起点分别为s1=0，s2=-1，s3=-2；终点为无穷远处。 (1分)

(2) 实轴上的根轨迹：

实轴上的0至-1和-2至-∞间的线段是根轨迹。 (1分) (3) 渐近线:

渐近线的倾角分别为±60°，180°。渐近线与实轴的交点为 σ(2分) (4) 分离点: 根据公式

dK?0，得：s1=-0.42，s2=-1.58，因为分离点必须位于0和-1dsa=

?1?53 =-1

之间，可见s2不是实际的分离点，s1=-0.42才是实际分离点。 (1分)

(5) 根轨迹与虚轴的交点： ω1=0, K*=0; ω2,3=±1.414, K*=6

根据以上结果绘制的根轨迹如下图所示。 (2分)

?2 ?1 -0.42 0 j1.414 k*=6 ? -j1.414

2)由根轨迹法可知系统的稳定范围是:0

自动控制原理试题8答案及评分参考

一、单项选择题(每小题 1 分，共 20 分)

1 .B 2 .C 3 .C 4 .D 5 .A 6 .C 7 .C 8 .D 9 .B 10.D

11.A 12.C 13.D 14.C 15.B 16.D 17.C 18.A 19.D 20.A

二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)

21.稳定性22.稳态值23.输入量(或驱动函数)24.增大阻尼比25.1.25 26.相频特性

27. 0.5 28.积分环节29.变化速率 30.快速性

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:

G1G2G3G4G5C(s)? (5分) R(s)1?G1G2G3G4?G2G3H1?G3G4H242.解:

u0(t)?1i(t)dtc2??U0?s??1I?s?c2sui(t)?u0(t)?i1(t)R2?Ui?s??U0?s??I1?s?R2ui(t)?u0(t)?i2(t)R1?i1(t)?i2(t)?i(t)11??????i(t)dt?Us?Us?IsR?I2?s?2i021c1?c1s (2.5分)

?I1(s)?I2(s)?I(s)U0(s)(R2C1?R1C1)s?1 (2.5?Ui(s)R1R2C1C2s2?(R1C1?R2C2?R2C1)s?1分)

43.解:

系统(1分)

微分(1.5分) 惯(1.5分)

性

有环环

一节节

：

+20 比：

例环节

：转转

K=10 折折

频频

率率

20log10=20 1/10=0.1 为

1/T=1

10s?11s?1

20Log G(jω) 20 -20 90? 45? 0? ?G(j?) ? 0 0.01 0.1 1 10

? 0.1 1 10 0.01 -45? -90? 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、微分环节、惯性环节的对数幅频图各给1分，画出微分环节、惯性环节的对数相频图各给1.5分) 44.解:

(1)0型系统?SS?1?0.5K?1K?1

(2分)

(2)GB(s)?G(s)?1 (2

1?Gk(s)s?2分)

频率特性为GB(j?)?1 (1

j??2