重庆大学自动控制原理本科试卷A

自动控制原理考试试卷（A 卷）
一、填空题（24分）
1、1945年，伯德提出用图解法来分析和综合反馈控制系统的方法，形成控制系统的方法，形成控制理论的 。

1954年________创立工程控制论。

2、自动控制理论通常可分为________________________、 _____________________、____________________。

3、线性控制理论常用的分析方法有 、 、____ ____。

4、若系统输出量通过反馈环节，返回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为 。

5、自动控制系统按输入量变化的规律可分为： 、__________、_____________，自动控制系统按系统的输出量和输入量的关系可分： 、 。

6、对自动控制系统的基本要求是： 、 、 。

7、在经典控制理论中，常用的数学模型有 、 、 。

8、求下列函数的拉氏变换：
￡[2]= ￡[e 2t
]=
￡[22
t ]= ￡ [sin2t]= 二、求函数的拉氏变换或反变换（30分）
1、2)(+=t t f
2、t te t f 21)(+=
3、
()2
332+++=
s s s s F
三、化简系统方框图及写出传递函数（20分）1、
2、
四、求系统1
1)(+=
s s G 的单位阶跃响应 (10分）
五、闭环系统的特征方程如下，试用代数判据判断系统的稳定性。

（16分）
0154844122345=+++++s s s s s。

答案+我名字2020年春季学期课程作业自动控制原理第1次自动控制原理题号一二三合计已做/题量0 / 140 / 120 / 110 / 37得分/分值0 / 420 / 360 / 220 / 100一、单项选择题(共14 题、0 / 42 分)1、Bode 图稳定判据为：系统稳定的充要条件是在Bode图的L(w)>0dB 的范围内，开环对数相频特性曲线φ(ω)在( )线上正负穿越次数之差等于开环右极点数的1/2。

A、-180oB、180oC、-90oD、90o收藏该题2、反馈回路包含振荡环节，结果由原来的振荡环节转变成（）。

A、积分环节B、微分环节C、振荡环节D、惯性环节收藏该题3、在下列系统或过程中，属于闭环系统的有（）。

A、全自动洗衣机B、电风扇C、电冰箱D、电灯收藏该题4、（）指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差，也称为静态精度。

A、稳定性B、快速性C、准确性D、精密性收藏该题5、哪种信号是使用得最为广泛的常用输入信号。

（）A、单位脉冲函数B、单位阶跃函数C、单位斜坡函数D、单位抛物线函数收藏该题6、具有滞后相位特性(即相频特性小于零)的校正装置叫相位滞后装置，又称之为( )装置。

A、微分校正B、积分校正C、微分-积分校正D、PID校正收藏该题7、反馈回路包含惯性环节, 系统仍为惯性环节, 但时间常数（）。

A、增大B、减小C、不变D、不确定收藏该题8、振荡环节对数幅频特性图高频段（大于转折频率）的渐近线斜率为（）。

A、-20dB/decB、20dB/decC、-40dB/decD、40dB/dec收藏该题9、同时反映了瞬态响应的速度和相对稳定性的频域性能指标有（）。

A、零频值B、复现频率C、截止频率D、谐振频率收藏该题10、二次临界阻尼系统具有的一对极点具有如下特征（）。

A、实部为零的共轭复数B、相等的负实数C、相等的正实数D、正、负两实数收藏该题11、欠阻尼典型二阶系统若不变，变化时（）。

自动控制原理试卷A(1)1．（9分）设单位负反馈系统开环零极点分布如图所示，试绘制其一般根轨迹图。

（其中-P 为开环极点,-Z ，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 C5．（15分）已知系统结构图如下，试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹，并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时K 的取值围。

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 3G 5G C R +E --4G +6G6．（15分）某最小相位系统用串联校正，校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所示，试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ，并指出Gc （S ）是什么类型的校正。

7．（15分）离散系统如下图所示，试求当采样周期分别为T=0.1秒和T=0.5秒输入)(1)23()(t t t r ⋅+=时的稳态误差。

8．（12分）非线性系统线性部分的开环频率特性曲线与非线性元件负倒数描述曲线如下图所示，试判断系统稳定性，并指出)(1x N -和G （j ω）的交点是否为自振点。

参考答案A(1)1、 根轨迹略，2、 传递函数)9)(4(36)(++=s s s G ；单位脉冲响应)0(2.72.7)(94≥-=--t ee t c tt 。

3、 21,21,21><≠K K K 4、6425316324215313211)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= 642531632421653111)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s E +++-= 5、 根轨迹略。

课程名称: 自动控制原理（A/B卷闭卷）23()s，则7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，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。

二、选择题（每题 2 分，共20分）1、采用负反馈形式连接后，则 ( )精心整理精心整理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；D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。

2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。

A 、增加开环极点；B 、在积分环节外加单位负反馈；C 、增加开环零点；D 、引入串联超前校正装置。

3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( )。

系统① 系统②系统③三、(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。

精心整理精心整理图3（42n 五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)r K G s s s =+: 1、绘制该系统以根轨迹增益K r 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；图4（8分）7分）2、确定使系统满足1<ξ的开环增益K的取值范围。

（0<27分）3、求系统的相角裕度γ。

（（4分）4、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？精心整理精心整理与 之比。

5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为 ，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 ω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；ACC、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；D、可增加系统的稳定裕度。

⾃动控制原理科⽬考试题A卷（开卷）及答案级（学⽣填写）：姓名：学号：命题：审题：审批： ------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ----------------------------------------------------------- （答题不能超出密封装订线）2009～2010学年第⼀学期控制⼯程基础科⽬考试题A 卷（开卷）)(1s G------------------------------------------------------ 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ----------------------------------------------------------- 班级（学⽣填写）：姓名：学号：3、6. 为2型系统，p K =∞， v K = ∞， a K =K=20当输⼊r( t )分别为1( t )、t 和t 2时，e ss 分别为0，0，1/10 ；当r(t)=1( t )+ t + t 2时，根据线性系统的叠加原理，e ss =0+0+1/10=1/10 。

1. 求下图所⽰电路的传递函数及微分⽅程（10分）)1(11)()(212122Cs R R R R Cs R Cs R s U s U r c +-=+-= ； r 2c 1c21u R u R dtdu CR R -=+ 。

1、求下图所⽰电路的传递函数及微分⽅程（8分）。

⼀系统的开环传递函数为 G(S)H(S)=100/(10s+1)(2s+1)(0.2s+1) （1）绘制渐近对数幅频曲线图。

1）7. 试分别⽤幂级数法、部分分式法求以下函数的z 反变换并求x （3）：（9分）)2)(1()(--=z z zz X1）幂级数法+++-+--+--+-+---------------3213232121211127314151421767693232323z z z z z z z z z z z z z z z zz z,.....7)3(,3)2(,1)1(,0)0()(...73)2)(1()(0321=====+++=--=∑∞=----x x x x z k x z z z z z zz X k k2）、部分分式法21)2)(1(1)(-+--=--=z z z z z z X 11 21)(-+--=z zz z z X k z z z z z z 2]2[,1]1[11=- =- -- e(kT)=-1+2ke *(t)=e (0)δ(t )+e (T )δ(t -T )+e (2T )δ(t -2T )+…=0+1δ(t -T )+3δ(t -2T )+ 7δ(t -3T )+…⼀．填空题1、单输⼊单输出；线性定常系统。

一、填空题（每空1分，共30分）1、传统观点认为，机械设备由原动机、及三部分组成。

2、调速包含两个方面的含义，它们分别是速和速。

3、熔断器通常用来进行保护，而热继电器则用来进行保护。

4、交流调速的方法有三种，它们是：调速、调速、调速。

其中调速是有极调速。

5、P L C的选型主要从、、三个方面考虑。

6、P L C的周期工作方式包括三个阶段，它们是、和。

7、三相单三拍的通电顺序是：。

“三相”指，“单”指，“三拍”指。

8、逐点比较法中每走一步要完成四个工作节拍：、、、。

9、数控机床由控制介质、、、、五个部分组成。

10、常用的时间继电器有电子式时间继电器、电动式时间继电器、时间继电器、时间继电器。

二、判断题（10分，共10题，每题1分）1、在只有一个工作机构的生产机械上有时也可采用多电机拖动系统。

（）对错2、电力拖动系统的发展历程中，最初是F-D系统，接下来是交磁放大机-直流电动机系统，再接下来是继电器-接触式系统。

（）对错3、直流电机因具有良好的起、制动特性，在很宽的调速范围能实现平滑调速等优点，一直被认为是工业调速的原动机。

（）对错4、交流电机调速方法中，改变极对数的方法调速属于有极调速。

（）对错5、在电机调速闭环控制系统中，为保证系统的稳定性，当负载增加引起转速下降时，要求闭环系统能调节电机转速回升到原来的数值或略高于原来的数值。

（）对错6、在电器控制线路图中，同一电器元件的不同部位可画在不同地方。

（）对错7、自动开关具有过载保护、欠压保护及短路功能，因而在一定情况下它可以取代熔断器、热继电器等。

（）对错8、接触器具有短路保护功能。

（）对错9、对中小型普通车床的主电机必须采用降压起动控制线路。

（）对错10、为实现多地点起动控制，需将分散在各操作站的起动按钮引线串联连接。

（）对错三、选择题（20分，共10题，每题2分）1、L D I指令的含义是（）。

A、取与母线相连的常开触点B、取与母线相连的常闭触点C、常开触点串联连接指令D、驱动输出指令2、关于梯形图设计规则中，以下说法错误的是：（）。

重庆大学《自动控制原理》课程试卷2008 ~2009 学年 第 一 学期开课学院： 电气工程学院 课程号： 考试日期：考试方式：考试时间： 120 分钟一.单项选择题在下列各题中，将唯一正确的答案代码填入括号内(本大题共10小题, 每小题2分, 共20分)(1)输入量是变化着的，并且要求系统的输出量跟随输入量的变化而做出相应变化的系统是（ ）。

①.随动系统 ②.恒值系统 ③.离散系统 ④.非线性系统2.如图2.4示控制系统，=)()(S R S E （ ）。

①.)()(1)(211S G S G S G +②.)()(1)(212S G S GS G + ③.)()(1121S G S G +④.)()(1)()(2121S G S G S G S G +3.已知某单位负反馈系统的开环传递函数为：G(s)=10010s(s )+该系统被称为（ ） 。

①.无阻尼二阶系统 ②.欠阻尼二阶系统 ③.临界阻尼二阶系统 ④.过阻尼二阶系统4.典型二阶系统的单位阶跃响应的t S =9秒（取2%误差带），该系统的阻尼比为ζ=0.5，其无阻尼振荡角频率ωn=（ ）。

①.1 ②.2 ③.4 ④.55．某系统的开环传递函数为：()()()()()2041051011.s G s H s s .s .s +=++,其根轨迹增益为（ ）。

①.2 ②.4 ③.16 ④.86．某系统的开环传递函数中有一个右极点，该系统闭环稳定的条件是：当ω从0→ ∞变化时，开环G(j ω)曲线（ ）。

①绕（-1，j0）点转180o ②绕（-1，j0）点转90o ③绕（-1，j0）点转-180o ④不包围（-1，j0）点 7．如图2所示系统的开环对数幅频特性中，ωc= 。

①.10rad/s ②.20 rad/s ③.50 rad/s ④.100 rad/s8．.如图3所示幅频特性对应的校正环节为 。

①.滞后校正 ②.超前校正 ③. 滞后—超前校正 ④.比例校正命题人：侯世英组题人：侯世英审题人：命题时间：2008年12月教务处制学院 专业、班 年级 学号 姓名公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊封线密图2.49．如图4所示非线性特性为（ ）。

自动控制 (A )试卷一、系统结构如图所示，u1为输入， u2为输出，试求 1．求网络的传递函数G(s)=U1(s)/U2(s)2． 讨论元件R1，R2，C1，C2参数的选择对系统的稳定性是否有影响。

（15分）2二、图示系统，试求，（1） 当输入r(t)=0，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差e ss;（2） 当输入r(t)=1(t)，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差e ss; （3） 若要减小稳态误差，则应如何调整K 1，K 2？（15分）三．已知单位负反馈系统的开环传递函数为.)())(()(1Ts s 1s 12s K s G 2+++=试确定当闭环系统稳定时，T ，K 应满足的条件。

（15分）四、已知系统的结构图如图所示，（1） 画出当∞→0:K 变化时，系统的根轨迹图；（2） 用根轨迹法确定，使系统具有阻尼比50.=ζ时，K 的取值及闭环极点（共轭复根）。

（15分）五、已知最小相位系统的对数幅频特性渐近特性曲线，1.试求系统的开环传递函数G （s ）;2.求出系统的相角裕量γ;3．判断闭环系统的稳定性。

（15分）六、设单位反馈系统的开环传递函数如下，2s158s -+=)()(s H s G 1. 试画出系统的乃奎斯特曲线;2. 用乃氏判据判断系统的稳定性（15分） 七、已知单位反馈系统的开环传递函数为1)s(2s 4G +=)(s使设计一串联滞后校正装置，使系统的相角裕量040≥γ，幅值裕量10db K g≥，并保持原有的开环增益值。

（10分）自动控制理论B一． 试求图示系统的输出z 变换C(z).（20分）(b)(a)二.闭环离散系统如图所示，其中采样周期T =1s ，（20分）1． 试求系统的开环脉冲传递函数G(z); 2． 求系统的闭环脉冲传递函数)z (Φ； 3． 确定闭环系统稳定时K 的取值范围。

（注：()T 22e z z )s 1(Z ,1z Tz )s 1(Z ,1z z )s1(Z αα--=+-=-=）三. 设单位反馈线性离散系统如图所示，其中T ＝1秒，试求取在等速度 输入信号r (t )=1作用下，能使给定系统成为最少拍系统的数字控制器的脉冲传递函数D (z )。

课程名称: 自动控制理论(A/Ｂ卷闭卷）一、填空题（每空 1 分，共15分)1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用就是通过给定值与反馈量得差值进行得。

2、复合控制有两种基本形式：即按输入得前馈复合控制与按扰动得前馈复合控制。

３、两个传递函数分别为G1(s）与G2（s）得环节,以并联方式连接，其等效传递函数为，则G(s）为G1(s）+G２(s)（用G１(s）与G2(s）表示）。

４、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率，阻尼比，该系统得特征方程为，该系统得单位阶跃响应曲线为 .5、若某系统得单位脉冲响应为,则该系统得传递函数Ｇ（ｓ）为。

6、根轨迹起始于极点 ,终止于零点或无穷远。

7、设某最小相位系统得相频特性为,则该系统得开环传递函数为。

８、PI控制器得输入-输出关系得时域表达式就是 ,其相应得传递函数为,由于积分环节得引入,可以改善系统得性能。

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、一定能使干扰引起得误差逐渐减小,最后完全消除;D、需要调整系统得结构参数，才能改善系统性能。

2、下列哪种措施对提高系统得稳定性没有效果（ ).Ａ、增加开环极点；Ｂ、在积分环节外加单位负反馈;C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置.3、系统特征方程为，则系统（ )A、稳定;B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数.4、系统在作用下得稳态误差,说明（ )A、型别；B、系统不稳定;C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节。

5、对于以下情况应绘制0°根轨迹得就是( )A、主反馈口符号为“－” ;B、除外得其她参数变化时；Ｃ、非单位反馈系统; Ｄ、根轨迹方程(标准形式）为。

6、开环频域性能指标中得相角裕度对应时域性能指标( ）。

Ａ、超调 B、稳态误差C、调整时间 D、峰值时间7、已知开环幅频特性如图2所示, 则图中不稳定得系统就是（ )。

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
4、 时，求系统由 产生的稳态误差 ；（4分）
5、确定 ，使干扰 对系统输出 无影响。（4分）
五、(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、与虚轴的交点等）；（8分）
2、确定使系统满足 的开环增益 的取值范围。（7分）
六、（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：
其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。
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；
D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。
2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果( )。
C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；
D、可增加系统的稳定裕度。
9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( )。
A、稳态精度 B、稳定裕度C、抗干扰性能 D、快速性
10、下列系统中属于不稳定的系统是( )。
A、闭环极点为 的系统B、闭环特征方程为 的系统
C、阶跃响应为 的系统D、脉冲响应为 的系统
三、(8分)写出下图所示系统的传递函数 （结构图化简，梅逊公式均可）。

重庆大学《自动控制原理》课程试卷2009 ~2010 学年 第 一 学期开课学院： 电气工程学院 课程号： 考试日期：考试方式：考试时间： 120 分钟一.单项选择题在下列各题中，将唯一正确的答案代码填入括号内(本大题共10小题, 每小题2分, 共20分)1、控制系统的偏差量来自于控制系统下列哪个元件的输出？（ ）A.放大元件B.测量元件 C.被控对象 D.比较元件 2、下列哪种形式不属于控制系统的数学模型？（ ）A.频率特性B.传递函数C.状态空间表达式D.闭环特征方程 3、一阶系统的闭环极点越靠近平面的s 原点，其（ ）。

A.响应速度越慢B.响应速度越快C.准确度越高D.准确度越低4、正反馈根轨迹与负反馈根轨迹绘制在下列哪条绘制法则上不相同？（ ）A.实轴上的分离点B.根轨迹与虚轴的交点C.渐近线与实轴的交点D.渐近线与正实轴的夹角5、已知系统的传递函数为1)s Ke s Ts τ-+（，其幅频特性()G j ω应为（ ）。

A.(1)Ke T τωω-+ B.1Ke T τωω-+τω-6、微分环节的幅频特性，其幅值与频率成（ ）。

A.指数关系B.正比关系C.反比关系D.不定关系7、最小相位系统闭环稳定的充要条件是（ ）。

A.开环频率特性曲线)(ωj G 不包围-1点B.当ω由0→∞变化时，)(ωj G 顺时针绕-1点旋转180°C.当ω由0→∞变化时，)(ωj G 反时针绕-1点旋转180°D.在)(ωL >0的区域内，)(ωϕ曲线对π-线正负穿越次数之差为开环极点数8、串联校正装置的传递函数为1.72/10.24/1)(s s s G C ++=，该校正装置为（ ）校正装置。

A.超前 B.滞后 C.滞后—超前 D.比例—微分9、下列哪个说法不是非线性系统的特点？（ ）A.非线性系统可能会产生自激振荡B.非线性系统的稳定性与输入信号的大小有关C.非线性系统满足叠加原理D.非线性系统的输出量中可能含有高次谐波分量10、对于线性时不变系统，在下面4个关于状态转移矩阵性质的选项中，其中正确的是（ ）。

重庆大学 自动控制原理 课程试卷2006 ~2007学年第1学期A 卷参考答案一、解答:(20%)1.首先将题中方程转化为拉普拉斯域的方程，同时画出相应的部分结构图模块，如下：（12分）22221221221()()()()[()()]m c sT s Q s Q s T s Q s Q s m c s =-⇒=- (a)111111111()()()()m c sT s Q s T s Q s m c s =⇒=(b)0222()()()T s T s Q s R -=(c)2111()()()T s T s Q s R -=(d)2()s2()s 1()s (b)综合以上四步，可以画出系统的结构图：（4分）2. 整理出系统的传递函数为：（4分）2221112111()(1)(1)s R m c s R m c s R m c s Φ=+++二、解答：（20％）1.系统闭环传递函数为：（13分）2()(1)t Ks s KK s K Φ=+++，与标准二阶传递函数222()2n n ns s s ωζωωΦ=++相比可得到2n K ω=，21n t KK ζω=+又因为%20%0.455813.5312p p n et δζω==−−→===−−→=所以：212.4694nK ω==，210.178n t K K ζω-==2.系统为I 型系统，在单位阶跃下0ss e =（7分）三、解答：（15分）1.（1）根轨迹起点为系统开环极点：1230,2p p p ===-根轨迹终点系统的开环零点：三个无穷开环零点； （2）分支数： n=3，分支数为3；（3）因为本系统中，m ＝0，n ＝3，所以渐近线共有3条， 渐近线的倾角：(21)(21)60,60,18030o o ok k n m ππϕ++===---渐近线交点：110022303n mi ji j k p z n m σ==-+-=-==---∑∑（4）根轨迹在实轴上的分布： -2 ~ -∞之间。