自动控制原理 期末考试题A

《自动控制原理》期末试题一、单项选择题（本大题共30小题，每小题1分，共30分）【 A 】1．某系统的传递函数为G （s ）=52s +，则该系统的单位脉冲响应函数为 A ．-2t 5e B ． 5t C ．2t5e D ． t50，0≤t ＜5 【 B 】2．若f(t)= 其L[f(t)]=1，t≥5A ．s -s eB.s-5se C ．s 1D.se 5s 1 【 C 】3．已知f （t ）=0.5t+1，其L[f(t)]=A ． 25.0s s + B ． 25.0s C ．ss 1212+ D ．s 21 【 D 】4. 下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为 A ．2552+sB ．162+s s C ． 2-1sD ． 21+s 【 B 】5. 若tte t f 2)(-=，则L[f(t)]=A ．21+s B ． 2)2(1+s C ． 2-1sD ．2)2-(1s 【 C 】6. 二阶欠阻尼系统的上升时间r t 定义为A ．单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B ．单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间C ．单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值所需的时间D ．单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间 【 B 】7. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数 A ．1510+s B ．1520+s s C ．)15(210+s s D ．2s 【 D 】8. 二阶系统的极点分别为S1=-0.5，S2=-4，系统增益为5，则其传递函数为A ．)4-)(5.0-(2s sB ．)4)(5.0(2++s sC ．)4)(5.0(5++s sD ．)4)(5.0(10++s s【 A 】9. 开环系统与闭环系统最本质的区别是A ．开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B ．开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C ．开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D ．开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路 【 C 】10. 线性系统与非线性系统的根本区别在于 A ．线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数 B ．线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入 C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D ．线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少【A 】11. 系统类型λ、开环增益K 对系统稳态误差的影响为 A ．系统型次λ越高，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 B ．系统型次λ越低，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 C ．系统型次λ越高，开环增益K 越小，系统稳态误差越小D ．系统型次λ越低，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 【 C 】12.一阶系统的传递函数为G(s)=1KTs +，则该系统时间响应的快速性 A ．与K 有关B ．与K 和T 有关C ．与T 有关D ．与输入信号大小有关【 C 】13.一闭环系统的开环传递函数为G(s)=8(3)(23)(2)s s s s +++，则该系统为A ．0型系统，开环增益为8B ．I 型系统，开环增益为8C ．I 型系统，开环增益为4D ．0型系统，开环增益为4【 B 】14.瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的 A ．单位脉冲函数 B ．单位阶跃函数 C ．单位正弦函数 D ．单位斜坡函数 【 C 】15.二阶系统的传递函数为G(s)=2221KS S ++，当K 增大时，其 A ．无阻尼自然频率n ω增大，阻尼比ξ增大 B ．无阻尼自然频率n ω增大，阻尼比ξ减小 C ．无阻尼自然频率n ω减小，阻尼比ξ减小 D ．无阻尼自然频率n ω减小，阻尼比ξ增大【 B 】16.所谓最小相位系统是指 A ．系统传递函数的极点均在S 平面左半平面B ．系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左半平面C ．系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面D ．系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左右半平面 【 A 】17.一系统的传递函数为G(s)=102S +，则其截止频率b ω为 A ．2 rad/sB ．0.5 rad/sC ．5 rad/sD ．10 rad/s【 B 】18.一系统的传递函数为G(s)=(1)KS TS +，则其相位角()ϕω可表达为A ．1tg T ω--B ．190o tg T ω---C ．190o tg T ω--D ．1tg T ω-【A 】19.一阶系统的传递函数为G(s)=22S +，当输入r(t)=2sin2t 时，其稳态输出的幅值为A B 2 C ．2 D ．4【 D 】20.延时环节se τ-（τ>0），其相频特性和幅频特性的变化规律为A ．()90oϕω=，()0L ω=dB B ．()ϕωωτ=-，()1L ω= dBC ．()90o ϕω=，()L ωωτ= dBD ．()ϕωωτ=-，()0L ω= dB【 A 】21.一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=(1)(2)Ks s s ++，当K 增大时，对系统性能的影响是 A ．稳定性降低 B ．频宽降低 C ．阶跃输入误差增大 D ．阶跃输入误差减小 【 A 】22.一单位反馈系统的开环Bode 图已知，其幅频特性低频段是一条斜率为-20dB/dec 的渐进直线，且延长线与0dB 线交点频率为d ω=5，则当输入为r(t)=0.5t 时，其稳态误差为 A ．0.1 B ．0.2 C ．0 D ．0.5【 D 】23.利用乃奎斯特稳定性判断系统的稳定性时，Z=P- N 的Z 表示意义为A ．开环传递函数零点在S 左半平面的个数B ．开环传递函数零点在S 右半平面的个数C ．闭环传递函数极点在S 右半平面的个数D ．闭环特征方程的根在S 右半平面的个数 【 B 】24.关于劳斯—胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是 A ．劳斯—胡尔维茨判据属于代数判据，是用来判断开环系统稳定性的 B ．乃奎斯特判据属于几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的 C ．乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的 D ．以上叙述均不正确【 D 】25.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是 A ．截止频率b ω B ．谐振频率r ω与谐振峰值r MC ．频带宽度D ．相位裕量λ与幅值裕量K g 【 A 】26.一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=()Ks s K +，则该系统稳定的K 值范围为A ．K>0B ．K>1C ．0<K<10D ．K>-1【 A 】27.对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的为A ．开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性B ．中频段表征了闭环系统的动态特性C ．高频段表征了闭环系统的抗干扰能力D 低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求 【 d 】28.以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为 A ．上升时间t r B ．调整时间t s C ．幅值穿越频率c ω D ．相位穿越频率g ω 【 D 】29.当系统采用串联校正时，校正环节为1()21c s G s s +=+，则该校正环节对系统性能的影响为A ．增大开环幅值穿越频率c ωB ．增大稳态误差C ．减小稳态误差D ．稳态误差不变，响应速度降低 【 A 】30.串联校正环节1()1c As G s Bs +=+，关于A 与B 之间关系的正确描述为 A ．若G c (S)为超前校正环节，则A>B>0 B ．若G c (S)为滞后校正环节，则A>B>0 C ．若G c (S)为超前—滞后校正环节，则A ≠B D ．若G c (S)为PID 校正环节，则A=0,B>0 二、填空题（每小题2分，共10分）31.传递函数的定义是对于线性定常系统，在___初始条件为零的条件下，系统输出量的拉变换与_输入量的拉氏变换_之比。

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学二零零九至二零壹零学年第二学期期末考试自动控制原理课程考试题Ａ卷（１２０分钟）考试形式：闭卷考试日期20 １０年７月１日课程成绩构成：平时２０分，期中分，实验分，期末８０分一二三四五六七八九十合计复核人签名得分签名一、计算题（共１００分，共６题，每题１０～２０分）１. 已知结构图：求()()C sR s. (15分)得分………密………封………线………以………内………答………题………无………效……前４步，每步３分；后２步，每步１.５分。

二系统如图)(1)(ttr=时的响应为)(th求aKK,,21？（15分）解：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-===∞%92218.2%''75.02)(σpth（２分）)1(22)(2222212221⎪⎩⎪⎨⎧==⇒++=++=ΦnnnnnaKssKKassKKsξωωωξωω（２分）)2(21..lim)().(.lim)(12221==++=Φ=∞→→KsKassKKssRsshss（２分）)4(75.012=-=nptωξπ（２分）22122ln0.090.76651%0.09 (5)0.76650.60833(52.55)10.7665eξπξσξβ--=-=⎪-⎪==⎨⎪===︒⎪+⎩（２分）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……:)4()5(→(6) 236.5608.0175.02秒弧=-=πωn （２分）)1()6).(5(→⎪⎩⎪⎨⎧==⨯⨯=====237.6236.5608.0224.27236.51222K a K n n ξωω （３分）三.已知单位反馈系统的开环传递函数(1)试确定系统稳定时的K 值范围。

（10分） (2) 时，系统的稳态误差（10分）解：系统特征方程为―――――――――――（２分）()()()16.0126.0)(2++++=s s s s s K s G 2222)(t t t r ++=()()()026.016.012=+++++s K s s s s………密………封………线………以………内………答………题………无………效……将上述方程化简得到：――――――――――（２分）劳思表如下：―――――――――（４分）64.00<<⇒K―――――――――（２分）(2)()0216.026.16.0234=+++++k s K s s s KS KK K S K KS K s K s 208.1136.2516.0288.113016.06.1226.00234--+-+2222)(t t t r ++=∞=+++=aV P ss K K K e 1111………密………封………线………以………内………答………题………无………效……每个２分， ―――――――――――（１０分）四.已知单位负反馈系的开环传递函数为：画根轨迹。

安徽大学20XX —20 XX 学年第 一 学期 《 自动控制理论 》考试试卷（A 卷）一、（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)。

二、（共10分）已知系统结构图如下所示。

若系统在输入r(t)=t 作用下的稳态误差0.1ss e ≤， 试确定1K 的取值范围。

误差定义为E(s)=R(s)-C(s)。

三（共15分）已知单位反馈控制系统的开环传递函数为：)102.0)(101.0()(++=s s s Ks G要求：（1）绘制系统根轨迹图。

（2）确定系统的临界稳定开环增益c K 。

四、（共15分）某最小相位控制系统其单位反馈系统的开环传递函数的对数幅频曲线如下图所示：试求：当系统的输入为)305sin(2)(ot t r +=时系统的稳态输出)(t C 。

五、（共15分）已知系统开环传递函数，试绘制奈氏图，并根据奈氏判据，判断系统的稳定性：)1()3()()(>-+=K S S S K s H s G六、（共15分）已知单位负反馈系统开环传递函数为)11.0(200)(+=s s s G o ，试设计串联校正装置，使系统的相角裕度045γ≥，截止频率不低于55 rad/s 。

七、（每小题5分，共15分）某含有零阶保持器的采样系统结构如图所示，试求： （1） 当采样周期s T 1=时系统的临界开环增益c K ； （2） 求1,1==K s T 时系统单位阶跃响应)(kT C ； （3） 求系统在阶跃输入信号作用下的稳态误差。

安徽大学20XX —20 XX 学年第 一 学期《 自动控制原理 》考试试题参考答案及评分标准(A 卷)一：解1131122111G L G L G G L -=-=-= （4分）12223141,,,1P G G P G P G P G ====-14321=∆=∆=∆=∆ （4分）1211121211G G G G G G G ++=+++=∆ （4分）12122121)()(G G G G G G s R s C +++=（3分）二、解 闭环传递函数为：1150()()(1)(0.051)50K C s R s s s s K =+++ 特征方程为：3210.05 1.05500s s s K +++=列出劳斯表：3211101 0.05 1 1.05 50K 1.05-2.5K1.0550Ks s s s由劳斯判据得到，闭环系统稳定时1K 的范围：10<K <0.421(1)(0.051)()()()()(1)(0.051)50s s s E s R s C s R s s s s K ++=-=+++因为21()R s s=所以11lim ()0.150ss e sE s K ==≤ 故10.2K <0.42 ≤三、解（1）根轨迹绘制如下：① n=3，有3条根轨迹，且均趋于无穷远处； ② 实轴上的根轨迹： (]]0,50[,100,--∞-③渐近线： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧±=+=-=--=πππϕσ,33)12(50310050k a a④ 分离点：010015011=++++d d d ， 8.78,3.2121-=-=d d (舍去) （2）与虚轴交点：闭环特征方程D(s)= s 3+150s 2+5000s +5000K=0把s=j ω代入上方程，整理，令实虚部分别为零得：⎪⎩⎪⎨⎧=+-==+-=05000))(Im(05000150))(Re(32ωωωωωj D K j D 解得：71.702,1±=ω 150=c K四、 由开环对数幅频曲线可以设开环传递函数为)11()(1+=S W S K s G其低频段对数幅频 w k w L lg 20lg 20)(-=，可知W=10时，L(10)=0;则得到K=10；由方程20lgK-20lgW1=40(lg 10-lgW1) 可以得到W1=1；即系统的开环传递函数为 )1(10)(+=S S s G根轨迹图则系统的闭环传递函数为： 10)1(10)(++=S S s φ其频率特性为： jw w jw jw jw +-=++=2101010)1(10)(φ当输入为)305sin(2)(o t t r +=时 w=5;则 5151055101010)15(510)5(2j j j j j +-=+-=++=φ51010210510250102522510|)5(|===+=j φ4.1986.161))3/1tan(180()3/1tan(180)155()5(1=-=--=+=--=∠-a a tg j φ-稳态输出为)6.1315sin(26.1)6.161305sin(26.1))5(305sin(5102)(-=-+=∠++=t t j t t C o φ五、当K>1时 N +=2，N -=1， N=N +-N -=1, P=1,则Z=P-N=0 稳定 当K<1时 N +=0，N -=1， N=N +-N -=-1, P=1,则Z=P-N=2 不稳定 K=1，临界稳定 六、解：设校正前系统的剪切频率为1c ω，相位裕量为1γ，则有 010lg 40110lg20200lg 201=--c ω，得111557.44--=<=s s c c ωω0001001456.121.090180=<=--=γωγc arctg选用串联超前校正。

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、对自动控制系统的根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 ++，那么其开环幅频特性为2212()()1()1KA T T ωωωω=+⋅+，相频特性为01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---。

9、反应控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反应量的差值进行的。

10、假设某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，那么该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s+++。

11、自动控制系统有两种根本控制方式，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根本的要求，假设一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，那么该系统 稳定。