2012-2013华工自动控制原理期末考试样题及答案

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（ c ）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（ d ）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 ）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（ d ）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（c ） 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（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8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（b ）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T 1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ a ）A.45°B.-45°C.90°D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ d ）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。

（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 。

《自动控制原理》期末复习题答案仅供参考 一、判断题1 •一阶系统的阶跃响应无超调。

（7）2•稳定性只取决于系统闭环极点在s 平面上的位置，是系统自身的一种属性。

（X ）3•根轨迹的分支数就是闭环特征方程根的数目。

4•增加一个开环极点可以提高系统的稳定性。

5•增加一个开环零点有利于改善系统的动态性能。

6•控制系统按描述系统的数学模型的不同，可分为 （X ）（X ）（P ）:连续控制系统和离散控制系统。

（7）7•传递函数就是系统输出量和输入量的拉普拉斯变换之比。

（X ）三、若某系统在阶跃输入作用r （t ）= 1 （t ） 时，系统在零初始条件下的输出响应为，试求系统的传递函数和单位脉冲响应。

对输入取拉氏变换得=、1 腑）=-对输出响疸取拉1 s ，+4s+2亠亠二»十8 •传递函数的概念适用于所有的系统。

（氏变换得；5 5 + 2C（S）= CI＞（5）*（S）- 1）（5-2）（』-1"丹子1）十』.[ 5 N1 _2 ___ L（5^2X S*1） f 32X5 7厂■三一771 系统的脉沖响应虹“童厲巧-2尸四、已知某系统特征方程为s A2+6s A2+5s+K=0.试问:（1）为保证系统稳定，K取何值?（2）当K-36时系统是否稳定？系统特征根分布如何？五、试简化下图的结构图，并求系统的传递函数C(s)/R(s) oH --------------------*⑶ --- 龜冏(*)1―肉也⑶卜I阿c■------ 讪六、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为W(s)=25/s(s-i-8)o试求：(1)该系统的自然振荡频率和阻尼比；(2)该系统在单位阶跃信号作用下的稳态误差。

尺、已知单检员反馈控、煤统的开环传逐话敌为齊试求'⑴该系堆的白棚S蒲翅吏柯口!犯比$ (2)误差为©ss =0.25 ，试确定系统参数K> io八，已知系统开环传递函数为G(s)H(s)T00/(s+2)(s+5), 试绘制岀系统的开环对数幅频特性曲线。

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一、填空题(每空 1 分，共15分)1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。

2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。

3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s ）的环节，以并联方式连接,其等效传递函数为,则G （s)为G1(s ）+G2（s ）（用G 1（s)与G 2（s) 表示）。

()G s 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率，=nω阻尼比=ξ0.707=该系统的特征方程为 ，2220s s ++=该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡.5、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+++6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点.7、设某最小相位系统的相频特性为,则该系统的开环传递101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--函数为。

(1)(1)K s s Ts τ++8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是，1()[()()]p u t K e t e t dt T =+⎰其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。

自动控制原理1一、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1. （）2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（）上相等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ω从0 变化到+ ∞时，延迟环节频率特性极坐标图为4. (）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10，则它的开环增益为（s（5s 2）期末考试- 复习重点7. A.1二阶系统的传递函数临界阻尼系若保持二阶系统B.2C.5D.10G ( s)2 sA. 提高上升时间和峰值时2s 5，则该系统是（过阻尼系 D. 零阻尼系减少上升时间和峰值时A. 系统综合B. 系统辨识C. 系统分析D. 系统设计A. 幅频特性的斜率 B. 最小幅值 C. 相位变化率 D. 穿越频率A. 圆B. 半圆 C. 椭圆 D. 双曲线5.6. 若系统的开环传递函数为C. 提高上升时间和调整时间1 T s ，当频率D. 减少上升时间和超调量1时，则相频特性G （ j ）为（）T9.(s)阶微分环节GA.45B. -45C.90D. -9010. 最小相位系统的开环增益越大，其(A. 振荡次数越多B. 大 稳定裕量越C. 相位变化越小D. 小 稳态误差越11. 设系统的特征方程为D s s 4D s s 8s 3 17s 20 ，则此系统16 s 5 (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：k)时，闭环系统临界稳 ，当 k= ( 定。

s( s 1)( s 5)A.10B.20C.30D.4013. 设系统的特征方程为3s43210s 5s s2 0 ，则此系统中包含正实部特征的个数有(A.0B.1C.2D.314. 单位反馈系统开环传递函 数为A.2B.0.2G s s C.0.5，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为(sD.0.0515. 若已知某串联校正装置的传递函数为G c (s)A. 反馈校正B. 正s 1 ，则它是一种( 10s 1相位超前校 C. 相位滞后—超前校正D. 正 相位滞后校16. 稳态误差 ess 与误差信号 E( s) 的函数关系为()A. e ss lim E(s) s 0 C. e ss lim E(s) s limB. e ss sE(s)s 0 lim D. e sssE(s) 17. 在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定减小增益 超前校正 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K19. 开环传递函数为G(s)H( s)=3 s (s, 则实轴上的根轨迹为（C.（- ∞，A.（-3 ，∞ ） B.（0 ，∞ ） 3）20. 在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ 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。

自动控制原理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于（）。

A. 是否有反馈B. 是否有前向通道C. 是否有反馈通道D. 是否有控制器答案：C2. 下列哪个是二阶系统的典型形式（）。

A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：D3. 在自动控制系统中，稳态误差为零的条件是（）。

A. 系统为一阶系统B. 系统为二阶系统C. 系统为三阶系统D. 系统为任意阶系统答案：A4. 一个系统是线性的，当且仅当它满足（）。

A. 叠加原理B. 齐次性C. 叠加原理和齐次性D. 以上都不是答案：C5. 系统的稳定性可以通过（）来判断。

A. 劳斯-赫尔维茨准则B. 奈奎斯特准则C. 波特图D. 以上都是答案：D6. 一个系统是可控的，当且仅当其可控性矩阵是（）。

A. 奇异的B. 非奇异的C. 正定的D. 负定的答案：B7. 一个系统的可控性与（）无关。

A. 系统的状态B. 系统的输入C. 系统的输出D. 系统的参数答案：C8. 一个系统的可观测性与（）无关。

A. 系统的状态B. 系统的输入C. 系统的输出D. 系统的参数答案：B9. 系统的传递函数是（）。

A. 时域函数B. 频域函数C. 复频域函数D. 以上都不是答案：C10. 系统的稳定性可以通过（）来分析。

A. 根轨迹图B. 波特图C. 奈奎斯特图D. 以上都是答案：D二、填空题（每题3分，共30分）1. 自动控制系统按照控制方式可以分为______控制系统和______控制系统。

答案：开环；闭环2. 系统的动态性能通常用______、______和______来描述。

答案：稳定性；准确性；快速性3. 系统的稳态误差与系统的______有关。

答案：类型4. 系统的稳定性可以通过______准则来判断。

答案：劳斯-赫尔维茨5. 系统的可控性可以通过______矩阵来判断。

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()105tt g t ee --=+，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。

《自动控制原理》期末考试样题（满分100分，有填空、选择、简答、计算四种题型。

这份样题，旨在让大家了解期末考卷的形式，期末考题并非就是这份样题里的题目，复习时请勿死记硬背本样题的题目。

） 第一部分：填空选择一、 单项选择题(每题1分, 约16分)约16道选择题，这里只给出5道样题。

1．下列选项中不属于自动控制系统的主要特征的是（ ）DA ．在结构上具有反馈装置并按负反馈组成系统，以求得偏差信号B ．由偏差产生控制作用以便纠正偏差C ．控制的目的是减少或消除偏差D ．系统开环2.下列哪个不属于自动控制系统的基本要求（ ）DA ．稳定性B ．快速性C ．准确性D ．安全性3. 已知系统的状态方程为+++++=5432s s 3s 9s 16s 100，系统（ ），在s 平面右半部的特征根的数目为（ ）。

CA.稳定 ，1B.稳定 ，2C.不稳定，2D.不稳定，14. 二阶微分环节的频率特性为（ ）AA ：22()12G jw w j w τζτ=-+B ：22()12G jw w j w τζτ=++C ：221()12G jw T w j Twζ=-+ D ：221()12G jw T w j Tw ζ=++5. 试在下图中选出正确的根轨迹图？ （ ）AA B C二． 填空题（约24分）选择题总约24分，以下给出4道样题。

1．（1分）随动控制系统中，被控量按 给定值 变化。

2．（1分）线性定常系统（或元件）的频率特性是零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比。

3. （3分）自动控制系统中常用的数学模型有 、 、 三种。

见课本第二章4. （2分）已知系统的传递函数为)1(1)(+=s s s G ，则系统的脉冲传递函数为___ _________ __。

第二部分：简答计算 简答计算题总共60左右三.（9分）自动控制系统的特征是什么？答案见课本第7页四.（12分）已知单位反馈系统的开环传递函数为s s s s G 325)(23++=，试判断该系统的稳定性。

华南理工大学《自动控制原理》-历年真题填空问答参考答案2005年：一．填空1.控制系统从信号传送的特点或结构形式来看，可分为开环控制和闭环控制系统。

2.闭环控制系统，对主反馈而言，只有按负反馈原理组成的闭环控制系统才能实现自动控制。

因为这种系统能使偏差越来越小，甚至被消除。

3.工程上把控制性能的要求归纳为稳定性快速性和准确性三个方面。

4.利用Routh判据判断闭环系统稳定的充分必要条件是系统特征方程的全部系数（不缺项）均为正数，且Routh 表第一列元素都是正数。

5.二阶系统，其阻尼系数等于1时，单位阶跃响应是单调衰减过程，若阻尼系数大于零小于1，单位阶跃响应是衰减的振荡过程。

6.减小或消除控制系统的稳态误差，通常可以通过增大系统的开环放大系数或增加前向通道积分环节个数来达到，但往往又会使系统的动态性能变差，甚至导致系统不稳定。

二．简答题1.线性定常系统的传递函数定义是什么？传递函数与什么有关？答：线性定常系统，在初始条件为0的条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。

传递函数表达式中各系数的值完全取决于系统的结构和参数。

2.自动控制系统稳定的定义是什么？系统稳定性与闭环极点有何关系？答：假设系统处于某一起始的平衡状态，在外作用的影响下它离开了平衡状态，当外作用消失后，经过足够长的时间它能回复到原来的平衡状态，则称该系统是稳定的。

系统稳定的充要条件是：系统的闭环极点均为负实数或（和）具有负实部的共轭复数，即系统所有闭环极点均位于复平面的虚轴左半部。

2006年一．填空1.在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为反馈信号。

2.若前向通道的传递函数为()G s，反馈通道的传递函数为()H s，则开环传递函数为()()G s H s。

3.齿轮副中，以主动轮角速度ω为输入，以被动轮转角θ为输出，则这个装置为积分环节。

4.若环节的传递函数为Ks ，则其对数幅频特性()Lω在零分贝点处的频率数值为K 。

自动控制原理 复习题（课程代码392215）一通过结构图化简，试求下图所示系统的闭环传递函数()()C s R s 。

二 根据下图所示的RC 电路原理图，写出该系统以Ui 为输入量，Uo 为输出量的微分方程。

三 通过结构图化简，试求下图所示系统的闭环传递函数()()C s R s 。

四 控制系统中的性能指标分为动态性能指标与静态性能指标。

动态指标中用--------评价系统的阻尼程度，用------------和--------------评价系统的响应速度，用--------------同时反映响应速度和阻尼程度。

静态指标用--------------描述，它反映了系统的-------------。

五 设单位反馈系统开环传递函数为()(0.21)(0.51)kG S s s s =++，①试绘制相应的闭环根轨迹图；②若对该系统增加开环零点，则根轨迹图会如何变化；③若增加该系统的开环极点，则根轨迹图如何变化。

六 已知系统开环传递函数为2()1G s s =+,试画出系统的对数幅频特性曲线图和对数相频特性曲线图。

七 简述奈氏稳定判据。

八自动控制系统从控制的基本方式看可分为哪三种控制？并分别介绍每种控制。

九已知一单位反馈系统的开环传递函数为25()(6)G ss s=+，试计算其动态性能指标（σ%，t p ，t r和t s）。

十已知系统的闭环特征方程s4+2s3+3s2+4s+5=0，试用劳斯判据分析系统的稳定性。

若系统不稳定，指出不稳定根的个数。

十一简述线性系统的两个重要特性，并利用该特性计算下图所示输出量的拉氏表达式。

（已知R(S)=1/S,N(S)=1/S2）。

十二已知开环传递函数为10()(4)G SS S=+,若输入信号为r(t)=4+6t+3t2,求稳态误差。

十三简述控制系统稳态误差的含义，并给出其常有的两种定义方法。

十四试举出在控制系统中，常用的典型输入信号有哪几种。

十五简述系统的幅频特性、相频特性和频率特性的含义。