1、自动控制原理 课程试卷A 卷一、单选题单选题(1)惯性环节和积分环节的频率特性在（A）上相等。A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率(2)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D.穿越频率10(3)若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为（C）s(5s 2)A.1B.2C.5D.10(4)传递函数反映了系统的动态性能，它与（D）有关。A 输入信号B 初始条件C 输入信号和初始条件D 系统的结构参数5(5)二阶系统的传递函数G(s)，则该系统是（B）。s2 2s 5C.过阻尼系统A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统D.零阻尼系统(6)最小相
2、位系统的开环增益越大，其（D）。A.振荡次数越多C.相位变化越小B.稳定裕量越大D.稳态误差越小(7)若保持二阶系统的 不变，提高 n，则可以（C）。A.提高上升时间和峰值时间C.减少上升时间和峰值时间B.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量(8)稳态误差 ess 与误差信号 E(s)的函数关系为（B）A.e lim E(s)B.e limsE(s)sssss0s0C.e lim E(s)D.e lim sE(s)ssssss1(9)一阶微分环节 G(s)1 Ts，当频率 时，则相频特性 G(j)为T（A）A.45B.-45C.90D.-905(10)单位反馈系统开环传递函数为G s
3、 ，则其稳态位置误差系s2 6s 2数为（A.5）。B.2.5C.0.4D.0二、填空题二、填空题(1)闭环控制系统又称为反馈控制系统。(2)输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 小。1(3)某典型环节的传递函数是G(s)，则系统的时间常数是0.5。s 2(4)对控制系统性能的基本要求中，稳定(5)PID调节中的“P”指的是 比例是首先要考虑的问题。控制器。(6)闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是偏差信号。，则该系统称作最(7)若系统的传递函数在右半 S 平面上没有 零点和极点小相位系统。(8)二阶系统当共轭复数极点位于0.707。45 线上时，对应的阻尼比为三、名词解释三、名词解释
4、(1)稳定性稳定性是系统在受到扰动作用后的运动可返回到原平衡状态的一种性能。(2)频率响应频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应。(3)传递函数传递函数是指零初始条件下线性系统响应（即输出）量的拉普拉斯变换（或 z 变换）与激励（即输入）量的拉普拉斯变换之比。四、计算题四、计算题（1）求图 1 中电网络的传递函数，u 为输入，u 为输出。i0图 1（1）解：电网络中输出部分的阻抗为：1Z(s)R2Cs1R1Cs 1Z(s)R Z(s)R 11CsCs总阻抗
5、为：传递函数为：Z(s)1R1Cs 11G(s)/Z(s)CsCsR1Cs 110s 1(2)设某单位负反馈系统的开环传递函数为 Gk(s)，当输入信号r(t)sin(t 30（2）解：0)作用于闭环系统的输入端时，试求系统的稳态输出。系统的闭环传递函数为：1010s 110G(s)/(1)s 1 s 11所以频率特性为：10j 1110121G(j)e jarctg/112系统的稳态输出为：10y(t)Sin(t 300 arctg/11)arctg1/11)Sin(t 24.8121210Sin(t 30012210o)122C(s)（3）求图 2 的传递函数G(s)。R(s)图 2（3）
6、解：闭合回路有两个：L1 G G H;L2 G H1（2 分）1222前向通路有两个，前向通路的余子式都为 1。P1 G G;P2 G G3122G G G G3所以传递函数为：G(s)1221 G H G G H211221（4）控制系统的开环传递函数为Gk(s)，求该系统的开环幅频(s 1)(2s 1)特性和开环相频特性。（4）解：1Gk(j)(j 1)(2 j 1)频率特性为：1A()44 5 12开环幅频特性为：开环相频特性为：31 2()arctg2自动控制原理 课程试卷B 卷一、单项选择题选择题(1)与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（A）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去
7、影响控制信号。A.输入量B.输出量C.扰动量D.设定量(2)在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（B）指标密切相关。A.允许的峰值时间C.允许的上升时间B.允许的超调量D.允许的稳态误差1(3)某典型环节的传递函数是Gs，则该环节是（B）。5s 1A.比例环节B.积分环节C.微分环节D.惯性环节(4)引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（C）A.并联越过的方块图单元C.串联越过的方块图单元B.并联越过的方块图单元的倒数D.串联越过的方块图单元的倒数3x t 6x t 2 x t 2 x t(5)若系统的微分方程为，则系统的传递函数是（A）。000i21A.B.D.3s
8、2 6s 23s2 6s 212s2 6s 32C.2s2 6s 3(6)梅逊公式主要用来（D）。A.判断稳定性B.计算超调量C.求系统的稳态误差D.求系统的传递函数(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（C）。A.0.6B.0.707C.0D.1(8)开环控制系统的特征是没有（A.给定环节B）。B.反馈环节D.放大环节C.执行环节(9)在信号流图中，在支路上标明的是（D）。A.输入 B.引出点 C.比较点D.传递函数(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（AA.最小相位系统 B.非最小相位系统 C.不稳定系统 D.振荡系统）。二、填
9、空题二、填空题(1)“经典控制理论”的内容是以传递函数的数学模型为基础的。(2)对控制系统性能的基本要求，归结为 3 个字，即稳准快。1(3)某典型环节的传递函数是G(s)，则系统的时间常数是0.5。s 54(4)二阶系统的传递函数G(s)，其固有频率n2。s 2s 42(5)对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号相同。(6)PID 调节中的“I”指的是积分控制器。三、名词解释三、名词解释(1)自动控制指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。(2)系统误差在对同一被测量进行多次测量过程中，出现某种保持恒定或按确定的方
10、法变化的误差(3)频率响应将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应。四、计算题四、计算题（1）求图 1 中电网络的传递函数，u 为输入，u 为输出。i0图 1（1）解：电网络中输出部分的阻抗为：1Z(s)R2Cs1R1Cs 1Z(s)R Z(s)R 11CsCs总阻抗为：传递函数为：Z(s)1R1Cs 11G(s)/Z(s)CsCsR1Cs 11s 1(2)设某单位负反馈系统的开环传递函数为 Gk(s)，当输入信号r(t)sin(t 30)作用于闭环系统的输入端时，试求
11、系统的稳态输出。0解：系统的闭环传递函数为：G(s)1 Gk(s)s 21GB(s)所以频率特性为：1GB(j)j 21(j)B幅频特性G2 41 1GB(j)5G j arctan()arctan0.5相频特性B21sin 30 arctan0.5t系统的稳态输出为：5C(s)（3）求图 2 的传递函数G(s)。R(s)图 2解：C(s)G G G G G1 2 3 4 5R(s)1 G G G G G G H G G H12342313421（4）控制系统的开环传递函数为Gk(s)，求该系统的开环幅频(s 1)(2s 1)特性和开环相频特性。解：1频率特性为：Gk(j)(j 1)(2 j
12、1)1开环幅频特性为：A()344 521开环相频特性为：()arctg1 22自动控制原理 课程试卷C 卷一、选择题选择题(1)从自动控制原理的观点看，下列哪一种系统为开环控制系统（D）。A.家用空调机温度控制系统C.家用电冰箱温度控制系统B.家用电热水器恒温控制系统D.国内现有的无人操作交通红绿灯控制系统(2)环节是按照（CA.工作过程 B.物理规律(3)衡量控制系统品质的指标中最基本的指标是（A.稳定性 B.快速性 C.准确性 D.鲁棒性）对控制系统各部分进行分类的。C.动态特性 D.结构）。A(4)在如下指标中，哪个不能用来评价控制系统的时域性能（A.最大超调量 B.截止频率 C.稳态
13、位置误差(5)控制系统的稳态误差主要反映了系统的（）。A.稳态控制精度 B.相对稳定性）。D.调节时间AC.快速性D.平稳性s 2k(6)某系统的闭环传递函数为：G s ，当 k 等于（C）时，s 3 3s 2 4s 2k闭环系统临界稳定。A.2B.4C.6D.8(7)一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量为（C）。A.015B.1530C.3060D.60905G s (8)系统的开环传递函数A.5，4，其系统的增益和型次为（D）。ks 2(s 1)(s 4)B.5/4，4C.5，2D.5/4，24G s (9)单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位斜坡时，其k3s 2)s 2(s 2稳
14、态误差为（A）。B.0.25D s 3s s 3s 5 0A.0C.4D.(10)根据系统的特征方程A.稳定32，可以判断系统为（B）。B.不稳定C.临界稳定D.稳定性不确定二、填空题二、填空题(1)闭环控制系统又称为反馈控制系统。(2)输入相同时，系统型次越高，稳态误差越小。1(3)某典型环节的传递函数是G(s)，则系统的时间常数是控制器。0.1。s 10(5)PID 调节中的“D”指的是微分(6)对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性就可以判断其稳定性。9(7)二阶系统的传递函数G(s)，其固有频率n。s 2s 92(8)反馈控制又称闭环控制，其控制作用是通过三、名词解释三、名词
15、解释给定值 与反馈量的差值进行的。(1)自动控制系统自动控制系统是指用一些自动控制装置,对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰(扰动)的影响而偏离正常状态时,能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。(2)动态性能指标描述稳定的系统在单位阶跃函数的作用下，动态过程随时间 t 的变化状况的指标，称为动态性能指标。(3)频率特性在交流电路中，当输入电压的频率发生变化时，负载阻抗也会发生变化，从而具备不同的幅频特性和相频特性，对不同频率的信号作用不同，这种变化关系就是频率特性四、计算题四、计算题（1）求图 1 中电网络的传递函数，u 为输入，u 为输出。i0图 1（1）解：电网
16、络中输出部分的阻抗为：传 递 函 数为：R R Cs R2R R Cs R R1 2 1 2U 0(s)12G(s)U i(s)（2）求图 2 的传递函数，X(s)为输入，X(s)为输出。i0图 2解：解：G G GG(s)123 G41 G H(1 G)G G H1212321（3）控制系统的开环传递函数为Gk(s)，求该系统的开环幅频(s 1)(2s 1)特性和开环相频特性。解：1频率特性为：Gk(j)(j 1)(2 j 1)1开环幅频特性为：A()344 521开环相频特性为：()arctg1 2210(s a)s(s 2)(s 10)（4）单位反馈开环传递函数为G(s)，试确定使系统稳
17、定的 a值。解：得特征方程为：S3S21301210aS1(360-10a)/12S010a得:(360-10a)0，10a0，从而 0 a36。自动控制原理模拟卷 1一、一 RC 无源网络如图 1 所示，求系统的传递函数 U(s)/U(s)。21图 1解：U(s)/U(s)21=R(1+sR C)/R+R+sR R C21121 2二、试用结构图简化方法求图 2 所示系统的传递函数 Y(s)/R(s)。图 2解：Y(s)/R(s)=G3+G G/1+G G+G G 122514三、已知系统的结构图和单位阶跃响应如图 3 所示，求系统参数 K，K 和 a。12图 3四、已知最小相位系统的对数幅
18、频特性曲线如图 4 示1）求系统的开环传递函数；2）此时系统的相角裕度=？；图 4五、已知负反馈系统的开环传递函数为40s(0.1s 1)G(s)要求：保持稳态误差不变，且校正后系统的相角裕度 45。1)画出原系统的 Bode 图，求c，。2)确定串联超前校正装置的传递函数；（要有必要的步骤，不用校验）解：1)c=20=26.62)Gc(s)=1+0.084s/1+0.03s自动控制原理模拟卷 2一、一有源网络如图 1 所示，求系统的传递函数 U(s)/U(s)。cr图 1二、已知控制系统如图 2 所示，求：（1）当 K=0 时，确定系统的阻尼系数、无阻尼振荡频率n 和单位斜坡输入信号作用时系
19、统的稳态误差 ess。（2）当=0.707 时，试确定系统中的 K 值和单位斜坡输入时系统的稳态误差。图 2三、已知单位负反馈系统的开环传递函数为kG(s)s(s 1)(s 2)1）画出系统的开环极坐标图（写出必要的步骤）。2）用奈氏判据判断使闭环系统稳定时 k 的取值范围。四、已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图 3 所示1）求系统的开环传递函数；2）此时系统的相角裕度=？；3）画出系统的对数相频特性曲线。图 3解：1)Gk(s)=2.5(1+1/0.5s)/s2(1+1/50s)2)c=5=78.6五、已知负反馈系统的开环传递函数为40s(0.1s 1)G(s)要求：保持稳态误差不变，且
20、校正后系统的相角裕度 45。1)画出原系统的 Bode 图，求c，。2)确定串联滞后校正装置的传递函数；（要有必要的步骤，不用校验）解：1)c=20=26.62)Gc(s)=1+1.24s/1+6.1s自动控制原理模拟卷 3一、一有源网络如图 1 所示，求系统的传递函数 U(s)/U(s)。cr图 1解：U(s)/U(s)Cr=R/R (1+sCR)211二、试用结构图简化方法求下图 2 所示系统的传递函数 Y(s)/X(s)。图 2解：Y(s)/R(s)=G+G/1+G G3122三、设一控制系统的结构图如图 3 所示，求系统单位阶跃响应的超调量和调整时间。图 3四、已知系统的开环传递函数为kG(s)s(s 1)(s 10)1）画出系统的开环极坐标图（写出必要的步骤）。2）用奈氏判据判断使闭环系统稳定时 k 的取值范围。五、已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图 4 所示1）求系统的开环传递函数；2）此时系统的相角裕度=？；3）画出系统的对数相频特性曲线。图 4
