自动控制原理试题库(含答案)

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G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()

G s，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，

ω，

则无阻尼自然频率=

n

2、自动控制系统有两种基本控制方式，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。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。

4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。

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arctan 180arctan T τωω--。

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对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。

1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。

Z 是指 系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性 和快速性，其中最基本的要求是稳定性。

2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。

3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、传递函数等。

4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。

5、设系统的开环传递函数为

12(1)(1)

K

s T s T s ++，则其开环幅频特性为

相频特性为01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---。

6、PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是0

()

()()()t

p p p i

K de t m t K e t e t dt K T dt

τ

=+

+⎰

，其相应的

71A C D 2A C 3A C 4A 、 型别C 、 5A C 6、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标(A ) 。

A 、超调%σ

B 、稳态误差ss e

C 、调整时间s t

D 、峰值时间p t 7、已知开环幅频特性如图2所示， 则图中不稳定的系统是(B )。

系统①系统②系统③

图2

A

8

A

C

9

A

10

A、

1

D

2

A

C

3

A、准确度越高

B、准确度越低

C、响应速度越快

D、响应速度越慢

4、已知系统的开环传递函数为

50

(21)(5)

s s

++

，则该系统的开环增益为 (C)。

A、 50

B、25

C、10

D、5

5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统(B) 。

A、含两个理想微分环节

B、含两个积分环节

C、位置误差系数为0

D、速度误差系数为0

6、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标(A ) 。

A 、超调%σ

B 、稳态误差ss e

C 、调整时间s t

D 、峰值时间p t 7、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是(B ) A 、

(2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2

(1)K s s s +－ D 、(1)

(2)

K s s s -- 8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (B )。

A 、可改善系统的快速性及平稳性；

B 、会增加系统的信噪比；

C 、会使系统的根轨迹向s 平面的左方弯曲或移动； D

9A 10A C 1A 、 B 、 C 、 D 、 2A B C D 3A 、(s s +C 、(1)10s s ++= D 、与是否为单位反馈系统有关

4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 (D )

A 、 ()()()E S R S G S =⋅

B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅

C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-

D 、()()()()

E S R S G S H S =- 5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 (A )。

A 、 *(2)(1)K s s s -+

B 、*(1)(5K s s s -+）

C 、*2(31)K s s s +－

D 、*(1)(2)

K s s s --

6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的(D )：

A 、低频段

B 、开环增益

C 、高频段

D 、中频段 7、已知单位反馈系统的开环传递函数为22

10(21)()(6100)

s G s s s s +=

++，当输入信号是2

()22r t t t =++时，系统的稳态误差是(D )

A 、 0 ；

B 、 ∞ ；

C 、 10 ；

D 、 20 8、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是(A )

A 、 ；

B 、

C 、

D 、 1A 、B 、 F(s)C 、 F(s)D 、2B )。

A 、26s +C 、26s +3A 4A 、5A 6A 、

1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、210.51s s ++ D 、0.11

101s s ++ 7、关于P I 控制器作用，下列观点正确的有(A )

A 、可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；

B 、积分部分主要是用来改善系统动态性能的；

C 、比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；

D 、只要应用P I 控制规律，系统的稳态误差就为零。 8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 (C )。

A 、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；

B 、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S 平面，系统不稳定；

C 、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；

D 、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。 9、关于系统频域校正，下列观点错误的是(C )

A 、一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；

B 、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dB dec -；

C 、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；

D 、利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。 10、已知单位反馈系统的开环传递函数为22

10(21)

()(6100)

s G s s s s +=

++，当输入信号是2()22r t t t =++时，系统的稳态误差是(D )

A 、

三、(8解：1根据即21R R 2三、(843123()()(),L G s G s G s =- 414()()L G s G s =- 无互不接触回路。

特征式： 4

234123141

11()()()()()()()()()()i i L G s G s H s G s H s G s G s G s G s G s =∆=-=++++∑

2条前向通道: 11231()()(), 1P G s G s G s =∆= ； 三、(16分)已知系统的结构如图1 所示，其中(0.51)

()(1)(21)

k s G s s s s +=

++，输入信号为单位斜坡函数，

求系统的稳态误差(8分)。分析能否通过调节增益 k ，使稳态误差小于 0.2 (8分)。

解：Ⅰ型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为 1

ss v

e K =

而静态速度误差系数 0

(0.51)

lim ()()lim (1)(21)

v s s K s K s G s H s s K s s s →→+=⋅=⋅

=++

稳态误差为 11

ss v e K K

=

=。） 要使0.2ss e < 必须 1

50.2

K >

=，即K 要大于5。

(D s 321

s s s

s 31∆=1条前向通道: 11231()()(), 1P G s G s G s =∆= （2分）

（2分）

四、（共20分）系统结构图如图4所示：

1、写出闭环传递函数()

()()

C s s R s Φ=

表达式；（4分） 2

34、t r )(=5、确定解：1、2、（43、（44、（45、（4得：βK s s G n +=)(

四、（共20分）设系统闭环传递函数 22()1

()()21

C s s R s T s Ts ξΦ=

=++，试求： 1、0.2ξ=；s T 08.0=； 0.8ξ=；s T 08.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间s t 及峰值时间p t 。（7分） 图4

2、4.0=ξ；s T 04.0=和4.0=ξ；s T 16.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间s t 和峰值时间

p t 。（7分）

3、根据计算结果，讨论参数ξ、T 对阶跃响应的影响。（6分）

解：系统的闭环传函的标准形式为：22222

1

()212n n n

s T s Ts s s ωξξωωΦ==++++，其中1n T ω= 1、当

⎧

当 T ξ=⎧⎨⎩2、当 当 0.40.16T s ξ=⎧⎨=⎩ 时， 4440.16 1.60.40.55s n p

d T t s

t s ξωξπω⎪⨯⎪

====⎨⎪

⎪=====⎪⎪⎩ （3分） 3、根据计算结果，讨论参数ξ、T 对阶跃响应的影响。（6分）

(1)系统超调%σ只与阻尼系数ξ有关，而与时间常数T 无关，ξ增大，超调%σ减小；

（2分）

(2)当时间常数T 一定，阻尼系数ξ增大，调整时间s t 减小，即暂态过程缩短；峰值时间p t 增加，即初始响应速度变慢； （2分）

(3)当阻尼系数ξ一定，时间常数T 增大，调整时间s t 增加，即暂态过程变长；峰值时间p t 增加，即初始响应速度也变慢。 （2分）

四、(16分)设负反馈系统如图2 ，前向通道传递函数为10

()(2)

G s s s =

+，若采用测速负反馈

()1

H s k s =+，试画出以k 为参变量的根轨迹(10分)，并讨论k 大小对系统性能的影响(6分)。

10z = 根轨迹与虚轴无交点，均处于s 左半平面。系统绝对稳定。根轨迹如图1所示。（4分） 讨论s k 大小对系统性能的影响如下：

（1）、当 00.433s k <<时，系统为欠阻尼状态。根轨迹处在第二、三象限，闭环极点为共轭的复数极点。系统阻尼比ζ随着s k 由零逐渐增大而增加。动态响应为阻尼振荡过程，s k 增加将使振荡频率d ω减小（d ωω= 3.5

s n

t ζω=）。（1分）

（2）、当0.433 4.33)s k ==*时（此时K ，为临界阻尼状态，动态过程不再有振荡和超调。（1分） （3）、当*0.433( 4.33)s k K >>或，为过阻尼状态。系统响应为单调变化过程。（1分） 图1 四题系统参数根轨迹

四、(共15分)已知某单位反馈系统的闭环根轨迹图如下图所示 1、写出该系统以根轨迹增益K*为变量的开环传递函数；（7分）

2、求出分离点坐标，并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数。（8分）

12解：11分），5分）

2111d d =-分离点d 1 2*(1)

()*(1) 1.15(1)(2)

()*(1)1()(2)*(1)0.85 1.15

1(2)

K s G s K s s s s s K s G s s s K s s s s s ----+Φ====-+++-++++（4分）

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）；（8分）

2、确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围。（7分）

1、绘制根轨迹 （8分）

(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）； （1分）

(3) 3

(4) (5)[[⎩⎨⎧(Re (Im j D j D 2、（7得r K K = 五、(共18分） 2(1)(2)实轴上的轨迹：（-∞，-1）及（0，3）； （2分） (3)求分离点坐标 11113

d d d =++-，得 121, 3d d ==- ； （2分） 分别对应的根轨迹增益为 1, 9r r K K == (4)求与虚轴的交点

系统的闭环特征方程为(3)(1)0r s s K s ++=－,即2(3)0r r s K s K +-+=

令 2(3)0r r s j s K s K ω

=+-+=,得3r K ω== （2分）

根轨迹如图1所示。

图1

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围

系统稳定时根轨迹增益K r 的取值范围： 3r K ≥， （2分） 系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益K r 的取值范围： 3~9r K =， （3分）

开环增益K 与根轨迹增益K r 的关系： 3

r

K K =

（1分）

五、 实部 当 K τ（－1，当 K τ（－1，当 K τ（－1，

解：由图可得系统的开环传函为：25

()(5)

G s s s =

+

因为该系统为单位负反馈系统，则系统的闭环传递函数为，

与二阶系统的标准形式 2

22()2n n n s s s ωζωωΦ=++ 比较，有 22

25

5n n

ζωω=⎧⎪⎨=⎪⎩ 解得0.5

5n ζω=⎧⎨=⎩

所以0.5

πζπ--或s t =

1234解：11ω=故系统的开环传函为 ⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

1100110100

)(0s s s s G （2分）

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性： 开环频率特性 0100

()1110100G j j j j ωωωω=

⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝

⎭⎝⎭

（1分）

开环幅频特性

0()A ω=

（1分）

开环相频特性： 110()900.10.01s tg tg ϕωω--=--- （1分） 3、求系统的相角裕度γ：

1111900.10.0190 3.160.316180c c tg tg tg tg ϕωω------=---≈- （2分）

180γ=4、（4可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正

六、（共127分） 3解：1起点： 终点： ,()0,()A ωϕ→∞∞=∞=-；（1分）

0~:()90~180ωϕω=∞=--，

曲线位于第3象限与实轴无交点。（1分）

开环频率幅相特性图如图2所示。 判断稳定性：

开环传函无右半平面的极点，则0P =， 极坐标图不包围（－1，j0）点，则0N =

根据奈氏判据，Z ＝P －2N ＝0 系统稳定。（3分） 图2

2、若给定输入r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，求开环增益K ：

系统为1型，位置误差系数K P =∞，速度误差系数K V =K ， （2分） 依题意： 2

0.25ss v A A e K K K

=

===， （3分） 得 8K = （2分）

故满足稳态误差要求的开环传递函数为 8

()()(1)

G s H s s s =+

3、满足稳态误差要求系统的相角裕度γ：

arctan 90arctan 2.7160c ω-=--≈-， c ϕω+=-= 已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。

同理可得

1220(10)

20lg lg ωω--=-- 或 21

20lg 30ωω= ，

2

221100010000ωω== 得 2100ω= rad/s (2分)

故所求系统开环传递函数为

21)

()(1)100

G s s =+ (2分)

六、已知最小相位系统的开环对数幅频特性0()L ω和串联校正装置的对数幅频特性()c L ω如下图所示，原系统的幅值穿越频率为24.3/c rad s ω=：（共30分）

1、 写出原系统的开环传递函数0()G s ,并求其相角裕度0γ，判断系统的稳定性；（10分）

2、 写出校正装置的传递函数()c G s ；（5分）

3、写出校正后的开环传递函数0()()c G s G s ，画出校正后系统的开环对数幅频特性()GC L ω，并用劳斯判据判断系统的稳定性。（15分）

190tg --11900.10.05208c c tg tg ωω----=- （1分）0180()18020828c ϕω+=-=- 280<不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。210.3211100111'0.01

c s s s ω+++3、校正后的开环传递函数0()()c G s G s 为

0100 3.1251100(3.1251)()()(0.11)(0.051)1001(0.11)(0.051)(1001)

c s s G s G s s s s s s s s s ++=

=++++++ (4分)

用劳思判据判断系统的稳定性

系统的闭环特征方程是

4

3

2

()(0.11)(0.051)(1001)100(3.1251)0.515.005100.15313.51000

D s s s s s s s s s s =+++++=++++= （2分）

构造劳斯表如下

4

3210

0.5100.1510015.005313.50

89.71000296.80100

s s s s s 首列均大于0，故校正后的系统稳定。 （4分）

画出校正后系统的开环对数幅频特性()

L ω

3ω，相角 （2）、校正前系统的相角裕度 γ 计算：

22

20

()20lg

020c c c L ωωω≈=→= 得 4.47c ω= rad/s

001018090 4.4712.6tg γ-=--=； 而幅值裕度为无穷大，因为不存在x ω。（2分） （3）、根据校正后系统对相位裕度的要求，确定超前环节应提供的相位补偿角

0"4012.6532.433m ϕγγε=-+=-+=≈ （2分） （4）、校正网络参数计算

1s i n 1s i n 33

3.41s i n 1s i n 33

m m a ϕϕ++===-- （2分） （5）、超前校正环节在m ω处的幅值为：

使校正后的截止频率'c ω发生在m ω处，故在此频率处原系统的幅值应为－5.31dB 解得 '

6c ω （2分）

（6）、计算超前网络

在放大3.4倍后，超前校正网络为

（7

自动控制原理考试试题及答案(整理版)

自动控制原理考试复习题整理 1.开环、闭环系统的最主要区别是（）。 A．反馈 B．输入信号 C．被控对象 D．干扰 参考答案：A 2.下图所示系统属于（）。 A．恒值控制系统 B．开环系统 C．程序控制系统 D．随动系统 参考答案：D 3.系统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 参考答案：D 4.直接对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 参考答案：C 5.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.数字控制系统参考答案：B 6.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 参考答案：A 7.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 参考答案：B 8.自动控制系统的主要特征是（）。 A．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 参考答案：ABC 9.自动控制系统按输入信号特征可分为（）。 A．恒值控制系统 B．程序控制系统 C．线性系统 D．随动系统 参考答案：ABD 10.自动控制系统按描述元件的动态方程分（）。 A．随动系统 B．恒值控制系统 C．线性系统 D．非线性系统 参考答案：CD 11.自动控制系统的基本要求（）。 A．稳定性 B．快速性 C．准确性 D．安全性 参考答案：ABC 12.人工控制与自动控制系统最大的区别在于控制过程中是否有人参与。（） 参考答案：√ 第二章控制系统的教学模型 1.下图所示电路的微分方程是（）。

自动控制原理试题库(含参考答案)

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G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为() G s，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， ω， 则无阻尼自然频率= n 7 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。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，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。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。

5、设系统的开环传递函数为2(1)(1) K s s Ts τ++ arctan 180arctan T τωω--。 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对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。 是指闭环传系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性和快速性，其中最基本的要求是稳定性。 2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。 3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理 论中系统数学模型有微分方程、传递函数等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。

自动控制原理试题库20套和答案详解

一、填空（每空1分，共18分） 1．自动控制系统的数学模型有 、 、 、 共4种。 2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 。 离散控制系统稳定的充分必要条件是 。 3．某统控制系统的微分方程为： dt t dc ) (+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。 4．某单位反馈系统G(s)= ) 402.0)(21.0() 5(1002 +++s s s s ，则该系统是 阶 型系统；其开环放大系数K= 。 5．已知自动控制系统L(ω)曲线为： 则该系统开环传递函数G(s)= ； ωC = 。 6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。 7．采样器的作用是 ，某离散控制系统 ) ()1() 1()(10210T T e Z Z e Z G -----= （单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。 二. 1.求图示控制系统的传递函数. 求：) () (S R S C （10分） R(s)

2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分） 四．反馈校正系统如图所示（12分） 求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss. （2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？ 五.已知某系统L（ω）曲线，（12分） （1）写出系统开环传递函数G（s）

（1） （2） （3） （2）求其相位裕度γ （3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax =? 六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P 为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。（要求简单写出判别依据）（12分） 七、已知控制系统的传递函数为) 1005.0)(105.0(10 )(0++= s s s G 将其教正为二阶最佳系统，求校正装置

自动控制原理试卷及答案20套1

《自动控制原理》试卷（一）A 一、 )(/)(s R s C 二、 系统结构图如图所示，τ取何值时，系统才能稳定 ？ （10分） 三、已知负反馈系统的开环传递函数为， 4 2) 2()(2+++= s s s K s W k (1) 试画出以K 为参数系统的根轨迹； (2) 证明根轨迹的复数部分为圆弧 。 （15分） 四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为 )15.0(100 )(+= s s s W K ，现加入串联校正装置：101.01 1.0)(++= s s s W c ，试： （20 分） （1） 判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？ （2） 绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。 （3） 计算校正后的相位裕量。 五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 绘制起始点在 0)0(,1)0(00==>=c c c c 的c c -平面上的相轨迹。 （15分） C )(s )(s o

六、采样控制系统如图所示，已知： （15分） 1．求出系统的开环脉冲传递函数。 2．当输入为)(1*)(1*)(1)(2 21t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e 。 七、用奈氏稳定判据判断如下图所示系统的稳定性。其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统。 （15分）

《自动控制原理》试卷（一）B 一、 控制系统的结构如下图。 (1) 当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数 )()()(s R s C s = Φ； (2) 系统中H 2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？ （10分） 二、． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 的取值范围。 （10分） 三、.一单位负反馈系统的开环传函为 )15.0() 125.0()(++= s s s K s W ，欲使该系统对单 位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。（15分） 四、如图（a ）和（b ）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性，它们都是最小相位的，且开环截止频率相等，均为c ω 。 （20分）

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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，其控制作用是通过 与反馈量的差 值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 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()G s ，则G(s)为 （用G 1(s)与G 2(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=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 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 。 6、根轨迹起始于 ，终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90() tg tg T ?ωτωω--=--，则该 系统的开环传递函数为 。 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 ( ) 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 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上

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《自动控制原理》试题及答案 1、若某串联校正装置的传递函数为(10s+1)/(100s+1)，则该校正装置属于(B )。3分 2、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）3分 3、在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（D）3分 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 4、用超前校正装置改善系统时，主要是利用超前校正装置的（A ）3分 5、I型系统开环对数幅频特性的低频段斜率为（B ）9分 6、设微分环节的频率特性为G(jω)，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标平面上的奈氏曲线是（）9分 7、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是( )。9分 8、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的( ) 9分 9、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( ) 7分 10、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( ) 2分 11、若某最小相位系统的相角裕度γ>0，则下列说法正确的是( )。2分

12、某环节的传递函数是G(s)=5s+3+2/s，则该环节可看成由（D ）环节组成。2分 13、主导极点的特点是（A ）2分 14、设积分环节的传递函数为G(s)=K/s，则其频率特性幅值A(ω)=（）2分 15、某环节的传递函数为K/(Ts+1)，它的对数幅频率特性随K值增加而（）2分 16、某系统的传递函数是G(s)=1/(2s+1)，则该可看成由（C ）环节串联而成2分 17、若系统的开环传递函数在s右半平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）2分 18、某校正环节传递函数G(s)=(100s+1)/(10s+1)，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（D）2分 19、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（C）2分 20、最小相位系统的开环增益越大，其（）2分 21、一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率ω=1/T时，则相频特性∠G(jω)为（）2分 22、ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（）2分 23、开环传递函数为G(s)H(s)=(s+3)/(s+2)(s+5)，则实轴上的根轨迹为（B）2分 24、开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s*s*s(s+4))，则实轴上的根轨迹为（）2分 25、某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=K/(s(s+1)(s+5))，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定。2分 26、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是(B ) 2分

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一、填空题〔每空 1 分，共15分〕 1、反响控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反响量的差值进展的。 2、复合控制有两种根本形式：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()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)〔用G 1(s)与G 2(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=n ω， 阻尼比=ξ ，0.7072 = 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、假设*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*最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(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1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、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。 3、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，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉

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一、 单项选择题（每题 1 分，共 20 分） 1. 系统和输入已知，求输出并对动向特征进行研究，称为（ C ） A. 系统综合 B.系统辨别 C.系统剖析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频次特征在（ A ）上相等。 A. 幅频特征的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频次 3. 经过丈量输出量，产生一个与输出信号存在确立函数比率关系值的元件称为（ C ） A. 比较元件 B.给定元件 C.反应元件 D.放大元件 4. ω从 0 变化到 +∞时，延缓环节频次特征极坐标图为（ A ） A. 圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线 5. 当忽视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（ B ） A. 比率环节 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（ C ） 2) s(5 s 7. 二阶系统的传达函数 G( s) 2 5 ，则该系统是（ B ） s 2s 5 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，提升 ωn ，则能够（ B ） A. 提升上涨时间和峰值时间 B.减少上涨时间和峰值时间 C.提升上涨时间和调整时间 D.减少上涨时间和超调量 9. 一阶微分环节 G ( s) 1 Ts ，当频次 1 时，则相频特征 G ( j ) 为（ A ） T 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.稳固裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态偏差越小 11.设系统的特点方程为 D s s 4 8s 3 17 s 2 16s 5 0，则此系统 （ A ） A. 稳固 B.临界稳固 C.不稳固 D.稳固性不确立。 12.某单位反应系统的开环传达函数为： G s k ，当 k=（ C ）时，闭环系 1)( s 5) s(s 统临界稳固。 13.设系统的特点方程为 D s 3s 4 10s 3 5s 2 s 2 0，则此系统中包括正实部特点的个数 有（C ） 14.单位反应系统开环传达函数为 G s s 2 5 ，当输入为单位阶跃时，则其地点误 6s 差为（ C ） s

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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()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(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= n ω， 阻尼比=ξ ，0.7072 = 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 105 0.20.5s 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101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递 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 1 [1] p K Ts + ，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，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。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为 2(1)(1) K s s Ts τ++ arctan 180arctan T τωω--o 。 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对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。 1、对自动控制系统的基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。一阶

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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（ A ）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（ C ） 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（ B ） 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.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 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 ） 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 =（ C ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数 有（ C ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ C ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05

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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（A）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，产生一个和输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（C） A. 比较元件 B. 给定元件 C. 反馈元件 D. 放大 元件 4. 宀从0变化到+8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（ B ） A.比例环节 B.微分环节 C. 积分环节 D. 惯性环节 6.右系统的开环传递函数为，则它的开环增益为(C ) s(5s 2) A.1 B.2 C.5 D.10 7.二阶系统的传递函数G(s) ，则该系统疋（B) 2 5 s 2s5

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Z不变，提高3 n,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G（s） 1 Ts ,当频率1时，则相频特性G（j ）为 A.45°45°C . 90° 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 8s 17s216s 5 0，贝U此系统（A ） 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启帀’当（C） 时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为 D s 3s410s35s2s 2 0，则此系统中包含正实 部特征的个数有（C A.0 B.1 C.2 D.3 14. 单位反馈系统开环传递函数为』，当输入为单位阶跃 s 6s s 时，则其位置误差为（C ） A.2 B.0.2 C.0.5 2 / 12 D.0.05

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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（A ）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（C ) 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( B ) 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,则它的开环增益为( C ） A.1 B。2 C.5 D.10 7。二阶系统的传递函数，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，当频率时,则相频特性为( 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，则此系统( A ） 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：，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定. A。10 B。20 C。30 D。40 13。设系统的特征方程为,则此系统中包含正实部特征的个数有（ C ） A.0 B。1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位阶跃时,则其位置误差为（C ) 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，则它是一种（D ) 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e ss与误差信号E（s）的函数关系为（B ） A. B. C。D。 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 ） 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( B ） A.圆B。上半圆 C.下半圆D。45°弧线

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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()G s ，则G （s)为G1（s ）+G2(s ）（用G 1(s)与G 2（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=n ω, 阻尼比=ξ ，0.7072 = 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101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(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1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能. 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱,被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，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。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡， 则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定,在时域分析中采用劳斯判 据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉