自动控制原理考试卷B卷

自动控制原理 试卷B

一、填空题（每空 1分，总共 20 分）。 1.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。 2.在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱 ，被控量为 水温 。 3.最小相位系统是指 S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点 。

4.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对应时域性能指标 调整时间t

s ，它们反映了系统动态过程的 快速性 。

5. 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。 6.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。

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

8.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。

9.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。

10.在二阶系统的单位阶跃响应图中，t

s定义为 调整时间 。%是 超调 。

二、选择题（每小题 2 分，共30 分）。

1.开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标( A ) 。 A、超调% B、稳态误差

ess

C、调整时间t

s D、峰值时间

tp

2.

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 )

K(2s)K(sK(1s)A、 s(s1)1)K

B 、s(s5） C 、

s(s2

－s1) D、s(2s) 3.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、可增加系统的稳定裕度。 4.开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( A )。

A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性 5.下列系统中属于不稳定的系统是( D )。 A、闭环极点为

s1,21j2

的系统 B、闭环特征方程为s2

2s10的系统

C、阶跃响应为c(t)20(1e0.4t)的系统 D、脉冲响应为h(t)8e0.4t

的系统

6.已知开环幅频特性如图a所示， 则图中不稳定的系统是( B )。

系统① 系统② 系统③

图a

A、系统① B、系统② C、系统③ D、都不稳定



7.若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是 ( C )。

A、不稳定； B、只有当幅值裕度

kg1

时才稳定；

C、稳定； D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

1

10s1

8.若某串联校正装置的传递函数为100s1，则该校正装置属于( B )。 A、超前校正 B、滞后校正 C、滞后-超前校正 D、不能判断

19.下列串联校正装置的传递函数中，能在c

处提供最大相位超前角的是：( B )。 10s110s12s10.1s1A、 s1 B、0.1s1 C、0.5s1 D、10s110.关于传递函数，错误的说法是 ( B ) 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。

11. 下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( C )。

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

12.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( D ) 。

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

13.系统在r(t)t2

作用下的稳态误差ess，说明 ( A )

A、 型别v2； 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。 14.下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( A )。

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。 15.系统特征方程为 D(s)s3

2s2

3s60，则系统 ( C )

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Z2。

三、名词解释 （每小题3分，共15分）。 1.数学模型。

答：如果一物理系统在信号传递过程中的动态特性能用数学表达式描述出来，该数学表达式就称为数学模型。

2.反馈元件。

答：用于测量被调量或输出量，产生主反馈信号的元件。

3.最大超调量。

答：二阶欠阻尼系统在单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值的差。

4.频率响应。

答：系统对正弦输入的稳态响应。

5.幅值裕量。

答：在频率为相位交界频率g

时，开环幅频特性G(jg)H(jg)的倒数称为系统的幅值裕度，

K1

g

G(jg)H(jg)

。

2

四、简答题 （每小题5分，共20分）。 1. 根轨迹的分支数如何判断？ 答：根轨迹S平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相同。

2. 系统闭环零点、极点和性能指标的关系。 答： 1)当控制系统的闭环极点在s平面的左半部时，控制系统稳定； 2)如要求系统快速性好，则闭环极点越是远离虚轴；如要求系统平稳性好，则复数极 点最好设置在s平面中与负实轴成45夹角线以内；

3)离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计； 4)要求系统动态过程消失速度快，则应使闭环极点间的间距大，零点靠近极点。即存5）

在偶极子；

5)如有主导极点的话，可利用主导极点来估算系统的性能指标。 3. 开环不稳定的系统，其闭环是否稳定？

答：开环不稳定的系统，其闭环只要满足稳定性条件，就是稳定的，否则就是不稳定的。

4. 在保证系统稳定的前提下，如何来减小由输入和干扰引起的误差？

答：对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小。

五、综合题（15分）。

Gk

k(s)

1.已知单位反馈系统的开环传递函数

s(s1)(2s1)，

(l)求使系统稳定的开环增益k的取值范围； (2)求k=1时的幅值裕量；

(3)求k=1.2，输入x(t)=1+0.06 t时的系统的稳态误差值ess。 解:

1)系统的特征方程为：

D(s)2s33s2sk0 由劳斯阵列得:0

得:

.5 K1

1g

22



.67

141

0.51.53

0 3)es(s1)(2s1)10.060.06

sslims0

sE(s)lims0

s

s(s1)(2s1)1.2ss2

1.2

0.05

3

(3分)

(2分)

(2分)

(3分)

(5分)

自动控制原理 试卷B

一、填空题（每空 1分，总共 20 分）。 1.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。 2.在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱 ，被控量为 水温 。 3.最小相位系统是指 S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点 。

4.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对应时域性能指标 调整时间t

s ，它们反映了系统动态过程的 快速性 。

5. 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。 6.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。

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

8.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。

9.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。

10.在二阶系统的单位阶跃响应图中，t

s定义为 调整时间 。%是 超调 。

二、选择题（每小题 2 分，共30 分）。

1.开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标( A ) 。 A、超调% B、稳态误差

ess

C、调整时间t

s D、峰值时间

tp

2.

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 )

K(2s)K(sK(1s)A、 s(s1)1)K

B 、s(s5） C 、

s(s2

－s1) D、s(2s) 3.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、可增加系统的稳定裕度。 4.开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( A )。

A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性 5.下列系统中属于不稳定的系统是( D )。 A、闭环极点为

s1,21j2

的系统 B、闭环特征方程为s2

2s10的系统

C、阶跃响应为c(t)20(1e0.4t)的系统 D、脉冲响应为h(t)8e0.4t

的系统

6.已知开环幅频特性如图a所示， 则图中不稳定的系统是( B )。

系统① 系统② 系统③

图a

A、系统① B、系统② C、系统③ D、都不稳定



7.若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是 ( C )。

A、不稳定； B、只有当幅值裕度

kg1

时才稳定；

C、稳定； D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

1

10s1

8.若某串联校正装置的传递函数为100s1，则该校正装置属于( B )。 A、超前校正 B、滞后校正 C、滞后-超前校正 D、不能判断

19.下列串联校正装置的传递函数中，能在c

处提供最大相位超前角的是：( B )。 10s110s12s10.1s1A、 s1 B、0.1s1 C、0.5s1 D、10s110.关于传递函数，错误的说法是 ( B ) 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。

11. 下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( C )。

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

12.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( D ) 。

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

13.系统在r(t)t2

作用下的稳态误差ess，说明 ( A )

A、 型别v2； 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。 14.下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( A )。

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。 15.系统特征方程为 D(s)s3

2s2

3s60，则系统 ( C )

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Z2。

三、名词解释 （每小题3分，共15分）。 1.数学模型。

答：如果一物理系统在信号传递过程中的动态特性能用数学表达式描述出来，该数学表达式就称为数学模型。

2.反馈元件。

答：用于测量被调量或输出量，产生主反馈信号的元件。

3.最大超调量。

答：二阶欠阻尼系统在单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值的差。

4.频率响应。

答：系统对正弦输入的稳态响应。

5.幅值裕量。

答：在频率为相位交界频率g

时，开环幅频特性G(jg)H(jg)的倒数称为系统的幅值裕度，

K1

g

G(jg)H(jg)

。

2

四、简答题 （每小题5分，共20分）。 1. 根轨迹的分支数如何判断？ 答：根轨迹S平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相同。

2. 系统闭环零点、极点和性能指标的关系。 答： 1)当控制系统的闭环极点在s平面的左半部时，控制系统稳定； 2)如要求系统快速性好，则闭环极点越是远离虚轴；如要求系统平稳性好，则复数极 点最好设置在s平面中与负实轴成45夹角线以内；

3)离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计； 4)要求系统动态过程消失速度快，则应使闭环极点间的间距大，零点靠近极点。即存5）

在偶极子；

5)如有主导极点的话，可利用主导极点来估算系统的性能指标。 3. 开环不稳定的系统，其闭环是否稳定？

答：开环不稳定的系统，其闭环只要满足稳定性条件，就是稳定的，否则就是不稳定的。

4. 在保证系统稳定的前提下，如何来减小由输入和干扰引起的误差？

答：对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小。

五、综合题（15分）。

Gk

k(s)

1.已知单位反馈系统的开环传递函数

s(s1)(2s1)，

(l)求使系统稳定的开环增益k的取值范围； (2)求k=1时的幅值裕量；

(3)求k=1.2，输入x(t)=1+0.06 t时的系统的稳态误差值ess。 解:

1)系统的特征方程为：

D(s)2s33s2sk0 由劳斯阵列得:0

得:

.5 K1

1g

22



.67

141

0.51.53

0 3)es(s1)(2s1)10.060.06

sslims0

sE(s)lims0

s

s(s1)(2s1)1.2ss2

1.2

0.05

3

(3分)

(2分)

(2分)

(3分)

(5分)