自动控制理论(二)自考试题 (11)

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全国2005年1月高等教育自学考试

自动控制理论(二)试题

课程代码：02306

一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题后的括号内。1—5小题每小题2

分，6—15小题每小题1分，共20分)

1. 如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量P σ( )。

A. 增加

B. 减小

C. 不变

D. 不定

2. 在伯德图中反映系统动态特性的是( )。

A. 低频段

B. 中频段

C. 高频段

D. 无法反映

3. 设开环系统的频率特性G(j ω)=2)j 1(1

ω+，当ω=1rad/s 时，其频率特性幅值M(1)=(

)。 A. 1 B. 2

C. 21

D. 41

4. 若系统的状态方程为u 10X 1103X ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡+⎥⎦⎤

⎢⎣⎡-=•，则该系统的特征根为( )。

A. s 1=3, s 2=-1

B. s 1=-3, s 2=1

C. s 1=3, s 2=1

D. s 1=-3, s 2=-1

5. 开环传递函数为G(s)H(s)=)3s (s K

3+,则实轴上的根轨迹为( )。

A.［-3,∞］

B. ［0,∞］

C. (-∞,-3］

D. ［-3,0］

6. 由电子线路构成的控制器如图，它是( )。

A. 超前校正装置

B. 滞后校正装置

C. 滞后—超前校正装置

D. 以上都不是

7. 进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωC 与校正后的穿越频率C ω'的关系，通常是(

)。 A. ωC =C ω' B. ωC >C ω'

C. ωC

D. ωC 与C ω'无关

8. 状态转移矩阵φ(t)的重要性质有( )。

A. φ(0)=0

B. φ-1(t)= -φ(t)

C. φk(t)=kφ(t)

D. φ(t1+t2)=φ(t1)φ(t2)

9. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。

A. 90°

B. -90°

C. 0°

D. -180°

10. 对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程式的所有系数都是正数是系统稳定的( )。

A. 充分条件

B. 必要条件

C. 充分必要条件

D. 以上都不是

11. 控制系统时域分析中，最常用的典型输入信号是( )。

A. 阶跃函数

B. 脉冲函数

C. 斜坡函数

D. 正弦函数

12. PD控制规律指的是( )。

A. 比例、微分

B. 比例、积分

C. 积分、微分

D. 比例、积分、微分

13. 状态方程

•

X=AX+Bu的解为( )。

A. X(t)=φ(t)X(0)

B. X(t)=⎰φt0(t-τ)Bu(τ)dτ

C. X(t)=φ(t)X(0)+⎰φt0(t-τ)Bu(τ)dτ

D. X(t)=φ(t)X(0)+⎰φt0(t)Bu(τ)dτ

14. 运算放大器具有( )的优点。

A. 输入阻抗高，输出阻抗高

B. 输入阻抗高，输出阻抗低

C. 输入阻抗低，输出阻抗高

D. 输入阻抗低，输出阻抗低

15. 对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比ξ保持不变时，( )。

A. 无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp越大

B. 无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp越小

C. 无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp不变

D. 无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp不定

二、填空题(每小题1分，共10分)

16. 根据系统给定值信号的特点，控制系统可分为__________控制系统、__________ 控制系统和程序控制系统。

17. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、__________和准确性。

18. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与__________的形式无关。

19. 信号流图中，支路表示了一个信号对另一个信号的函数关系，信号只能沿支路的__________方向传递。

20. 随动系统中常用的典型输入信号是__________和斜坡函数。

21. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_________ 。

22. 设系统的频率特性Ｇ(jω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(jω)|=__________。

23. 剪切频率ωC不仅影响系统的相位裕量，还影响动态过程的__________。

24. 在系统开环传递函数中增加零点，能改善系统的__________ 性能。

25. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在根平面的__________部分。

三、名词解释(每小题2分，共10分)

26. 非线性控制系统

27. 不接触回路

28. 稳态误差

29. 可观测性

30. 增益裕量

四、简答题(每小题4分，共24分)

31. 试写出闭环频率特性性能指标。

32. 试写出二阶振荡环节的传递函数。

33. 试说明积分环节G(s)=s

1的频率特性，并画出其频率特性的极坐标图。 34. 设开环传递函数G(s)=10)

1)(s (s 10++,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。 35. 设系统的状态空间描述为

u 20X 0615X ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=• y=［0 1］X 试判别系统状态的可控性和可观测性。

36. 若系统开环传递函数为G(s)H(s),试写出绘制其根轨迹的幅角条件和幅值条件。

五、计算题(37—38小题每小题8分，39—40小题每小题10分，共36分)

37. 某系统的闭环传递函数为G C (S)=R(S)Y(S)=1S 4+,当输入为r(t)=4

1sin(t+45°)时，试用频率特性的概念求其稳态输出y ss (t)。

38. 设系统微分方程为⋅⋅⋅⋅=++u y 2y y +2u ，试求该系统的状态空间描述。

39. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数

)S (R )S (C 。

40. 设控制系统的开环传递函数为

G(S)=3)

1)(s s(s K ++ 试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K 值范围。

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