2011年春季学期自动控制原理第一次作业

2011年春季学期自动控制原理第一次作业
一、单项选择题（本大题共30分，共 15 小题，每小题 2 分）
1. 元件方框中，进入箭头表示其（）。

A. 输出信号
B. 输入信号
C. 比较信号
D. 任意信号
2. 控制系统的闭环传递函数是，则其根轨迹起始于（）。

A. G(s)H(s) 的极点 B. G(s)H(s) 的零点 C. 1+ G(s)H(s)的极点 D. 1+ G(s)H(s)的零点
3. 给开环传递函数G(s)H(s)增加零点作用是根轨迹向（）推移，稳定性变（）。

A. 右半s平面,差 B. 左半s平面, 差 C. 右半s平面, 好 D. 左半
s平面, 好
4. 根据以下最小相位系统的相角裕量，相对稳定性最好的系统为（）。

A. γ=500 B. γ=00 C. γ=200 D. γ=300
5. 微分环节的对数幅频曲线为过点( )的直线，其斜率为20dB／dec。

A. (-1, j0)
B. (0, j1)
C. (1, j0)
D. (0, -j1)
6. 控制工程理论的奠基人是（）。

A. 麦克斯威尔
B. 维纳
C. 钱学森
D. 劳斯
7. 在下列系统或过程中，不存在反馈的有( ).
A. 抽水马桶
B. 电冰箱的恒温系统
C. 并联的灯
D. 教学过程
8. 振荡环节的存在谐振频率时，谐振频率ωr 与无阻尼固有频率ωn的关系为（）. A. B.
C. D.
9. 以下关于频率特性与传递函数的描述，错误的的是（）。

A. 都是系统的数学模型
B. 都与系统的初始状态无关
C. 与单位脉冲响应函数存在一定的数学变换关系
D. 与系统的微分方程无关
10. 线性定常系统对（）的稳态响应称为频率响应。

A. 单位脉冲信号
B. 单位阶跃信号
C. 正弦信号
D. 噪声信号
11. 系统的输出信号对控制作用的影响为（）。

A. 开环有
B. 闭环有
C. 都没有
D. 都有
12. 系统的频率特性是系统脉冲响应函数的（）。

A. 拉氏变换
B. 拉氏反变换
C. 傅氏变换
D. 傅氏反变换
13. 振荡环节的频率特性的极坐标图与虚轴的交点的频率就是( ).
A. 振荡频率ω
B. 谐振频率ω
r
C. 阻尼固有频率ω
d
D. 无阻尼固有频率ω
n
14. 关于系统，下面说法正确的是（）。

A. 开环不振荡
B. 闭环不振荡
C. 开环一定振荡
D. 闭环一定振荡
15. 已知单位反馈系统的开环传递函数为，则其幅值裕度 kg
等于( ) A. B. ∞ C. 4 D. 2
二、判断题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分）
1. 根轨迹是指开环系统传递函数的每一个参数从零变化到无穷大时，开环系统特征方程根在s平面上的轨迹。

2. 劳斯判据为：系统稳定的充要条件是特征方程系数所组成的劳斯阵列第一列元素符号一致，则系统稳定。

( )
3. 对于最小相位系统，必须同时具有正幅值裕度和正相位裕度，才使闭环系统稳定。

4. 对于任意线性系统，若一个输入A是另一个输入B的导函数，则输入A所引起的输出就是输入B所引起输出的导函数。

( )
5. 系统具有什么样的频率特性，取决于系统结构本身，与外界因素无关。

( )
6. 传递函数可由脉冲响应函数获得，频率特性不可以。

( )
7. 若分支点由方框后面移到其前面，则必须在分支路上串入具有相同传递函数的方框。

( )
8. 在极坐标图上，Nyquist轨迹与负实轴的交点在单位圆内时，为正幅值裕度。

( )
9. 静态数学模型是t→∞时系统的动态数学模型。

( )
10. 二阶振荡环节存在谐振频率，一阶系统没有。

( )
三、填空题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分）
1. 根轨迹左侧的实数零、极点到根轨迹的矢量辐角和为 ______ ；根轨迹右侧的实数零、极点到根轨迹的矢量辐角为 ______ 。

2. 控制系统的三个基本要求是： ______ 、 ______ 、 ______ 。

3. 频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为 ______ 。

4. 传递函数定义为：线性定常系统在 ______ 条件下，输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。

5. 线性系统满足两个重要性质，分别为： ______ 、 ______ 。

6. 系统稳定的充要条件是，其特征根的实部必须 ______ 零，也即是系统传递函数的极点均分布在复平面的 ______ 半平面。

7. 系统在外界作用下，从一定初始状态出发，经历由其内部的固有特性的动态历程，在这一过程中， ______ 及其 ______ 、 ______ 三者之间的动态关系即为系统的动力学问题。

8. 线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的 ______ 称为频率响应。

9. 时间响应由 ______ 和 ______ 两部分组成。

10. 系统的时域性能指标是根据系统在 ______ 时，对 ______ 的瞬态响应得出的。

四、综合题（本大题共30分，共 3 小题，每小题 10 分）
1. 化简如下方块图,并确定其传递函数。

2. 设有一系统其传递函数为为使系统对阶跃响应有5%的超调量和2秒的调整时间（误差带为5%），试求和为多少？
3. 已知系统开环传递函数为：开环奈奎斯特图如图所示，试说明判断闭环系统的稳定性。

答案：
一、单项选择题（30分，共 15 题，每小题 2 分）
1. B
2. A
3. D
4. A
5. C
6. B
7. D
8. A
9. D 10. C 11. B 12. C 13. D 14. A 15. B
二、判断题（20分，共 10 题，每小题 2 分）
1. ×
2. √
3. √
4. √
5. √
6. ×
7. √
8. √
9. √ 10. ×
三、填空题（20分，共 10 题，每小题 2 分）
1.
参考答案：
零度；180度
解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
稳定性快速性准确性
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
3.
参考答案：
s=jw
解题方案：
掌握概念
评分标准：
正确给分
4.
参考答案：
零初始条件
解题方案：
掌握概念
评分标准：
正确给分
5.
参考答案：
叠加性均匀性
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
6.
参考答案：
小于左
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
7.
参考答案：
系统输入输出
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
8.
参考答案：
稳态响应
解题方案：
掌握概念
评分标准：
正确给分
9.
参考答案：
瞬态响应稳态响应
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
10.
参考答案：
零初始状态单位阶跃信号
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
四、综合题（30分，共 3 题，每小题 10 分）
1.
参考答案：
解题方案：
综合运用知识点
评分标准：
按步骤给分
2.
参考答案：
解题方案：
综合运用知识点
评分标准：
按步骤给分
3.
参考答案：
解：
由开环传递函数G (s)H(s) 的表达式知，含有一个右极点，P =1 开环不稳定。

开环频率特性的极坐标曲线频率由0变化到+∞时逆时针包围(-1，j0)点N=1/2圈。

如若频率由-∞变化到0，再0由0变化到+∞时，即为N=1,根据奈氏判据，该系统闭环稳定。

解题方案：
综合运用知识点
评分标准：按步骤给分。