自控期末考试试题及答案

自控期末考试试题及答案
一、选择题（每题2分，共20分）
1. 自动控制系统中，开环系统是指：
A. 系统有反馈回路
B. 系统没有反馈回路
C. 系统有前馈回路
D. 系统有控制回路
2. 系统稳定性分析中，根轨迹法的基本原理是：
A. 系统根随参数变化的轨迹
B. 系统根随时间变化的轨迹
C. 参数随系统根变化的轨迹
D. 时间随参数变化的轨迹
3. PID控制器中，P代表：
A. 比例
B. 积分
C. 微分
D. 比例-积分
4. 以下哪个不是控制系统的性能指标：
A. 稳态误差
B. 响应速度
C. 稳定性
D. 系统成本
5. 状态空间法中，状态变量的选取原则是：
A. 系统输入
B. 系统输出
C. 系统内部变量
D. 系统外部变量
6. 在控制系统中，超调量是指：
A. 系统达到稳态时的误差
B. 系统响应过程中的最大偏差
C. 系统响应时间
D. 系统稳态误差
7. 闭环控制系统的传递函数是：
A. G(s)H(s)
B. G(s)/[1+G(s)H(s)]
C. 1/[1+G(s)H(s)]
D. G(s)*[1+H(s)]
8. 控制系统的频率响应分析中，奈奎斯特判据的主要用途是：
A. 确定系统稳定性
B. 确定系统性能
C. 确定系统响应速度
D. 确定系统超调量
9. 以下哪个不是控制系统的类型：
A. 线性系统
B. 非线性系统
C. 离散系统
D. 随机系统
10. 系统设计中，最小相位系统是指：
A. 系统相位随频率增加而增加
B. 系统相位随频率增加而减少
C. 系统相位为零
D. 系统相位为常数
二、简答题（每题10分，共30分）
1. 解释什么是系统的时间响应，并列举至少三种常见的时间响应类型。

2. 描述PID控制器的设计过程，并解释各部分的作用。

3. 阐述状态空间法与传递函数法在控制系统分析中的不同应用。

三、计算题（每题25分，共50分）
1. 给定一个二阶系统，其传递函数为：G(s) = (2s + 1) / (s^2 +
3s + 2)。

计算该系统的单位阶跃响应，并画出其响应曲线。

2. 假设有一个控制系统，其开环传递函数为：G(s)H(s) = 10 / (s^2 + 4s + 5)。

使用根轨迹法分析系统的稳定性，并确定增益K的取值范围，使得系统稳定。

自控期末考试试题答案
一、选择题答案
1. B
2. A
3. A
4. D
5. C
6. B
7. B
8. A
9. D
10. A
二、简答题答案
1. 时间响应是指系统在输入信号作用下，输出信号随时间变化的过程。

常见的时间响应类型包括：一阶响应、二阶响应和高阶响应。

2. PID控制器的设计过程通常包括：确定比例系数P、积分系数I和
微分系数D。

比例系数P用于减少稳态误差；积分系数I用于消除静差；微分系数D用于提高系统的响应速度和稳定性。

3. 状态空间法适用于多输入多输出系统，可以直观地描述系统内部状
态的变化；而传递函数法适用于单输入单输出系统，便于进行频率响
应分析和稳定性分析。

三、计算题答案
1. 二阶系统单位阶跃响应的计算需要使用拉普拉斯变换和部分分式分解。

响应曲线可以通过计算响应函数的逆拉普拉斯变换得到。

2. 根轨迹法的分析需要绘制根轨迹图，并确定增益K的取值范围，使
得系统的所有闭环极点都位于根轨迹的右半平面，从而保证系统的稳
定性。

具体计算需要根据根轨迹的绘制规则和稳定性条件进行。

【注】以上内容为示例，实际试题及答案应根据具体课程内容和教学
大纲进行设计。