浙江省1月高等教育自学考试自动控制理论(二)试题及答案解析历年试卷及答案解析

浙江省2018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，并将正确答案的序号填在

题干的括号内。1—5小题每小题2分，6—15小题每小题1分，共20分)

1.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，系统的峰值时间t p 越大

B.无阻尼自然振荡频率ωn 越大，系统的峰值时间t p 越小

C.无阻尼自然振荡频率ωn 越大，系统的峰值时间t p 不变

D.无阻尼自然振荡频率ωn 越大，系统的峰值时间t p 不定

2.开环传递函数为G(s)H(s)=K s s ()()++13，则实轴上的根轨迹为( ) A.［-1,∞) B.［-3，-1］ C.(-∞,-3］ D.［０，∞)

3.若系统的状态方程为X •=1011-⎡⎣⎢⎤⎦⎥X+01⎡⎣⎢⎤⎦

⎥u ，则该系统的特征根为( ) A.s 1=1,s 2=-1 B.s 1=-1,s 2=1

C.s 1=1,s 2=1

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

4.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )

A.低频段

B.中频段

C.高频段

D.无法反映

5.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.超前—滞后校正装置

6.进行串联超前校正后，校正前的穿越频率ωc 与校正后的穿越频率ω′c 的关系，通常是

( )

A.ωc =ω′c

B.ωc >ω′c

C.ωc <ω′c

D.ωc 与ω′c 无关

7.设开环系统的频率特性G(j ω)=413

()+j ω,当ω=1rad/s 时，其频率特性幅值M(1)=( ) A.22 B. 2 C.42 D.24

8.状态转移矩阵(t)的重要性质有( )

A. φ(0)=1

B.φ-1(t)=- φ(t)

C. φk (t)=k φ(t)

D. φ(t 1+t 2)= φ(t 1)+ φ(t 2)

9.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=( )

A.90°

B.-90°

C.0°

D.-180°

10.PI 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

11.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的( )

A.充分条件

B.必要条件

C.充分必要条件

D.以上都不是

12.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和( )

A.阶跃函数

B.脉冲函数

C.正弦函数

D.抛物线函数

13.在系统开环传递函数中增加零点，将使系统的超调量σp( )

A.增加

B.减小

C.不变

D.不定

14.如果二阶振荡环节的对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比ξ的值为( )

A.0≤ξ≤0.707

B.0<ξ<1

C.ξ>0.707

D.ξ>1

15.运算放大器的特点为( )

A.高输入阻抗，高输出阻抗

B.高输入阻抗、低输出阻抗

C.低输入阻抗，高输出阻抗

D.低输入阻抗、低输出阻抗

二、填空题(每小题1分，共10分)

1.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为______ 控制系统、______控制系统。

2.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、快速性和______。

3.信号流图中，节点可以把所有____的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的____。

4.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_______。

5.超前校正装置的最大超前角所对应的频率ωm = 。

6.二阶振荡环节的谐振频率ωr 与阻尼系数ξ的关系为ωr =______。

7.状态方程X •=AX+Bu 的解为X(t)=_______。

8.如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则在这两个极点间必定存在______。

9.在系统开环传递函数中增加极点，对系统的_______性能是不利的。

10.如果要求系统的快速性好，则______应距离虚轴越远越好。

三、名词解释(每小题2分，共10分)

1.反馈控制系统

2.稳定性

3.局部反馈校正

4.最小相位系统

5.主导极点

四、简答题(每小题4分，共24分)

1.试写出闭环频率特性性能指标。

2.在0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1三种情况下，标准二阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么?

3.试说明惯性环节G(s)=

11Ts +的频率特性，并画出其频率特性的极坐标图。 4.设开环传递函数G(s)=10210()()

S S ++，试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。 5.试写出PID 控制器的传递函数。

6.设系统的状态空间描述为X •=--⎡⎣⎢⎤⎦⎥4123X+12⎡⎣⎢⎤⎦

⎥1u y=［1 0］X

试判别系统状态的可控性和可观测性。

五、计算题(第1、2小题每题8分，第3、4小题每题10，共36分)

1.设系统的闭环传递函数为G c (s)=ωξωωn

n n

s s 2222++，试求最大超调量σp =9.6%、峰值时间