华南理工大学《自动控制原理》-历年真题填空问答参考答案

2005年：

一． 填空

1. 控制系统从信号传送的特点或结构形式来看，可分为 开环控制 和 闭环控制 系统。

2. 闭环控制系统，对主反馈而言，只有按 负反馈 原理组成的闭环控制系统才能实现自动控制。因为这种系统

能使 偏差 越来越小，甚至被消除。

3. 工程上把控制性能的要求归纳为 稳定性 快速性 和 准确性 三个方面。

4. 利用Routh 判据判断闭环系统稳定的充分必要条件是 系统特征方程的全部系数（不缺项）均为正数 ，且

Routh 表第一列元素都是正数。

5. 二阶系统，其阻尼系数等于1时，单位阶跃响应是 单调衰减 过程，若阻尼系数大于零小于1，单位阶跃响

应是 衰减的振荡 过程。

6. 减小或消除控制系统的稳态误差，通常可以通过增大 系统的开环放大系数 或 增加 前向通道积分 环节个

数来达到，但往往又会使系统的 动态性能 变差，甚至导致系统 不稳定。

二． 简答题

1. 线性定常系统的传递函数定义是什么？传递函数与什么有关？

答：线性定常系统，在初始条件为0的条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。传递函数表达式中各系数的值完全取决于系统的结构和参数。

2. 自动控制系统稳定的定义是什么？系统稳定性与闭环极点有何关系？

答：假设系统处于某一起始的平衡状态，在外作用的影响下它离开了平衡状态，当外作用消失后，经过足够长的时间它能回复到原来的平衡状态，则称该系统是稳定的。系统稳定的充要条件是：系统的闭环极点均为负实数或（和）具有负实部的共轭复数，即系统所有闭环极点均位于复平面的虚轴左半部。

2006年

一． 填空

1. 在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为 反馈信号 。

2. 若前向通道的传递函数为()G s ，反馈通道的传递函数为()H s ，则开环传递函数为 ()()G s H s 。

3. 齿轮副中，以主动轮角速度ω为输入，以被动轮转角θ为输出，则这个装置为 积分 环节。

4. 若环节的传递函数为K s

，则其对数幅频特性()L ω在零分贝点处的频率数值为 K 。 5. Bode 图中对数相频特性图上的-180°线对应于奈奎斯特图中的 负实轴 。

6. 自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是 瞬态响应 ，另一个是 稳态响应 。

7. 函数6()3t f t e -=的拉氏变换式是 36

s + 。 8. 积分环节的传递函数表达式为 1()G s Ts =

。

9. 在斜坡函数的输入作用下，Ⅱ 型系统的稳态误差为0。

10. 惯性环节的传递函数为1

1Ts + ，它的相频特性的数学式是 ()arctan T ϕωω=-

二． 简答题

1． 何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具有什么特点？

答：自动控制是指：在没有人直接参与的情况下，通过自动控制装置（控制器）使生产过程或工作机械（控制对象）自动地按预先规定的规律运行，或使它的某些物理量（被控量）按照预定的要求产生变化。开环控制具有以下特点：无反馈回路，输出量对控制作用无影响，系统没有抵御外部干扰的能力，控制精度较低。闭环系统具有以下特点：具有反馈回路，由偏差产生控制作用；当干扰出现时能自动的减弱其影响，若参数不当有可能出现不稳定情况。

2． 什么叫传递函数？它有什么性质？

答：线性定常系统，在初始条件为0的条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。它具有以下性质：仅适用于线性定常系统；传递函数中各系数取决于系统结构和参数；一个传递函数只能表示一个输入量和一个输出量的关系。

2007年

一． 填空

1．写出控制系统的三种典型输入信号：()1()r t t =、()r t t =、2()2

t r t = 2．线性系统的传递函数取决于系统本身的 结构和参数。

3．最小相位系统的重要特征在于：其相频特性与对数幅频特性之间存在着 一一对应 的关系。

4．比例-积分-微分（PID ）控制规律的传递函数为 1s (1)p d i G s s ττ++（）=K 5．按输入信号变化规律不同，系统可分为 程序控制系统 、随动（伺服）系统。

6．控制系统的基本控制方式为 开环控制 、闭环控制。

7．振荡环节的传递函数为

221()21G s T s Ts ζ=++，则其幅频特性为()A ω=，相频特性为22

2()arctan 1T T ζωϕωω=-- 8．系统的加速度误差系数定义为 20lim ()a k s K s G s →=

9．开环稳定的系统，其闭环 不一定 稳定，开环不稳定系统，其闭环 不一定 稳定。

10． 两个二阶系统阶跃响应的超调量相等，则两个系统具有相同的 阻尼系数ζ。

二． 简答题

1． 反馈控制系统的主要组成部分有哪些？对于自动控制系统的性能要求有哪三个方面？

答：反馈控制系统的主要组成部分：测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行原件、控制对象。对于控制系统性能的要求是：稳定性、快速性、准确性。

2． PI 及PD 各属于什么性质的校正？各具有什么特点？

答：PI 属于串联滞后校正，其特点是：增加了系统型别，可以在对系统稳定性影响不大的情况下，有效的改善系统的稳态性能。PD 属于串联超前校正，其特点是：可以提高系统的快速性，能够抑制过大超调量，改善系统的稳定性。

3． 系统开环对数幅频特性曲线的三个频段一般如何划分？各个频段对于系统的性能有何影响？

答：低频段通常是指()L ω渐近线在第一个转折频率之前的区段，这个区段的特性体现系统的稳态性能，由系统的型别及开环放大系数决定，为保证系统的稳态精度，应具有较高的分贝数。中频段是指()L ω截止频率附近的区段，这段特性集中反映系统的动态性能，()L ω应以-20dB/dec 的斜率穿过零分贝线，且具有一定中频段宽度。高频段是指中频段以后的区段，这部分特性由时间常数较小的环节决定，为保证具有较高的抗高频干扰能力，应具有较低的分贝值。

2008年

一． 填空

1． 系统在2()r t t =作用下的稳态误差ss e =∞，说明系统的型别为 0型或Ⅰ型。

2． 闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的 中频段特性。

3． 适合应用传递函数表述的系统是 线性定常系统。

4． 若两个系统的根轨迹相同，则它们有相同的 闭环极点。

5． 系统的稳定性取决于系统的 结构和参数。

6． 在S 平面右半部 没有开环极点和开环零点 称为最小相位传递函数。

7． 已知系统的传递函数为

1s K e Ts τ-+，其幅值特性|()|G j ω为

8． 一阶系统的闭环极点越靠近原点，响应速度 越慢 。

9． 线性定常二阶系统的闭环增益加大，则系统的动态性能 不变。

10．

积分环节的幅频特性，其幅值与频率成 反比关系。 11．

g h 等于 无穷大。 12． 用频率法设计串联校正装置时，采用串联滞后校正网络是利用其 高频衰减 特性。