自动控制原理考试试题库

二、 单选题
1、闭环控制系统的控制方式为
D
。
A. 按输入信号控制 C. 按反馈信号控制
B. 按扰动信号控制 D. 按偏差信号控制
2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是
D
。
K
A.
Ts 1
sd
B.
C.
K
s(s a)(s b)
s(s a)
K D. s2 (s a)
3、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，
3z 1 则脉冲传递函数为 z2 3z 2
(√ )
2
计算题
一、
某闭环控制系统如图所示，其中
G1 s
s1 s ， G2 (s)
10 ， H s s( s 10)
2
R(s) E(s) G1(s)
G2(s)
C(s)
H (s)
1、试求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。 2、试用劳斯判据判断该系统的稳定性。 解答： 1、系统开环传递函数为
C、系统③
系统③
D、都不稳定
8、若某最小相位系统的相角裕度
0 ，则下列说法正确的是 ( C ) 。
A、不稳定；
B
、只有当幅值裕度 kg 1 时才稳定；
C、稳定；
D 、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。
9、若某串联校正装置的传递函数为 A、超前校正 B 、滞后校正
10s 1 ，则该校正装置属于 ( B ) 。 100s 1
s
z
z
0.5 z(1 e 10T )
0.5( z1
z e 10T )
( z 1)(z e 10T )
1 )
s 10
0.5z(1 e 2 ) T 0.2 ， 所以 G ( z) ( z 1)(z e 2 )
2、系统的闭环特征方程式为 1 G (z) 0
0.5z(1 e 2 ) 即 1 ( z 1)(z e 2) 0
C、滞后 -超前校正 D 、不能判断
10、下列串联校正装置的传递函数中，能在
B 10s 1
A、
s1
10s 1
B、
0.1s 1
c 1 处提供最大相位超前角的是：
2s 1
C、
0.5s 1
0.1s 1
D、
10s 1
10
三、 (8 分) 试建立如图 3 所示电路的动态微分方程，并求传递函数。
图3
四、（共 20 分）系统结构图如图 4 所示：
整理得 z2 (1.5e 2 0.5)z e 2 0
两个特征根为 z1,2 0.35 0.11 j ，由于 z1,2 1所以闭环系统稳定。
7
自 动 控 制 理 论
2011 年 7 月 23 日星期六
8
课程名称 : 自动控制理论
（ A/B 卷 闭卷）
一、填空题（每空 1 分，共 15 分）
1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 量的差值进行的。
C (s) R(s)
25 K 1 s( s 8) 1 K 1 25K ts K1 25 s(s 8) s(s 8)
25K 1 s2 (8 25 K1K t )s 25K1
2
n
s2 2 n s
2 n
令
25K1
2 n
36
8 25K1K t 2
n 216
得 K1 1.44 ， K t 0.111。
三、已知单位反馈系统开环传函为
递函数表达式并计算系统的截止频率
c。
解答：
开环传递函数为 G (s)
10
s(s 1)
由 L( c ) 0
10
得出 20log
0
cc
所以 c
10 3.16
或者由
20 0
20
log1 log c
得出 c 10 3.16
五、已知系统的开环传递函数为：
10 G (s)
s(0.1s 1)(0.04s 1)
1、绘出对数渐近幅频特性曲线以及相频特性曲线；
、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； 、右半平面闭环极点数 Z 2 。
，说明 ( A )
A、 型别 v 2 ； C、 输入幅值过大；
B
、系统不稳定；
D
、闭环传递函数中有一个积分环节。
5、对于以下情况应绘制 0°根轨迹的是 ( D
)
A、主反馈口符号为“ - ” ； B 、除 Kr 外的其他参数变化时；
C、非单位反馈系统；
3、 系统闭环特征方程为 D (z) (z 1)( z e 0.5 ) 0.5Kz z2 (1 e 0.5 0.5K ) z e 0.5 0
代入 K 4 ，得 z2 (e 0.5 1)z e 0.5 0
两个特征根为 z1,2 0.2 0.75 j
由于 z1,2 1所以闭环系统稳定。
七、某离散系统如图所示。
2 n
25
从而得出 0.5
n5
%
e ( / 1 2 ) n 100%
16.3%
t s (5%)
3.5 1.4 s
n
4
2、该系统为Ⅰ型系统，开环增益
r (t) 1， ess ( ) 0 r (t) t ， ess( ) 1 1
K5 r (t ) t2 ， ess ( )
K5
四、已知某个单位反馈控制系统， 开环对数幅频特性分别如图所示， 写出这个系统的开环传
5j 1
1 sin(2t tg 110) 。 101
1 aTs
5、校正装置的传递函数为 Gc (s)
，系数 a 大于 1，则该校正装置为 1 Ts
超前
校
正装置。
6、如果 max 为 f (t ) 函数有效频谱的最高频率，那么采样频率
s 满足条件
2 s
max
时，采样函数 f * (t ) 能无失真地恢复到原来的连续函数 f (t ) 。
25 处作 –60dB/10 dec 直线
( ) 900 tg 10.1 tg 10.04
因此相角从 -90 度单调递减到 -270 度
2、 L ( c ) 20log 10
0
c 0.1 c
c 100 10
( c ) 900 tg 11 tg 10.4 156.80
1800 ( c ) 23.2 0
2、确定系统的开环截止频率
c 和稳定裕度 。
5
解答： 1、该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的，
K=10 20lgK=20dB
11
1
10
T1 0.1
11
2
25
T2 0.04
低频为积分放大环节，在
1 ， K=20 分贝处作 -20dB/dec 直线
在 10 处作 -40dB/10 dec 直线，在
(1) 减小系统开环增益 (2) 在系统的前向通路或主反馈通路设置串联积分环节
(× ) (× ) (√ ) (× ) (√ ) (√ ) (× )
( ×) ( √)
3．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性和稳定裕量
(√ )
4、已知离散系统差分方程为 c( k 2) 3c(k 1) 2c(k) 3r (k 1) r (k)
2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果
A、增加开环极点；
B
C、增加开环零点；
D
( A )。 、在积分环节外加单位负反馈； 、引入串联超前校正装置。
3、系统特征方程为 D (s) s3 2s2 3s 6 0 ，则系统 ( C )
9
A、稳定；
B
C、临界稳定；
D
4、系统在 r (t ) t 2 作用下的稳态误差 ess
则无阻尼自然频率 n
根号 2 ，
阻尼比
根号 2/2 ，
该系统的特征方程为
s^2+2s+2
，
该系统的单位阶跃响应曲线为
衰减震荡
。
5、若某系统的单位脉冲响应为 g (t ) 10e 0.2t 5e 0.5t ，
则该系统的传递函数 G(s)为
10/（s+0.2s）+5/（s+0.5s）
。
6、根 轨 迹 起 始于
1、写出系统开环脉冲传递函数 G( z) ； 2、判断该系统的稳定性。
r (t)
解答：
e( t ) T 0.2 s
e (t ) 5
s ( s 10)
1 S(0.1S 1)
1、设 G (s)
5 ，则开环脉冲传递函数为
s( s 10)
c(t)
G (z)
[ G (s)]
5
1
(
) 0.5Z (
s(s 10)
20( s 1) G (s)H ( s) G1( s)G2(s) H (s) s2 (s 10)
系统开环传递函数为
(s)
G1(s)G2( s) 1 G1(s)G2( s) H (s)
10(s 1) s3 10s2 20s 20
2、则其特征方程为 1 G (s)H (s) 0
即 s3 10s2 20s 20 0
2、复合控制有两种基本形式： 即按 输入 的前馈复合控制。
给定值
与反馈
的前馈复合控制和按 扰动
3、两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传
递函数为 G(s) ，则 G(s)为 G1（s）+G2(s)
（用 G1(s)与 G2(s) 表示）。
4、典型二阶系统极点分布如图 1 所示，
，
其相应的传递函数为 可以改善系统的
Kp[1+1/Ts] 稳态性能
性能。
，由于积分环节的引入，