华北电力大学《自动控制理论》A卷答案

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电气工程及自动化专业（本）《自动控制理论》A 卷

姓名： 班级学号： 成绩：

一、单项选择题（共5小题，每小题1分，共5分）。

1、已知象函数)

52)(2(33)(22+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终值)(lim ∞→t t f =（ D ） A ．∞ B ．0 C ．0.6 D ．0.3

2、线性定常系统的传递函数与（ A ）有关。

A . 本身的结构、参数

B . 初始条件

C . 本身的结构、参数与外作用信号

D .外作用信号

3、二阶系统的传递函数为 1

4412++s s ；则其无阻尼振荡频率n ω和阻尼比ζ为（ D ）。 A 、1 ，21 B 、 2 ，1 C 、2 ，2 D 、 2

1 ，1 4、比例环节的频率特性相位移()θω=( C )

A 90°

B -90°

C 0°

D -180°

5、在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( C )

A 低频段

B 中频段

C 高频段

D 无法反映

二、填空题（共20空，每空1分，共20分）

1、输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统，称作（ 闭环控制系统 ）。

2、在初始条件为零时，（ 输出量的拉氏变换 ），与（ 输入量的拉氏变换 ）之比称为线性系统（或元件）的传递函数。

3、传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于（ 所描写系统或环节的结构和参数 ）,并且只适于零初始条件下的（ 线性 ）系统。

4、（ 惯性 ）环节的传递函数是()()()1

C s K G s R s Ts ==+。 5、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是（ 稳定 ）系统。

6、控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。瞬态过程是指系统从（ 初始状态 ）到接近最终状态的响应过程；稳态过程是指时间t 趋于（ 无穷 ）时系统的输出状态。

7、系统的稳态误差与输入信号形式性质及系统的（ 结构 ）和（ 参数 ）有关。

8、I 型系统开环增益为10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差e(∞)为（ 0.1 ）。

9、频率响应是（ 正弦输入信号的稳态 ）响应。

10、若系统输入为t A ωsin ，其稳态输出相应为)sin(φω+t B ，则该系统的频率特性可表示为（

φj e A B ）。

11、通常相稳定裕度γ及谐振峰值m A 反映了系统的平稳性，而截止频率C ω及谐振频率r ω反映了系统的（ 快速性 ）。

12、反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以c ω（ 截止频率 ）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的（ 稳定 ）性和（ 快速 ）性；而低频段主要表明系统的（ 稳态性能 ）。

13、PI 控制规律指的是( 比例、积分 )。

三、简答题。（共9小题，每小题3分，共27分）

1、什么叫时间响应？时间响应由哪几部份组成？各部份的定义是什么？

答：系统在外加作用的激励下，其输出随时间变化的函数关系叫时间响应。

时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。瞬态响应是系统受到外加作用后，系统从初始状态到最终稳定状态的响应过程称瞬态响应或者动态响应或称过渡过程。稳态响应是系统受到外加作用后，时间趋于无穷大时，系统的输出状态。

2、系统的单位阶跃响应曲线各部分反映系统哪些方面的性能？

答：时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。瞬态响应反映系统的稳定性，相对稳定性及响应的快速性；稳态响应反映系统的准确性或稳态误差。

3、在0<ζ<1，ζ=0，ζ≥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? (注：或用图示说明也可)

答：(1)0<ζ<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1； (2) ζ=0时，输出响应为等幅振荡过程； (3) ζ≥1时，输出响应为非周期过程。

4、什么叫最小相位系统？

答：开环传递函数的极点和零点均位于s 左半平面的系统，称为最小相位系统。

5、已知系统的开环渐近对数幅频特性曲线如图所示(1)试问c ω=？ (2)该系统为几型系统？

答： c ω=3ω，为Ⅰ型系统。

6、系统的稳定性定义是什么？

答：系统受到外界扰动作用后，其输出偏离平衡状态，当扰动消失后，经过足够长的时间，若系统又恢复到原平衡状态，则系统是稳定的，反之系统不稳定。

7、系统稳定的充分和必要条件是什么？

答：系统的全部特征根都具有负实部，或系统传递函数的全部极点均位于s 平面的左半部。

8、什么叫校正？常用的校正方式有哪些？

答：在系统中增加新的环节，以改善系统性能的方法称为校正。

串联校正，按其性质可分为：相位超前校正；相位迟后校正；相位迟后──超前校正。并联校正，又分为反馈校正；顺馈校正。

9、相位超前校正、相位迟后校正的特点和适用情况如何？

答：相位超前校正①加大相位裕量，提高稳定性。②提高快速性。③是高通滤波器，降低抗高频干扰能力。

相位迟后校正①主要提高开环增益，从而提高稳态精度。②是低通滤波器，对高频干扰，噪声有衰减作用。③降低快速性。

四、分析、计算、综合题（共6小题，每小题8分，共48分）

1、试建立下图所示系统的传递函数。其中电压()r u t 为输入量；电压()c u t 为输出量； R （电阻），C （电容）均为常数。

解：应用复数阻抗概念可写出

s C R s U c 221)(+ = s C R s C R s C R s U r 111112111)(+⋅++ 整理得)()(s U s U r c = 1

)(1)(21221122121221122121+++++++s C R C R C R s C C R R s C R C R s C C R R

2、用梅逊公式求下图所示控制系统的传递函数

()()C s R s 。 -1 -H 1(s )

G 2(s ) G 1(s ) G 3(s )

1 R (s ) C (s ) 1 G 4(s )

-H 2(s )