1、可編輯版 自動控制原理 1、 選擇題1、采用負反饋形式連接后，則 ( D )A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定； B、系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高；C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D、需要調整系統(tǒng)的結構參數，才能改善系統(tǒng)性能。2、下列哪種措施對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果 ( A )。A、增加開環(huán)極點； B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋；C、增加開環(huán)零點； D、引入串聯(lián)超前校正裝置。3、系統(tǒng)特征方程為 ，則系統(tǒng) (C )A、穩(wěn)定； B、單位階躍響應曲線為單調指數上升；C、臨界穩(wěn)定； D、右半平面閉環(huán)極點數。4、系統(tǒng)在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，說明 (A )A、 型別； B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、 輸入幅值過大；

2、D、閉環(huán)傳遞函數中有一個積分環(huán)節(jié)。5、穩(wěn)態(tài)誤差可表示為（D）。A B C D6、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標(A) 。A、超調 B、穩(wěn)態(tài)誤差 C、調整時間 D、峰值時間7、已知開環(huán)幅頻特性如圖2所示， 則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是(B)。 系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng)圖2A、系統(tǒng) B、系統(tǒng) C、系統(tǒng) D、都不穩(wěn)定8、若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度，則下列說法正確的是 (C )。A、不穩(wěn)定； B、只有當幅值裕度時才穩(wěn)定；C、穩(wěn)定； D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9、若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數為，則該校正裝置屬于(B)。 A、超前校正 B、滯后校正 C、滯后-超前校正 D、不能判斷10、下列串聯(lián)校

3、正裝置的傳遞函數中，能在處提供最大相位超前角的是：（B）A、 B、 C、 D、11、關于傳遞函數，錯誤的說法是 (B) A 傳遞函數只適用于線性定常系統(tǒng)； B 傳遞函數不僅取決于系統(tǒng)的結構參數，給定輸入和擾動對傳遞函數也有影響； C 傳遞函數一般是為復變量s的真分式；D 閉環(huán)傳遞函數的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。12、下列哪種措施對改善系統(tǒng)的精度沒有效果 (C)。A、增加積分環(huán)節(jié) B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益K C、增加微分環(huán)節(jié) D、引入擾動補償13、高階系統(tǒng)的主導閉環(huán)極點越靠近虛軸，則系統(tǒng)的 ( D ) 。A、準確度越高 B、準確度越低 C、響應速度越快 D、響應速度越慢14、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為

4、，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為 ( C )。A、 50 B、25 C、10 D、5 15、已知系統(tǒng)前向通道和反饋通道的傳遞函數分別為，當閉環(huán)臨界穩(wěn)定時，值應為（C）。A-1 B-0.1 C0.1 D116、開環(huán)頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標( A ) 。A、超調 B、穩(wěn)態(tài)誤差 C、調整時間 D、峰值時間17、已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是(B)A、 B 、 C 、 D、18、若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點，則下列說法不正確的是 (B)。 A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性； B、會增加系統(tǒng)的信噪比；C、會使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動； D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。19、開

5、環(huán)對數幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的(A)。A、穩(wěn)態(tài)精度 B、穩(wěn)定裕度 C、抗干擾性能 D、快速性20、下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是(D)。 A、閉環(huán)極點為的系統(tǒng) B、閉環(huán)特征方程為的系統(tǒng)C、階躍響應為的系統(tǒng) D、脈沖響應為的系統(tǒng)21、關于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，正確的說法是：(C) A、 一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號時無誤差 ；B、 穩(wěn)態(tài)誤差計算的通用公式是；C、 增大系統(tǒng)開環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差；D、 增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。22、適合應用傳遞函數描述的系統(tǒng)是 ( A )。A、單輸入，單輸出的線性定常系統(tǒng)； B、單輸入，單輸出的線性時變系統(tǒng)；C、單輸入，單輸出的定常系

6、統(tǒng)； D、非線性系統(tǒng)。23、若某負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為 (D )。A、 B、 C、 D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關24、非單位負反饋系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數為G(S)，反饋通道傳遞函數為H(S)，當輸入信號為R(S)，則從輸入端定義的誤差E(S)為 ( D )A、 B 、C 、 D、25、設一單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，要求，則K=(A)。A40 B20 C30 D1026、閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數幅頻特性的：（D）A、低頻段 B、開環(huán)增益 C、高頻段 D、中頻段 27、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，當輸入信號是時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是( D

7、)A、 0 ； B、 ； C、 10 ； D、 2028、關于系統(tǒng)零極點位置對系統(tǒng)性能的影響，下列觀點中正確的是(A)A 、 如果閉環(huán)極點全部位于S左半平面，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。穩(wěn)定性與閉環(huán)零點位置無關；B、 如果閉環(huán)系統(tǒng)無零點，且閉環(huán)極點均為負實數極點，則時間響應一定是衰減振蕩的；C 、 超調量僅取決于閉環(huán)復數主導極點的衰減率，與其它零極點位置無關； D、 如果系統(tǒng)有開環(huán)極點處于S右半平面，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。29、設二階振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數，則其對數幅頻特性漸近線的交接頻率為（B）A2rad/sB4rad/s C8rad/sD16rad/s30、單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為：，則閉環(huán)系統(tǒng)單位階躍

8、響應的調節(jié)時間ts（2%誤差帶）及閉環(huán)單位階躍響應的穩(wěn)態(tài)誤差為：（C）A4T.， B C ， D4T.，031、關于奈氏判據及其輔助函數 F(s)= 1 + G(s)H(s)，錯誤的說法是 (A)A、 F(s)的零點就是開環(huán)傳遞函數的極點B、 F(s)的極點就是開環(huán)傳遞函數的極點C、 F(s)的零點數與極點數相同D、 F(s)的零點就是閉環(huán)傳遞函數的極點32、已知負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為 ( D )。A、 B、 C、 D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關 33、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點越靠近S平面原點，則 ( D ) 。 A、準確度越高 B、準確度越低 C、響應速度越快 D、響應

9、速度越慢34、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為 ( C )。A、 100 B、1000 C、20 D、不能確定35、根據給定值信號的特點分類，控制系統(tǒng)可分為(A )。A.恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋反饋復合控制系統(tǒng)C.最優(yōu)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)36、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數中，能在處提供最大相位超前角的是 ( B )。A、 B、 C、 D、37、關于P I 控制器作用，下列觀點正確的有(A)A、 可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高，消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差；B、 積分部分主要是用來改善系統(tǒng)動態(tài)性能的；C、 比例系數無

10、論正負、大小如何變化，都不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；D、 只要應用P I控制規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。38、關于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點正確的是 (C)。 A、 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項系數都為正數； B、 無論是開環(huán)極點或是閉環(huán)極點處于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定； C、 如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項系數為負數，系統(tǒng)不穩(wěn)定； D、 當系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時，系統(tǒng)不穩(wěn)定。39、關于系統(tǒng)頻域校正，下列觀點錯誤的是(C)A、 一個設計良好的系統(tǒng)，相角裕度應為45度左右；B、 開環(huán)頻率特性，在中頻段對數幅頻特性斜率應為；C、 低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動態(tài)

11、性能要求決定；D、 利用超前網絡進行串聯(lián)校正，是利用超前網絡的相角超前特性。40、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，當輸入信號是時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是(D) A、 0 B、 C、 10 D、 2041、一階系統(tǒng)的階躍響應（ ）。 A、當時間常數T較大時有超調 B、當時間常數T較小時有超調 C、有超調 D、無超調42、下面關于閉環(huán)主導極點敘述正確的是（ ）。 A、距離虛軸最近的閉環(huán)極點一定是主導極點 B、閉環(huán)主導極點是實數極點 C、閉環(huán)主導極點是一對共軛復數 D、以上都不對43、系統(tǒng)的穩(wěn)定性只取決于系統(tǒng)的（）而與（）及（）無關。（ ） A、輸入、輸出、外作用 B、結構參數、系統(tǒng)狀態(tài)、外作用 C、結

12、構參數、初始條件、外作用 D、輸入、系統(tǒng)狀態(tài)、外作用44、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當無阻尼自振頻率保持不變時，（ ）。 A、阻尼比越大，系統(tǒng)調節(jié)時間越大 B、阻尼比越大，系統(tǒng)調節(jié)時間越小 C、阻尼比越大，系統(tǒng)調節(jié)時間不變 D、阻尼比越大，系統(tǒng)調節(jié)時間不定45、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是： A、開環(huán)傳遞函數的所有極點均位于S復平面的左半平面。 B、閉環(huán)傳遞函數的所有極點均位于S復平面的左半平面。 C、閉環(huán)特征方程式的所有根均具有負實部。 D、以上答案都不正確。46、輸入量為單位斜坡函數時，要使系統(tǒng)為無差系統(tǒng)，系統(tǒng)類型必須為： A、0型 B、1型 C、2型 D、2型以上2、 簡答題1.試建立如圖1

13、所示電路的動態(tài)微分方程，并求傳遞函數。圖1解：1、建立電路的動態(tài)微分方程根據KCL有 (2分)即 (2分)2、求傳遞函數對微分方程進行拉氏變換得 (2分)得傳遞函數 (2分)2.（共20分）系統(tǒng)結構圖如圖2所示：圖21、寫出閉環(huán)傳遞函數表達式；（4分）2、要使系統(tǒng)滿足條件：,試確定相應的參數和；（4分）3、求此時系統(tǒng)的動態(tài)性能指標；（4分）4、時，求系統(tǒng)由產生的穩(wěn)態(tài)誤差；（4分）5、確定，使干擾對系統(tǒng)輸出無影響。（4分）解：1、（4分） 2、（4分） 3、（4分） 4、（4分） 5、（4分）令：得：3.（共22分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數幅頻特性曲線如圖3所示：1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數；（

14、8分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。（3分）3、求系統(tǒng)的相角裕度。（7分）4、若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？（4分）解：1、從開環(huán)波特圖可知，原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個積分環(huán)節(jié)、兩個慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應有以下形式 (2分)由圖可知：處的縱坐標為40dB, 則, 得 (2分) （2分）故系統(tǒng)的開環(huán)傳函為 （2分）2、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性：開環(huán)頻率特性 （1分）開環(huán)幅頻特性 （1分）開環(huán)相頻特性： （1分）3、求系統(tǒng)的相角裕度： 求幅值穿越頻率，令 得（3分） （2分） （2分）對最小相位系統(tǒng) 臨界穩(wěn)定4、

15、（4分）可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度：增加串聯(lián)超前校正裝置；增加串聯(lián)滯后校正裝置；增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置；增加開環(huán)零點；增加PI或PD或PID控制器；在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋。4.(8分)寫出下圖4所示系統(tǒng)的傳遞函數（結構圖化簡，梅遜公式均可）。圖4解：傳遞函數G(s):根據梅遜公式 （1分）4條回路:, ， 無互不接觸回路。（2分）特征式： （2分）2條前向通道: ； （2分）（1分）5.（共20分）設系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數 ，試求： 1、； ；時單位階躍響應的超調量、調節(jié)時間及峰值時間。（7分） 2、；和；時單位階躍響應的超調量、調節(jié)時間和峰值時間。（7分）3、 根據計算結果，討論參數

16、、對階躍響應的影響。（6分）解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳函的標準形式為：，其中 1、當 時， （4分）當 時， （3分）2、當 時， （4分）當 時， （3分）3、根據計算結果，討論參數、對階躍響應的影響。（6分）(1)系統(tǒng)超調只與阻尼系數有關，而與時間常數T無關，增大，超調減小；（2分）(2)當時間常數T一定，阻尼系數增大，調整時間減小，即暫態(tài)過程縮短；峰值時間增加，即初始響應速度變慢； （2分）(3)當阻尼系數一定，時間常數T增大，調整時間增加，即暫態(tài)過程變長；峰值時間增加，即初始響應速度也變慢。 （2分）6.（共22分）已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為 ，試： 1、用奈奎斯特判據判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10

17、分）2、若給定輸入r(t) = 2t2時，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25，問開環(huán)增益K應取何值。（7分）3、 求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度。（5分）解：1、系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為（2分）幅頻特性：， 相頻特性：（2分）起點：；（1分）終點：；（1分） ，圖2曲線位于第3象限與實軸無交點。（1分）開環(huán)頻率幅相特性圖如圖2所示。 判斷穩(wěn)定性：開環(huán)傳函無右半平面的極點，則，極坐標圖不包圍（1，j0）點，則根據奈氏判據，ZP2N0 系統(tǒng)穩(wěn)定。（3分） 2、若給定輸入r(t) = 2t2時，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25，求開環(huán)增益K：系統(tǒng)為1型，位置誤差系數K P =，速度誤差系數KV =K ， （2分）依

18、題意： ， （3分）得 （2分）故滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的開環(huán)傳遞函數為3、滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求系統(tǒng)的相角裕度：令幅頻特性：，得， （2分）， （1分）相角裕度： （2分）7.(12分)已知系統(tǒng)的結構如圖5 所示，其中，輸入信號為單位斜坡函數，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(6分)。分析能否通過調節(jié)增益 ，使穩(wěn)態(tài)誤差小于 0.2 (6分)。一G(s)R(s)C(s)圖 5 解：型系統(tǒng)在跟蹤單位斜坡輸入信號時，穩(wěn)態(tài)誤差為（2分）而靜態(tài)速度誤差系數（2分）穩(wěn)態(tài)誤差為。（2分）要使必須，即要大于5。（4分）但其上限要符合系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。可由勞斯判據決定其上限。系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程是（1分）構造勞斯表如下為使首列大于0，必須。

19、綜合穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性要求，當時能保證穩(wěn)態(tài)誤差小于0.2。（1分）8.已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為均大于0 ，試用奈奎斯特穩(wěn)定判據判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (16分) 解：由題已知：，系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為（2分）開環(huán)頻率特性極坐標圖 起點：；（1分）終點：；（1分） 圖2五題幅相曲線1與實軸的交點：令虛頻特性為零，即得（2分）實部（2分）開環(huán)極坐標圖如圖2所示。（4分）由于開環(huán)傳函無右半平面的極點，則當時，極坐標圖不包圍（1，j0）點，系統(tǒng)穩(wěn)定。（1分）當時，極坐標圖穿過臨界點（1，j0）點，系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。（1分）當時，極坐標圖順時針方向包圍（1，j0）點一圈。 按奈氏判據，ZPN2。系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2分)閉環(huán)

20、有兩個右平面的極點。9.已知最小相位系統(tǒng)的對數幅頻特性如圖6所示。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數。(16分)L()1110202-20-40-40圖 6 -10dB解：從開環(huán)波特圖可知，系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、兩個積分環(huán)節(jié)、一個一階微分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)。故其開環(huán)傳函應有以下形式 (8分)由圖可知：處的縱坐標為40dB, 則,得 (2分)又由的幅值分貝數分別為20和0，結合斜率定義，有，解得 rad/s(2分)同理可得或 ，得 rad/s(2分) 故所求系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為(2分)10.寫出下圖7所示系統(tǒng)的傳遞函數（結構圖化簡，梅遜公式均可）。 圖7解：傳遞函數G(s):根據梅遜公式 （2分）3條回路:,， （1分）1對互不接觸回路: （1分）（2分）1條前向通道: （2分）（2分）十一系統(tǒng)結構如下圖8所示，求系統(tǒng)的超調量和調節(jié)時間。（12分）R(s)C(s) 圖8解：由圖可得系統(tǒng)的開環(huán)傳函為： （2分）因為該系統(tǒng)為單位負反饋系統(tǒng)，則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為， （2分）與二階系統(tǒng)的標準形式 比較，有 （2分）解得 （2分）所以 （2分） （2分）或，十二已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對數幅頻特性如下圖9所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為：（共30分） 1、 寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數,并求其相角裕度，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（10分） 2、