自动控制原理八套习题集

自动控制原理1

一、 单项选择题（每小题1分，共20分）

1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ C ）

A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A）上相等。

A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率

3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ C ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（A ）

A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线

5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ d ）

A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节

6. 若系统的开环传 递函数为

10，则它的开环增益为（c ）

s(5s?2)5，则该系统是（b ） 2 s?2s?5A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数G(s)?A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以（b ）

A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节G(s)?1?Ts，当频率??1时，则相频特性?G(j?)为（ a ） TA.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ d ）

A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小

11.设系统的特征方程为D?s??s4?8s3?17s2?16s?5?0，则此系统 （ ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 12.某单位反馈系统的开环传递函数为：G?s??k，当k=（ ）时，闭环系统

s(s?1)(s?5)临界稳定。

A.10 B.20 C.30 D.40

13.设系统的特征方程为D?s??3s4?10s3?5s2?s?2?0，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）

A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为G?s??差为（ ）

5，当输入为单位阶跃时，则其位置误2s?6s?s 1

A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?s?1，则它是一种（ ）

10s?1A.反馈校正 B.相位超前校正 C.相位滞后—超前校正 D.相位滞后校正 16.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（ ）

A.ess?limE(s) B.ess?limsE(s)

s?0s?0C.ess?limE(s) D.ess?limsE(s)

s??s??17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ） A.减小增益 B.超前校正 C.滞后校正 D.滞后-超前 18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）

A.圆 B.上半圆 C.下半圆 D.45°弧线 19.开环传递函数为G(s)H(s)=

K,则实轴上的根轨迹为（ ） 3s(s?3)A.(-3，∞) B.(0，∞) C.(-∞，-3) D.(-3，0) 20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ ）反馈的传感器。 A.电压 B.电流 C.位移 D.速度

二、 填空题（每小题1分，共10分）

21.闭环控制系统又称为 系统。

22.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 相同。

23.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。 24.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 有关。

25.对于最小相位系统一般只要知道系统的 就可以判断其稳定性。 26.一般讲系统的位置误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。

27.超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的 明显上升，从而具有较大 的稳定裕度。

28.二阶系统当共轭复数极点位于 线上时，对应的阻尼比为0.707。 29.PID调节中的“P”指的是 控制器。

30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ _越好。 三、 名词解释（每小题3分，共15分）

31.稳定性

32.理想微分环节 33.调整时间 34.正穿越 35.根轨迹 四、 简答题（每小题5分，共25分）

36.为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 ? 举例说明。

37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数T ？其调整时间ts和时间常数T有何关系，为什么？

38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。 39.什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之间有什么关系?

2

40.根轨迹的分支数如何判断？举例说明。 五、 计算题（第41、42题每小题5分，第43 、44题每小题10分，共30分）

41.求图示方块图的传递函数，以Xi (s)为输入，X0 (s)为输出。 G4 + X0(s) Xi(s) + + + + G1 G2 - - G3 - H2 H3 H1 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。 x0 k1 k2 fi M D 43.欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为20%，峰值时间为2秒，试确定K和 K1值。

Xi(s) + X0(s) 1K

s2 1+K1s

44.系统开环频率特性由实验求得，并已用渐近线表示出。试求该系统的开环传递函数。(设系统是最小相位系统)。

自动控制原理2

一、 单项选择题（每小题1分，共20分）

1. 系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ ）

A.最优控制 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优设计

2. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。

3

A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量

3. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ ）指标密切相关。

A.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差 4. 主要用于产生输入信号的元件称为（ ）

A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件

15. 某典型环节的传递函数是G?s??，则该环节是（ ）

5s?1A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节

6. 已知系统的微分方程为3??0?t??6x?0?t??2x0?t??2xi?t?，则系统的传递函数是（ ） x2 B.23s2?6s?23s2C.2 D.22s?6s?32sA.

1

?6s?21

?6s?37. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ）

A.并联越过的方块图单元 B.并联越过的方块图单元的倒数 C.串联越过的方块图单元 D.串联越过的方块图单元的倒数

78. 设一阶系统的传递G(s)?，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（ ）

s?2A.7 B.2 C.7 D.1

229. 时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（ ）

A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量

10. 二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ ）

A.谐振频率 B.截止频率 C.最大相位频率 D.固有频率 11.

设系统的特征方程为D?s??s4?2s3?s2?2s?1?0，则此系统中包含正实部特征的个数

为（ ）

A.0 B.1 C.2 D.3

12. 一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量?为（ ）

A.0～15? B.15?～30? C.30?～60? D.60?～90? 13.

设一阶系统的传递函数是G?s??2，且容许误差为5%，则其调整时间为（ ） s?114.

A.1 B.2 C.3 D.4 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（ ） A.

s?dKKK B. C. D.2 Ts?1s(s?a)(s?b)s(s?a)s(s?a)4，当输入为单位斜坡时，其加速度误

s2(s2?3s?2)15. 单位反馈系统开环传递函数为G?s??差为（ ）

4

A.0 B.0.25 C.4 D.? 16.

若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?s?1，则它是一种（ ）

0.1s?117.

A.相位超前校正 B.相位滞后校正 C.相位滞后—超前校正 D.反馈校正 确定根轨迹大致走向，一般需要用（ ）条件就够了。

A.特征方程 B.幅角条件 C.幅值条件 D.幅值条件+幅角条件 某校正环节传递函数Gc(s)?18.

100s?1，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ ）

10s?1A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)

19.

系统的开环传递函数为

K，则实轴上的根轨迹为（ ）

s(s?1)(s?2)A.(-2，-1)和（0，∞） B.(-∞，-2)和(-1，0) C.(0，1)和(2，∞) D.(-∞，0)和(1，2)

20. A、B是高阶系统的二个极点，一般当极点A距离虚轴比极点B距离虚轴大于（ ）时，分析系统时可忽略极点A。

A.5倍 B.4倍 C.3倍 D.2倍 二、 填空题（每小题1分，共10分）

21.“经典控制理论”的内容是以 为基础的。

22.控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性化的精度 。

23.某典型环节的传递函数是G(s)?1，则系统的时间常数是 。 s?224.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化。

25.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和 来做出判断。 26.一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。 27.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 。

28.系统主反馈回路中最常见的校正形式是 和反馈校正 29.已知超前校正装置的传递函数为Gc(s)?2s?1，其最大超前角所对应的频率

0.32s?1?m? 。

30.若系统的传递函数在右半S平面上没有 ，则该系统称作最小相位系统。 三、 名词解释（每小题3分，共15分）

31.数学模型 32.反馈元件 33.最大超调量 34.频率响应 35.幅值裕量 四、 简答题（每小题5分，共25分）

36.开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么？ 37.如何用实验方法求取系统的频率特性函数？

38.伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的型次有何关系？ 39.根轨迹与虚轴的交点有什么作用? 举例说明。 40.系统闭环零点、极点和性能指标的关系。

5

C2

43.已知具有局部反馈回路的控制系统方块图如图所示，求： (1)系统稳定时Kf 的取值范围； (2)求输入为x(t)?12t2时，系统的静态加速度误差系数Ka； (3)说明系统的局部反馈Kf s对系统的稳态误差ess的影响。 Xi(s) s?11X0(s) - s- s(s?1) Kfs

44.伺服系统的方块图如图所示，试应用根轨迹法分析系统的稳定性。

Xi(S) K1X0(S) - 0.5s?1s(s?1)

自动控制原理8

1. 输入与输出均已给出，确定系统的结构和参数，称为（ ）

A.最优设计 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优控制 2. 对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。 A.微分 B.相乘 C.加减 D.相除 3. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）

A.比较元件 B.给定元件 C.执行元件 D.放大元件 4. 某环节的传递函数是G?s??5s?3?2s，则该环节可看成由（ ）环节串联而组成。A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分

5. 已知系统的微分方程为6x?0?t??2x0?t??2xi?t?，则系统的传递函数是（ ） A.

13s?1 B.2123s?1 C.6s?2 D.3s?2

6. 梅逊公式主要用来（ ）

A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 7. 一阶系统G(s)=

KTs?1的放大系数K愈小，则系统的输出响应的稳态值（ ）

21

A.不变 B.不定 C.愈小 D.愈大 8. 二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是 （ ） A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量

9. 在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（ ）来求得输出信号的幅值。

A.相位 B.频率 C.稳定裕量 D.时间常数 10.设开环系统频率特性G(jω)=

4，当ω=1rad/s时，其频率特性幅值A(1)=（ ） 3(1?j?)2 B.42 C.2 D.22 4111.一阶惯性系统G(s)?的转角频率指??（ ）

s?2A.

A.2 B.1 C.0.5 D.0

K12.设单位负反馈控制系统的开环传递函数G(s)?，其中K>0，a>0，则闭环控制s(s?a)系统的稳定性与（ ）

A.K值的大小有关 B.a值的大小有关 C.a和K值的大小无关 D.a和K值的大小有关

13.已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（ ） A.0.707 B.0.6 C.1 D.0

14.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 15.以下关于系统稳态误差的概念正确的是（ ）

A.它只决定于系统的结构和参数 B.它只决定于系统的输入和干扰 C.与系统的结构和参数、输入和干扰有关 D.它始终为0

16.当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差为（ ） A.0 B.0.1/k C.1/k D.? 17.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?2s，则它是一种（C） A.相位滞后校正 B.相位超前校正 C.微分调节器 D.积分调节器

18.在系统校正时，为降低其稳态误差优先选用（ ）校正。

A.滞后 B.超前 C.滞后-超前 D.减小增益 19.根轨迹上的点应满足的幅角条件为?G?s?H?s??（ ） A.-1 B.1

C.±(2k+1)π/2 (k=0,1,2,?) D.±(2k+1)π(k=0,1,2,?) 20.主导极点的特点是（ ）

A.距离虚轴很近 B.距离实轴很近 C.距离虚轴很远 D.距离实轴很远

22

21.对控制系统的首要要求是系统具有 。

22.利用终值定理可在复频域中得到系统在时间域中的 。 23.传递函数反映了系统内在的固有特性，与 无关。 24.若减少二阶欠阻尼系统超调量，可采取的措施是 。 25.已知超前校正装置的传递函数为Gc(s)?2s?1，其最大超前角所对应的频率

0.32s?1?m?__ __。

26.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化 27.某典型环节的传递函数是G(s)?1，则系统的时间常数是 。 s?228.在扰动作用点与偏差信号之间加上 能使静态误差降为0。 29.微分控制器是针对被调量的 来进行调节。 30.超前校正主要是用于改善稳定性和 。

31.准确性 32.速度误差 33.峰值时间 34.负穿越

35.根轨迹的终止角

36.非线性特性函数线性化的本质和方法是什么? 37.分析误差平方积分性能指标的特点及其原因。 38.乃氏图作图的一般方法是什么？ 39.如何用试探法来确定PID参数?

40.什么是偶极子？偶极子起什么作用，请举例说明。

41.系统方框图如下，求其传递函数 C?s?。 R(s)H2(s) G5(s) C (s) + R (s) + G(s) GG(s) G(s) 1(s) 324Δ+ ? ? H1(s) 42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。 R2 R1 C1 u i (t) C2 ? + u 0 (t) 23

43.已知系统的传递函数G(S)?10(10S?1)，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的

S?1Bode图。

44.单位反馈系统的开环传递函数为G1k(s)?s?1，求: 1)系统在单位阶跃信号输入下的稳态偏差是多少；

2)当系统的输入信号为x?i(t)?sin(t?30),系统的稳态输出？

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