自动控制原理试卷及答案

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1、系统的传递函数( )。 A．与输入信号有关 B．与输出信号有关

C．完全由系统的结构和参数决定

D．既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关 2、一阶系统的阶跃响应，( )。 A．当时间常数T较大时有超调 C．有超调 3、设单位负反馈控制系统的开环传递函数G0(s)?

B．当时间常数T较小时有超调 D．无超调

K，其中K?0，a?0，则闭

s(s?a)环控制系统的稳定性与（ ）。 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

4、已知系统框图中N 为阶跃干扰信号哪一个系统对于消除或减小扰动误差更好？（ ） A．

B．

D．

C． 5、根轨迹法是利用( ) 在s平面上的分布通过图解的方法求取( ) 的位置。（ ） A．开环零、极点；闭环零点 B．开环零、极点；闭环极点 C．闭环零、极点；开环零点 D．闭环零、极点；开环极点

6、已知某II型系统的开环传递函数为G(s)H(s) 当s从-j0 转到+j0 时，G(s)H(s)的奈氏曲线将以半径为无穷大（ ）。 A. 顺时针转过π弧度

B. 顺时针转过2π弧度

C. 逆时针转过π弧度

D. 逆时针转过2π弧度

7、下列串联校正环节中属于滞后校正的是（ ） A、

1?0.1s

1?0.5s B、

1?5s

1?0.4s C、

5s 1?5s D、

(s?100)(s?0.05s)

10(s?10)(s?0.5)

8、PI控制器的传递函数形式是( )

A．5+3s B．5+4s

11?5s

C． D．?(1?)

1?4s3s

9、下列关于对非线性系统叙述不正确的是( )。 A. 非线性系统不满足叠加原理

B. 非线性系统的稳定性取决与系统本身的结构参数，与初始条件无关 C. 非线性系统能产生自激振荡

D. 非线性系统在正弦输入情况下易产生失真

10、已知闭环采样控制系统结构图如图1所示，则其输出采样信号的Z变换的表达式C(z)为( )。

A.C(z)?G1(z)G2(z)R(z)

1?G1(z)G2H(z) B. C(z)? D. C(z)?G1(z)G2(z)R(z)

1?G1G2H(z)C. C(z)?G1(z)G2(z)R(z)

1?G1(z)G2(z)H(z)

G1G2(z)R(z)

1?G1(z)G2(z)H(z)

图1

二、（本题共15分）图2所示为某控制系统的方框图，(1) 画出相应的信号流图；(2) 根据梅逊公式求出系统的传递函数

C(s)。 R(s)

图2

三、（本小题共8分）设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图3所示，若该系统为单位反馈控制系统，试确定其开环传递函数。

图3

四、（本小题共20分）系统结构如图4所示，G(s)?K，定义误差e(t)?r(t)?c(t)

s(Ts?1)（1）若希望图4中的a图中，系统所有的特征根位于s平面上s??2的左侧，且阻尼比为0.5，求满足条件的K，T的取值范围。

（2）求图4中a系统的单位斜坡输入下的稳态误差。

（3）为了使稳态误差为零，让斜坡输入先通过一个比例微分环节，如图4中的b图所示，试求出合适的K0值。

R(t) C(t) R(t) C(t) G(s) G(s) K0s?1

a b 图4

五、（本小题共7分）已知系统的开环传递函数为G(s)?2，要求：

s(0.5s?1)（1）绘出系统开环极坐标图；

（2） 用Nyquist（奈奎斯特）判据判别闭环系统稳定性。

六、（本小题共16分）

（1）已知一最小相位系统开环的对数幅频特性如图5所示，试写出系统开环传递函数

Wk?s?，计算相角裕量?和增益裕量Kg。

（2）若系统原有的开环传递函数为W?s??所示，求串联校正装置的传递函数。

100?1?0.1s?，而校正后的对数幅频特性如图52s dB L(ω)

40 -2

4 1

-1 100 -2 ω 图5

七、（本题共14分）已知系统结构如图5所示，T为采样周期，T=0.1（秒）

（1） 求图示系统的开环脉冲传递函数G(z)； （2） 求图示系统的闭环脉冲传递函数?(z)； （3） 当K?1时，分析系统的稳定性。

r(t)_TKs(1?0.1s)c(t)

图5

G(s) g(t) G(z)1z 1 sz-11Tz 2 t s(z-1)21z e-at -aT附录 z变换表 s?az-es cos?ts2??2?s??22 sin?tz z-a an 答案部分

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 1、C 2、D 3、C 4、B 5、B 6、B 7、A 8、D 9、B 10、A

二、（本题共15分） 解：（1）信号流图为：

（5分）

注：本小题根据学生画图的情况酌情给分。

（2）由信号流图根据梅逊公式求出系统的传递函数，该信号流图有两条前向通道，它们的

通路增益分别为

（2分）

有五个回路，各回路增益分别为

（4分,其中

回路L2和L3各0.5分，其它的为1分）

信号流图中不存在互不接触回路，控制系统的信号流图的特征式为

（2分）

根据?k的定义，得

（2分）

三、（本小题共8分） 解：

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