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自动控制理论试卷（三）
（主观题可在试卷反面作答）
一、单项选择题（每小题2分，共30分）
1. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为 ( )
A. 反馈控制系统和前馈控制系统 B. 线性控制系统和非线性控制系统 C. 定值控制系统和随动控制系统 D. 连续控制系统和离散控制系统 2．实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为（ ） A．零
B．大于零 C．奇数
D．偶数
3．PID控制器的传递函数形式是（ ）
11A．5+3s B．5+3 C．5+3s+3
ssD．5+
1 s?14. 已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（ ）
A．稳定 B．临界稳定 C．不稳定 D．无法判断 5. 由电子线路构成的控制器如下图所示，它是 ( ) A.超前校正装置 B.滞后校正装置
C.滞后—超前校正装置 D.超前—滞后校正装置
6.进行串联超前校正后，校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率ω′c的关系，通常是 ( )
'''' A.ωc=?c B.ωc>?c C.ωc
7. 闭环系统特征方程为G(s)H(s)=-1,其中G(s)H(s)的矢量表示为（ ） A．1/（2l+1）π B．1/±(2l+1)π C．1/（±2lπ）
D．1/(±lπ)
（各备选项中l=0,1,2……）
8.状态转移矩阵(t)的重要性质有( )
A. φ(0)=1 B.φ-1(t)=- φ(t) C. φk(t)=kφ(t) D. φ(t1+t2)= φ(t1)+ φ(t2) 9.比例环节的频率特性相位移θ(ω) = ( )
A.90° B.-90° C.0° D.-180° 10. PI控制规律指的是 ( )
A.比例、微分 B.比例、积分 C.积分、微分 D.比例、积分、微分
K11. 设系统的开环传递函数为，S(S?1)(S?5) 要使系统稳定，K值的取值范围为 ( )
A.K>0 B. K<40 C. 0 A.阶跃函数 B.脉冲函数 C.正弦函数 D.抛物线函数 13. 设开环系统的频率特性为G(jω) =1/(1?j?),则其频率特性的极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点的 频率值ω=_____rad/s。 ( ) A.0.1 B. 1 C. 10 D. 2 14.如果二阶振荡环节的对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比ξ的值为 ( ) 1 2 A.0≤ξ≤0.707 B.0<ξ<1 C.ξ>0.707 D.ξ>1 15. 若系统X???X???具有状态可控性，则常系数a,b的关系应满足（ ） 0 a2?1b12 2 A.a-b≠0 B. 2b-b-a≠0 C.a-b=0 D.2b-b-a=0 二、填空题（每小题1分，共10分） 16、将系统的单位脉冲响应进行拉氏变换，则得到 。 17、在励磁控制系统中，_________是被控对象。 18、所谓环节的负载效应，指的是环节的负载对 的影响。 19、采用拉氏变换可将线性系统的微分方程转换成相应的传递函数，故传递函数为________函数。 20、比例环节和延迟环节有一个共同特点，即 。 21、系统的稳态误差与输入信号的形式及 有关。 22、状态方程X=AX+Bu的解为X(t)=_______。 23、在系统开环传递函数中增加极点，对系统的_______性能是不利的。 24、超前校正装置的奈氏曲线为一个____________。 25、对于任意给定时刻t，状态向量X(t)在状态空间中是_________。 ?三、名词解释（每小题3分，共12分） 26、连续控制系统： 27、特征方程式： 28、渐近稳定性： 29、最小相位系统： 四、问答题（每小题5分，共20分） 30、对自动控制系统的性能要求是什么？ 31、控制系统的典型输入信号有哪几种？试写出其数学表达式。 32、在0<ξ<1,ξ=0,ξ≥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? 33、设系统的状态空间描述为X=????41??1?X+ ??2?u ；y=［1 0］X， 试判别系统状态的可控性和可观性。2?3????五、计算题（第34题8分，第35、36题各10分，共28分） 34、已知单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)?1/(s?10) 求：1）r(t)=1(t)时的输出y(t)；求：2）调整时间ts(???2%)。 35、系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数。 36、设系统的开环传递函数为G(S)= K,试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K值范围。 s(s?1)(s?4)2 参考答案 一、选择题： 1.B 2.C 3.C 4.A 5.A 6.C 7.B 8.A 9.C 10.B 11.D 12.D 13.B 14.A 15.B 二、填空题 16、系统的传递函数；17、发电机；18、环节之传递函数；19、复变；20、输入与输出信号的形状相同；21、系统的结构与参数；22、φ(t)X(0)+∫t0φ(t-τ)Bu(τ)dτ；23、动态；24、半圆；25、一个点。 三、名词解释 26、连续控制系统——其所有信号都是时间的连续函数的控制系统。 27、特征方程式——传递函数的分母多项式称为系统的特征方程式。 28、渐近稳定性——指系统没有输入作用时，仅在初始条件作用下，输出能随时间的推移而趋于零（指 系统的平衡状态）的性能。 29、最小相位系统——开环传递函数的极点和零点均位于s左半平面的系统。 四、问答题 30、 对自动控制系统的性能要求为三个方面：稳定性，快速性和准确性。 1)稳定性，是最基本的要求，不稳定的控制系统是不能工作的。 2)快速性，在稳定前提下，希望过渡过程越快越好。 3)准确性，希望动态偏差和静态偏差越小越好。 ?0 , t ? 0 ? x (t ) ? , t ?? ? x 0 31、阶跃函数 x0 ──阶跃进函数的幅值。 ?0,t?0x(t)???vt,t?0 v ──斜坡函授数的斜率 斜坡函数 ?0,t?0?R0,t?0?x(t)??,0?t???x(t)??12??Rt,t?0??0,t???2抛物线函数 ；脉冲函数 R──常数； 正弦函数x(t) = Asin(ωt+θ) 式中A──正弦函数的最大幅值ω──角频率θ──相位角 32、(1)0<ξ<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1；(2)ξ=0时，输出响应为等幅振荡过程； (3)ξ≥1时，输出响应为非周期过程。 (注：或用图示说明也可) 33、rank［B AB］=rank??1?2??=1 34、解：系统的闭环传递函数为 3 10Y(s)100.5G(s)??s?10??10X(s)s?200.05s?11?s?10 2分 Y(s)?1010111?R(s)??(?)s?20s(s?20)2ss?20 2分 y(t)?L?1?Y(s)??1(1?e?20t)2 2分 1） 当Δ=±2%时，一阶系统的ta=4T=4×0.05=0.2秒 （2分） 35、解：信号流图如下： 应用梅森公式求传递函数： P1=G1G2G3G4G5, L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2 G1G2G3G4G5C(s)? R(s)1?G1G2G3G4?G2G3H1?G3G4H236、解：(1)根轨迹的起点、终点及分支数：三条根轨迹分支的起点分别为s1=0,s2=-2,s3=-4；终点为无穷远 处。(2)实轴上的根轨迹：实轴上的0至-2和-4至-∞间的线段是根轨迹。 (3)渐近线：渐近线的倾角分别为±60°，180°。渐近线与实轴的交点为 σa= (4)分离点： 根据公式 ?2?4 = -2 3dK =0, 得： s1=-0.85,s2=-3.15因为分离点必须位于0和-2之间，可见s2不是ds实际的分离点，s1=-0.85才是实际分离点。 (5)根轨迹与虚轴的交点：ω1=0, K=0; ω2,3=±22, K=48 。 根据以上结果绘制的根轨迹如下图所示。 4 搜索更多关于： 自动控制理论模拟试卷及答案3 的文档
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