自动控制原理题集及答案

承诺：我将严格遵守考场纪律，知道考试违纪、作弊的严重性，还知道请他人代考或代他人考者将被开除学籍和因作弊受到记过及以上处分将不授予学士学位，愿承担由此引起的一切后果。专业 班级 学号 学生签名： 华东交通大学20102011学年第二学期考试卷试卷编号：（A）卷 自动控制原理（D）课程 课程类别：必 闭卷（）、开卷()（ ）：考试日期：2011-06-172008级交通工程1、2班题号一二三四五六七八九十总分累分人签名题分30401515100得分考生注意事项：1、本试卷共5页，总分100分，考试时间120分钟。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。得分评阅人 一、填空题(每题3分，共30分) 1. 自动控制系统可分为线性控制系统和非线性控制系统，其中 线性定常系统的主要特点是自动控制系统的性能一般从三方面进行评价，分别是 齐次性 、 叠加性 和 系统参数不随时间变化 。 2. 自动控制系统一般由被控对象、 测量元件 、 比较机构 、 放大机构 、执行元件、校正装置组成。3. 线性定常系统传递函数定义为： 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与其输入量的拉氏变换之比 ；离散系统脉冲传递函数定义为：在零初始条件下，输出离散时间信号z变换与输入离散时间信号z变换之比 。4. 离散控制系统中，用作数模（D/A）转换的零阶保持器的数学表达式及其拉氏变换分别是为。5. 已知某单位反馈系统的开环传递函数为，则系统在输入的作用下，其输出。6. 一单位反馈控制系统开环传递函数为，则对于5%误差带时，该系统单位阶跃响应的调整时间为 0.9秒 。7. 某单位反馈控制系统开环传递函数为，则系统调整时间（2%误差带）与超调量分别是： 8s 和 30.5% 。8. 系统开环传递函数，则系统的开环增益是 1 。9. 二阶因子的相频表达式为。当时， 0 ；当时，。10. 连续控制系统稳定的充要条件是： 系统闭环传递函数的极点均位于s的左半平面 ；离散控制系统稳定的充要条件是： 系统闭环脉冲传递函数的所有极点均位于z平面上的单位圆内 。11. 时滞环节在时滞时间很小的条件下可近似为另一种典型环节，即 惯性 环节。 12. 自动控制系统的性能一般从三方面进行评价，分别是 、 和 。 2. 按照系统参考输入信号变换规律，系统可分为三类： 、 、 。3. 自动控制系统传递函数通常有三种表达形式，分别是 、 和 。4. 已知某单位反馈系统的开环传递函数为，则系统在输入的作用下，其输出 。5. 一单位反馈控制系统前向通道传递函数为，则对于2%误差带时，该系统单位阶跃响应的调整时间为 。6. 某单位反馈控制系统开环传递函数为，则系统上升时间与超调量分别是： 和 。 7. 系统开环传递函数，则系统的开环增益是 。8. 二阶因子的相频特性 。当时， ；当时， 。9. 对连续信号进行采样，为使采样后的离散信号能不失真的恢复成原来的连续信号，则采样频率必须满足： 。10. 离散控制系统稳定的充要条件是： 。得分评阅人 二、选择题(每题4分，共40分) 1. 一控制系统的单位阶跃响应为，则系统的无阻尼自然频率和系统阻尼比分别是：【 】 A. ， B. ，C. ， D. ，2. 已知控制系统前向通道传递函数为，反馈传递函数为，当输入时，系统的输出为：【 C 】A. B. C. D. 3. 单位反馈系统开环传递函数为，当输入时，系统的输出为：【 B 】A. B. C. D. 4. 某控制系统开环传递函数为，反馈传递函数为当输入时，系统的稳态输出，则为：【 A 】A. B. C. D.无法确定 5. 单位反馈系统开环传递函数为，欲使系统稳定，值范围为：【 B 】A. B. C. D. 6. 单位反馈系统开环传递函数为，当输入信号分别为、时，对应的系统稳态误差为：【 C 】A. 、 B. 、C. 、 D. 、 7. 二阶系统性能指标与阻尼比、相关。当不变，增大时，峰值时间、最大超调量、稳态误差相应变化为：【 A 】A. 增大、减小、增大 B. 减小、减小、增大C. 减小、增大、减小 D. 增大、减小、减小8. 单位反馈控制系统的前向通道传递函数为，反馈传递函数为，则系统的静态误差系数、分别为：【 B 】A. 、 B. 、C. 、 D. 、9. 已知一单位反馈系统是最小相位系统，其开环对数幅频特性曲线只有一个转折频率。当时，分段直线斜率为；时，分段直线斜率为，且，则系统闭环传递函数为：【 A 】 A. B. C. D. 10. 某离散控制系统框图如下所示，则系统输出量的变换为：【 A 】A. B. C. D. 11. 一系统在零初始条件下，其单位阶跃响应为，则系统传递函数为：【 A 】A. B. C. D. 11.12.12. 一系统在零初始条件下，其单位阶跃响应为，则系统的脉冲响应为：A. B. C. D. 13. 如果开环系统稳定性未知，但开环频率响应曲线以顺时针方向围绕旋转周（为任意正整数），则其闭环系统稳定性为：【 C 】A. 无法确定 B. 与开环系统的稳定性和的取值相关C. 不稳定 D. 稳定 14. 一控制系统的闭环传递函数，则系统超调量和对应误差带的调节时间的近似值分别为（已知）： A. ， B. ，C. ， D. ，5. 一单位反馈系统开环传递函数，则取何值时，该系统具有稳定性A. B. 任意实数C. D. 15. 一控制系统前向通路传递函数为，开环传递函数为。若要求系统超调量,峰值时间，则和为：A. ， B. ，C. ， D. ，16. 一单位反馈控制系统的开环传递函数为，则系统的静态误差系数、分别为：A. 、 B. 、C. 、 D. 、17. 一阶控制系统前向通路传递函数为，反馈传递函数为，则该系统单位阶跃响应对应5%和2%误差带的调节时间分别是：【 D 】A. 0.5s和0.6s B. 1.3s和1.4s C. 0.4s和0.3s D. 0.3s和0.4s 18. 二阶系统动态性能指标与阻尼比、相关。当不变，增大时，上升时间、最大超调量、调节时间相应变化为：【 A 】A. 增大、减小、减小 B. 增大、减小、增大C. 减小、增大、减小 D. 不变、减小、减小19. 单位反馈系统开环传递函数为，欲使系统稳定，值范围为：【 D 】A. B. C. D. 20. 系统开环传递函数，、都大于零，则闭环系统稳定性判断为：【 D 】A. 不稳定 B.无法确定系统稳定性C.稳定性与、有关 D. 稳定得分评阅人 三、试概略绘制系统开环传递函数的对数幅频曲线、对数相频曲线以及幅相曲线。(15分) 得分评阅人 四、控制系统方框图如图所示，采用等效化简方法求出，等效化简方法需逐步画出等效变化图。(15分) 得分评阅人 三、已知单位负反馈控制系统的前向通路传递函数为 ，试选择及值已满足下列指标：(1) 时，系统的稳态误差；(2) 时，系统的超调量,调整时间。(15分) 解：（1）当时，, 所以 。 （6分）（2）系统的闭环传递函数为：， （8分） 则， （9分）解得。 （10分） ， （11分） 解得 （12分） 因为，所以，。 （14分）结合，则有：。 （15分）得分评阅人 五、已知单位负反馈系统的前向通路传递函数为，求输入量和时系统的稳态误差。(10分) 解：系统开环传递函数， （1分）故系统的误差传递函数 （3分）当给定量为阶跃函数时 （4分）稳态误差 （7分）当给定量为单位斜坡时， ， （8分）稳态误差 （10分）得分评阅人 四、控制系统方框图如图1所示，分别有等效化简方法 和梅森公式求出，等效化简方法需逐步画出等效变化图。(15分) 第 12 页 共5页