自动控制理论试题及答案.doc

二000年下半年高等教育自学考试全国统一命题考试自动控制理论试题（电力系统及其自动化专业本科）本试题分两部分，第一部分为选择题，1页至2页，第二部分为非选择题，2页至8页，共8页，共8页；选择题20分，非选择题80分，满分100分。考试时间150分钟。第一部分 选择题一、单项选择题（本大题共15小题，前10小题每题1分，后5小题每题2分，共20分）在每小题列出的四个选项中有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。1.实际生产过程的控制系统大部分是 【 】 A.一阶系统 B.二阶系统 .低阶系统 .高阶系统.若开环传递函数G(s)H(s)不存在复数极点和零点，则 【 】 . 没有出射角和入射角 . 有出射角和入射角 C. 有出射角无入射角落 D. 无出射角有入射角3.若开环传递函数为, 此时相位裕量和的关系是 【 】 A. 随K增加而增大 B.随K增大而减小 C.以上都不是 D.与K值无关4.超前校正装置的最大超前相角 【 】 A. B. C. D.5.对于同一系统的状态变量和状态空间描述具有 【 】 . 状态变量具有唯一性，状态空间描述具有非唯一性 . 状态变量具有非唯一性，状态空间描述具有唯一性 . 状态变量具有非唯一性，状态空间描述也具有非唯一性 . 状态变量具有唯一性，状态空间描述也具有唯一性6.在工程问题中，常用_数学模型来表达实际的系统。 【 】 . 精确的 . 复杂的 C. 简化的 . 类似的. 正弦输入函数r(t)的数学表达式是 【 】 A.r B. C. D.8.二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近线斜率为_dB/dec。 【 】 A.40 B. -20 C. -40 D. 09.欲改善系统动性能，一般采用 【 】 A.增加附加零点 B. 增加附加极点 B.同时增加附加零点，极点 D.A,B,C均不行而用其它方法10.在各种校正方式中，_是最常见的一种，常加在系统中能量最小的地方。 【 】 A.并联校正 B.串联校正 C.局部反馈校正 D.前馈校正11.设系统的开环传递函数为， 要使系统稳定，K值的取值范围为 【 】 A.K0 B. K40 C. 0K40 D. 0K3012.一阶系统G(s)的单位脉冲响应是y(t) = _。 【 】 A. B. C. D. Ke-t/T13.设开环系统的频率特性为G(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_rad/s。 【 】 A.0.1 B. 1 C. 10 D. 214.负载效应_。 A.不仅存在于电气环节，在其它类型的环节上也可能存在 B.不存在于电气环节，只存在于其它类型的环节 C.只存在于电气环节，不存在于其它类型的环节 D.任何环节都不存在15.若系统具有状态可控性，则常系数a,b的关系应满足 。 【 】A.a-b0 B. 2b2-b-a0 C.a-b=0 D.2b2-b-a=0第二部分 非选择题一、填空题（本大题共10小题， 每小题1分，共10分）16控制系统的稳态误差一般要求在被控量稳定值的_以内。17在励磁控制系统中，_是被控对象。18采用拉氏变换，可将系统的_ 方程转换成_方程求解。19控制系统的分析和综合方法有_，时域法，根轨迹法，状态空间法等。20当K0时，0型系统的奈氏图始于_的有限值处。21比例环节的对数幅频特性L（）= 。22闭环频率特性的性能指标有_,_和频带宽度b。23如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环零点之间，那么这两个零点之间必定存在_。24超前校正装置的奈氏曲线为一个_。25在给定时刻t，状态向量X(t)在状态空间中是_。三、名词解释题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）26连续控制系统27特征方程式28二阶系统（附微分方程式或传递函数描述）29频率特性30渐近稳定性四、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）31对自动控制系统的性能要求是什么？32某环节的动态方程为y，试写出该环节的传递函数，并画出其阶跃响应曲线。33控制系统的典型输入信号有哪几种？试写出其数学表达式。34设开环系统的传递函数为，试问G(s)是否为最小相位传递函数？为什么？35已知负反馈系统的奈氏图如下图所示，设开环增益K=500，在S平面右半部开环极点数P=0，试确定K为何值时系统稳定，为何值时系统不稳定。36如何充分发挥滞后超前校正装置的作用？五、计算题（本大题共4小题，共36分）37.（8分）已知单位反馈控制系统的开环传递函数为 求：1）r(t)=1(t)时的输出y(t)；2） 求调整时间。38（8分）设开环传递函数为 ，其中z1a0，试绘制根轨迹的大致图形。39(10分)单位负反馈系统的开环传递函数为: （1）试绘制开环系统的极坐标草图； （2）确定相频特性()=对应的频率值g及幅值|G(jg )|。40（10分）设系统状态空间描述中，矩阵A，B，C分别为 试判断系统的可控性和输出可控性。二000年下半年高等教育自学考试全国统一命题考试自动控制理论试题参考答案及评分标准（电力系统及其自动化专业本科）一、单项选择题（本大题共15小题，前10小题1分，后5题每小题2分，共20分）1.D 2. A 3. B 4. A 5.C 6. C 7. C 8. C 9. A 10. B11.D 12. C 13. B 14. A 15. B 二、填空题（本大题共10小题， 每小题1分，共10分）16.2%或5% 17. 发电机 18.微分，代数 19. 频域法 20.正实轴 21.20lgk 22. 谐振峰值Mr，谐振频率r 23.会合点 24. 半圆 25.一个点三、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，共10分）26.其信号都是时间的连续函数的控制系统。27.传递函数的分母多项式称为系统的特征方程式。28.由二阶微分方程或传递函数描述的系统称为二阶系统。 二阶系统的微分方程为式中阻尼比，n自然振荡频率x(t)输入信号，y(t)输出信号二阶系统的传递函数为注：微分方程或传递洗耳恭听数不写扣1分）29.线性定常系统在正弦输入时，稳态输出yss(t)与输入x(t)的振幅比和相位移随频率而变化的函数关系称为系统的频率特性 （1分）即 （1分） 30.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），称为渐近稳定性。四、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）31.【参考答案及评分标准】 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。 每种要求各1分，综合叙述1分）32.【参考答案及评分标准】 传递函数为 (2分)1y(s) t (2分) 阶跃响应曲线33.【参考答案及评分标准】1） 阶跃函数式中x0阶跃进函数的幅值。2） 斜坡函数 式中v斜坡函授数的斜率3） 抛物线函数式中R常数4） 脉冲函数式中R常数 无穷小值5） 正弦函数x(t) = Asin(t+)式中A正弦函数的最大幅值角频率 相位角（注：答对4种以上得满分，答对1种得1分）34.【参考答案及评分标准】1） 由劳斯判据判断开环极点是否位于S平面左半部S3 1 10S2 10 1S1 9.9 0S0 1由劳斯判据知开环极点全部位于S平面左半部 3分2)G(s)的开环零点z=-2位于S平面左半部，故系统为最小相位系统。 1分35.【参考答案及评分标准】 25K104, 0K10时系统稳定 2分 10K104时系统不稳定 2分36.【参考答案及评分标准】 滞后部分设置在低频段,（2分）超前部分设置在中频段 2分五、计算题（本大题共4小题，共36分，各小题分标在题后）36.（8分）【参考答案及评分标准】解：系统的闭环传递函数为37.（8分）【参考答案及评分标准】 解：系统的闭环传递函数为 2分 2分1） 2分当=2%时，一阶系统的ta=4T=40.05=0.2秒 （2分）38.（10分）【参考答案及评分标准】 39.（10分）【参考答案及评分标准】解：求 （1） （2分） 1）当 （2分）当 （2分）极坐标草图如右图所示（2分） 2）写出 （2） （1分） （1分）由题意知即 （1分）将g=1代入（2）式，得 （1分）40.（10分）【参考答案及评分标准】 解：可控性判断矩阵为P=B AB A2B A3B （1分） 1分 1分 1分显见RankP4, 系统不可控。输出可控矩阵为（D=0）CP = CB CAB CA2B CA3B 3分系统输出可控。 1分work gradually expanding the scope of the inspection. (3) check daily check, annual inspection and special inspection. 1) daily check should prepare records, found that the problem should be reported to the supervisor in a timely manner and, if necessary, should be accompanied by a photo or sketch. 2) tour of the year . Summary report, including the findings and the measures to be taken. 3) if exceptional circumstances, such as long-term sustainability of groundwater level high, strong earthquakes, large blasting or blasting out of control, the body changes in the deformation of surrounding rock and abnormal situations, such as a building, special inspection should be carried out. The employer does not pay fees. (4) monitor planted phase at the same time, respond to the site for inspection. (5) keep all without any alteration of the original record, the supervisor has the right to at any time. If the supervisor monitor data error reported, incomplete, false, defect, or delay, right to deduction to pay the costs. (6) monitoring during the contract period, schedule of monitoring data and the original data submitted to the supervisor. 10.7 contract monitoring data collection and preliminary analysis of