自动控制原理期末考试复习题及答案.docx
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自动控制原理期末考试复习题及答案
填空题
1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。
2、传递函数为[12（s+10）]/{（s+2）[（s/3）+1]（s+30）}的系统的零点为_-10_，极点
为_-2__，增益为2。
3、构成方框图的四种基本符号是：
信号线、比较点、传递环节的方框和引出点。
4、我们将一对靠得很近的闭环零、极点称为偶极子。
5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。
6、已知一系统单位脉冲响应为g（t）6e1.5t，则该系统的传递函数为
6/
7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。
8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、—差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。
9、—相角条件—是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用—幅值条件—确定根轨迹上各
点的根轨迹增益k*的值。
当n-m>_2_时，开环n个极点之和等于闭环n个极点之和。
1.25t
10、已知一系统单位脉冲响应为g（t）3e，则系统的传递函数为_
3/（S+L25）-
11
、当
时比例微分环节的相位是：
A.90
A.
90
B.
90
C.
45
D.
45
12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面，在阶跃
响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性―,而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。
13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z平面上的单位圆内，即所有特
征根的模均小于—1,相应的线性定常离散系统才是稳定的。
C.水位控制系统D.普通数控加工系统
15、某单位负反馈系统在单位阶跃信号作用下的系统稳态误差ess0，则：
一B.意味着
该系统的输出信号的稳态值为1_
A.意味着该系统是一个0型系统
B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1
C.意味着该系统没有输出信号
D.意味着该系统具有比较高的开环增益
16、一阶系统G（S）1Ts1在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差为T。
17、惯性环节的特点是当输入量发生变化时，输出量不能突变，只能按指数规律逐渐
变化。
18、工程上通常从稳、准、好3个方面来衡量自动控制系统。
19、结构不稳定系统是指：
不论如何调整系统参数系统总是稳定的。
20、根轨迹一定对称于实轴，并且有mJ支。
21、最小相位传递函数是指一莊WfS—fg
22、根轨迹一定开始于开环极点，终止于开环零点。
23、工程上一般用等M圆和等N圆来分析闭环系统的频率特性。
24、控制系统的动态性能指标包括：
上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间和
震荡次数。
2
25、一个反馈系统的特征方程为s2Ks50，若要系统产生临界振荡，则K的
取值应为K=0。
26、表征一阶系统K/（Ts+1）静态特性的参数是K，动态特性的参数是___T__o
27、频率特性曲线常采用3种表示形式，即极坐标图、对数坐标图和对数幅相图。
28、对自动控制的性能要求可归纳为―稳定性__、—快速性—和准确性三个方面，在
阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是—稳定性和准确性__o
23
sts（“+5）
29、函数f（t）23est的拉氏变换式为A、
2
A.—
s
323
B.
（s5）s（s5）
C.2
323
D.
（s5）s（s5）
39、已知单位反馈系统的开环传递函数为G（S）=1/（S+1）,则闭环系统在r（t）=sin2t
时的稳态输出c（t）=_
c（t）=sin（2f-^°）=035sinp/-4?
）
o
二、综合题
/G）tf2C2A2+2^C.v+l
传递函数匕=
Lfr（a）/?
2C252+3/?
C^l
2、已知开环零极点分布如图所示，试绘出相应的闭环根轨迹概略图。
AjAj
3、一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。
（3）可以r［按In该渐近対数阳频曲线判断系统的稳定性。
（1）他罔可写出（心）二——
〔一十1）（—+1）
2Q坦K=L（&）=4住巾.K=100
4、一系统的开环传递函数为：
G（S）H（S）=100/（10S+1）（2S+1）（0.2S+1）
（1）绘制渐近对数幅频曲线图。
（2）概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。
dJi
flm
P=0.N=-2
Z=P-N^2S不壮定
5、闭环控制系统由那些基本环节组成？
它们各起什么作用？
答:
比环控制閱比揑制器、被莠帖宋和测届冗件等几个邑1处节爼成■就挖对架定设备（或系竦、抽主体.控制器是蚌制忙呂变邂悼制作用的部件・实现对诰备（或系堆〉拧制的主要部件°测星九件足将被控物理屋转換成电佶号尤件，以实规反憧控制和监關被控物理虽的作用「
6、求下图所示电路的传递函数
If
^（1+/?
2O>
叫©
R〃一
^+―
7、一单位负反馈系统的开环传递函数为G（s）=100/[s2（s+5）],试计算输入r（t）
分别为1（t）、t和t2时，及r（t）=1（t）+t+t2时，系统的稳态误差。
解答:
为2科系统，KpSa
当输入r（t）分别为1（tt和时，亡課分别为①山1/10:
当r（t）=l（t）+t+说时.根堀线性系统的咎加原理，ess=1/10
8、一单位负反馈系统的开环传递函数为G（s）=8/[s2（s+2）],试计算输入r（t）分别
为1（t）、t和t2时，以及r（t）=1（t）+t+t2时，系统的稳态误差。
D（s）=55+2"十2品+4y2+11^+10=0
2II
410
6
10
Routh：
2I
S42
S3£
S24£-12/£
s6
S°1（）
第一列元素变号两次.有2个正根.
9、一系统的开环传递函数为:
G（S）H（S）=100/（10S+1）（2S+1）（0.2S+1）
（1）绘制渐近对数幅频曲线图。
（2）概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。
10、闭环控制系统由那些基本环节组成？
它们各起什么作用?
11、写出下图所示的各机械系统的微分方程及传递函数。
图中f为输入量（外加作用力）
XI、X2为位移，其中X2为输出量。
斛匕根堀题恵列川微分方巴,
nipV]4护（心-丘2）+上声]=/
m^2+k2x2一肌丸一焉）
iitfjUpluee变拠，设切始为零*
（T4-1）
（T4-2）
（叫启+戸S+&）%」©—“!
光]（£）=F（s）
-/JsX]（J）4-（叫用'434左2）*龙（$）=0
2I
由式CT4⑵得・X©）=中声+吗+心右（»舟入式仃4-]）消去中间变审X⑸
X：
（$）-psX2（5）=F（s）
（叫十+仲4A]）（叫/+/4S+&）
斗1tI2.*it
卄“科2店十（皿]戸十砒2月）$十（E]&2十曲2*]}$十十加十片煜%⑸-凡）
12、已知控制系统的结构图，如下图所示，求系统的传递函数。
舟在寓中.
单亍冋路札-G“-G严GiG^-GQG护-G6G^其中两两互不接翘【叫路有~G|与6石l与耐咨"：
与㈤他，二亍互不捡鮭冋略冇呵莎q.d偽
壞道年:
（Jj（3?
IGGtrI=I-C?
4（?
5tj=I-GjGi
G_X_<7厲（1一5邑卄5（?
心—GQJ
/e-l+C+G?
-G'tGfl+0^,6,+G0\6\G^.-G.G^-G-^G'^-G'.G.G'.G,
13、设单位反馈控制系统的开环传递函数如下，试确定使系统稳定的k值范围。
Go（s）
k
2
s（s2）（ss1）
解：
持爼多顶或r矶$+2）（厂十任十1）十火十3**+3占亠+2$+斤
j4
1
3
k
3
2
0
s2
3x3-lx27
33
k
0
$
（7/3）x2-3xt宀9,
=2K7/37
0
J0
k
0
i1Roaih衣的第-列，可以得到系统稳定的条件是.2--t>0f^>0*
因此,TFT普>3
14、已知控制系统的开环传递函数如下，试绘制系统的根轨迹，并标出渐近线、渐近线与实
轴交点。
G°（s）
k
s（s2）（s22s5）
解*杲统开环极直足・一卩厂0・一卩产一S—他厂一I士J2,-iMI的帕壮M杷虫■州
渐近纯勺实舸『仝点为「F=T渐近线与实轴的先佑为.a=±4^
第IR孰迹的井离点.由栗统得特祉方槿./）（j|=5{^2XJ3+2j+5）+r=0
Kf=-j（j+2）（5?
+"45）
解；①低频段3=I时，L（=201g50=34dBSI率为一ZOdB/dec
②转折硕率垂统的开环相频特性低频K^-90°t高频我対一朋叭
16、已知单位负反馈系统的开环传递函数为
G（s）
s（s1）（0.5s1）
1）绘制该系统的根轨迹；
2）为保证该系统稳定，试确定K的取值范围；
G（f）==
开坏件递苗垃为：
<5+]）{0.5.（+I）5（A+]）（l+2）
D绘制系址槪轨边
起点;0.-1,-2缚点：
无穷远
实缩根轨迹：
C-^r-2）.1-1,01
㈱J1线与冥轴交点:
』交箱60,IB0,MO
分肉戊：
5皿何-押⑷风）=U0.42^,L577<^Z）
卅轴规：
沪血优人门⑶—+W+2H2—0
2）0丈阳<3
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