自動控制原理試題及答案

一、單項選擇題（每題2分，共10題）1.控制系統(tǒng)的輸出量對控制作用有直接影響的系統(tǒng)是（）A.開環(huán)系統(tǒng)B.閉環(huán)系統(tǒng)C.線性系統(tǒng)D.非線性系統(tǒng)2.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{1}{s(s+1)}\)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)是（）A.\(\frac{1}{s^{2}+s+1}\)B.\(\frac{1}{s^{2}+s}\)C.\(\frac{s+1}{s^{2}+s+1}\)D.\(\frac{s}{s^{2}+s+1}\)3.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸入B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)C.輸入和輸出D.輸出和干擾4.線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）A.干擾B.輸入C.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)D.初始條件5.若某系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為\(h(t)=e^{-t}\)，則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（）A.\(\frac{1}{s+1}\)B.\(\frac{1}{s-1}\)C.\(s+1\)D.\(s-1\)6.二階系統(tǒng)的阻尼比\(\xi=0\)時，其單位階躍響應(yīng)為（）A.衰減振蕩B.等幅振蕩C.單調(diào)上升D.單調(diào)下降7.某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)\(G(s)=\frac{K}{s(s+2)}\)，根軌跡的漸近線與實軸的交點是（）A.-1B.-2C.1D.28.頻率特性是系統(tǒng)對（）輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。A.脈沖B.階躍C.斜坡D.正弦9.系統(tǒng)的相頻特性\(\varphi(\omega)\)表示了系統(tǒng)對不同頻率正弦信號的（）A.幅值變化B.相位變化C.增益變化D.延遲變化10.最小相位系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是（）A.奈氏曲線不包圍\((-1,j0)\)點B.奈氏曲線包圍\((-1,j0)\)點C.奈氏曲線順時針包圍\((-1,j0)\)點D.奈氏曲線逆時針包圍\((-1,j0)\)點二、多項選擇題（每題2分，共10題）1.自動控制系統(tǒng)按給定值的形式不同可分為（）A.恒值控制系統(tǒng)B.隨動控制系統(tǒng)C.程序控制系統(tǒng)D.線性控制系統(tǒng)2.控制系統(tǒng)的基本要求有（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.復(fù)雜性3.以下屬于線性系統(tǒng)的性質(zhì)有（）A.疊加性B.齊次性C.頻率保持性D.可加性4.系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有（）A.微分方程B.傳遞函數(shù)C.狀態(tài)空間表達式D.方框圖5.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有（）A.上升時間B.峰值時間C.超調(diào)量D.調(diào)節(jié)時間6.繪制根軌跡的基本條件有（）A.幅值條件B.相位條件C.開環(huán)零點條件D.開環(huán)極點條件7.頻率特性的表示方法有（）A.幅相頻率特性B.對數(shù)頻率特性C.傳遞函數(shù)D.單位脈沖響應(yīng)8.以下屬于改善系統(tǒng)性能的方法有（）A.串聯(lián)校正B.并聯(lián)校正C.前饋校正D.反饋校正9.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)B.輸入信號C.干擾信號D.系統(tǒng)參數(shù)10.非線性系統(tǒng)的特點有（）A.不滿足疊加原理B.可能存在自激振蕩C.穩(wěn)定性與初始條件有關(guān)D.輸出與輸入呈線性關(guān)系三、判斷題（每題2分，共10題）1.開環(huán)控制系統(tǒng)一定不穩(wěn)定。（）2.傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)。（）3.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)。（）4.二階系統(tǒng)的阻尼比越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。（）5.根軌跡起始于開環(huán)極點，終止于開環(huán)零點。（）6.系統(tǒng)的頻率特性是系統(tǒng)的固有特性。（）7.奈氏判據(jù)可以判斷線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）8.串聯(lián)超前校正可以提高系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性。（）9.非線性系統(tǒng)的平衡點只有一個。（）10.系統(tǒng)的輸出信號不會影響輸入信號的系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)。（）四、簡答題（每題5分，共4題）1.簡述自動控制系統(tǒng)的組成部分及各部分作用。答案：自動控制系統(tǒng)由控制器、被控對象、測量元件、比較元件和執(zhí)行元件組成。控制器對偏差信號進行運算處理；被控對象是被控制的物理量或設(shè)備；測量元件檢測輸出信號；比較元件比較輸入與反饋信號得偏差；執(zhí)行元件根據(jù)控制信號對被控對象施加控制作用。2.簡述傳遞函數(shù)的定義及性質(zhì)。答案：傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。性質(zhì)：只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)；反映系統(tǒng)自身特性；與微分方程有對應(yīng)關(guān)系；分母多項式次數(shù)不小于分子多項式次數(shù)。3.簡述二階系統(tǒng)阻尼比\(\xi\)對系統(tǒng)性能的影響。答案：當(dāng)\(\xi<0\)時，系統(tǒng)不穩(wěn)定；\(\xi=0\)，系統(tǒng)等幅振蕩；\(0<\xi<1\)，系統(tǒng)衰減振蕩，超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等與\(\xi\)有關(guān)；\(\xi=1\)，系統(tǒng)臨界阻尼，無超調(diào)；\(\xi>1\)，系統(tǒng)過阻尼，響應(yīng)慢且無超調(diào)。4.簡述串聯(lián)滯后校正的作用。答案：串聯(lián)滯后校正主要是利用其高頻幅值衰減特性，在不影響系統(tǒng)中頻段特性前提下，降低系統(tǒng)開環(huán)增益，減小穩(wěn)態(tài)誤差。同時可提高系統(tǒng)的相角裕度，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。五、討論題（每題5分，共4題）1.討論如何通過根軌跡分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能。答案：根軌跡可直觀分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，若根軌跡全部位于\(s\)左半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。動態(tài)性能方面，根軌跡上點的位置對應(yīng)閉環(huán)極點，極點決定系統(tǒng)響應(yīng)特性，如距虛軸遠近影響調(diào)節(jié)時間，共軛復(fù)數(shù)極點決定超調(diào)量和振蕩頻率等。2.討論頻率特性在自動控制原理中的應(yīng)用。答案：頻率特性可用于分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，如用奈氏判據(jù)；可評估系統(tǒng)動態(tài)性能，通過幅值裕度和相角裕度判斷；能進行系統(tǒng)校正，依據(jù)頻率特性設(shè)計校正裝置；還能在實驗中測定系統(tǒng)特性，便于分析和改進系統(tǒng)。3.討論線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)在分析方法上的主要區(qū)別。答案：線性系統(tǒng)滿足疊加原理，可用傳遞函數(shù)、微分方程等線性方法分析，穩(wěn)定性與初始條件無關(guān)。非線性系統(tǒng)不滿足疊加原理，分析方法復(fù)雜，如相平面法、描述函數(shù)法，穩(wěn)定性與初始條件有關(guān)，可能存在自激振蕩等特殊現(xiàn)象。4.討論如何提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。答案：提高開環(huán)增益可減小穩(wěn)態(tài)誤差，但可能影響穩(wěn)定性；增加積分環(huán)節(jié)可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但會降低系統(tǒng)穩(wěn)定性；采用復(fù)合控制，引入前饋補償，可在不影響穩(wěn)定性前提下提高穩(wěn)態(tài)精度；優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也有助于減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高穩(wěn)態(tài)精度。答案一、單項選擇題1.B2.A3.B4.C5.A6.B7.A8.D9.B10.A二、