自動控制原理期末考試

一、單項選擇題（每題2分，共10題）1.控制系統(tǒng)按給定值的特征分類不包括（）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.開環(huán)控制系統(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.\(s^{2}+s+1\)D.\(s^{2}+s\)3.一階系統(tǒng)\(G(s)=\frac{1}{Ts+1}\)的單位階躍響應(yīng)在\(t=T\)時的輸出值為（）A.\(0.368\)B.\(0.632\)C.\(0.5\)D.\(0.707\)4.線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)B.輸入信號C.輸出信號D.干擾信號5.某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)\(G(s)=\frac{K}{s(s+2)(s+3)}\)，其根軌跡的分支數(shù)為（）A.1B.2C.3D.46.若系統(tǒng)的特征方程為\(s^{3}+5s^{2}+7s+3=0\)，則系統(tǒng)（）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.無法判斷7.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是利用系統(tǒng)的（）來判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的。A.開環(huán)幅相特性B.閉環(huán)幅相特性C.單位階躍響應(yīng)D.單位脈沖響應(yīng)8.最小相位系統(tǒng)是指（）A.開環(huán)傳遞函數(shù)在\(s\)右半平面無零點和極點B.閉環(huán)傳遞函數(shù)在\(s\)右半平面無零點和極點C.開環(huán)傳遞函數(shù)在\(s\)左半平面無零點和極點D.閉環(huán)傳遞函數(shù)在\(s\)左半平面無零點和極點9.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）無關(guān)。A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)B.輸入信號C.干擾信號D.初始條件10.超前校正裝置的傳遞函數(shù)形式為（）A.\(\frac{1+aTs}{1+Ts}\)(\(a\gt1\))B.\(\frac{1+Ts}{1+aTs}\)(\(a\gt1\))C.\(\frac{1+aTs}{1+Ts}\)(\(a\lt1\))D.\(\frac{1+Ts}{1+aTs}\)(\(a\lt1\))二、多項選擇題（每題2分，共10題）1.以下屬于自動控制系統(tǒng)基本組成部分的有（）A.控制器B.被控對象C.測量變送器D.執(zhí)行機構(gòu)2.控制系統(tǒng)的性能要求包括（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準(zhǔn)確性D.魯棒性3.下列屬于線性系統(tǒng)性質(zhì)的有（）A.疊加性B.齊次性C.可分解性D.穩(wěn)定性4.描述系統(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(dá)式D.根軌跡5.根軌跡的繪制法則包括（）A.根軌跡起始于開環(huán)極點B.根軌跡終止于開環(huán)零點C.實軸上的根軌跡分布D.根軌跡的漸近線6.判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有（）A.勞斯判據(jù)B.奈奎斯特判據(jù)C.根軌跡法D.頻率響應(yīng)法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.實頻特性D.虛頻特性8.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)類型B.開環(huán)增益C.輸入信號形式D.閉環(huán)增益9.常用的校正方式有（）A.串聯(lián)校正B.并聯(lián)校正C.前饋校正D.反饋校正10.以下屬于滯后校正裝置特點的有（）A.高頻段幅值衰減B.改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度C.增大系統(tǒng)相角裕度D.使系統(tǒng)響應(yīng)速度加快三、判斷題（每題2分，共10題）1.開環(huán)控制系統(tǒng)一定沒有反饋環(huán)節(jié)。（）2.傳遞函數(shù)相同的各種系統(tǒng)，其動態(tài)特性相同。（）3.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)\(T\)越大，系統(tǒng)響應(yīng)越快。（）4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與初始條件和輸入信號無關(guān)。（）5.根軌跡上的點一定滿足相角條件。（）6.奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)只能判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不能確定系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。（）7.最小相位系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性之間存在唯一的對應(yīng)關(guān)系。（）8.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的輸入信號形式和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。（）9.串聯(lián)超前校正可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定裕度。（）10.采用負(fù)反饋可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（）四、簡答題（每題5分，共4題）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本控制方式。答：開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制。開環(huán)無反饋；閉環(huán)有反饋可自動調(diào)節(jié)；復(fù)合結(jié)合兩者優(yōu)點。2.簡述傳遞函數(shù)的定義及特點。答：定義為零初始條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比。特點：與輸入無關(guān)，只取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是復(fù)變量\(s\)的有理分式。3.簡述根軌跡的概念。答：根軌跡是當(dāng)系統(tǒng)某一參數(shù)（如開環(huán)增益\(K\)）從零變到無窮時，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根在\(s\)平面上移動的軌跡，用于分析參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。4.簡述串聯(lián)校正裝置的作用。答：串聯(lián)校正裝置可改變系統(tǒng)的頻率特性，通過調(diào)整裝置參數(shù)，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性等性能，如超前校正提高響應(yīng)速度和穩(wěn)定裕度，滯后校正改善穩(wěn)態(tài)精度。五、討論題（每題5分，共4題）1.討論穩(wěn)定性對自動控制系統(tǒng)的重要性及常用穩(wěn)定性判定方法的優(yōu)缺點。答：穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常工作的前提，不穩(wěn)定系統(tǒng)無法實現(xiàn)預(yù)期功能。勞斯判據(jù)計算簡便但不能直觀體現(xiàn)參數(shù)變化影響；奈奎斯特判據(jù)可用于復(fù)雜系統(tǒng)且能分析穩(wěn)定裕度，但繪制幅相曲線較復(fù)雜；根軌跡法直觀展示參數(shù)對根的影響，但分析復(fù)雜系統(tǒng)有局限。2.結(jié)合實際，討論自動控制原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及意義。答：在工業(yè)生產(chǎn)中，自動控制原理用于溫度、壓力、流量等參數(shù)控制。如化工生產(chǎn)的溫度控制確保反應(yīng)穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低人工成本與操作風(fēng)險，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、智能化，推動工業(yè)進步。3.討論頻率特性法在自動控制系統(tǒng)分析中的作用和優(yōu)勢。答：頻率特性法可分析系統(tǒng)穩(wěn)定性、動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。通過繪制頻率特性曲線，直觀了解系統(tǒng)對不同頻率輸入的響應(yīng)。優(yōu)勢在于可采用實驗確定模型，便于分析校正，且幅頻、相頻特性圖能清晰反映性能，利于設(shè)計調(diào)整系統(tǒng)。4.討論如何根據(jù)系統(tǒng)性能要求選擇合適的校正方式。答：若需提高響應(yīng)速度和穩(wěn)定裕度，可選串聯(lián)超前校正；要改善穩(wěn)態(tài)精度，可采用滯后校正；系統(tǒng)既要快速又要準(zhǔn)確，可考慮超前-滯后校正；若干擾影響大，前饋校正可補償干擾。還需結(jié)合實際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、成本等因素綜合選擇。答案一、單項選擇題1.D2.A3.B4.A5.C6.A7.A8.A9.D10.A二、多項選