自控原理考研真題及答案

一、單項(xiàng)選擇題1.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和輸入信號B.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)C.輸入信號和輸出信號D.系統(tǒng)參數(shù)和初始條件答案：B2.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{5}{s(s+2)}\)，則其閉環(huán)特征方程是（）A.\(s(s+2)=0\)B.\(s(s+2)+5=0\)C.\(s(s+2)-5=0\)D.與輸入信號有關(guān)答案：B3.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)\(G(s)=\frac{1}{s^2+3s+2}\)，則系統(tǒng)的阻尼比為（）A.\(0.5\)B.\(1\)C.\(1.5\)D.\(2\)答案：A4.某二階系統(tǒng)的阻尼比\(\zeta=0.707\)，則系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)呈現(xiàn)（）A.等幅振蕩B.單調(diào)上升C.衰減振蕩D.發(fā)散振蕩答案：C5.對于線性定常系統(tǒng)，在零初始條件下，系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比稱為（）A.傳遞函數(shù)B.頻率響應(yīng)函數(shù)C.脈沖響應(yīng)函數(shù)D.誤差傳遞函數(shù)答案：A6.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)\(G(s)H(s)=\frac{K}{s(s+1)(s+2)}\)，則其根軌跡的漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為（）A.\(-1\)B.\(-2\)C.\(-\frac{1+2}{3}\)D.\(-\frac{1+2}{2}\)答案：C7.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差\(e_{ss}\)與（）A.開環(huán)增益有關(guān)B.系統(tǒng)的型別有關(guān)C.輸入信號有關(guān)D.以上都有關(guān)答案：D8.某系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性\(G(j\omega)=\frac{1}{j\omega(1+j0.1\omega)}\)，當(dāng)\(\omega=10rad/s\)時，其相頻特性\(\angleG(j10)\)為（）A.\(-90^{\circ}\)B.\(-135^{\circ}\)C.\(-180^{\circ}\)D.\(-270^{\circ}\)答案：C9.若某系統(tǒng)的相角裕度\(\gamma>0\)，則該系統(tǒng)（）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定答案：A10.采用串聯(lián)超前校正的主要目的是（）A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度B.提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度C.增加系統(tǒng)的阻尼比D.減小系統(tǒng)的超調(diào)量答案：B二、多項(xiàng)選擇題1.以下關(guān)于控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的說法，正確的有（）A.上升時間是系統(tǒng)響應(yīng)的快速性指標(biāo)B.超調(diào)量反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性C.調(diào)節(jié)時間體現(xiàn)系統(tǒng)響應(yīng)的快速性D.穩(wěn)態(tài)誤差反映系統(tǒng)的準(zhǔn)確性答案：ABCD2.下列屬于線性系統(tǒng)的性質(zhì)有（）A.疊加性B.齊次性C.頻率保持性D.可加性答案：ABC3.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)對系統(tǒng)的性能有重要影響，以下說法正確的是（）A.極點(diǎn)決定系統(tǒng)響應(yīng)的模態(tài)B.零點(diǎn)影響響應(yīng)的幅值和相位C.實(shí)極點(diǎn)對應(yīng)指數(shù)衰減項(xiàng)D.共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)對應(yīng)衰減振蕩項(xiàng)答案：ABCD4.根軌跡的繪制法則包括（）A.根軌跡起始于開環(huán)極點(diǎn)，終止于開環(huán)零點(diǎn)B.實(shí)軸上的根軌跡分布于開環(huán)零、極點(diǎn)左側(cè)的實(shí)軸上C.根軌跡的漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)和夾角是固定的D.根軌跡的分離點(diǎn)和會合點(diǎn)滿足一定的方程答案：ABCD5.頻率特性包括（）A.幅頻特性B.相頻特性C.傳遞特性D.響應(yīng)特性答案：AB6.以下關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的說法，正確的有（）A.線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性只取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.勞斯判據(jù)可以判斷系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性C.奈奎斯特判據(jù)可以判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定答案：ABC7.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.反饋校正答案：ABCD8.以下屬于二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的有（）A.上升時間B.峰值時間C.超調(diào)量D.調(diào)節(jié)時間答案：ABCD9.控制系統(tǒng)按輸入信號的特征可分為（）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)答案：ABC10.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)\(G(s)H(s)\)的組成部分有（）A.比例環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)C.微分環(huán)節(jié)D.慣性環(huán)節(jié)答案：ABCD三、判斷題1.傳遞函數(shù)相同的各種系統(tǒng)，其動態(tài)特性一定相同。（）答案：錯誤2.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)，與輸入信號無關(guān)。（）答案：錯誤3.根軌跡是開環(huán)系統(tǒng)特征根在\(s\)平面上的軌跡。（）答案：錯誤4.若系統(tǒng)的相角裕度\(\gamma<0\)，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。（）答案：正確5.比例環(huán)節(jié)的幅頻特性是一條平行于頻率軸的直線。（）答案：正確6.系統(tǒng)的型別越高，其穩(wěn)態(tài)精度越高。（）答案：正確7.串聯(lián)滯后校正主要是利用其高頻段的衰減特性來提高系統(tǒng)的相角裕度。（）答案：錯誤8.線性系統(tǒng)滿足疊加原理，而非線性系統(tǒng)不滿足疊加原理。（）答案：正確9.系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間與阻尼比和無阻尼自然頻率有關(guān)。（）答案：正確10.開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）答案：錯誤四、簡答題1.簡述傳遞函數(shù)的定義及特點(diǎn)。傳遞函數(shù)是指在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。其特點(diǎn)包括：只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，與輸入信號無關(guān)；反映系統(tǒng)的固有特性；是復(fù)變量\(s\)的有理分式；分子多項(xiàng)式的次數(shù)低于分母多項(xiàng)式的次數(shù)；可描述系統(tǒng)輸入輸出之間的關(guān)系，用于分析系統(tǒng)的動態(tài)性能。2.簡述勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的步驟。首先，將系統(tǒng)的特征方程寫成標(biāo)準(zhǔn)形式。然后，根據(jù)特征方程的系數(shù)構(gòu)造勞斯表。接著，觀察勞斯表第一列元素的符號。若第一列元素全大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定；若第一列元素有小于零的情況，系統(tǒng)不穩(wěn)定，且第一列元素符號改變的次數(shù)等于系統(tǒng)正實(shí)部根的個數(shù)。3.簡述串聯(lián)超前校正的原理及作用。串聯(lián)超前校正的原理是利用超前校正裝置的相角超前特性，在系統(tǒng)截止頻率附近產(chǎn)生正相角，增加系統(tǒng)的相角裕度。其作用主要是提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)的超調(diào)量，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，使系統(tǒng)的過渡過程更接近理想狀態(tài)，同時基本不影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。4.簡述頻率特性的概念及意義。頻率特性是指線性定常系統(tǒng)在正弦信號作用下，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的幅值比和相位差隨頻率變化的特性。其意義在于：可通過實(shí)驗(yàn)方法獲得系統(tǒng)的頻率特性，從而分析系統(tǒng)性能；能直觀地表示系統(tǒng)對不同頻率正弦信號的響應(yīng)特性；在頻域中分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正提供依據(jù)。五、討論題1.試討論系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)傳遞函數(shù)的關(guān)系。系統(tǒng)的穩(wěn)定性與傳遞函數(shù)密切相關(guān)。傳遞函數(shù)的極點(diǎn)決定了系統(tǒng)響應(yīng)的模態(tài)，進(jìn)而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。若傳遞函數(shù)的所有極點(diǎn)都具有負(fù)實(shí)部，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，因?yàn)閷?yīng)的響應(yīng)分量隨時間衰減。若有極點(diǎn)在虛軸上（除原點(diǎn)外），系統(tǒng)臨界穩(wěn)定，響應(yīng)為等幅振蕩。若有極點(diǎn)在右半\(s\)平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定，響應(yīng)會隨時間發(fā)散。此外，傳遞函數(shù)的零點(diǎn)雖不直接決定穩(wěn)定性，但會影響響應(yīng)的幅值和相位，從而間接影響系統(tǒng)性能表現(xiàn)。2.比較根軌跡法和頻率響應(yīng)法在控制系統(tǒng)分析中的優(yōu)缺點(diǎn)。根軌跡法優(yōu)點(diǎn)：能直觀地給出系統(tǒng)參數(shù)變化時閉環(huán)極點(diǎn)的變化軌跡，可清晰分析參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響；在確定系統(tǒng)增益等參數(shù)方面較為方便。缺點(diǎn)：主要側(cè)重于極點(diǎn)分析，對零點(diǎn)影響分析不夠全面；對于復(fù)雜系統(tǒng)，根軌跡繪制可能較繁瑣。頻率響應(yīng)法優(yōu)點(diǎn)：可通過實(shí)驗(yàn)獲取系統(tǒng)頻率特性，適用于難以建立數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)；能直觀反映系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)；在頻域分析穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)校正裝置等方面有獨(dú)特優(yōu)勢。缺點(diǎn)：分析結(jié)果不如根軌跡法直觀反映參數(shù)與極點(diǎn)的關(guān)系；計(jì)算相對復(fù)雜，尤其是高階系統(tǒng)。3.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，談?wù)効刂葡到y(tǒng)校正的必要性及常用校正方式的適用場景。在實(shí)際應(yīng)用中，控制系統(tǒng)校正很有必要。因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)往往難以滿足所有性能指標(biāo)要求，如穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性等。串聯(lián)超前校正適用于需要提高系統(tǒng)響應(yīng)速度、增加相角裕度的場景，如工業(yè)生產(chǎn)中的位置跟蹤系統(tǒng)。串聯(lián)滯后校正常用于提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度，在對穩(wěn)態(tài)誤差要求高且系統(tǒng)響應(yīng)速度要求不特別快的場合，如溫度控制系統(tǒng)。串聯(lián)滯后-超前校正綜合了兩者優(yōu)點(diǎn)，適用于對穩(wěn)態(tài)精度和響應(yīng)速度都有較高要求的復(fù)雜系統(tǒng)，如航空航天中的姿態(tài)控制系統(tǒng)。反饋校正能有效改善系統(tǒng)性能，常用于減少系統(tǒng)參數(shù)變化和干擾的影響。4.闡述系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能的相互關(guān)系，并舉例說明在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時如何進(jìn)行權(quán)衡。系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能相互制約。動態(tài)性能好，如響應(yīng)速度快、超調(diào)量小，可能會影響穩(wěn)態(tài)精度；而過分追求穩(wěn)態(tài)