2025年大學自動化（自動控制原理）上學期期末測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內）1.控制系統(tǒng)的數學模型不包括以下哪種？（）A.微分方程B.傳遞函數C.狀態(tài)方程D.真值表2.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ的取值范圍是（）。A.ζ<0B.ζ=0C.0<ζ<1D.ζ>13.系統(tǒng)的傳遞函數G(s)=1/(s2+2s+1)，其阻尼比ζ為（）。A.0.5B.1C.2D.44.單位階躍響應的穩(wěn)態(tài)值為1的系統(tǒng)，其傳遞函數為（）。A.G(s)=1/sB.G(s)=1/(s+1)C.G(s)=s/(s+1)D.G(s)=1/(s2+1)5.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）。A.系統(tǒng)的結構和參數B.輸入信號的大小C.干擾信號的大小D.以上都不對6.對于最小相位系統(tǒng)，以下說法正確的是（）。A.其開環(huán)傳遞函數的極點和零點都在s平面的左半平面B.其閉環(huán)系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的C.其對數幅頻特性和對數相頻特性之間有唯一的對應關系D.以上都對7.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數G(s)H(s)=K(s+1)/[s(s2+4s+5)]，其開環(huán)增益K等于（）。A.1B.KC.5D.1/58.若系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為Φ(s)=10/(s2+2s+10)，則系統(tǒng)的無阻尼自然頻率ωn為（）。A.1B.2C.3D.√109.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與以下哪些因素有關？（）A.系統(tǒng)的類型和開環(huán)增益B.輸入信號的形式C.干擾信號的形式D.以上都是10.以下哪種校正方式可以提高系統(tǒng)的響應速度？（）A.超前校正B.滯后校正C.滯后-超前校正D.反饋校正二、多項選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填在括號內，少選、多選、錯選均不得分）1.自動控制系統(tǒng)通常由以下哪些部分組成？（）A.控制器B.被控對象C.測量元件D.執(zhí)行元件2.以下屬于控制系統(tǒng)時域分析指標的有（）。A.上升時間B.峰值時間C.調節(jié)時間D.超調量3.系統(tǒng)的傳遞函數的特點包括（）。A.與系統(tǒng)的初始條件無關B.只取決于系統(tǒng)的結構和參數C.反映系統(tǒng)的動態(tài)性能D.可以用拉普拉斯變換求得4.對于線性定常系統(tǒng)，以下說法正確的是（）。A.滿足疊加原理B.系統(tǒng)的響應只取決于輸入和系統(tǒng)的特性C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性與初始條件無關D.系統(tǒng)的傳遞函數是唯一的5.以下哪些是改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的方法？（）A.增加系統(tǒng)的開環(huán)增益B.采用積分控制C.引入前饋補償D.使用比例-積分-微分控制三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷對錯，在括號內打“√”或“×”）1.控制系統(tǒng)的輸入信號只能是時間的函數。（）2.傳遞函數的分母多項式的根就是系統(tǒng)的極點。（）3.二階系統(tǒng)當阻尼比ζ=0時，系統(tǒng)為無阻尼系統(tǒng)。（）4.系統(tǒng)的穩(wěn)定性只與系統(tǒng)的結構有關，與參數無關。（）5.最小相位系統(tǒng)的對數幅頻特性和對數相頻特性之間有唯一的對應關系。（）6.系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小。（）7.超前校正可以提高系統(tǒng)的相角裕度，從而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）8.閉環(huán)控制系統(tǒng)一定比開環(huán)控制系統(tǒng)性能好。（）9.系統(tǒng)的傳遞函數可以通過實驗方法確定。（）10.控制系統(tǒng)的時域分析和頻域分析是相互獨立的。（）四、簡答題（總共3題，每題10分）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本組成部分及其作用。2.什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性？如何判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性？3.說明比例、積分、微分控制的特點及作用。五、計算題（總共2題，每題15分）1.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，試求：-系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數；-當K=1時，系統(tǒng)的特征方程；-判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.已知二階系統(tǒng)的傳遞函數為G(s)=ωn2/(s2+2ζωns+ωn2)，輸入為單位階躍信號，當ωn=2，ζ=0.5時，求系統(tǒng)的上升時間tr、峰值時間tp、調節(jié)時間ts和超調量σ%。答案：一、單項選擇題1.D2.C3.B4.B5.A6.D7.B8.D9.D10.A二、多項選擇題1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD三、判斷題1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.√8.×9.√10.×四、簡答題1.自動控制系統(tǒng)由控制器、被控對象、測量元件和執(zhí)行元件組成?？刂破鞲鶕斎胄盘柡头答佇盘柈a生控制信號；被控對象是被控制的物理對象；測量元件檢測被控量并反饋給控制器；執(zhí)行元件根據控制信號對被控對象施加控制作用。2.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾后，能夠自動恢復到原來的平衡狀態(tài)或趨近于一個新的平衡狀態(tài)的能力。判斷線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性通常用勞斯判據，通過系統(tǒng)特征方程的系數構造勞斯表，根據勞斯表第一列元素的符號來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。3.比例控制能快速響應輸入信號，但存在穩(wěn)態(tài)誤差；積分控制能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但響應速度慢，可能使系統(tǒng)超調；微分控制能反映輸入信號的變化趨勢，增加系統(tǒng)的阻尼，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，減少超調量。五、計算題1.閉環(huán)傳遞函數：-1.1.閉環(huán)傳遞函數\(\Phi(s)=\frac{K}{s^3+3s^2+2s+K}\)-2.當\(K=1\)時，特征方程為\(s^3+3s^2+2s+1=0\)-3.構造勞斯表：\(\begin{array}{ccc}s^3&1&2\\s^2&3&1\\s^1&\frac{5}{3}&0\\s^0&1&0\end{array}\)第一列元素符號不變，系統(tǒng)穩(wěn)定。2.已知\(\omega_n=2\)，\(\zeta=0.5\)-上升時間\(tr=\frac{\pi-\arctan(\frac{\sqrt{1-\zeta^2}}{\zeta})}{\omega_n}\approx0.69\)-峰值時間\(tp=\frac{\pi}{\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}}\appro