自控期末考試試題及答案

一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.自動控制系統(tǒng)按給定值的形式不同可分為多種類型，其中給定值隨時間按某一規(guī)律變化的系統(tǒng)是（）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.控制系統(tǒng)的數(shù)學模型不包括以下哪種（）A.微分方程B.傳遞函數(shù)C.動態(tài)結構圖D.真值表3.單位階躍函數(shù)的拉氏變換是（）A.1/sB.sC.1D.04.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=5/(s+2)，其極點是（）A.s=2B.s=-2C.s=5D.s=-55.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.脈沖響應函數(shù)B.傳遞函數(shù)C.頻率特性D.穩(wěn)態(tài)響應6.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)結構和參數(shù)B.輸入信號C.輸出信號D.干擾信號7.勞斯判據(jù)主要用于判斷系統(tǒng)的（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準確性D.動態(tài)性能8.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=0時，系統(tǒng)的響應是（）A.衰減振蕩B.等幅振蕩C.單調上升D.單調下降9.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+1))，則該系統(tǒng)為（）A.0型系統(tǒng)B.I型系統(tǒng)C.II型系統(tǒng)D.III型系統(tǒng)10.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）無關。A.系統(tǒng)結構和參數(shù)B.輸入信號形式C.系統(tǒng)的階躍響應D.干擾信號答案：1.C2.D3.A4.B5.B6.A7.A8.B9.B10.C二、多項選擇題（每題2分，共20分）1.自動控制系統(tǒng)的基本組成部分包括（）A.控制器B.被控對象C.測量變送器D.執(zhí)行器2.以下屬于控制系統(tǒng)性能指標的有（）A.穩(wěn)定性B.快速性C.準確性D.安全性3.建立系統(tǒng)數(shù)學模型的方法有（）A.機理建模B.實驗建模C.類比建模D.數(shù)值建模4.傳遞函數(shù)的特點有（）A.與系統(tǒng)本身結構參數(shù)有關B.只適用于線性定常系統(tǒng)C.與輸入輸出信號有關D.零初始條件下定義5.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于（）A.系統(tǒng)的結構B.系統(tǒng)的參數(shù)C.輸入信號D.干擾信號6.描述系統(tǒng)動態(tài)性能的指標有（）A.上升時間B.峰值時間C.調節(jié)時間D.超調量7.二階系統(tǒng)的性能與以下哪些參數(shù)有關（）A.固有頻率ωnB.阻尼比ζC.比例系數(shù)KD.積分時間常數(shù)Ti8.以下關于根軌跡的說法正確的是（）A.根軌跡是閉環(huán)系統(tǒng)特征根在s平面上的軌跡B.根軌跡起始于開環(huán)極點C.根軌跡終止于開環(huán)零點D.根軌跡可以分析系統(tǒng)參數(shù)變化對閉環(huán)極點的影響9.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關。A.系統(tǒng)的型別B.開環(huán)增益C.輸入信號形式D.系統(tǒng)的動態(tài)性能10.常用的校正方式有（）A.串聯(lián)校正B.并聯(lián)校正C.反饋校正D.復合校正答案：1.ABCD2.ABC3.AB4.ABD5.AB6.ABCD7.AB8.ABD9.ABC10.ACD三、判斷題（每題2分，共20分）1.開環(huán)控制系統(tǒng)一定比閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好。（）2.傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)的結構和參數(shù)有關，與輸入輸出信號無關。（）3.系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)的拉氏變換就是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（）4.勞斯判據(jù)可以判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也能確定系統(tǒng)不穩(wěn)定根的個數(shù)。（）5.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ越大，系統(tǒng)的響應速度越快。（）6.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差只與系統(tǒng)本身的結構和參數(shù)有關。（）7.根軌跡是閉環(huán)系統(tǒng)特征根在s平面上隨開環(huán)增益K變化的軌跡。（）8.頻率特性是線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的復數(shù)比。（）9.比例環(huán)節(jié)的輸出與輸入成正比，沒有時間延遲。（）10.采用串聯(lián)超前校正可以提高系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性。（）答案：1.×2.√3.√4.√5.×6.×7.√8.√9.√10.√四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述自動控制系統(tǒng)的基本控制方式。答案：基本控制方式有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復合控制。開環(huán)控制按輸入控制輸出，無反饋；閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，根據(jù)偏差調節(jié)；復合控制結合了開環(huán)和閉環(huán)的優(yōu)點。2.簡述傳遞函數(shù)的定義及作用。答案：傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比。作用是能描述系統(tǒng)輸入輸出關系，便于分析系統(tǒng)性能，如穩(wěn)定性、動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能等，還利于系統(tǒng)設計與校正。3.簡述判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法（至少兩種）。答案：可通過勞斯判據(jù)，根據(jù)特征方程系數(shù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；也可用根軌跡法，分析閉環(huán)極點位置判斷；還能利用頻率特性，如奈奎斯特判據(jù)，依據(jù)開環(huán)頻率特性判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。4.簡述PID控制器中P、I、D分別的作用。答案：P（比例）作用是成比例地反映偏差信號，快速調節(jié)輸出；I（積分）作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差；D（微分）作用是反映偏差信號的變化趨勢，能改善系統(tǒng)動態(tài)性能，加快響應速度。五、討論題（每題5分，共20分）1.討論在實際工程中，如何根據(jù)系統(tǒng)性能要求選擇合適的校正方式？答案：若要提高快速性和穩(wěn)定性，可選擇串聯(lián)超前校正；若需減小穩(wěn)態(tài)誤差，可考慮串聯(lián)滯后校正；反饋校正能改變系統(tǒng)結構參數(shù)來改善性能；復合校正結合前饋和反饋，兼顧多種性能要求。要依據(jù)具體性能指標和系統(tǒng)特點選擇。2.討論線性定常系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)在分析方法上的主要區(qū)別。答案：線性定常系統(tǒng)能用傳遞函數(shù)、頻率特性等方法分析，有成熟理論，如勞斯判據(jù)、根軌跡法等。非線性系統(tǒng)分析較復雜，常用相平面法、描述函數(shù)法等，且不同非線性特性分析方法差異大，無統(tǒng)一通用方法。3.討論系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的關系。答案：一般動態(tài)性能好，響應快速平穩(wěn)，但可能影響穩(wěn)態(tài)性能。比如提高響應速度，可能增大超調量，導致穩(wěn)態(tài)誤差變化。要兼顧兩者，通過調整參數(shù)或采用校正措施，在滿足