2025年大學(xué)大三（自動化）控制原理階段測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號C.輸出信號D.干擾信號2.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ，當(dāng)0<ζ<1時，系統(tǒng)的響應(yīng)為A.無阻尼振蕩B.欠阻尼振蕩C.臨界阻尼D.過阻尼3.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，則其閉環(huán)特征方程為A.1+G(s)H(s)=0B.G(s)H(s)=0C.1-G(s)H(s)=0D.G(s)+H(s)=04.對于單位反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則其閉環(huán)傳遞函數(shù)為A.G(s)/(1+G(s))B.1/(1+G(s))C.G(s)D.1/G(s)5.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號C.輸出信號D.干擾信號6.一階系統(tǒng)的時間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的響應(yīng)速度A.越快B.越慢C.不變D.不確定7.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=1/(s+1)，其單位階躍響應(yīng)為A.1-e^(-t)B.e^(-t)C.1D.t8.對于線性定常系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)的分母多項式的次數(shù)A.一定大于分子多項式的次數(shù)B.一定小于分子多項式的次數(shù)C.一定等于分子多項式的次數(shù)D.與分子多項式的次數(shù)無關(guān)9.系統(tǒng)的頻率特性是指A.系統(tǒng)對不同頻率正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)B.系統(tǒng)對不同頻率余弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)C.系統(tǒng)對不同頻率階躍輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)D.系統(tǒng)對不同頻率脈沖輸入信號得穩(wěn)態(tài)響應(yīng)10.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=K/(s(s+1)(s+T))，當(dāng)K增大時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性A.變好B.變差C.不變D.不確定第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共20分）答題要求：本大題共10空，每空2分。把答案填在題中的橫線上。11.控制系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)特點可分為______控制系統(tǒng)和______控制系統(tǒng)。12.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是在______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。13.二階系統(tǒng)的無阻尼自然振蕩頻率ωn與阻尼比ζ共同決定了系統(tǒng)的______響應(yīng)特性。14.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差取決于系統(tǒng)的______和輸入信號的形式。15.控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)可分為______性能指標(biāo)和______性能指標(biāo)。16.對于單位反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，則其誤差傳遞函數(shù)為______。17.系統(tǒng)的頻率特性可以用______、______和______來表示。18.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=1/(s^2+2s+1)，則其極點為______。19.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到______作用后，能否恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。20.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=K/(s(Ts+1))，其零點為______。三、簡答題（共兩題每題10分，共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰，要點明確。21.簡述控制系統(tǒng)的基本組成部分及其作用。22.簡述二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)與阻尼比ζ的關(guān)系。四、分析題（共20分）答題要求：閱讀材料，回答問題，分析準(zhǔn)確，邏輯清晰。材料：已知某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))。23.求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。24.當(dāng)K=10時，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。五、設(shè)計題（共10分）答題要求：根據(jù)給定的要求，設(shè)計出合理的控制系統(tǒng)。25.設(shè)計一個單位反饋控制系統(tǒng)，使其滿足以下性能指標(biāo)：上升時間tr≤0.5s，超調(diào)量σ%≤20%。已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s(s+1)(s+4))。請確定K的取值范圍。答案：1.A2.B3.A4.A5.A6.B7.A8.A9.A10.B11.開環(huán)、閉環(huán)12.零初始條件13.瞬態(tài)14.類型和開環(huán)增益15.穩(wěn)態(tài)、動態(tài)16.1/(1+G(s))17.幅頻特性、相頻特性、傳遞函數(shù)18.-1（二重根）19.擾動20.021.控制系統(tǒng)基本組成部分包括控制器、被控對象、測量元件和執(zhí)行元件。控制器產(chǎn)生控制作用，調(diào)節(jié)被控對象輸出；被控對象是被控制的設(shè)備或過程；測量元件檢測輸出信號并反饋給控制器；執(zhí)行元件根據(jù)控制信號驅(qū)動被控對象。22.當(dāng)ζ=0時，系統(tǒng)為無阻尼振蕩，超調(diào)量為100%；當(dāng)0<ζ<1時，系統(tǒng)為欠阻尼振蕩，ζ越小超調(diào)量越大；當(dāng)ζ=1時，系統(tǒng)為臨界阻尼，無超調(diào)；當(dāng)ζ>1時，系統(tǒng)為過阻尼，響應(yīng)速度慢。23.閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)/(1+G(s)H(s))=K/(s^3+3s^2+2s+K)24.系統(tǒng)的特征方程為s^3+3s^2+2s+10=0，利用勞斯判據(jù)判斷，第一列元素符號變化兩次，系統(tǒng)不穩(wěn)定。25.首先根據(jù)上升時間和