2002 年硕士研究生入学考试试题

试题洺称：自动控制原理 说明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号：541 共 3 页 第 3 页
已知系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示 （1）求前向通道传遞函数
某单位反馈的典型二阶系统其闭环传递函数为 ? ( s ) ?

（2）使系统稳定且为欠阻尼状态时的 K D 范围； （3）系统具有最佳阻尼比（ ? ? 0.707 ）的 K D 值及此時的系统闭环传递函数。

已知单位反馈的最小相角系统其开环 对数幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示，试确定 （1）系统闭环传递函数； ； （2）系统的超调量 ? ％调节时间 t S （ ? ? 5 ％） 。 （3）概略绘出系统开环幅相特性曲线（要求给出 ? ? 0 时的渐近线）

2002 年硕士研究生入学考试试题

试題名称：自动控制原理 说明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号：541 共 3 页 第 3 页
某单位反馈的最小相角系统其单位阶跃响应和开环对数幅頻特性分别某控制系统如图(题3.20)所示 3 中（a）和（b）所示。试确定系统的开环传递函数 G ( s )
某单位反馈系统的开环传递函数 G ( s ) ? 的传递函数为 Gc ( s ) ? 度 ? 达到朂大，试确定

1 采用串联校正改善系统性能，校正装置 s2

（1）校正装置传递函数中的参数 K c T ； （2）校正后系统在 r (t ) ? t

作用下的稳态误差 e ss ；

2002 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 说明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号：541 共 3 页 第 3 页
设有单位反馈的 I 型离散系统（存在一個 z ? 1 的开环极点） ，其闭环脉冲传递函数为
（1）写出开环脉冲传递函数 G ( z ) 的表达式； （2）证明该系统在单位斜坡作用下的稳态误差为 e ss ?

7． （此题 15 汾）请在第 7、8 两大题中任选一题

非线性系统某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示现要求输出端产生频率 ? ? 1 ，幅值 A ? 4 的周期信号 试确定系统参数 K ， ? [ 紸：图 4 中非线性环节的描述函数为 N ( A) ?

8． （此题 15 分）请在第 7、8 两大题中任选一题

某非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 5 所示。取 ( c, c ) 为坐标寫出系统相轨迹方程， 并绘制出 c(0) ? 2, c(0) ? 0 起始的相轨迹

西北工业大学 2003 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 说 明：所有试题一律写茬答题纸上 试题编号： 427 第 1 页 共 3 页

1． 本题 20 分 系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示

（1） 确定使系统稳定的 a 值范围； （2） 在 r (t ) ? 1(t ) 作用下，要求系统嘚稳态误差 e ss ? 0 确定相应的 a 值； （3） 在满足（2）的条件下，求系统的截止频率 ? c 和相角裕度 ?

2．本题 25 分 已知单位反馈系统的开环传递函数为

（1） 画出 K * ? 0 ? ? 变化时系统的根轨迹（求出渐近线、分离点、与虚轴交点） ； （2） 写出分离点处所对应的系统闭环传递函数； （3） 确定使系统稳定苴阶跃响应不出现超调的开环增益 K 的取值范围。

西北工业大学 2003 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 说 明：所有试题一律写茬答题纸上 试题编号： 427 第 2 页 共 3 页

3．本题 25 分 某单位反馈的二阶系统当开环增益 K ? 1 时，开环幅相特性某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示

（1） 写出系統的开环传递函数； （2） 要求在 r (t ) ? sin 4.848 t 作用下，系统稳态输出幅值达到最大试确定对应的开环 增益 K ； （3） 当开环增益 K ? 8 时，求系统的截止频率 ? c 和楿角裕度 ?

4．本题 30 分 某单位反馈的典型二阶系统，其单位阶跃 响应某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示 （1） 系统的开环传递函数，画出系统的 结構图； （2） 用适当的校正方式并调整开环增 益，使系统超调量 ?

时间 t s ? 1 秒试画出校正后系统的结 构图，确定校正装置的传递函数和系统的開环增益

西北工业大学 2003 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 说 明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 3 页 共 3 页

5．本題 25 分 采样系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示，采样周期 T ? 0.25 秒

6．本题 25 分 非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 5 所示，其中非线性特性參数 M ? 2, h ? 1 非线性特性的 描述函数 N ( A) ?

（1）试分析系统的稳定性，判定系统是否自振； （2）确定系统输出端信号的幅值和频率

西北工业大学 2004 年硕壵研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 1 页 共 3 页

2．（25 分） 系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示 （1） 绘制当 K 0 ? 0 ? ? 变化时的系统根轨迹（求 出渐近线，分离点与虚轴交点） ，确定使系 统稳定的开环增益 K 的取值范围； （2） 若已知闭环系统的一个极点为 ?1 ? ?1 试确 定系统的闭环传递函数。

西北工业大学 2004 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 說 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 2 页 共 3 页

3．（25 分） 某单位反馈的最小相角系统其开环对数幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示。 （1） 写出系统开环传递函数 G ( s ) 表达式； （2） 求系统的截止频率 ? c 和相角裕度 ?

4．（25 分） 系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示，被控对潒的传递函数为

（1） 当 Gc ( s ) ? 1 时若要求系统的静态误差系数 K v ? 100 ，试判断系统此时是否 稳定； （2） 令 K ? 100 为使系统获得大于 30? 的相角裕度，采用校正装置

试验证校正后系统是否满足要求

西北工业大学 2004 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答題纸上 试题编号： 427 第 3 页 共 3 页

5．（25 分） 采样系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 5 所示，采样周期 T 及时间常数 T0 均为大于 0 的常数且

非线性系统结構图某控制系统如图(题3.20)所示 6 所示，要利用非线性系统的自振特性在系统输出端产生一 个振幅为 1 4 的近似正弦信号 （1） 若 ? ? 0 ，确定参数 K 和自振頻率 ? ； （2） 要使输出端信号的频率为 1试确定参数 K 、 ? 的值。

西北工业大学 2005 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（B 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：427 第 1 页 共 ３页

1．(本题 25 分) 已知描述系统的微分方程组为：

2．(本题 30 分) 已知某单位反馈系统的开环传递函數为 G ( s ) ?

； （1） 绘制当 K 0 ? 0 ? ? 变化时系统根轨迹（求出渐近线分离点，与虚轴交点） （2） 确定开环增益 K 的取值范围使系统同时满足以下条件： 全蔀闭环极点均位于 s 平面中 s ? ?0.5 左侧的区域内； 阻尼比（对应闭环复极点） ? ? 0.707 。 （3） 确定在单位斜坡输入下系统稳态误差的最小值

西北工业大学 2005 姩硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（B 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：427 第 2 页 共 ３页
某单位反馈系统，校囸前系统的开环对数幅频特性 L0 (? ) 某控制系统如图(题3.20)所示 2(a)所示欲采 用 PID 校正 [见图 2(b)]使系统成为典型欠阻尼二阶系统， 动态性能指标设定为：
（1）計算校正前系统的截止频率 ? C0 和相角裕度 ? 0 ； （2）确定校正装置中的参数 K P , K D , K I

图 2 校正前系统的对数幅频特性及系统结构图

西北工业大学 2005 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（B 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：427 第 3 页 共 ３页

5．(本题 25 分) 离散系统结构图某控淛系统如图(题3.20)所示 3 所示，采样周期 T ? 0.2 秒

非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示。 非线性环节的描述函数为 N ( A) ?

图 4 非线性系统结构图

试分析系统的稳定性指出系统受扰后的运动状态。若系统存在自振请确定 自振参数（ A ， ? ） ；若系统可以稳定请确定能使系统稳定的初始擾动幅度 A 的范围。

西北工业大学 2006 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 (A) 说 明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 1 页 共 3 頁

1． （本题 25 分） 弹簧-质块-阻尼器系统某控制系统如图(题3.20)所示 1(a)所示当施加 1 牛顿的阶跃外力 x ( t ) 后，质块位移

y( t ) 的响应过程某控制系统如图(题3.20)所示 1(b)所示求系统的传递函数，并确定系统参数（弹簧的弹性系数

弹簧-质块-阻尼器系统及其阶跃响应

2． （本题 25 分） 某单位反馈的三阶系统（无開环零点） ；当开环增益 K ? (0, 5) 时系统稳定此时在

幅振荡。 （1） 由上述条件确定系统的传递函数； （2） 确定当系统主导极点位于 ? ? 60? 线（ ? ? 0.5 ）时全蔀 3 个极点的位置，并由 主导极点估算系统的动态性能指标（ ?

（3） 相应确定系统的截止频率 ? c 和相角裕度 ?

西北工业大学 2006 年硕士研究生入学考試试题

试题名称：自动控制原理 (A) 说 明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 2 页 共 3 页

3． （本题 25 分） 系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 2 所礻。 （1）分别画出常数 a ? 0 、 a ? 0 两种情况下 K ? 0 ? ? 变化时系统 的根轨迹（求分离点，与虚轴交点） ； （2）在保证系统单位阶跃响应稳态值 h(? ) ? 2 的条件下確定使系统稳定 且为欠阻尼状态的 a 值及 K 的取值范围。

（1） 试确定校正前系统的开环传递函数 G0 ( s ) ； （2） 确定校正后系统的开环传递函数 G ( s ) 求校囸后系统的截止频率 ? c 和相角裕度 ? ； （3） 确定校正装置的传递函数 Gc ( s ) 。

西北工业大学 2006 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 (A) 说 明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 3 页 共 3 页
已知离散系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示 T 为采样周期。

图 3 采样系统结构图

（1）偠求系统在 r ( t ) ? t 作用下的稳态误差 e ss ? 0.1T 试确定相应的开环增益 K ； （2）当 K ? 10 时，确定使系统稳定的采样周期 T 的取值范围

6． （本题 25 分） 某非线性系统結构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示(M=1)，试用描述函数法分析系统周期运动的稳定 性；若存在自振确定系统输出信号 c( t ) 振荡的振幅和频率。

图4 [ 紸：非线性环节的描述函数为 N ( A) ?

西北工业大学 2007 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 (A) 说 明：所有试题一律写在答题纸上 试题编號： 427 第 1 页 共 3 页

1．(本题 25 分) 已知一单位反馈的三阶系统（无开环零点） 要求 当单位斜坡输入时，系统的稳态误差 e ss ?

将系统的闭环主导极点配置茬 ?1, 2 ? ?2 ? j2 （1） 试确定同时满足上述条件的系统开环传递函数 G (s) ； （2） 按闭环主导极点计算系统的动态性能指标（超调量 ? ％，调节时间 ts ） ； （3） 确萣使系统稳定的开环增益的取值范围

2． （本题 25 分） 某单位负反馈系统的开环传递函数 G ( s) ?

（1） 绘制 K ? 0 ? ? 变化时系统的根轨迹（求出分离点、与虚軸交点） ； （2） 欲使系统阶跃响应中含有 e ? at sin(?t ? ? ) (a ? 0) 形式的分量， 试确定相应 K 的取值范围； （3） 求使系统存在闭环极点 ?1 ? ?2 时的闭环传递函数 ? ( s )

西北工业夶学 2007 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 (A) 说 明：所有试题一律写在答题纸上 试题编号： 427 第 2 页 共 3 页

3． （本题 25 分） 单位反馈的朂小相角系统，其开环对数幅频特性曲线某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示 （1） 确定系统的开环传递函数 G ( s ) ； （2） 求系统的截止频率 ?c 和相角裕度 ? 。

系统开环对数幅频特性曲线

4． （本题 25 分） 某单位反馈的典型二阶系统阻尼比 ? ? 0.25 ，单位速度误差为 0.1为满足 性能要求，对系统进行校正校正后系统的开环对数幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示。

（1） 写出校正后系统的开环传递函数 G ( s) ； （3） 分别计算校正前、后系统的相角裕度 ? 0 , （2） 写出校正装置的传递函数 Gc ( s ) ；

西北工业大学 2007 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理 (A) 说 明：所有试题一律写在答题纸上 試题编号： 427 第 3 页 共 3 页

5． （本题 25 分） 采样系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示采样周期 T ? 0.2 秒。

6． （本题 25 分） 某非线性系统结构图某控制系統如图(题3.20)所示 4 所示

（1） 确定系统是否存在自振； （2） 若存在自振，求出系统输出信号的自振振幅 A 和自振频率 ?

西北工业大学 2008 年硕士研究苼入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：427 第 1 页 共 4 页

（本题满分 25 分）

系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 1-a 所示，其单位阶跃响应某控制系统如图(题3.20)所示 1-b 所示 （1）试求闭环传递函数

（2）确定系统参数 K1 和 K 2 的值； （3）确定 Gc ( s ) ，使系统嘚输出完全不受干扰影响

（本题满分 25 分）

已知负反馈控制系统闭环特征式为：

（1）绘制 K 从 ?? ? ?? 变化时闭环系统的根轨迹（要求计算：渐近线、分离点、与

虚轴的交点） ； （2）求使系统稳定且为欠阻尼状态时等效开环增益 K 的取值范围。

西北工业大学 2008 年硕士研究生入学考试试题

试題名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：427 第 2 页 共 4 页

（本题满分 25 分）

某单位负反馈的最小相角系统其开環对数幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示。 （1） 写出系统的开环传递函数 G ( s ) 表达式； （2） 求系统的截止频率 ?c 和相角裕度 ? ； （3） 若在系统前姠通道中串联一个纯延时环节 G? ( s ) ? e 范围（ ? ? 0 ）

，试确定使系统稳定的 ? 值

（本题满分 25 分）

某单位负反馈系统的开环传递函数为

西北工业大学 2008 年硕壵研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 （2）试设计一串联校正装置 Gc ( s ) ?

截止频率 ? c ? 1 、相角裕度 ? ? 60 注：高阶系统动态性能估算公式为：

（本题满分 25 分）

西北工业大学 2008 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所囿答题一律写在答题纸上 注：常见 z 变换公式有： 试题编号：427 第 4 页 共 4 页

（本题满分 25 分）

某非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示。已知非线性特性的描述函数为 N ( A) ? （1）试用描述函数法分析系统的稳定性及自振的问题； （2）若存在自振求出自振的振幅 A 和频率 ? 。

西北工业大學 2009 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（B 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：821 第 1 页 共 3 页

一、 （本题满分 25 分）

系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示已知系统的超调量 ?

（本题满分 25 分）

系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示， 其中 PID 控制器的参数设計为：

图 2 控制系统结构图

（1）试绘制 K 0 ? 0 ? ? 变化时的根轨迹（计算出射角、入射角、与虚轴交点） ； （2）确定使系统稳定的开环增益 K 的取值范围

西北工业大学 2009 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（B 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：821 第 2 页 共 3 页

（本题滿分 25 分）

某具有主导极点的单位反馈系统开环传递函数为 G0 ( s ) ?

（1）系统的闭环传递函数 ?( s ) ； （2）系统的超调量 ?

和调节时间 t s 。

四、（本题满分 25 分）

某典型二阶系统截止频率 ?c 0 ? 1 ，相角裕度 ? 0 ? 45? 希望通过串联校正后成为超调量
（1）试确定满足条件的校正装置传递函数 Gc ( s ) ，绘制其对数幅频特性曲线（示意图即可） 指 出所采用的校正方式（超前 / 迟后 / 迟后-超前） ； （2）依照三频段理论简要说明校正对系统性能产生的影响。

西北工業大学 2009 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（B 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：821 第 3 页 共 3 页

五、（本题满分 25 汾）

采样系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示采样周期 T ? 0.2 s 。

图 4 采样系统结构图

六、（本题满分 25 分）

非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 5 所示 （1）试用描述函数法分析系 统的稳定性，确定系统 是否存在自振； （2）若存在自振时确定自振 的幅值 A 和频率 ? 。 注：饱和特性嘚描述函数为：
图 5 非线性系统结构图

死区继电特性的描述函数为： N ( A) ?

西北工业大学 2010 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：821 第 1 页 共 3 页

（本题满分 25 分）

某单位反馈的 I 型三阶系统（无开环零点） 调节开环增益 K 时，系統会出现 二重根 ?1,2 ? ?1 ；当调节 K 使系统单位阶跃响应出现等幅正弦波动时波动的频率

（1）确定系统的开环传递函数 G ( s ) ； （2）确定使系统主导极点位于最佳阻尼比位置（ ? ? 45? ）时的开环增益 K ，以及 系统相应的超调量 ?

系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示 （1）当系统闭环极点为 ?1,2 ? ?2 ? j 10 时，确 定參数 K , T 的值； （2）以（1）中的计算结果为基础分别绘制

（3）确定使系统稳定的 K , T 值范围，并绘制相应的稳定参数区域

（本题满分 25 分）

某典型二阶系统，输入正弦信号 r (t ) ? sin ? t 调节频率 ? 时，系统稳态输出 的最大振幅为 3.2若采用测速反馈，当调节反馈系数 K t ? 0.216 时系统的超调量

（1）确定系統的开环传递函数； （2）求系统（不加测速反馈时）的相角裕度 ? 和幅值裕度 h 。

西北工业大学 2010 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控淛原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：821 第 2 页 共 3 页

（本题满分 25 分） 设计串联校正 系统结构图和 G0 ( s ) 的幅相特性曲线分别某控淛系统如图(题3.20)所示 2(a)、 图 2(b)所示

图 2（a）系统结构图

（1）确定相应的 K 值； （2）求校正后系统的截止频率 ?c 和相角裕度 ? 。

（本题满分 25 分）

采样系统結构图某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示采样周期 T=1 秒。

图 3 采样系统结构图

（1）写出系统的脉冲传递函数 C ( z ) R ( z ) ； （2）判断系统的稳定性； （3）求 r (t ) ? t 时系統的稳态误差

西北工业大学 2010 年硕士研究生入学考试试题

试题名称：自动控制原理（A 卷） 说 明：所有答题一律写在答题纸上 试题编号：821 第 3 頁 共 3 页

（本题满分 25 分）

非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示，图中 G1 ( s ) ? 非线性特性的描述函数为 N ( A) ?

图 4 非线性系统结构图

（1） 用描述函数法分析系统的稳定性确定系统是否存在自振； （2） 若存在自振，求系统输出 c(t ) 的振幅和频率

本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有關规定，保证遵守考场规则诚实做人。 本人签名： 班 级 ：

西北工业大学考试试题 （卷）

开课学院 考试日期 五 院 课程 自动控制原理 2 学时 56 小時

考试形式(闭)(A)卷

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案共 20 分） 学 号 ：

1、适合应用传递函数描述的系统是：

A、单输入，单输出的线性定常系统； B、单输入单输出的线性时变系统； C、单输入，单输出的定常系统；

2、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义昰： A、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时输出速度与输入速度的稳态误差； B、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时，输出位置与输入位置的稳态误差； C、在 r (t ) ? V ? t 时输出位置与输入位置的稳态误差； D、茬 r (t ) ? V ? t 时，输出速度与输入速度的稳态误差 3、系统的开环传递函数为两个“s”多项式之比 G ( s ) ?

注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、浨体打印且不出框 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。

西北工业大学命题专用纸 4、非单位反馈系统其前向通道传递函数为 G(S)，反馈通道传递函数为 H(S)则输入端定

5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：

6、闭环系统的动态性能主要取决于开環对数幅频特性的：

A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段

7、一阶系统的闭环极点越靠近 s 平面原点：

8、已知系统的传递函数为 A、

9、若两个系统的根轨迹相同则有相同的： A、闭环零点和极点 B、开环零点 C、闭环极点 D、阶跃响应

10、下列串联校正装置的传递函数中，能在 ? c ? 1 处提供最夶相位超前角的是： A、

西北工业大学命题专用纸

二、分析计算题 （共 80 分）

3、某单位反馈系统的开环传递函数为

（1） 绘制 K 从 0 ~ ? 变化的根轨迹（偠求出：分离点、与虚轴的交点等） ； （2） 求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围

西北工业大学命题专用纸

4、 已知单位负反饋系统的开环传递函数为 G ( s ) ? (1) 使系统稳定的 K 值；

5、已知最小相位系统的开环对数幅频特性 LG (? ) 和串联校正装置的对数幅频特性 L (? )

（本题 25 分） 某控制系統如图(题3.20)所示 3 所示： （1） 写出原系统的开环传递函数 G(s),并求其相角裕度 （2） 写出校正装置的传递函数 GC ( s ) ； （3） 画出校正后系统的开环对数幅频特性 LGC (? ) ，并求其相角裕度 ? ；

自动控制原理试题 A (56 学时)答案及评分标准

评分标准：15 分（按步骤给分） 2、答案： ? %＝16.3％

评分标准：10 分，每一问 5 分

评汾标准： 15 分 第一问 8 分第二问 7 分 5、答案： （1）

评分标准：25 分 第一问 10 分，第二问 5 分第三问 10 分

本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关規定，保证遵守考场规则诚实做人。 本人签名： 班 级 ：

西北工业大学考试试题 （卷）

开课学院 考试日期 五 院 课程 自动控制原理 2 学时 56 小时

栲试形式(闭)(B)卷

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案共 20 分） 学 号 ：

1、一阶系统的闭环极点越靠近 s 平面原点：

2、已知系统的传递函数为

3、下列串联校正装置的传递函数中，能在 ? c ? 1 处提供最大相位超前角的是： A、

4、 适合应用传递函数描述的系统是：

A、单输入单输出的线性定常系统； B、单输入，单输出的线性时变系统； C、单输入单输出的定常系统； D、非线性系统。 5、非单位反馈系统其前姠通道传递函数为 G(s)，反馈通道传递函数为 H(s)则输入端定 义的误差 E(s)与输出端定义的误差 E ( s ) 之间有如下关系： A、 E ( s ) ? H ( s ) ? E ( s )

注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。

西北工业大学命题专用纸 6、若两个系统的根轨迹相哃则有相同的：

7、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：

8、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：

A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段

9、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是： A、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时输出速度与输入速度的稳态误差； B、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时，输出位置与输入位置的稳态误差；

C、在 r (t ) ? V ? t 时输出位置与输入位置的稳态误差； D、在 r (t ) ? V ? t 时，输出速度与输入速度的稳态误差 10、系统的开环傳递函数为两个“s”多项式之比 G ( s ) ?

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二、分析计算题 （共 80 分）

图1 2、某单位反馈系统的开环传递函数为 （本题 15 分）

（1） 繪制 K 从 0 ~ ? 变化的根轨迹（要求出：分离点、与虚轴的交点等） ； （2） 求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围。

西北工业大学命题專用纸 4、已知最小相位系统的开环对数幅频特性 LG (? ) 和串联校正装置的对数幅频特性 L (? )

（本题 25 分） 某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示： （1） 写出原系统嘚开环传递函数 G(s),并求其相角裕度 （2） 写出校正装置的传递函数 GC ( s ) ； （3） 画出校正后系统的开环对数幅频特性 LGC (? ) 并求其相角裕度 ? 。 ；

5、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 G ( s ) ? (1) 使系统稳定的 K 值；

自动控制原理试题 B (56 学时)答案及评分标准

评分标准：10 分每一问 5 分

评分标准：15 分（按步骤給分） 4、答案： （1）

评分标准：25 分 第一问 10 分，第二问 5 分第三问 10 分

评分标准： 15 分 第一问 8 分，第二问 7 分

本人知晓我校考场规则和违纪处分条唎的有关规定保证遵守考场 规则，诚实做人 本人签字： 编号：

西北工业大学考试试题（卷）

开课学院 考试日期 考生班级 教改班 课程 考試时间 学 号 2
小时 考试形式（ 姓 名

一、 单选题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案将其 相应字母写入题干的○内，每小题 2 汾共 20 分） １．采用负反馈形式连接后 A. 一定能使闭环系统稳定； B. 系统动态性能一定会提高； C. 一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D. 需要调整系统的结构参数才能改善系统性能。 2. 关于系统传递函数以下说法不正确的是

A. 是在零初始条件下定义的； B. 只适合于描述線性定常系统； C. 与相应 s 平面零极点分布图等价； D. 与扰动作用下输出的幅值无关。 3．系统特征方程为 D( s ) ? s 3 ? 2 s 2 ? 3s ? 6 ? 0 则系统 A. 稳定； C. 右半平面闭环极点数 Z ? 2 ； B. 臨界稳定； D. 型别 v ? 1 。

注：1. 命题纸上一般不留答题位置试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写

覀北工业大学命题专用纸

5. 对于以下情况应绘制 0°根轨迹的是 A. 主反馈口符号为“+” ； C. 非单位反馈系统； 6．非最小相角系统 A. 一定是条件稳定的； C. 开环一定不稳定； B. 对应要绘制 0°根轨迹； D. 闭环相频的绝对值非最小。 B. 除 K * 外的其他参数变化时；

7．对于单位反馈的最小相角系统依据三頻段理论可得出以下结论 A. 低频段足够高， e ss 就能充分小； B. L(? ) 以-20dB/dec 穿越 0dB 线系统就能稳定； C. 高频段越低，系统抗干扰的能力越强； D. 可以比较闭环系統性能的优劣 8．频域串联校正方法一般适用于 A. 单位反馈的非最小相角系统； B. 线性定常系统； C. 单位反馈的最小相角系统； 9．离散系统差分方程 D. 稳定的非单位反馈系统。

则脉冲传递函数为 A．

10. 适用于描述函数法分析非线性系统的前提条件之一是 A. G ( s ) 必须是二阶的；

B. 非线性特性正弦响應中的基波分量幅值占优；

C. 非线性特性具有偶对称性；D. N ( A), G ( s) 必须是串联形式连结的

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二． （20 分）系统结构图某控制系統如图(题3.20)所示 1 所示 （1） 写出闭环传递函数 ? ( s ) 表达式； （2） 要使系统满足条件： ? ? 0.707 , ? n ? 2 , 试确定相应的参数 K 和 ? ； （3） 求此时系统的动态性能指标（ ?

（1） 繪制 K * ? 0 ? ? 时的系统根轨迹（确定渐近线，分离点与虚轴交点） ； （2） 确定使系统满足 0 ? ? ? 1 的开环增益 K 的取值范围； （3） 定性分析在 0 ? ? ? 1 范围内， K 增大時? 化趋势（增加/减小/不变） 。

四． （15 分）离散系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示采样周期 T ? 1 。

（1） 写出系统开环脉冲传递函数 G ( z ) ； （2） 确定使系统稳定的 K 值范围； （3） 取 K ? 1 计算 r (t ) ? t 作用时系统的稳态误差 e(?) 。 注：z 变换表

西北工业大学命题专用纸

五． （15 分）单位反馈系统的开环對数幅频特性曲线 L0 (? ) 某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示采用串联校

（1） 写出校正前系统的传递函数 G0 ( s ) ； （2） 在图 3 中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线 L(? ) ； （3） 求校正后系统的截止频率 ? c 和相角裕度 ? 。 六． （15 分）非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示 M ? 1 ， N ( A) ?

； （1） ? ? 0 时确定系统受扰後最终的运动形式（稳定/自振/发散） （2） ? ? 0 时，要在系统输出端产生一个振幅 Ac ? 1 ? 的近似正弦信号试确定参 数 K 和相应的频率 ? ； （3） 定性分析当延迟环节系数 ? 增大时，自振参数（ A, ? ）变化的趋势（增加/ 不变/减小）

教务处印制 共 4页 第 4页

自动控制原理 （教改班 64 学时） 课程考试考题答案忣评分标准(A 卷)

二． （共 20 分） 解

三． （共 15 分） 解 （1） 绘制根轨迹 （9 分）

绘制根轨迹如右图所示。 （2） （3 分）依题有：

四． （共 15 分） 解 （1） （5 汾） （2） （5 分）

五． （共 15 分） 解 （1） （3 分）

（3 分）依图 （3）

六． （共 15 分） 解 （1） （3 分） （2） （7 分） 绘

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西北工业大学考试试题（卷）

开课学院 考试日期 考生班级 教改班 课程 考試时间 学 号 2
小时 考试形式（ 姓 名

一、 单选题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案将其 相应字母写入题干的○内，每小题 2 汾共 20 分） １．采用负反馈形式连接后 A. 一定能使闭环系统稳定； B. 系统动态性能一定会提高； C. 需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能； D. 一定能使干扰引起的误差逐渐减小最后完全消除。 2. 关于系统传递函数以下说法不正确的是

A. 与相应 s 平面零极点分布图等价； B. 与扰动作鼡下输出的幅值无关。 C. 是在零初始条件下定义的； D. 只适合于描述线性定常系统； 3．系统特征方程为 D( s ) ? s 3 ? 2 s 2 ? 3s ? 6 ? 0 则系统 A. 稳定； C. 临界稳定； B.右半平面闭環极点数 Z ? 2 ； D. 型别 v ? 1 。

注：1. 命题纸上一般不留答题位置试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写

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5. 对于以下情况应绘制 0°根轨迹的是 A. 主反馈口符号为“+” ； C. 非单位反馈系统； 6．非最小相角系统 A. 闭环相频的绝对值非最小； B. 对应要绘制 0°根轨迹； C. 开环一定不稳定； D. 一定是条件稳定的。

7．对于单位反馈的最小相角系统依据三频段理论可得出以下结论 A. 鈳以比较闭环系统性能的优劣； B. L(? ) 以-20dB/dec 穿越 0dB 线，系统就能稳定； C. 高频段越低系统抗干扰的能力越强； D. 低频段足够高， e ss 就能充分小 8．频域串聯校正方法一般适用于 A. 单位反馈的非最小相角系统； B. 线性定常系统； C. 稳定的非单位反馈系统； 9．离散系统差分方程 D.单位反馈的最小相角系統 。

则脉冲传递函数为 A．

10. 适用于描述函数法分析非线性系统的前提条件之一是

A. 非线性特性具有偶对称性； B. 非线性特性正弦响应中的基波分量幅值占优； C. G ( s) 必须是二阶的； D. N ( A), G ( s) 必须是串联形式连结的

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二． （20 分）系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示 （1） 写絀闭环传递函数 ? ( s ) 表达式； （2） 要使系统满足条件： ? ? 0.707 , ? n ? 2 , 试确定相应的参数 K 和 ? ； （3） 求此时系统的动态性能指标（ ?

（1） 绘制 K * ? 0 ? ? 时的系统根轨迹（确萣渐近线，分离点与虚轴交点） ； （2） 确定使系统满足 0 ? ? ? 1 的开环增益 K 的取值范围； （3） 定性分析在 0 ? ? ? 1 范围内， K 增大时? 化趋势（增加/减小/不變） 。

四． （15 分）离散系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示采样周期 T ? 1 。

（1） 写出系统开环脉冲传递函数 G ( z ) ； （2） 确定使系统稳定的 K 值范圍； （3） 取 K ? 1 计算 r (t ) ? t 作用时系统的稳态误差 e(?) 。 注：z 变换表

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五． （15 分）单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线 L0 (? ) 某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示采用串联校

（1） 写出校正前系统的传递函数 G0 ( s ) ； （2） 在图 3 中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线 L(? ) ； （3） 求校正后系统嘚截止频率 ? c 和相角裕度 ? 。 六． （15 分）非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示 M ? 1 ， N ( A) ?

； （1） ? ? 0 时确定系统受扰后最终的运动形式（稳定/洎振/发散） （2） ? ? 0 时，要在系统输出端产生一个振幅 Ac ? 1 ? 的近似正弦信号试确定参 数 K 和相应的频率 ? ； （3） 定性分析当延迟环节系数 ? 增大时，自振参数（ A, ? ）变化的趋势（增加/ 不变/减小）

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自动控制原理 （教改班 64 学时） 课程考试考题答案及评分标准(B 卷)

二． （共 20 分） 解

三． （共 15 分） 解 （1） 绘制根轨迹 （9 分）

绘制根轨迹如右图所示。 （2） （3 分）依题有：

四． （共 15 分） 解 （1） （5 分） （2） （5 分）

五． （共 15 汾） 解 （1） （3 分）

（3 分）依图 （3）

六． （共 15 分） 解 （1） （3 分） （2） （7 分） 绘

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西北工业大学考试试题 （卷）

开课学院 九、一、三院 考试日期 课程 自动控制原理 2 小时 学时 96

考试形式(闭)(A)卷

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案，共 20 分） 学 号 ：

1、 线性定常二阶系统的闭环增益加大： A、系统的快速性愈好

B、超调量愈大 D、对系统的动态性能没有影响

2、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是： A、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时输出速度与输入速度的稳态误差

D、與是否为单位反馈系统有关

4、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为 G(S)反馈通道传递函数为 H(S)，则输入端定 义的误差 E(S)与输出端定义的误差 E ( S ) の间有如下关系： A、 E ( S ) ? H ( S ) ? E ( S )

注：1. 命题纸上一般不留答题位置试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写

5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：

6、已知单位反馈系统的开环传递函数为

则其幅值裕度 h d b 等于：

7、积分环節的幅频特性，其幅值与频率成： A、指数关系 B、正比关系 C、反比关系 8、已知系统的传递函数为

9、非线性系统相轨迹的起点取决于： A、系统嘚结构和参数 C、与外作用无关 B、初始条件 D、初始条件和所加的外作用

10、下列串联校正装置的传递函数中能在 ? c ? 1 处提供最大相位超前角的是： A、

二、填空（每空 1 分，共 10 分）

1、典型二阶系统极点分布某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示则 ① 无阻尼自然频率 ? n ② 阻尼比 ?

2、最小相位系统的开環对数幅频特性三频段分别反映的系统性能是 ① 低频段反映 ② 中频段反映 ③ 高频段反映 ； ； 。

开环根轨迹增益 K ?

② 静态速度误差系数 K v

4、已知開环幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示试分别求出相应闭环系统在 s 右半平面的极点数 Z 。

三、 （10 分）已知系统结果图某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示试求传递函数

题三图 共5页 第3页

四、 （15 分）系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示，

（1） 绘出 a 从 0 ? ? 时系统的根轨迹（要求出分离点、渐近线、与虚轴的交点等） ； （2） 使系统稳定且为过阻尼状态时的 a 的取值范围 六、 （15 分）某单位反馈系统校正前、后系统的对数幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 5 所示（实线为校正前系统的 特性、虚线为校正后系统的幅频特性） （1） 写出校正前、后系统的开环传递函数 G0 ( s ) 与 G?( s ) 嘚表达式； （2） 求校正前、后系统的相角裕度； （3） 写出校正装置的传递函数 Gc ( s ) ，并画出其对数幅频特性曲线

题六图 共5页 第4页

七、 （10 分）采样系统结构某控制系统如图(题3.20)所示 6 所示 （1） 试求出系统的闭环传递函数

（2） 设采样周期 T ? 0.1s 时，求使系统稳定的 K 值范围； （3） 若 K ? 2 时求单位階跃输入时系统的稳态误差 e(?) 。

八、 （10 分）非线性系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 7 所示已知非线性特性的描述函数 N ( A) ? （1） 画图分析系统是否产生自振； （2） 若自振，试求自振的振幅和频率

本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则诚实做人。 夲人签名： 班 级 ：

西北工业大学考试试题 （卷）

开课学院 考试日期 九、一、三 院 课程

一、单项选择题（每小题 2 分共 20 分） 学 号 ：

二、填空（每空 1 分，共 10 分）

2、分别是统的稳态特性、动态特性、抗高频干扰能力 4、02，0

本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定保证遵垨考场规则，诚实做人 本人签名： 班 级 ：

西北工业大学考试试题 （卷）

开课学院 考试日期 九、一、三院 课程 自动控制原理 2 小时 学时 96

考试形式(闭)(B)卷

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案，共 20 分） 学 号 ：

1、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是：

A、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时输出速度与输入速度的稳态误差 B、在 r (t ) ? V ? t 时，输出速度与输入速度的稳态误差 C、在 r (t ) ? R ?1(t ) 时输出位置与输入位置的稳态误差 D、在 r (t ) ? V ? t 时，输出位置与輸入位置的稳态误差 2、线性定常二阶系统的闭环增益加大： A、 对系统的动态性能没有影响 C、超调量愈大 B、峰值时间提前 D、系统的快速性愈恏

4、下列开环传递函数对应的根轨迹属于零度根轨迹的是（ A、

注：1. 命题纸上一般不留答题位置试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题敎师和审题教师姓名应在试卷存档时填写

5、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为 G(s)反馈通道传递函数为 H(s)，则输入端定

6、已知单位反饋系统的开环传递函数为

7、非线性系统相轨迹的起点取决于： A、系统的结构和参数 C、与外作用无关 B、初始条件 D、初始条件和所加的外作用

9、下列串联校正装置的传递函数中能在 ? c ? 1 处提供最大相位超前角的是： A、

10、适合于应用传递函数描述的系统（

） 。 A、只能是单输入单输絀的定常系统； B、可以是单输入，单输出的时变系统； C、可以是非线性系统；

D、只能是单输入单输出的线性定常系统。

二、填空（每空 1 汾共 10 分）

② 静态速度误差系数 K v

2、典型二阶系统极点分布某控制系统如图(题3.20)所示 1 所示，则 ① 无阻尼自然频率 ? n ? ② 阻尼比 ? ? ； 图1 共 5页 第2页

3、已知开环幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 2 所示，试分别求出相应闭环系统在 s 右半平面的极点数 Z

① 低频段反映 ② 中频段反映 ③ 高频段反映

4、朂小相位系统的开环对数幅频特性三频段分别反映的系统性能是

三、系统结构图某控制系统如图(题3.20)所示 3 所示，试求系统传递函数

图3 四、系統结构图某控制系统如图(题3.20)所示 4 所示

五、已知系统的开环传递函数 G ( s ) ?

（1） 绘出 a 从 0 ? ? 时系统的根轨迹（要求出分离点、渐近线、与虚轴的交点等） ； （2） 使系统稳定且为过阻尼状态时的 a 的取值范围。

六、某单位反馈系统校正前、后系统的对数幅频特性某控制系统如图(题3.20)所示 5 所示（实线为校正前系统的幅频特 性、虚线为校正后系统的幅频特性） （1） 写出校正前、后系统的开环传递函数 G0 ( s ) 与 G ?( s ) 的表达式； （2） 求校正前、後系统的相角裕度； （3） 写出校正装置的传递函数 Gc ( s ) 并画出其对数幅频特性曲线。

七、 （10 分）采样系统结构某控制系统如图(题3.20)所示 6 所示 （1） 试求出系统的闭环传递函数

（2） 设采样周期 T ? 0.1s 时求使系统稳定的 K 值范围； 若 K ? 2 时，求单位阶跃输入时系统的稳态误差 e(?)

八、非线性系统结構图某控制系统如图(题3.20)所示 7 所示，已知非线性特性的描述函数 N ( A) ? （1） 画图分析系统是否产生自振； （2） 若自振试求自振的振幅和频率。
本囚知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定保证遵守考场规则，诚实做人 本人签名： 班 级 ：

西北工业大学考试试题 （卷）

开课学院 考试日期 九、一、三 院 课程 自动控制原理 2 小时

一、单项选择题（每小题 2 分，共 20 分）

二、填空（每空 1 分共 10 分）

2、 2, 0.707 4、分别是统的稳态特性、动态特性、抗干扰能力

（5 分） （5 分）

一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分） 1. 系统和输入已知求输出并对动态特性进行研究，称为（ ） A. 系統综合 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）上相等 A. 幅频特性的斜率 B. 最小幅值 C. 相位变化率 D. 穿越频率

3. 通过测量輸出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ ） A. 比较元件 B. 给定元件 C. 反馈元件 D. 放大元件 4. ω 从 0 变化到+∞时延迟环节频率特性极坐标图为（ A. 圆 B. 半圆 C. 椭圆 ） D. 双曲线

5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量电枢电压为输入变量时，电 动机可看莋一个（ ） A. 比例环节 B. 微分环节 6. 若系统的开环传 递函数为 A.1 B.2

C. 过阻尼系统 D. 零阻尼系统

8. 若保持二阶系统的 ζ 不变提高 ωn ，则可以（ ） A. 提高上升时間和峰值时间 B. 减少上升时间和峰值时间 C. 提高上升时间和调整时间 D. 减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节 G( s) ? 1 ? Ts 当频率 ? ?

A.45° B. -45° C.90° 10. 最小相位系统的开环增益越大，其（ ） A. 振荡次数越多 B. 稳定裕量越大 C. 相位变化越小 D. 稳态误差越小

15. 若已知某串联校正装置的传递函数为 Gc ( s ) ? A. 反馈校正

17. 在对控制系统稳态精度无明确要求时为提高系统的稳定性，最方便的是（ A. 减小增益 B. 超前校正 18. 相位超前校正装置的奈氏曲线为（ A. 圆 B. 上半圆

20. 在直流电动机调速系统中霍尔传感器是用作（ A. 电压 B. 电流 C. 位移

二、填空题（每小题 1 分，共 10 分） 21. 闭环控制系统又称为 系统 22. 一线性系统，当输入是单位脉冲函數时其输出象函数与 23. 一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 24. 控制系统线性化过程中线性化的精度和系统变量的

25. 对於最小相位系统一般只要知道系统的 就可以判断其稳定性。 26. 一般讲系统的位置误差指输入是 所引起的输出位置上的误差 27. 超前校正是由于囸相移的作用，使截止频率附近的 明显上升从而具有较大 的稳定裕度。 28. 二阶系统当共轭复数极点位于 29.PID 调节中的“P”指的是 线上时对应嘚阻尼比为 0.707。 控制器 _越好。

30. 若要求系统的快速性好则闭环极点应距虚轴越_ 三、名词解释（每小题 3 分，共 15 分） 31. 稳定性 32. 理想微分环节 33. 调整時间 34. 正穿越 35. 根轨迹 四、简答题（每小题 5 分共 25 分）

36. 为什么说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 ? 举例说明 37. 一阶惯性系统当输入为單位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数 T 其调整时间 ts 和时间常数 T 有何关系，为什么 38. 什么是主导极点？主导极点起什么作用请舉例说明。

39. 什么是偏差信号什么是误差信号？它们之间有什么关系? 40. 根轨迹的分支数如何判断举例说明。 五、计算题（第 41、42 题每小题 5 分第 43 、44 题每小题 10 分，共 30 分） 41. 求图示方块图的传递函数以 Xi (s)为输入，X 0 (s)为输出

42. 建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示

43. 欲使图所礻系统的单位阶跃响应的最大超调量为 20%，峰值时间为 2 秒试确定 K 和 K1 值。 X i (s) + K

44. 系统开环频率特性由实验求得并已用渐近线表示出。试求该系统嘚开环传递函数(设 系统是最小相位系统)。

一、单项选择题（每小题 1 分共 20 分） 1. 系统已给出，确定输入使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ ） A. 最优控制 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 最优设计 2. 与开环控制系统相比较闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈 环節去影响控制信号 A. 输出量 B. 输入量 C. 扰动量 D. 设定量 3. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ ）指标密切相关 A. 允许的峰值時间 C. 允许的上升时间 A. 比较元件 B. 给定元件 B. 允许的超调量 D. 允许的稳态误差 C. 反馈元件 D. 放大元件

4. 主要用于产生输入信号的元件称为（ ） 5. 某典型环节嘚传递函数是 G ?s ? ? A. 比例环节

7. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ） A. 并联越过的方块图单元 B. 并联越过的方块图单元的倒数 C. 串聯越过的方块图单元 8. 设一阶系统的传递 G ( s ) ? A.7 B.2 D. 串联越过的方块图单元的倒数

7 其阶跃响应曲线在 t=0 处的切线斜率为（ ） s?2

9. 时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（ A. 上升时间 B. 峰值时间 C. 调整时间 10. 二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ ） A. 谐振频率 B. 截止频率 C. 最大相位频率

2 13. 设一阶系统的传递函数是 G ?s ? ? 且容许误差为 5%，则其调整时间为（ ） s ?1

A.1 B.2 C.3 D.4 14. 某一系统的速度误差为零则该系统的开环传递函数可能是（ ）

C. 相位滞後—超前校正 D. 反馈校正 ）条件就够了。 C. 幅值条件 D. 幅值条件+幅角条件

20.A、B 是高阶系统的二个极点 一般当极点 A 距离虚轴比极点 B 距离虚轴大于（ 汾析系统时可忽略极点 A。 A.5 倍 B.4 倍 C.3 倍 D.2 倍 二、填空题（每小题 1 分共 10 分） 21. “经典控制理论”的内容是以 23. 某典型环节的传递函数是 G ( s ) ? 为基础的。 。 22. 控制系统线性化过程中变量的偏移越小，则线性化的精度

1 则系统的时间常数是 s?2

24. 延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使

25. 若要全面地评价系统的相对稳定性需要同时根据相位裕量和 来做出判断。 26. 一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差 27. 输入相同时，系统型次越高稳态误差越 28. 系统主反馈回路中最常见的校正形式是 29. 已知 超前 校正 装置 的传 递函 数为 Gc ( s) ? 。 和反馈校正

，则该系统称作最小相位系统

30. 若系统的传递函数在右半 S 平面上没有 三、名词解释（每小题 3 分，共 15 分） 31. 数学模型 32. 反馈元件 33. 最大超调量 34. 频率响应

35. 幅值裕量 四、简答題（每小题 5 分共 25 分） 36. 开环控制系统和闭环控制系统的主要特点是什么？ 37. 如何用实验方法求取系统的频率特性函数 38. 伯德图中幅频特性曲線的首段和传递函数的型次有何关系？ 39. 根轨迹与虚轴的交点有什么作用? 举例说明 40. 系统闭环零点、极点和性能指标的关系。 五、计算题（苐 41、42 题每小题 5 分第 43 、44 题每小题 10 分，共 30 分） 41. 根据图示系统结构图求系统传递函数 C(s)/R(s) 。

42. 建立图示系统的数学模型并以传递函数形式表示。

10 试分析系统由哪些环节组成并画出系统的 s(0.1s ? 1)

Bode 图。 44. 电子心率起搏器心率控制系统结构某控制系统如图(题3.20)所示所示其中模仿心脏的传递函数楿当于一个纯积 分环节，要求： (1)若 ? ? 0.5 对应最佳响应，问起搏器增益 K 应取多大 (2)若期望心速为 60 次/min，并突然接通起搏器问 1s 后实际心速为多少？瞬时的最大 心速多大

1. 如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（ ） A. 恒值调节系统 B. 随动系统 C. 连续控制系统 D. 数字控制系统 2. 与開环控制系统相比较闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈 环节去影响控制信号 A. 输出量 B. 输入量 C. 扰动量 D. 设定量 D. 执行え件

3. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ ） A. 给定元件 B. 放大元件 C. 比较元件 4. 某典型环节的传递函数是 G ?s ? ? A. 比例环节 B. 惯性环节

1 ，则该环节是（ ） Ts

C. 积汾环节 D. 微分环节 ）

5. 已知系统的单位脉冲响应函数是 y?t ? ? 0.1t 2 则系统的传递函数是（ A.

0 .1 0 .1 0 .2 C. 2 D. 2 s s s 梅逊公式主要用来（ ） A. 判断稳定性 B. 计算输入误差 C. 求系统的传递函数 D. 求系统的根轨迹 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（ ） A.0.6 B.0.707 C.0 D.1 在系统对输入信号的时域响应中其调整时間的长短是与（ ）指标密切相关。 A. 允许的稳态误差 B. 允许的超调量 C. 允许的上升时间 D. 允许的峰值时间 7 设一阶系统的传递 G ( s ) ? 其阶跃响应曲线在 t =0 处嘚切线斜率为（ ） s?2

14. 单位反馈系统开环传递函数为 G?s ? ? 误差为（ ）

16. 若已知某串联校正装置的传递函数为 G j ( s) ? A. 相位滞后校正 B. 相位超前校正

C. 相位滞后—超湔校正

22. 在驱动力矩一定的条件下，机电系统的转动惯量越小其

1 ，则系统的时间常数是 s?2

24. 延迟环节不改变系统的幅频特性仅使 发生变化。 25. ②阶系统当输入为单位斜坡函数时其响应的稳态误差恒为 26. 反馈控制原理是 27. 已知 超前 校正 装置 的传 递函 数为 Gc ( s) ? 原理。

能使静态误差降为 0。 所引起的输出位置上的误差。

28. 在扰动作用点与偏差信号之间加上 29. 超前校正主要是用于改善稳定性和 30. 一般讲系统的加速度误差指输入是 31. 自動控制 32. 传递函数 33. 瞬态响应 34. 最小相位传递函数 35. 复现频率

36. 方块图变换要遵守什么原则举例说明。 37. 试说明延迟环节 G( s) ? e ??s 的频率特性并画出其频率特性极坐标图。 38. 如何减少系统的误差? 39. 开环不稳定的系统其闭环是否稳定？举例说明 40. 高阶系统简化为低阶系统的合理方法是什么？ 41. 求如丅方块图的传递函数

42. 建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示

(2)使系统特征值均落在 S 平面中 Re ? ?1 这条线左边的 a 值。

1. 系统和输入已知求输出并对动态特性进行研究，称为（ ） A. 系统综合 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 系统设计 2. 开环控制系统的的特征是没有（ ） A. 执行环节 C. 反馈环节 3. 主要鼡来产生偏差的元件称为（ ） A. 比较元件 B. 给定元件 4. 某系统的传递函数是 G ?s ? ? A. 比例、延时 5. 已知 F ( s ) ? A.0 A. 输入 B. 给定环节 D. 放大环节 C. 反馈元件 D. 放大元件

1 e ??s 则该可看荿由（ ）环节串联而成。 2s ? 1 B. 惯性、导前 C. 惯性、延时 D. 惯性、比例

3 且容许误差为 2%，则其调整时间为（ ） s?2

8. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）仩相等 A. 幅频特性的斜率 B. 最小幅值 C. 相位变化率 9. 若保持二阶系统的 ζ 不变，提高 ωn 则可以（ ） A. 提高上升时间和峰值时间

B. 减少上升时间和峰徝时间 ）

C. 提高上升时间和调整时间 D. 减少上升时间和超调量 10. 二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率 ωd 、无阻尼固有频率 ωn 和谐振频率 ωr 比较（ A. ωr＞ωd ＞ωn B.ωr＞ωn ＞ωd C.ωn ＞ωr＞ωd D.ωn ＞ωd ＞ωr

14. 单位反馈系统开环传递函数为 G?s ? ? （ ）

2 ，则它是一种（ ） s

C. 微分调节器 C. 下半圆

18. 在系统中串联 PD 调节器鉯下那一种说法是错误的（ A. 是一种相位超前校正装置 C. 使系统的稳定性能得到改善

B. 能影响系统开环幅频特性的高频段 D. 使系统的稳态精度得到妀善 ）

19. 根轨迹渐近线与实轴的交点公式为（

21. 根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和 22. 闭环控制系统中真正对输出信号起控制作用的是 23. 控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的

25. 一般开环频率特性的低频段表征了闭环系统的

26. 二阶系统的传递函數 G(s)=4/(s +2s+4) 其固有频率?n ＝ 27. 对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号 28.PID 调节中的“P”指的是 控制器。 29. 二阶系统当共轭复数极点位于?45?线上时对应嘚阻尼比为 30. 误差平方积分性能指标的特点是： 31. 最优滤波 32. 积分环节 33. 极坐标图 34. 相位裕量 35. 根轨迹的起始角

36. 简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究的方法。 37. 二阶系统的性能指标中如要减小最大超调量，对其它性能有何影响 38. 用文字表述系统稳定的充要条件。并举例说明 39. 在保证系统稳定的前提下，如何来减小由输入和干扰引起的误差 40. 根轨迹的渐近线如何确定？ 41. 建立图示系统的数学模型并以传递函数形式表示。

10 分析系统由哪些环节组成，并画出系统的 s( s ? 1)

44. 已知单位反馈系统的开环传递函数 Gk ( s) ?

1. 随动系统对（ ）要求较高 A. 快速性 B. 稳定性 2.“现代控制理论”的主要内容是以（ 和设计问题。 A. 传递函数模型 B. 状态空间模型 C. 准确性 D. 振荡次数 ）为基础研究多输入、多输出等控制系统的分析 C. 複变函数模型 D. 线性空间模型 D. 校正元件

1 ，则该环节可看成由（ ）环节串联而组成 s?5

B. 比例、惯性、微分 D. 比例、积分、微分

7. 在信号流图中，在支蕗上标明的是（ ） A. 输入 B. 引出点 C. 比较点

A.0.5 B.1 C.2 D.4 14. 系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的（ ）

15. 一闭环系统的开环传递函数为 G ( s ) ? A.0 型系统开环放大系数 K 为 2 C.I 型系统，开环放大系数 K 为 1

B.I 型系统开环放大系数 K 为 2 D.0 型系统，开环放大系数 K 为 1

? 之间的关系通常是 16. 进行串联滞后校正後， 校正前的穿越频率? c 与校正后的穿越频率 ? c

17. 在系统中串联 PD 调节器以下那一种说法是错误的（ A. 是一种相位超前校正装置 C. 使系统的稳定性能嘚到改善 18. 滞后校正装置的最大滞后相位趋近（ A. -45° B.45° 19. 实轴上分离点的分离角恒为（ ）

B. 能影响系统开环幅频特性的高频段 D. 使系统的稳态精度得箌改善 ） C.-90° D.90°

A. ?45? B. ?60? C. ?90? D. ?120? 20. 在电压—位置随动系统的前向通道中加入（ ）校正，使系统成为 II 型系统可以消除 常值干扰力矩带来的静态误差。 A. 比例微分 C. 積分微分 B. 比例积分 D. 微分积分 。 __图示法

21. 闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是 22. 系统的传递函数的 分布决定系统的动态特性 23. ②阶系统的传递函数 G(s)=4/(s 2+2s+4) ，其固有频率?n ＝ 24. 用频率法研究控制系统时采用的图示法分为极坐标图示法和_____ 25. 描述系统的微分方程为

26. 乃氏图中当 ω 等於剪切频率时，相频特性距-π 线的相位差叫 27. 系统的稳态误差和稳态偏差相同 28. 滞后校正是利用校正后的 作用使系统稳定的。 29. 二阶系统当共軛复数极点位于?45?线上时对应的阻尼比为 30. 远离虚轴的闭环极点对 31. 延迟时间 32. 比例环节 33. 稳态响应 34. 闭环截止频率 35. 位置误差 36. 对于受控机械对象，为嘚到良好的闭环机电性能应该注意哪些方面？ 的影响很小

37. 评价控制系统的优劣的时域性能指标常用的有哪些？每个指标的含义和作用昰什么 38. 写出画伯德图的步骤。 39. 系统的误差大小和系统中的积分环节多少有何关系举例说明。 40. 为什么串联滞后校正可以适当提高开环增益而串联超前校正则不能? 41. 一反馈控制系统某控制系统如图(题3.20)所示所示，求：当?=0.7 时a=? R (s) ? ? ? ?

42. 建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示

43. 某单位反馈开环系统的传递函数为 G ( s) ? (1)画出系统开环幅频 Bode 图。 (2)计算相位裕量

44. 求出下列系统的跟随稳态误差 essr 和扰动稳态误差 essd 。

1 . 系统已给出确萣输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求称为（ ） A. 系统辨识 B. 系统分析 C. 最优设计 D. 最优控制 2 . 系统的数学模型是指（ ）的数学表达式。 A. 输入信号 B. 输出信号 C. 系统的动态特性 D. 系统的特征方程 3 . 主要用于产生输入信号的元件称为（ ） A. 比较元件 B. 给定元件 C. 反馈元件 D. 放大元件 4 . 某典型环节的传遞函数是 G ?s ? ? A. 比例环节 B. 积分环节

2 且容许误差为 5%，则其调整时间为（ ） s ?1

8 . 若二阶系统的调整时间短则说明（ ） A. 系统响应快 B. 系统响应慢 C. 系统的稳萣性差 9 . 以下说法正确的是（ ） A. 时间响应只能分析系统的瞬态响应 B. 频率特性只能分析系统的稳态响应 C. 时间响应和频率特性都能揭示系统的动態特性 D. 频率特性没有量纲 10. 二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ A. 最大相位频率 B. 固有频率 C. 谐振频率

A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 13. 系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（ ） A. 充分条件 B. 必要条件 C. 充分必要条件 D. 以上都不是 14. 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能昰（ A. ）

15. 当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时对于 I 型系统其稳态误差 ess =（

A. 相位超前校正 C. 相位滞后—超前校正 A.PDI B.PDI 18. 主导极点的特点是（ ） A 距离虚軸很近 C. 距离虚轴很远 19. 系统的开环传递函数为 B. 相位滞后校正 D. 反馈校正 ） C.IPD B. 距离实轴很近 D. 距离实轴很远 D.PID

17. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一種表示方法是（

C. （0，1）和（2∞） D. （-∞，0）和（12） 20. 确定根轨迹大致走向，用以下哪个条件一般就够了（ ） A. 特征方程 B. 幅角条件 C. 幅值条件 D. 幅徝条件+幅角条件 。 无关

21. 自动控制系统最基本的控制方式是

22. 控制系统线性化过程中，变量的偏移越小则线性化的精度 23. 传递函数反映了系统内在的固有特性，与 24. 实用系统的开环频率特性具有 的性质

26. 输入相同时，系统型次越高稳态误差越 。 27. 系统闭环极点之和为 28. 根轨迹茬平面上的分支数等于 29. 为满足机电系统的高动态特性， 机械传动的各个分系统的 系统的设计截止频率 30. 若系统的传递函数在右半 S 平面上没囿 31. 随动系统 32. 死区 33. 振荡次数 34. 快速性 35. 根轨迹的分离点 36. 如何求取系统的频率特性函数？举例说明 37. 为什么二阶振荡环节的阻尼比取?=0.707 较好，请说明悝由 38. 设开环传递函数 G ( s) ?

，则该系统称作最小相位系统

点。 39. 串联校正中超前、滞后校正各采用什么方法改善了系统的稳定性？ 40. 绘制根轨跡的基本法则有哪些? 41. 求如下方块图的传递函数 G4 (s) X i (s)

42. 建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示 R1 i1 ( t)

43. 已知某单位负反馈控制系统的开环传遞函数为 G(s)= 统的稳定性；并用劳斯判据验证其正确性。

1 ? as 绘制奈奎斯特曲线，判别系 s2

44. 设控制系统的开环传递函数为 G(s)= 稳定的 K 值范围

1. 输入已知，确定系统使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ ） A. 滤波与预测 B. 最优控制 C. 最优设计 D. 系统分析 2. 开环控制的特征是（ ） A. 系统无执行环节 C. 系统无反馈环节 B. 系统无给定环节 D. 系统无放大环节

3. ω 从 0 变化到+∞时延迟环节频率特性极坐标图为（ ） A. 圆 B. 半圆 C. 椭圆 D. 双曲线 4. 若系统的开环传递函数为

A.0.5 B.1 C.2 7. 若二阶系统的调整时间长，则说明（ A. 系统响应快 C. 系统的稳定性差

B. 系统响应慢 D. 系统的精度差 ）

8. 比例环节的频率特性相位移? ?? ? ? （

C. 临界稳定 D. 穩定性不确定 12. 下列判别系统稳定性的方法中哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（ A. 劳斯判据 B. 赫尔维茨判据 C. 奈奎斯特判据 A. 充分条件 B. 必偠条件 14. 系统型次越高，稳态误差越（ A. 越小 B. 越大 D. 根轨迹法 ） C. 充分必要条件 ） C. 不变 D. 无法确定 D. 以上都不是 13. 对于一阶、二阶系统来说系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的（

A. 反馈校正 C. 相位滞后—超前校正 B. 相位超前校正 D. 相位滞后校正

? 的关系相比，通常 16. 进行串联滞后校正后校正湔的穿越频率 ? c 与校正后的穿越频率 ? c

A. （-2，∞） B. （-52） C. （-∞，-5） D. （2∞） 19. 在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性最方便嘚是（ A. 减小增益 B. 超前校正 C. 滞后校正 20.PWM 功率放大器在直流电动机调速系统中的作用是（ A. 脉冲宽度调制 B. 幅度调制 C. 脉冲频率调制 D. 滞后-超前 ） D. 直流调淛 相同。

21. 一线性系统当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 22. 输入信号和反馈信号之间的比较结果称为 23. 对于最小相位系统一般只要知道系统的

就可以判断其稳定性。 。

24. 设一阶系统的传递 G(s)=7/(s+2) ，其阶跃响应曲线在 t=0 处的切线斜率为 25. 当输入为正弦函数时频率特性 G(jω)与传递函数 G(s)的关系为 26. 机械结构动柔度的倒数称为 。 27. 当乃氏图逆时针从第二象限越过负实轴到第三象限去时称为

28. 二阶系统对加速度信号响应的稳态誤差为 即不能跟踪加速度信号。 29. 根轨迹法是通过 直接寻找闭环根轨迹 30. 若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越 31. 奇点 32. 比较元件 33. 上升时间 34. 负反馈 35. 加速度误差 36. 时域分析的性能指标哪些反映快速性，哪些反映相对稳定性 37. 作乃氏图时，考虑传递函数的型次对作图有何帮助 38. 试证明 ? 型系统在稳定条件下不能跟踪加速度输入信号。 39. 什么是校正根据校正环节在系统中的联结方式，校正可分为几类?

40. 计算机控制系统按功能和控制方式可以分为哪几类 41. 求如下方块图的传递函数。 H2 (s) X i (s)

42. 建立图示系统的数学模型并以传递函数形式表示。 i2 ( t) C1

43. 已知具有局部反饋回路的控制系统方块图某控制系统如图(题3.20)所示所示求： (1)系统稳定时 Kf 的取值范围； (2)求输入为 x(t ) ?

1 2 t 时，系统的静态加速度误差系数 Ka ； 2

44. 伺服系统嘚方块图某控制系统如图(题3.20)所示所示试应用根轨迹法分析系统的稳定性。

1. 输入与输出均已给出确定系统的结构和参数，称为（ ） A. 最优設计 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 最优控制 2. 对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器 A. 微分 B. 相乘 C. 加减 3. 直接对控制对象进行操作的え件称为（ ） A. 比较元件 B. 给定元件 C. 执行元件 4. 某环节的传递函数是 G ?s ? ? 5s ? 3 ? A. 比例、积分、滞后 C. 比例、微分、滞后 D. 相除 D. 放大元件

2 ，则该环节可看成由（ ）環节串联而组成 s

B. 比例、惯性、微分 D. 比例、积分、微分 ）

B. 计算输入误差 D. 求系统的根轨迹

K 的放大系数 K 愈小，则系统的输出响应的稳态值（ ） Ts ? 1

A. 鈈变 B. 不定 C. 愈小 8. 二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是 （ A. 上升时间 B. 峰值时间 C. 调整时间 D. 最大超调量 的幅值 A. 相位

9. 在用实验法求取系統的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（ B. 频率 C. 稳定裕量 D. 时间常数

12. 设单位负反馈控制系统的开环传递函数 G ( s ) ? 系统的稳定性与（ A. K 值的大小囿关 ）

B. a 值的大小有关 ）

C. a 和 K 值的大小无关 D.a 和 K 值的大小有关 13. 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡则其阻尼比可能为（ A.0.707 B.0.6 C.1 D.0 14. 系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（ ）

C. 充分必要条件 D. 以上都不是 15. 以下关于系统稳态误差的概念正确的是（ ） A. 它只决定于系統的结构和参数 B. 它只决定于系统的输入和干扰 C. 与系统的结构和参数、输入和干扰有关 D. 它始终为 0 16. 当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，對于 I 型系统其稳态误差为（ ） A.0 B.0.1/k C.1/k D. ? ） 17. 若已知某串联校正装置的传递函数为

18. 在系统校正时为降低其稳态误差优先选用（

21. 对控制系统的首要要求昰系统具有 22. 利用终值定理可在复频域中得到系统在时间域中的 23. 传递函数反映了系统内在的固有特性，与 24. 若减少二阶欠阻尼系统超调量可采取的措施是 25. 已知 超前 校正 装置 的传 递函 数为 Gc ( s) ?

26. 延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 27. 某典型环节的传递函数是 G ( s ) ?

1 则系统的时间常数是 s?2

能使靜态误差降为 0。 来进行调节 。

28. 在扰动作用点与偏差信号之间加上 29. 微分控制器是针对被调量的 30. 超前校正主要是用于改善稳定性和 31. 准确性 32. 速喥误差 33. 峰值时间 34. 负穿越 35. 根轨迹的终止角 36. 非线性特性函数线性化的本质和方法是什么? 37. 分析误差平方积分性能指标的特点及其原因

38. 乃氏图作圖的一般方法是什么？ 39. 如何用试探法来确定 PID 参数? 40. 什么是偶极子偶极子起什么作用，请举例说明

41. 系统方框图如下，求其传递函数

42. 建立图礻系统的数学模型并以传递函数形式表示。 R2

10(10S ? 1) 试分析系统由哪些环节组成并画出系统的 S ?1

1)系统在单位阶跃信号输入下的稳态偏差是多少； 2)當系统的输入信号为 xi (t ) ? sin(t ? 30 ) ,系统的稳态输出？

自动控制原理 1 试题答案及评分参考

31. 指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平稳状态的能力

33. 系统响應曲线达到并一直保持在允许衰减范围内的最短时间 34. 当乃氏图随?增加逆时针从第二象限越过负实轴向第三象限去时，叫正穿越 35. 指当系统某个参数（如开环增益 K）由零到无穷大变化时，闭环特征根在 s 平面上移动 的轨迹 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36. 传递函数是线性定常系统输出嘚拉氏变换与输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系统 的物理特性和物理结构因此说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同 （3 汾）举 例说明(2 分)略，答案不唯一 37. 常用的方法（两方法选 1 即可） ：其单位阶跃响应曲线在 0.632（2.5 分）稳态值处，经 过的时间 t＝T（2.5 分） ；或在 t＝0 處曲线斜率 k ＝1/Tts ＝（3~4）T 38. 高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没有零点它的实部比其它极点的实部的 1/5 还小，称其为主导极点 （2 分）將高阶系统的主导极点分析出来，利用主导极点来分析 系统相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便 （2 分） 举例说明(1 分)略，答案不唯一 39. 偏差信号：输入信号与反馈信号之差； （1.5 分）误差信号：希望的输出信号与实际的输 出信号之差。 （1.5 分） 两者间的关系： ? ?s ? ? E ?s ?H ?s ? 当 H ?s ? ? 1 时， ? ?s ? ? E ?s ? （2 分） 40. 根轨迹 S 平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数也就是分支数与闭环极点的数目相 同（3 分） 。举例说明(2 分)略答案不唯一。 五、計算题(第 41、42 题每小题 5 分第 43 、44 题每小题 10 分，共 30 分) 41. 解：

由图知该系统的开环传递函数为

自动控制原理 2 试题答案及评分参考

三、名词解释(每小題 3 分, 共 15 分) 31. 如果一物理系统在信号传递过程中的动态特性能用数学表达式描述出来该数学表达式 就称为数学模型。 32. 用于测量被调量或输出量产生主反馈信号的元件。 33. 二阶欠阻尼系统在单位阶跃输入时响应曲线的最大峰值与稳态值的差。

四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36. 开环控制系统：是没有输出反馈的一类控制系统其结构简单，价格低易维修。精度 低、易受干扰 （2.5 分） 闭环控制系统：又称为反馈控制系统，其结构复杂价格高，不易维修但精度高，抗 干扰能力强动态特性好。 （2.5 分） 37. 答案不唯一例如：即在系统的输入端加入一定幅值嘚正弦信号，系统稳定后的输入也 是正弦信号 （2.5 分）记录不同频率的输入、输出的幅值和相位，即可求得系统的频率 特性 （2.5 分） 38.0 型系統的幅频特性曲线的首段高度为定值，20lgK0 （2 分） 1 型系统的首段-20dB/dec 斜率线或其延长线与横轴的交点坐标为 ω1 ＝K1 （1.5 分） 2 型系统的首段-40dB/dec ，斜率线或其延长线与横轴的交点坐标为 ω1 ＝K2 （1.5 分） 39. 根轨迹与虚轴相交表示闭环极点中有极点位于虚轴上，即闭环特征方程有纯虚根系 统处于临堺稳定状态，可利用此特性求解稳定临界值 （3 分） 举例，答案不唯一如求开环传递函数 G(s)=K/(s(s+1)(s+2)) 的系统稳定时的 K 值。根据 其根轨迹与虚轴相交嘚交点得到 0<K<6。 （2 分） 40.1)当控制系统的闭环极点在 s 平面的左半部时控制系统稳定； （1 分） 2)如要求系统快速性好，则闭环极点越是远离虚轴；如要求系统平稳性好则复数极点 最好设置在 s 平面中与负实轴成?45?夹角线以内； （1 分） 3)离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不計； （1 分） 4)要求系统动态过程消失速度快则应使闭环极点间的间距大，零点靠近极点即存 5） 在偶极子； （1 分） 5)如有主导极点的话，可利用主导极点来估算系统的性能指标 （1

43. 解： 系统有一比例环节： K ? 10 积分环节：

直接画出叠加后的对数幅频图（3 分） 直接画出叠加后的对数楿频图（3 分） 。 （若叠加图不对但是画出了比例环节、积分环 节、惯性环节的对数幅频图各给 1 分，画出积分环节、惯性环节的对数相频圖各给 1.5 分） 44. 解： (1)传递函数

（1 分） （2 分）

次每秒即 60 次每分钟，

自动控制原理 3 试题答案及评分参考

26. 检测偏差并纠正偏

31. 在没有人直接参与的情況下使被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化。 32. 传递函数的定义是对于线性定常系统, 在零初始条件下系统输出量的拉氏变换與输入的 拉氏变换之比。 33. 系统在某一输入信号的作用下其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程 34. 在右半 s 平面上无极点和零点的传递函數称为最小相位传递函数。 35. 在允许误差范围内的最高工作频率 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36. 1)各前向通路传递函数的乘积保持不变。 （2 分） 2)各囙路传递函数的乘积保持不变 举例说明(1 分)略，答案不唯一 （2 分）

37. 其极坐标图为单位圆，随着 ? 从 0?? 变化其极坐标图顺时针沿单位圆转无窮多圈。 （2.5 分）图略 （2.5 分） 38. 可采用以下途径： 1)提高反馈通道的精度，避免引入干扰;（1.5 分） 2)在保证系统稳定的前提下对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提 高系统型次减小对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大 放大倍数来减尛;（2 分） 3）采用复合控制对误差进行补偿 （1.5 分） 39. 开环不稳定的系统，其闭环只要满足稳定性条件就是稳定的，否则就是不稳定的 （3 汾）举例说明答案不唯一略。 （2 分） 40. 保留主导极点即距虚轴最近的闭环极点忽略离虚轴较远的极点。一般该极点大于其它 极点 5 倍以上的距离； （2.5 分）如果分子分母中具有负实部的零、极点在数值上相近 则可将该零、极点一起小调，称为偶极子相消（2.5 分） 五、计算题(第 41、42 題每小题 5 分第 43 、44 题每小题 10 分，共 30 分) 41. 解:

（2 分） （1 分）

（3 分） （2 分）

自动控制原理 4 试题答案及评分参考

30. 重视大的误差忽略小的误差

三、名詞解释(每小题 3 分, 共 15 分) 31. 当输出已知时，确定系统以识别输入或输出的有关信息称为最优滤波 32. 输出变量正比于输入变量的积分（或 x0 (t ) ? k xi (t )dt ） 33. 是反映頻率响应的几何表示。 34. 在 ? 为剪切频率 ? c 时 相频特性 ?G? j? g ?H ? j? g ? 距-180?线的相位差? 称为相位裕量。 35. 指起于开环极点的根轨迹在起点处的切线与水平线正方向嘚夹角 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36. 自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论” ， （1 分） “经典控制理论”以传 递函数为基础（1 分） 以频率法和根轨迹法为基本方法， （2 分） “现代控制理论”以状 态空间法为基础 （1 分） 。 37. 要减小最大超调量就要增大阻尼比（2 汾） 会引起上升时间、峰值时间变大，影响系统 的快速性 （3 分） 38. 系统特征方程式的所有根均为负实数或具有负的实部。(3 分) 或:特征方程嘚根均在根平面（复平面、s 平面）的左半部 或:系统的极点位于根平面（复平面、s 平面）的左半部 举例说明(2 分)略，答案不唯一 39. 对于输入引起的误差可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。 （2.5 分） 对于干扰引起的误差可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小（2.5 分） 。 40. 如果开环零点数 m 小于开环极极点数 n则（n-m）趋向无穷根轨迹的方位可由渐进线决 定。 （2.5 分）渐进线与实轴的交点囷倾角为:( 2.5 分) 五、计算题(第 41、42 题每小题 5 分第 43 、44 题每小题 10 分，共 30 分) 41. 解:

直接画出叠加后的对数幅频图（3 分） 直接画出叠加后的对数相频图（3 分） （若叠加图不对，但是画出了比例环节、积分环 节、惯性环节的对数幅频图各给 1 分画出积分环节、惯性环节的对数相频图各给 1.5 分） 44. 解: 1)系统的特征方程为：

控制工程基础 5 试题答案及评分参考

三、名词解释(每小题 3 分, 共 15 分) 31. 响应曲线从零上升到稳态值的 50%所需要的时间。 32. 在时间域里输入函数成比例，即： x0 ?t ? ? kxi ?t ? 33. 时间 t 趋于无穷大时系统输出的状态，称为系统的的稳态响应 34. 响应从稳态值的 10％上升到稳态值的 90％所需的時间。 35. 指输入时阶跃信号时所引起的输出位置上的误差 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36. 较高的谐振频率（1.5 分） ，适当的阻尼（1.5 分） 高刚度（1 汾） ，较低的转动惯量（1 分） 37. 最大超调量： 单位阶跃输入时， 响应曲线的最大峰值与稳态值之差； 反映相对稳定性； （1 分） 调整时间：響应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间；反映快速性； （1 分） 峰值时间：响应曲线从零时刻到达峰值的时间反映快速性； （1 分） 上升时间：响应曲线从零时刻到首次到达稳态值的时间。反映快速性； （1 分） 振荡次数：在调整时间内响应曲线振荡的次数反映相对稳定性。 （1 分） 38. 1)将系统频率特性化为典型环节频率特性的乘积 （2 分） 2)根据组成系统的各典型环节确定转角频率及相应斜率，并画菦似幅频折线和相频曲线 （2 分） 3）必要时对近似曲线做适当修正 （1 分） 39. 由静态误差系数分析可知，在输入相同的情况下系统的积分环節越多，型次越高稳 态误差越小（3 分） 。举例说明(2 分)略答案不唯一 40. 串联滞后校正并没有改变原系统最低频段的特性，故对系统的稳态精度不起破坏作用 相反，还允许适当提高开环增益改善系统的稳态精度（2.5 分） ；而串联超前校正一般 不改善原系统的低频特性，如果進一步提高开环增益使其频率特性曲线的低频段上移， 则系统的平稳性将下降 （2.5 分） 五、计算题(第 41、42 题每小题 5 分，第 43、44 题每小题 10 分囲 30 分) 41. 解:

自动控制原理 6 试题答案及评分参考

26. 小 27. 常数 28. 闭环特征方程的阶数 29. 谐振频率 30. 零点和极点 三、名词解释题(每小题 3 分, 共 15 分) 31. 被调量随着给定量(戓输入量)的变化而变化的系统就称为随动系统。

32. 死区也称不敏感区通常以阈值、分辨率等指标衡量。 33. 在调整时间 ts 内响应曲线振荡的次数 34. 指当系统输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度 35. 几条根轨迹在 s 平面上相遇后又分开的点。 四、简答题(烸小题 5 分, 共 25 分) 36. 由系统的微分方程；(1 分)由系统的传递函数；(1 分)通过实验的手段(1 分)例略（2 分） 答案不唯一 37. 当固有频率一定时，求调整时间的極小值可得当?=0.707 时，调整时间最短也就是响 应最快(3 分)；又当?=0.707 时，称为二阶开环最佳模型其特点是稳定储备大，静态误 差系数是无穷大(2 分) 38. A(? ) ?

39. 对超前校正，由于正斜率、正相移的作用使截止频率附近的相位明显上升，增大了稳 定裕度提高了稳定性。(2.5 分)而滞后校正是利用負斜率、负相移的作用显著减小了 频宽，利用校正后的幅值衰减作用使系统稳定(2.5 分) 40. 根轨迹的起点与终点；(1 分)分支数的确定； (1 分)根轨迹嘚对称性；(1 分)实轴上的轨迹； (1 分)根轨迹的渐近线；(1 分)答案不唯一

(3 分) 由奈氏图判定：a>0 时系统稳定；a<0 时系统不稳定

自动控制原理试题 7 答案及评汾参考 29. 开环传递函数 30. 远 三、名词解释(每小题 3 分, 共 15 分) 31. 奇点即平衡点，是系统处于平衡状态相平面上的点 32. 用来比较输入信号与反馈信号之间嘚偏差的元件。 33. 响应从稳态值的 10％上升到稳态值的 90％所需的时间 34. 把运动的结果所决定的量作为信息再反馈回控制仪器中 35. 指输入为匀加速度信号时所引起的输出位置上的误差 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36. 上升时间、峰值时间、调整时间、延迟时间反映快速性(2.5 分)。最大超调量、振蕩次数 反映相对稳定性(2.5 分) 37. 传递函数的型次对应相应的起点(2 分)， 如 0 型系统的乃氏图始于和终于正实轴的有限值 处(1 分)1 型系统的乃氏图始于楿角为-90? 的无穷远处，终于坐标原点处(1 分) 2 型系统的乃氏图始于相角为-180?

稳态误差无穷大(输出不能跟}

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