2025年大学第四学年（自动控制原理）控制系统调试能力测试试题及答案.doc

2025年大学第四学年（自动控制原理）控制系统调试能力测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
答题要求：本大题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）。
A. 系统输出信号与输入信号之比
B. 系统输入信号与输出信号之比
C. 系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比
D. 系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比
2. 已知系统的传递函数为G(s)=(s+1)/(s²+2s+2)，其阻尼比ζ为（ ）。
A. 0.5
B. 1
C. √2
D. 2
3. 二阶系统的传递函数为G(s)=ωn²/(s²+2ζωns+ωn²)，当ζ=0时，系统的阶跃响应为（ ）。
A. 等幅振荡
B. 单调上升
C. 衰减振荡
D. 发散振荡
4. 系统的稳定性取决于（ ）。
A. 系统的固有特性
B. 系统的输入信号
C. 系统的初始条件
D. 系统的干扰信号
5. 对于最小相位系统，其相位裕度γ（ ），系统稳定。
A. γ>0
B. γ=0
C. γ<0
D. 不确定
6. 某系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+2))，其开环增益K增大时，系统的稳定性（ ）。
A. 变好
B. 变差
C. 不变
D. 不确定
7. 单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=10/(s(s+1))，其闭环传递函数为（ ）。
A. 10/(s²+s+10)
B. 10/(s²+s)
C. s²/(s²+s+10)
D. (s²+s)/10
8. 系统的稳态误差与（ ）有关。
A. 系统的结构和参数
B. 系统的输入信号
C. 系统的初始条件
D. 以上都是
9. 已知系统的传递函数为G(s)=(s+2)/(s²+3s+2)，其零点为（ ）。
A. -1
B. -2
C. 1
D. 2
10. 二阶系统的超调量σ%主要取决于（ ）。
A. 阻尼比ζ
B. 无阻尼自然频率ωn
C. 开环增益K
D. 闭环增益

第II卷（非选择题 共60分）
11. （10分）简述自动控制原理中反馈控制的基本原理。
12. （10分）已知系统的传递函数为G(s)=10/(s²+4s+10)，求系统的阻尼比ζ、无阻尼自然频率ωn、单位阶跃响应的超调量σ%和调节时间ts。
13. （10分）设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/(s(s+1)(s+2))，试确定使系统稳定的K值范围。
14. （15分）材料：某控制系统的方框图如下所示。已知G1(s)=1/(s+1)，G2(s)=1/(s+2)，H(s)=1。求系统的传递函数Y(s)/R(s)。

（在此处作答）

15. （15分）材料：已知系统的开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s(s+1)(s+3))，试绘制系统的根轨迹，并分析当K从0变化到+∞时，系统闭环极点的变化情况。

（在此处作答）

答案：
1. C
2. B
3. A
4. A
5. A
6. B
7. A
8. D
9. B
10. A
11. 反馈控制的基本原理是将系统的输出信号通过反馈通道返回到输入端，与输入信号进行比较，产生偏差信号，利用偏差信号产生控制作用，以减小或消除偏差，使系统的输出达到预期的目标。
12. 由传递函数G(s)=10/(s²+4s+10)可得，ωn² = 10，2ζωn = 4，解得ζ = 2/√10，ωn = √10。超调量σ% = exp(-ζπ/√(1-ζ²))×100%≈16.3%，调节时间ts = 3/ζωn≈1.5s。
13. 系统的特征方程为1+G(s)H(s)=0，即s³+3s²+2s+K = 0。根据劳斯判据，可得K>0时系统稳定。
14. 系统的传递函数为Y(s)/R(s)=G1(s)G