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专升本《自动控制理论》-试卷-答案

专升本《自动控制理论》

一、 （共34题,共154分）
1. 洗衣机是将洗涤、漂洗、脱水三个过程按设定的程序流程，顺序控制相应的进水阀门开通或关断、电机的启动，正反转和停止等操作，达到洗涤衣物的目的。其控制方式为：( ) （4分）
A.反馈控制 B.开环控制 C.复合控制 D.变频控制
.标准答案：B

2. 传递函数是一种用系统参数表示输入量与输出量之间关系的表达式，它取决于：( ) （4分）
A.输入量的形式 B.输出量的形式
C.系统的结构和参数 D.系统的初始条件
.标准答案：C

3. 图1所示的系统方框图对应的系统闭环传递函数为( ) 图1 （4分）
A.
B.
C.
D.
.标准答案：B

4. 控制系统的性能分动态性能和稳态性能两类，以下选项中( )不属于系统在阶跃信号下的动态性能指标。 （4分）
A.超调量 B.峰值时间 C.调节时间 D.精度
.标准答案：D

5. 典型二阶控制系统的阻尼比决定了系统的阻尼程度，当阻尼比为0时，该系统的单位阶跃响应会是：( ) （4分）
A.等幅振荡 B.衰减振荡 C.发散振荡 D.单调上升
.标准答案：A

6. 已知一系统的闭环传递函数， 其主导极点为( ) （4分）
A.-1 B.-3 C.-1+j, -1-j D.-10
.标准答案：C

7. 控制系统如图2所示 图2 系统稳定时K值范围为( ) （4分）
A.K >10 B.0 .标准答案：A

8. {系统的根轨迹，如图3所示， （4分）
A.
B.
C.
D.
.标准答案：B

9. 某最小相位系统的开环幅相曲线如图4所示( )
图4 （4分）
A.相角裕度PM
B.相角裕度PM
C.相角裕度PM>0，系统稳定。
D.相角裕度PM>0，系统不稳定。
.标准答案：C

10. 已知一最小相位校正器的开环幅频特性曲线如图4所示。
图4
则该校正器为：( ) （4分）
A.比例环节                    B.惯性环节                    
C.积分环节                    D.比例微分环节                
.标准答案：D

11. 已知系统的闭环传递函数为
（1）确定该系统的闭环极点，并指明其主导极点。
（2）为简化分析，我们往往忽略次要极点，将高阶系统降为低阶系统，请绘制系统降阶后的阶跃响应，并简要说明原因。 （10分）
标准答案：（1）由系统闭环传递函数可知，系统的闭环极点为s= -20，-1-2j和-1+2j，其中最靠近虚轴，为主导极点。
（2）忽略次要极点的影响，系统由三阶降为二阶系统，其传递函数简化为

因为主导极点对应的阻尼比＜1，为欠阻尼系统，所以简化后系统的单位阶跃响应是衰减振荡的，稳态值不变，为1。降阶后的单位阶跃响应曲线如下图所示。

12. 自动电梯的控制系统是将运行的速度时间曲线存储在主控制器中，控制器通过测速编码器检测电梯运行速度，然后输出给变频器相应的电压，变频器输出相应的频率和速度，调整电机变速。这样的控制方式为：( ) （4分）
A.反馈控制      B.开环控制      C.复合控制      D.程序控制      
.标准答案：A

13. 传递函数的零点和极点对输出的影响不同，其中极点决定了：( ) （4分）
A.输入的运动形态              B.输出的运动形态              
C.系统的自由运动形态          D.系统不同运动形态的比重      
.标准答案：C

14. 图1所示的系统方框图对应的系统闭环传递函数为( )
图1 （4分）
A.
B.
C.
D.
.标准答案：B

15. 以下选项中( )属于系统阶跃信号时的稳态性能指标。 （4分）
A.调节时间      B.峰值时间      C.超调量        D.精度          
.标准答案：D

16. 典型二阶控制系统的阻尼比决定了系统的阻尼程度，当阻尼比为1时，该系统的单位阶跃响应会是：( ) （4分）
A.等幅振荡                    B.振荡衰减                    
C.振荡发散                    D.无超调单调上升              
.标准答案：D

17. 已知一系统的闭环传递函数，
其主导极点为( ) （4分）
A.-10           B.-20           C.200           D.-1, -1        
.标准答案：D

18. 控制系统如图2所示
图2
则系统根轨迹的渐近线有( )条。 （4分）
A.0             B.1             C.2             D.3             
.标准答案：C

19. 系统的开环对数幅相曲线如图3所示，
图3
分析可知该系统的开环传递函数的型别为( ) （4分）
A.3             B.2             C.1             D.0             
.标准答案：B

20. 某最小相位系统的开环幅相曲线如图4所示，( )
图4 （4分）
A.相角裕度PM
B.相角裕度PM
C.相角裕度PM>0，系统稳定。
D.相角裕度PM>0，系统不稳定。
.标准答案：C

21. 已知一最小相位校正器的开环幅频特性曲线如图4所示。

则该校正器为：( ) （4分）
A.滞后环节                    B.超前环节                    
C.超前-滞后环节               D.滞后-超前环节               
.标准答案：A

22. 已知一个单位反馈的控制系统的闭环极点分布如图5所示。
图5

（1）根据该系统闭环极点的分布，确定系统的阻尼程度。
（2）分析该系统在单位阶跃输入下的动态性能。
（3）绘制单位阶跃响应曲线的概略图。 （10分）
标准答案：（1）系统的闭环极点为复数极点，阻尼比为0.7，为欠阻尼系统。
（2）单位阶跃输入下阻尼比为0.7，超调量约为5%，调节时间则取决于闭环极点离虚轴的距离，闭环极点离虚轴为1，则调节时间还和误差带选取有关，误差带选得越小，调节时间则越长，如果选误差带为0.05的话，则调节时间约为3.5秒。
（3）单位阶跃响应曲线的概略图如下

23. 某控制系统的方框图如图1所示，
图1 （3分）
A.反馈控制      B.开环控制      C.复合控制      D.程序控制      
.标准答案：B

24. 传递函数的零点和极点对输出的影响不同，其中零点决定了：（ ） （3分）
A.输入的运动形态              B.输出的运动形态              
C.系统的自由运动形态          D.系统不同运动形态的比重      
.标准答案：D

25. 图2所示的系统方框图对应的系统闭环传递函数为（ ）
图2 （3分）
A.
B.
C.
D.
.标准答案：A

26. 以下选项中（ ）属于描述系统精确性的性能指标。 （3分）
A.调节时间      B.峰值时间      C.超调量        D.稳态误差      
.标准答案：D

27. 典型二阶控制系统的阻尼比决定了系统的阻尼程度，当阻尼比为0.5时，该系统的单位阶跃响应会是：（ ） （3分）
A.振荡发散                    B.等幅振荡                    
C.振荡衰减                    D.无超调单调上升              
.标准答案：C

28. 已知一系统的闭环传递函数，
其主导极点为（ ） （3分）
A.-1            B.-5            C.-25           D.-30           
.标准答案：B

29. 控制系统如图3所示
图3 （3分）
A.s = -3，-3，-2              B.s = -3，-2，-8              
C.s = -3，-2                  D.s = -6，-5，-3              
.标准答案：A

30. 两个系统（sys1和sys2）的阶跃响应曲线如图4所示，
图4
分析可知这两个系统具有相同的（ ）。 （3分）
A.自然振荡频率                B.阻尼比                      
C.调节时间                    D.闭环极点                    
.标准答案：B

31. 某最小相位校正器的开环对数幅相曲线如图5所示，
图5
则该校正器为：（ ） （3分）
A.滞后环节                    B.超前环节                    
C.超前-滞后环节               D.滞后-超前环节               
.标准答案：A

32. 已知系统的控制框图如图6所示。

图6
则确定状态方程中A阵为（ ） （3分）
A.
B.
C.
D.
.标准答案：C

33. 已知单位反馈系统的根轨迹如图7所示。
图7
分析根轨迹，确定
(1)确定系统的型别。
(2)指出响应最快时，闭环极点在根轨迹上的位置。
(3)判断系统稳定的范围。 （12分）
标准答案：（1）从根轨迹上看，原点处有一个极点，说明系统的型别为1。
（2）响应最快的点为根轨迹的分离点，
（3）当K* = 240时，根轨迹穿越虚轴到s右半平面，所以当K*

34. 某最小相位校正器的开环对数幅相曲线如图8所示，
图8

（1）判断系统型别和开环增益。
（2）判定系统是否稳定。
（3）简述采用哪些校正方式可以改善系统的稳定性。 （12分）
标准答案：（1）低频段斜率为-20dB/dec，系统型别为1，开环增益为40dB，对应

（2）穿越频率对应的相角约为-270°，相角裕度约为-90°，所以系统不稳定。
（3）改善系统的稳定性，需增加相角裕度，可以通过衰减幅值的方式，即减小开环增益或是滞后环节。这里用超前环节则不太合适，因为这里相角裕度超过-60°，很难用正相角补偿。

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