自动控制理论2012年10月自考题及答案

自动控制理论(二)试题（2012年10月）一、单项选择题(本大题共15小题，每小题2分，共30分)1.线性定常系统传递函数的变换基础是（B）A.齐次变换 B.拉氏变换 C.富里哀变换 D.Z变换2.在电气环节中，可直接在复域中推导出传递函数的概念是（C）A.反馈 B.负载效应 C.复阻抗 D.等效变换3.不同的物理系统，若可以用同一个方框图表示，那么它们的（D）A.元件个数相同 B.环节数相同 C.输入与输出的变量相同 D.数学模型相同4.设某函数x(t)的数学表达式为，式中x0为常数，则x(t)是（B）A.单位阶跃函数 B.阶跃函数 C.比例系数 D.常系数5.通常定义当t≥ts以后，系统的响应曲线不超出稳态值的范围是（D）A.1％或3％ B.1％或4％ C.3％或4％ D.2％或5％6.若要改善系统的动态性能，可以增加（A）A.微分环节 B.积分环节 C.振荡环节 D.惯性环节7.当输入信号为阶跃、抛物线函数的组合时，为了使稳态误差为某值或等于零，系统开环传递函数中的积分环节数N至少应为（C）A.N≥0 B.N≥1 C.N≥2 D.N≥38.设开环系统传递函数为，则其频率特性的奈氏图与负实轴交点的频率值ω=（A）A.0.1rad/s B.0.5 rad/s C.1 rad/s D.10 rad/s9.设某开环系统的传递函数为，其频率特性的相位移θ(ω)= （D）A.-90+tg-1ω- tg -110ω B. -90+ tg -1ω+ tg -110ωC. -180- tg -110ω+ tg -1ω D. -180+ tg -110ω- tg -1ω10.设II型系统开环幅相频率特性为，则其对数幅频渐近特性与ω轴交点频率为（C）A.0.01 rad/s B.0.1 rad/s C.1 rad/s D.10 rad/s11.0型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（D）A.-60 dB/dec B.-40 dB/dec C.-20 dB/dec D.0 dB/dec12.系统的根轨迹关于（C）A.虚轴对称 B.原点对称 C.实轴对称 D.渐近线对称13.计算根轨迹入射角的公式为（C）A B. C. D. 14.PD控制器具有的相位特征是（A）A.超前 B.滞后 C.滞后-超前 D.超前一滞后15.设系统，，则（D）A.状态可控可观测 B.状态可控但不可观测 C.状态不可控且不可观测 D.状态不可控但可观测二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)16.常规控制器中比较元件的作用是发出 偏差 信号，表达式为e=r-y。

17.传递函数的零、极点及传递系数决定了系统的静态性能和 动态 性能18.二阶系统的阻尼比ξ在 -1<ξ<0 范围时，响应曲线为振荡发散的19.在单位阶跃输入信号作用下，I型系统的稳态误差ess= 0 20.当ω从0变化到∞时，惯性环节频率特性的极坐标图为第 4 象限的半圆21.如果系统的开环传递函数在 右半 s平面上没有极点和零点，则称为最小相位传递函数22.在某负反馈控制系统中，系统的前向传递函数，反馈传递函数，那么闭环系统临界稳定的Kn值为 1 23.设某负反馈系统的开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为 [-9,0] 24.闭环频域指标有带宽频率ωb、谐振频率ωr和 谐振峰值Mr 等25.对单输入单输出系统的状态空间描述可转换为 传递函数 描述三、名词解释题(本大题共4小题，每小题3分，共12分)26.前馈——反馈复合控制系统在反馈控制系统的基础上，增加了对扰动前馈补偿作用的控制系统27.稳态加速度误差系数KaKa=式中 G(s)H(s)——系统的开环传递函数 S——运算子28.控制系统的BIBO稳定性BIBO稳定是指当系统受到外部的有界输入时，输出也是有界的，称为有界输入有界输出的稳定性。

29.根轨迹的幅值条件根轨迹上的点所应满足的条件，即=1四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)30.试举出二个程序控制系统的例子1）机械加工的数控机床2）发电机开机过程控制31.传递函数的概念适用于什么样的控制系统?传递函数只适用于单输入单输出的线性定常系统32.设系统的开环传递函数为，试求系统的开环对数幅频特性高频段(ω→∞)渐近线的斜率解：n=3，m=0高频段渐近线斜率：-（n-m）20dB/dec=-60dB/dec33.线性系统非齐次状态方程的解包含哪几个部分?每个部分表示什么含义?线性系统非齐次状态方程的解包含两部分：X(t)=Φ(t)x(t)+ 一部分是初始状态x(0)的转移项Φ(t)x(t0)，另一部分是输入信号u(t)有关的项，是u(t)控制运动轨迹五、计算题(本大题共3小题，第34小题8分，第35、36小题各10分，共28分)34.设控制系统的开环传递函数为，试用调整增益的方法，使相位裕量达到451)未校正时γ(ω)=190(2)为使γ(ω)=450，调整增益使Φ（ω）=-1800+450=-1350，ω=ω0=≈3，幅值8.5dB(3)20lgK=-8.5，K=0.37635.设开环传递函数为，试应用劳斯数据，求根轨迹与虚轴的交点及对应的K值。

解：s4+8s3+36s2+80s+K=0s4 1 36 ks3 (8) (80) （本行同除以8）s2 26 ks1 (260-k)/26 s0 k36.设控制系统的方块图如题36图所示，已知输入信号为，求系统的稳态误差ess1）控制系统的开环传递函数（2）求kp，kv，并用叠加原理求ess4。