2003年1月份浙江省高等教育自学考试
自动控制理论(二)试题
课程代码：02306

 

一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题后的括号内。1—5小题每小题2分，6—15小题每小题1分，共20分)

1. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为(      )

A. 反馈控制系统和前馈控制系统          B. 线性控制系统和非线性控制系统

C. 定值控制系统和随动控制系统           D. 连续控制系统和离散控制系统

2. 设开环系统的频率特性G(jω)=，当ω=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=(      )

A. 22            B. 2            C. 42            D. 2 4

3. 由电子线路构成的控制器如图，它是(      )

A. 超前校正装置          

B. 滞后校正装置          

C. 滞后—超前校正装置          

D. 超前—滞后校正装置

4. 如果二阶振荡环节的对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比ξ的值为(      )

A. 0≤ξ≤0.707          B. 0<ξ<1          C. ξ>0.707          D. ξ>1

5. 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(      )

A. 实轴上           B. 虚轴上           C. 左半部分           D. 右半部分

6. 积分环节的频率特性相位移θ(ω)为(      )

A. 90°           B. -90°           C. 0°           D. -180°

7. 开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为(      )

A. 〔-2,∞)           B. 〔-5,2〕           C. (-∞,-5〕           D. 〔2,∞)

8. 若系统的状态方程为，则该系统的特征根为(      )

A. s1=-3, s2=-5

B. s1=3, s2=5

C. s1=-3, s2=5

D. s1=3, s2=-5

9. 伯德图中的高频段反映了系统的(      )

A. 稳态性能        B. 动态性能       C. 抗高频干扰能力        D. 以上都不是

10. 在系统开环传递函数中增加零点，将使系统的动态性能(      )

A. 变好           B. 变差           C. 不变           D. 不定

11. 对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自然振荡频率ωn保持不变时，(      )

A. 阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts越大          

B. 阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts越小          

C. 阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts不变          

D. 阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts不定

12. 状态转移矩阵(t)的重要性质有(      )

A. (0)=0                B. -1(t)=- (t)          

C. k(t)= (kt)          D. (t1+t2)= (t1)+ (t2)

13. 进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωC与校正后的穿越频率的关系，通常是(      )

A. ωC=       B. ωC>        C. ωC<       D. ωC与无关

14. 随动系统中常用的输入信号是抛物线函数和(      )

A. 阶跃函数           B. 脉冲函数           C. 正弦函数           D. 斜坡函数

15. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是(      )

A. PI           B. PD           C. ID           D. PID

二、填空题(每小题1分，共10分)

1. 根据控制系统信号的形式，控制系统可分为________控制系统、________控制系统。

2. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：________、________和准确性。

3. 用时域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是________。

4. 二阶振荡环节的谐振峰值Mr与阻尼系统ξ的关系为Mr=________。

5. 如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环零点之间(其中一个零点可以位于无穷远处)，则在这两个零点之间必定存在________。

6. 超前校正装置的最大超前角所对应的频率ωm=________。

7. 一个控制系统的控制作用能否对系统的所有状态产生影响，从而能对系统的状态实现控制，称为________。

8. 系统渐近稳定的充分必要条件是其闭环传递函数的________都具有________。

9. 如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离________越远越好。

10. 信号流图中，节点可以把所有________的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的________。

三、名词解释(每小题2分，共10分)

1. 前馈控制系统

2. 前向通路

3. 频率特性

4. 系统可观测问题

5. 根轨迹

四、简答题(每小题4分，共24分)

1. 简述何为全局稳定性，何为局部稳定性?

2. 试写出PID控制器的传递函数。

3. 设开环传递函数G(s)=,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。

4. 在0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1三种情况下，试画出标准二阶系统的单位阶跃响应。

5. 试说明比例微分环节G(s)=1+Ts的频率特性，并画出其频率特性的极坐标图。

6. 设系统的状态空间描述为

y=[0  1]X

试判别系统状态的可控性和可观测性。

五、计算题(1—2小题每小题8分，3—4小题每小题10分，共36分)

1. 设系统的闭环传递函数为GC(S)=,试求ξ=0.6、ωn=5rad/s时单位阶跃响应的上升时间tr、峰值时间tP、最大超前量σP和调整时间ts(△=±5%)。

2. 设系统微分方程为，试求该系统的状态空间描述。

3. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数。

　

 

　


　

4. 设控制系统的开环传递函数为

G(S)=

试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K值范围。