机密★启用前大连理工大学网络教育学院2019年秋《自动控制原理》期末考试复习题☆注意事项：本复习题满分共：200分。

一、选择题1、将连续信号通过采样开关变换成（）的过程称为采样过程。

A．数字信号 B．模拟信号C．离散信号 D．脉冲信号2、开环频率特性所提出的性能指标不包括（）。

A．剪切频率 B．相角裕度C．幅值裕度 D．带宽频率3、为了降低扰动引起的稳态误差，应该（）。

A．增大扰动作用点之后的前向通道放大系数B．减小扰动作用点之后的前向通道放大系数C．增大扰动作用点之前的前向通道放大系数D．减小扰动作用点之前的前向通道放大系数4、对于离散系统，其稳定的条件是系统的（）均在z平面上以原点为圆心的单位圆内。

A．开环零点 B．开环极点C．闭环零点 D．闭环极点5、（）是一种图解分析法，适用于具有严重非线性特性的一阶、二阶系统。

A．相平面法 B．相轨迹法C．描述函数法 D．逆系统法6、闭环系统稳定的条件为使特征函数的零点都具有（）。

A．正实部 B．负实部C．正虚部 D．负虚部7、稳定的一阶系统对阶跃输入信号的响应是（）。

A．振荡的过程 B．指数飞升过程C．有超调的 D．无阻尼的8、信号流图中不含有（）。

A．节点 B．方框C．支路 D．增益9、将连续信号经过采样并变换成离散的数字信号的转换环节称为（）。

A．模-数转换器 B．数-模转换器C．信号转换器 D．离散转换器10、对于同一系统，采用超前校正的系统带宽（）采用滞后校正的系统带宽。

A．大于 B．小于C．等于 D．小于或等于11、只有输入支路没有输出支路的节点称为（）。

A．输出节点 B．输入节点C．混合节点 D．前向通路12、（）不受系统阶次的限制，且所得结果也比较符合实际。

A．相平面法 B．相轨迹法C．描述函数法 D．逆系统法13、等加速度函数指的是（）。

A．阶跃函数 B．斜坡函数C．抛物线函数 D．脉冲函数14、在离散系统中，系统的稳定边界是（）。

A．实轴 B．虚轴C．单位圆 D．原点15、系统开环传递函数为51()(1)sG ss s+=+，则系统的开环零点为（）。

A．1 B．-0.5 C．5 D．-0.216、控制系统开环传递函数为1()()(1)(2)(3)G s H ss s s s=+++，则该系统根轨迹有（）条渐近线。

A．1 B．2C．3 D．417、在离散控制系统中采用（）来恢复离散信号。

A．零阶保持器 B．一阶保持器C．二阶保持器 D．高阶保持器18、定值控制系统也叫（）。

A．恒值控制系统 B．随动控制系统C．复合控制系统 D．伺服控制系统19、（）反映系统响应的快速性。

A．峰值时间 B．调节时间C．延滞时间 D．上升时间20、（）是单位阶跃信号对时间的一阶导数。

A．单位正弦信号B．单位脉冲信号C．单位抛物线信号D．单位斜坡信号答案：1． C 2． D 3． C 4． D 5． A6． B 7． B 8． B 9． A 10． A11． A 12． C 13． C 14． C 15． D16． D 17． A 18． A 19． B 20． B二、判断题1、传递函数和微分方程一样，都可以表征系统的动态特性。

（）A．正确 B．错误2、对于一阶系统，无论输入何种信号，其输出响应都不会振荡。

（）A．正确 B．错误3、信号流图可以经过等效变换求出输出量与输入量之间的传递函数。

（）A．正确 B．错误4、由于能量有限、饱和限制等，积分环节的输出不会无限增加。

（）A．正确 B．错误5、线性系统的传递函数只取决于系统和部件的结构和参数，与外作用函数及初始条件无关。

（）A．正确 B．错误6、相平面法是一种图解法，适用于分析任何具有严重非线性特性的系统。

（）A．正确 B．错误7、只有输入支路的节点称为输出节点，它一般表示系统的输出信号。

（）A．正确 B．错误8、在工程实际中机械动力系统可以近似为一阶系统。

（）A．正确 B．错误9、过阻尼系统反应迟钝，动作缓慢，所以一般控制系统都不设计成过阻尼系统。

（）A．正确 B．错误10、Z变换只能表征连续时间信号在采样时刻上的信息。

（）A．正确 B．错误11、同一个物理系统，可以用不同的数学模型来表达。

（）A．正确 B．错误12、采用演绎法时，能够满足观测数据的系统模型有无穷多个。

（）A．正确 B．错误13、比例环节不失真也不延滞，故又称为放大环节。

（）A．正确 B．错误14、控制系统在稳定的情况下，一般都存在一定的稳态误差。

（）A．正确 B．错误15、劳斯阵列表第一列有负数，说明系统是稳定的。

（）A．正确 B．错误16、根轨迹是以实轴为对称的，故根轨迹的分离、会合点均位于实轴上。

（）A．正确 B．错误17、相位差随频率变化的特性称为相频特性。

（）A．正确 B．错误18、在正弦输入信号作用下，线性定常系统的稳态输出也是一个同频率的正弦信号，所以幅值和相位不变。

（）A．正确 B．错误19、前馈校正是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。

（）A．正确 B．错误20、保持器的外推作用表现为过去时刻的输出信号是当前时刻离散信号的外推。

（）A．正确 B．错误答案：1 A2 B3 A4 A5 A6 B7 A8 B9 A 10． A11． A 12． B 13． A 14． A 15． B16． B 17． A 18． B 19． A 20． B三、名词解释1、谐振频率：闭环系统幅频特性出现谐振峰值时的频率。

2、校正装置：为满足系统性能要求而有目的地引入的装置称为校正装置。

四、简答题1、求Z 反变换的方法。

答：1）长除法：由函数的Z 变换表达式，直流利用长除法求出按 升幂排列的级数形式，再经过拉普拉斯反变换，求出原函数的脉冲序列。

2）部分分式法：通过部分分式法求取Z 反变换的过程，与应用部分分式法求取拉普拉斯反变换很相似。

3）留数计算法：又称反演积分法。

2、什么是最少拍系统？答：是指对于典型输入信号具有最快的响应速度，能在有限的几拍之内结束过渡过程，且在过渡过程结束后，在采样时刻上稳态误差为零的系统。

3、控制系统性能分析的三种方法。

答：直接求解法、间接评价法和计算机仿真法。

五、计算题1、某单位负反馈系统的开环传递函数为220()(815)G s s s s =++ 试用劳斯判据判别系统的稳定性。

解： 系统的闭环传递函数为： 3220()815s s s s φ=++ ……………………4分因此，系统的特征方程为：32815200s s s +++= 列写劳斯阵列表如下：3210 1 158 2025 220s s s s第一列系数都是正数，故系统是稳定的。

2、已知最小相位系统Bode 图的幅频特性如下图所示，试求当120.2,0.5ωω==时，系统的开环传递函数。

解：由图可知，起始斜率为零，因此系统开环传递函数中应不含积分环节；12,ωω应为两个惯性环节的转折频率。

由此可写出系统的开环传递函数为 12()1111K G s s s ωω=⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭（1） 其中开环增益K 由图幅频特性低频起始斜率为零求得：20lg 40()K dB =,100K =再将120.2,0.5ωω==，100K =代入（1）式，得到系统的开环传递函数为：()()100()5121G s s s =++3、按步骤化简如下图所示系统结构图，并求传递函数()/()C s R s 。

解：步骤1：首先将前面的综合点后移，后面引出点前移得到如下图所示结构。

步骤2：再将211,G G H 以及342,G G H 组成的小回路实行反馈变换，得到如下结构图。

再将上图实行串联及反馈变换，得到总的传递函数为123412134212341223()()1G G G G C s R s G G H G G H G G G G H H G G =++++4、如下图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图(b)所示。

试确定系统参数K 和a 。

（计算结果保留到小数点后1位。

）(a) (b)解：系统传函：2222()2n n nK W s s as K s s ωζωω==++++由图知：百分比超调量 1.251100100251σ-⨯=⨯=％=e ％％％峰值时间0.1p t ==因此：0.4ζ＝， 3.4n ω=。

所以2 2.7n a ζω=＝，211.6n K ω=＝5、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为()(3)(5)K G s s s s =++，若要求闭环极点的实部均小于1-，试确定K 的取值范围。

解：系统的闭环特征方程为：328150s s s K +++=由题意可令11s s =+，即将11s s =-代入闭环特征方程，有32111(1)8(1)15(1)0s s s K -+-+-+=整理得：321115280s s s K +++-=列劳斯表如下：31s 1 221s 5 8K -11s 185K - 0 01s 8K -则使系统稳定的K 的取值范围为：180580K K -⎧>⎪⎨⎪->⎩， 解得818K <<6. 二阶离散系统如下图所示。

试求使系统稳定的最大K 值。

设采样周期T=0.5s 。

解:开环脉冲传递函数 220.50.5()(2)20.5(1)0.316(1)(0.368)(1)()T T K G z Z K Z s s s s K e z Kz z z z z e --⎡⎤⎡⎤==⋅-⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎣⎦-==---- 闭环特征方程为1()(1)(0.368)0.3160G z z z Kz +=--+=对上式进行W 变换，简化后得20.316 1.264 2.7360.3160Kw w K ++=－由劳斯判据知，若使系统稳定，则要求2.7360.3160K >－所以8.658K <，系统稳定。

六、综合题1、设单位负反馈系统的开环传递函数为210(1)()(21)s G s s s τ+=+，若要求系统截止频率4c ω=，试求相应的τ值及相角裕度γ。

解：由题意可列：210(1)()()(12)j G j j j τωωωω+=+ 其幅频特性与相频特性为：()()A G j ωω==()()180arctan arctan 2G j ϕωωτωω=∠=-︒+- 令()1c A ω=，有c τ=于是相角裕度180()arctan arctan 2c c c γϕωτωω=︒+=-由4c ω=代入以上式子得到： 3.215τ=， 2.68γ=︒七、论述题1、试述绘制根轨迹的基本规则。

答：1）根轨迹的方向、起点和终点：根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。

如果开环零点数目m 小于开环极点数目n ，则有n-m 条根轨迹终止于无穷远处。

2）根轨迹的分支数根轨迹的分支数等于特征方程的阶次，即开环零点数m 和开环极点数n 中的较大者。