【考研类试卷】西安电子科技大学《自动控制原理》真题2010年及答案解析.doc

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1、西安电子科技大学自动控制原理真题 2010 年及答案解析(总分：150.01，做题时间：90 分钟)一、B单项选择题/B(总题数：12，分数：24.00)1.单位负反馈系统的闭环传递函数 Go(s)= ，则其相对阻尼系数 为_。A1 B2 C1/2 D （分数：2.00）A.B.C.D.2.二阶系统的闭环传递函数为 (s)= （分数：2.00）A.B.C.D.3.传递函数的概念适用于_。 A.线性系统 B.非线性系统 C.线性时不变连续系统 D.线性时变连续系统（分数：2.00）A.B.C.D.4.系统处于欠阻尼状态时的特征根为_。 A.实数根 B.共轭复根 C.共轭虚根 D.不相等的实数根（

2、分数：2.00）A.B.C.D.5.0 型采样控制系统，在单位阶跃信号作用下，其稳态误差是_。 A B0 C D （分数：2.00）A.B.C.D.6.单位负反馈系统的开环传递函数为 （分数：2.00）A.B.C.D.7.设 s=+j 是 s 平面上的点，当该点映射到 z 平面上位于单位圆以外的区域时，则有_。 A.=0 B.0 C.0 D.0（分数：2.00）A.B.C.D.8.一阶保持器两相邻采样点之间的输出是_。 A.线性变化 B.常值 C.线性减小 D.线性增加（分数：2.00）A.B.C.D.9.某系统开环对数幅频特性曲线第一个转折频率之前的斜率为-1，则该系统的型号为_。 A.0

3、型系统 B.型系统 C.型系统 D.型系统（分数：2.00）A.B.C.D.10.相位滞后校正装置的传递函数为 Gc(s)= （分数：2.00）A.B.C.D.11.相位超前校正网络的传递函数为 Gc(s)= （分数：2.00）A.B.C.D.12.已知系统的输出 Z 变换 Y(z)= ，它符合附图中哪些系统?_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D.二、B双项选择题/B(总题数：13，分数：26.00)13.闭环控制系统的特点是_。 A.结构复杂 B.系统成本低 C.精度低 D.消除偏差能力强 E.稳定性强（分数：2.00）A.B.C.D.E.14.对于相位滞后校正装置 Gc(s

4、)= ，T0，如下哪些说法是正确的?_A1 B1 C其相频特性为正值D其最大滞后相角 m=arcsin E其最大滞后相角对应的角频率 m= （分数：2.00）A.B.C.D.E.15.在采样控制系统稳定的前提下，则对于其稳态误差，如下哪些说法可能是正确的?_ A.r(t)=1 时，型系统的 ess=0 B.r(t)=t 时，型系统的 ess=0 C.r(t)=t2/2 时，型系统的 ess= D.r(t)=t 时，型系统的 ess= E.r(t)=t2/2 时，型系统的 ess=0（分数：2.00）A.B.C.D.E.16.系统的开环传递函数为 G(s)H(s)= （分数：2.00）A.B.C

5、.D.E.17.开环对数频率特性图(即伯德图)的坐标特点是_。 A.纵坐标 L()的 dB 值按对数刻度 B.纵坐标 L()的 dB 值按线性刻度 C.纵坐标 ()的值按对数刻度 D.纵坐标 ()的值按线性刻度 E.横坐标 按线性刻度（分数：2.00）A.B.C.D.E.18.关于非线性控制系统具有如下特性_。 A.可采用叠加原理分析 B.其输出与输入关系一定可用非线性微分方程描述 C.其稳定性与本身的结构和参数有关，还和输入信号的性质有关 D.其稳定性与初始条件有关 E.非线性环节和线性环节可互换（分数：2.00）A.B.C.D.E.19.确定极限环振荡频率和幅值的原则是 与 G(j)交点处

6、的_。 AG(j)对应的振幅 BG(j)对应的频率 C 对应的振幅 D （分数：2.00）A.B.C.D.20.在微小扰动消失后，不稳定极限环可能的运动是_。 A.系统运动能回到该极限环 B.系统振荡离开此环到原点 C.系统振荡收敛于该极限环 D.系统振荡发散到无穷远处（分数：2.00）A.B.C.D.21.以下几个命题中正确的是_。 A.开环稳定的系统，闭环后必然稳定 B.开环不稳定的系统，闭环后必然不稳定 C.反馈可以使某些不稳定的系统变得稳定 D.反馈可以使某些稳定的系统变得不稳定 E.二阶线性系统闭环后总是稳定的（分数：2.00）A.B.C.D.E.22.局部反馈校正装置的主要优点是_

7、。 A.提高被包围环节的增益 B.减小被包围环节非线性的影响 C.增大被包围环节的时间常数 D.不可能引起系统振荡 E.抑制被包围环节参数变化的影响（分数：2.00）A.B.C.D.E.23.给非线性系统输入正弦信号，则其输出有以下特点_。 A.是余弦信号 B.仍是正弦信号 C.仍是正弦信号，但相位超前了 D.是非正弦的周期信号 E.有新的频率分量（分数：2.00）A.B.C.D.E.24.对数幅相特性图(尼克尔斯图)的坐标特点是_。 A.纵坐标 L()的 dB 值按对数刻度 B.纵坐标 L()的 dB 值按线性刻度 C.横坐标 ()的值按对数刻度 D.横坐标 ()的值按线性刻度 E.纵坐标代

8、表虚部，横坐标代表实部（分数：2.00）A.B.C.D.E.25.相位滞后校正的作用是_。 A.使 c增大，提高系统的快速性 B.使 c减小，提高系统的稳定性 C.使低频段幅值增大，有利于稳定性 D.在暂态性能和稳定裕度满足要求的条件下，可以使低频段幅值增大，从而减小稳态误差 E.使高频段幅值衰减，不利于抑制高频干扰（分数：2.00）A.B.C.D.E.三、B简答题/B(总题数：3，分数：36.00)采样系统如附图所示。提示：（分数：9.00）(1).写出系统开、闭环脉冲传递函数 Go(z)、(z)；（分数：3.00）_(2).确定使系统稳定的 K 值范围；（分数：3.00）_(3).当输入

9、r(t)=aU(t)时，计算系统的稳态误差 ess。其中 U(t)为单位阶跃函数。（分数：3.00）_如附图所示， 1A、 2A和 1B、 2B。分别为单位负反馈二阶闭环系统 A 和 B的一对共轭极点，其开环传递函数没有零点。（分数：9.00）(1).暂态指标 %、t s、t r、t p；（分数：4.50）_(2).求稳态误差。（分数：4.50）_系统如附图所示，当 r(t)=(2+3t)U(t)，n(t)=-2U(t)，其中 U(t)为单位阶跃函数。（分数：18.00）(1).系统的稳态误差；（分数：6.00）_(2).要想减小扰动 n(t)产生的稳态误差，应提高系统中哪一部分的比例系数?（

10、分数：6.00）_(3).3 个二阶系统的闭环传递函数的形式都是 (s)= ，它们的单位阶跃响应曲线分别如附图 1 中的曲线、和。其中 ts1、t s2分别是系统、的调整时间，t p1、t p2、t p3分别是系统、的峰值时间。试在同一 s 平面上画出 3 个系统的闭环极点的相对位置，并说明理由。（分数：6.00）_四、B/B(总题数：1，分数：24.00)设单位负反馈系统的闭环特征方程为 s3+4s2+3s+K=0，其开环传递函数没有零点。（分数：24.00）(1).如附表 1 所示，在答题纸上按顺序填写下表： B表 1/B系统的开环传递函数* 根轨迹渐近线参数(交点和夹角) 根轨迹的分离点

11、及分离点处 K 值 根轨迹与虚轴交点及交点处 K 值 系统稳定时的 K 值范围 系统临界稳定时的 K 值 系统不稳定时的 K 值范围 系统阶跃响应为衰减振荡的 K 值范围 （分数：8.00）_(2).绘制根轨迹图；（分数：8.00）_(3).若要求系统的调整时间 ts12s(=5%)，计算 K 值。（分数：8.00）_五、B/B(总题数：1，分数：20.00)设单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)= （分数：20.01）(1).绘制开环对数幅频特性图；（分数：6.67）_(2).如附表 1 所示，在答题纸上按顺序填写下表： 表 1系统的开环增益 K 值 截止频率*值 开环幅值为 1 时的开

12、环相角*值 相位裕度 （分数：6.67）_(3).系统的开环增益 K 值增大至 200 时，该系统是否稳定?为什么?（分数：6.67）_六、B/B(总题数：1，分数：10.00)设二阶系统的微分方程为 （分数：10.00）(1).试绘制系统的相平面图；（分数：5.00）_(2).定性说明系统运动性质。（分数：5.00）_七、B/B(总题数：1，分数：10.00)复合控制系统如附图所示。（分数：10.00）(1).写出系统关于扰动的闭环传递函数 （分数：5.00）_(2).设扰动 n(t)为阶跃扰动，在稳态时扰动对输出 c(t)的影响为零，推导此时有关 K1、K 2的公式。（分数：5.00）_西

13、安电子科技大学自动控制原理真题 2010 年答案解析(总分：150.01，做题时间：90 分钟)一、B单项选择题/B(总题数：12，分数：24.00)1.单位负反馈系统的闭环传递函数 Go(s)= ，则其相对阻尼系数 为_。A1 B2 C1/2 D （分数：2.00）A.B.C. D.解析：2.二阶系统的闭环传递函数为 (s)= （分数：2.00）A. B.C.D.解析：3.传递函数的概念适用于_。 A.线性系统 B.非线性系统 C.线性时不变连续系统 D.线性时变连续系统（分数：2.00）A.B.C. D.解析：4.系统处于欠阻尼状态时的特征根为_。 A.实数根 B.共轭复根 C.共轭虚根

14、D.不相等的实数根（分数：2.00）A.B. C.D.解析：5.0 型采样控制系统，在单位阶跃信号作用下，其稳态误差是_。 A B0 C D （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：6.单位负反馈系统的开环传递函数为 （分数：2.00）A. B.C.D.解析：7.设 s=+j 是 s 平面上的点，当该点映射到 z 平面上位于单位圆以外的区域时，则有_。 A.=0 B.0 C.0 D.0（分数：2.00）A.B. C.D.解析：8.一阶保持器两相邻采样点之间的输出是_。 A.线性变化 B.常值 C.线性减小 D.线性增加（分数：2.00）A. B.C.D.解析：9.某系统开环对数幅频特性曲线第

15、一个转折频率之前的斜率为-1，则该系统的型号为_。 A.0 型系统 B.型系统 C.型系统 D.型系统（分数：2.00）A.B. C.D.解析：10.相位滞后校正装置的传递函数为 Gc(s)= （分数：2.00）A.B. C.D.解析：11.相位超前校正网络的传递函数为 Gc(s)= （分数：2.00）A.B.C. D.解析：12.已知系统的输出 Z 变换 Y(z)= ，它符合附图中哪些系统?_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：二、B双项选择题/B(总题数：13，分数：26.00)13.闭环控制系统的特点是_。 A.结构复杂 B.系统成本低 C.精度低 D.消除偏差能

16、力强 E.稳定性强（分数：2.00）A. B.C.D. E.解析：14.对于相位滞后校正装置 Gc(s)= ，T0，如下哪些说法是正确的?_A1 B1 C其相频特性为正值D其最大滞后相角 m=arcsin E其最大滞后相角对应的角频率 m= （分数：2.00）A. B.C.D. E.解析：15.在采样控制系统稳定的前提下，则对于其稳态误差，如下哪些说法可能是正确的?_ A.r(t)=1 时，型系统的 ess=0 B.r(t)=t 时，型系统的 ess=0 C.r(t)=t2/2 时，型系统的 ess= D.r(t)=t 时，型系统的 ess= E.r(t)=t2/2 时，型系统的 ess=0（

17、分数：2.00）A. B.C. D.E.解析：16.系统的开环传递函数为 G(s)H(s)= （分数：2.00）A.B.C. D.E. 解析：17.开环对数频率特性图(即伯德图)的坐标特点是_。 A.纵坐标 L()的 dB 值按对数刻度 B.纵坐标 L()的 dB 值按线性刻度 C.纵坐标 ()的值按对数刻度 D.纵坐标 ()的值按线性刻度 E.横坐标 按线性刻度（分数：2.00）A.B. C.D. E.解析：18.关于非线性控制系统具有如下特性_。 A.可采用叠加原理分析 B.其输出与输入关系一定可用非线性微分方程描述 C.其稳定性与本身的结构和参数有关，还和输入信号的性质有关 D.其稳定性

18、与初始条件有关 E.非线性环节和线性环节可互换（分数：2.00）A.B.C. D. E.解析：19.确定极限环振荡频率和幅值的原则是 与 G(j)交点处的_。 AG(j)对应的振幅 BG(j)对应的频率 C 对应的振幅 D （分数：2.00）A.B. C. D.解析：20.在微小扰动消失后，不稳定极限环可能的运动是_。 A.系统运动能回到该极限环 B.系统振荡离开此环到原点 C.系统振荡收敛于该极限环 D.系统振荡发散到无穷远处（分数：2.00）A.B. C.D. 解析：21.以下几个命题中正确的是_。 A.开环稳定的系统，闭环后必然稳定 B.开环不稳定的系统，闭环后必然不稳定 C.反馈可以使

19、某些不稳定的系统变得稳定 D.反馈可以使某些稳定的系统变得不稳定 E.二阶线性系统闭环后总是稳定的（分数：2.00）A.B.C. D. E.解析：22.局部反馈校正装置的主要优点是_。 A.提高被包围环节的增益 B.减小被包围环节非线性的影响 C.增大被包围环节的时间常数 D.不可能引起系统振荡 E.抑制被包围环节参数变化的影响（分数：2.00）A.B. C.D.E. 解析：23.给非线性系统输入正弦信号，则其输出有以下特点_。 A.是余弦信号 B.仍是正弦信号 C.仍是正弦信号，但相位超前了 D.是非正弦的周期信号 E.有新的频率分量（分数：2.00）A.B.C.D. E. 解析：24.对数

20、幅相特性图(尼克尔斯图)的坐标特点是_。 A.纵坐标 L()的 dB 值按对数刻度 B.纵坐标 L()的 dB 值按线性刻度 C.横坐标 ()的值按对数刻度 D.横坐标 ()的值按线性刻度 E.纵坐标代表虚部，横坐标代表实部（分数：2.00）A.B. C.D. E.解析：25.相位滞后校正的作用是_。 A.使 c增大，提高系统的快速性 B.使 c减小，提高系统的稳定性 C.使低频段幅值增大，有利于稳定性 D.在暂态性能和稳定裕度满足要求的条件下，可以使低频段幅值增大，从而减小稳态误差 E.使高频段幅值衰减，不利于抑制高频干扰（分数：2.00）A.B. C.D. E.解析：三、B简答题/B(总题

21、数：3，分数：36.00)采样系统如附图所示。提示：（分数：9.00）(1).写出系统开、闭环脉冲传递函数 Go(z)、(z)；（分数：3.00）_正确答案：(系统开环传递函数为：G o(z)=(1-z-1)Z*系统闭环传递函数为：(z)=*)解析：(2).确定使系统稳定的 K 值范围；（分数：3.00）_正确答案：(系统闭环极点为 z=1-kT，若使系统稳定，则|1-kT|1，即：0k*)解析：(3).当输入 r(t)=aU(t)时，计算系统的稳态误差 ess。其中 U(t)为单位阶跃函数。（分数：3.00）_正确答案：(当系统稳定时，系统是型系统，该系统无稳态位置误差，即 ess=0)解析

22、：如附图所示， 1A、 2A和 1B、 2B。分别为单位负反馈二阶闭环系统 A 和 B的一对共轭极点，其开环传递函数没有零点。（分数：9.00）(1).暂态指标 %、t s、t r、t p；（分数：4.50）_正确答案：(由题图可知，A、B 系统的阻尼系数 相等，自然振荡频率 nA nB。超调量 %=*100%，所以 A%= B%；调节时间 ts=*，所以 tsAt sB；上升时间 tr=*，所以trAt rB；峰值时间 tp=*，所以 tpAt pB。)解析：(2).求稳态误差。（分数：4.50）_正确答案：(因为闭环极点分布在左半平面，所以 A 和 B 系统是稳定的。其开环传递函数为 G(

23、s)=*，所以均为型系统。其位置稳态误差 ess=0；其速度稳态误差 ess=*，其中 K=*；其加速度稳态误差 ess=。)解析：系统如附图所示，当 r(t)=(2+3t)U(t)，n(t)=-2U(t)，其中 U(t)为单位阶跃函数。（分数：18.00）(1).系统的稳态误差；（分数：6.00）_正确答案：(系统开环传递函数为 G(s)=*，为型系统。扰动误差传递函数为：E n(s)=-Cn(s)=-*N(s)当 n(t)=0 时，对于阶跃输入，有 essr=0；对于斜坡输入，e ssr=*，其中，K=*综上可得系统输入稳态误差 essr=0.3。当 r(t)=0 时，e ssn=*综上可

24、得：e ss=essr+essn=0.8)解析：(2).要想减小扰动 n(t)产生的稳态误差，应提高系统中哪一部分的比例系数?（分数：6.00）_正确答案：(提高比例系数 K1，可减小扰动 n(t)产生的稳态误差。)解析：(3).3 个二阶系统的闭环传递函数的形式都是 (s)= ，它们的单位阶跃响应曲线分别如附图 1 中的曲线、和。其中 ts1、t s2分别是系统、的调整时间，t p1、t p2、t p3分别是系统、的峰值时间。试在同一 s 平面上画出 3 个系统的闭环极点的相对位置，并说明理由。（分数：6.00）_正确答案：(因为曲线与超调量相等，且曲线峰值时间更短，所以曲线与的闭环极点相对

25、位置如附图 2 所示。*图 2又因为曲线的超调量比曲线大，所以曲线的阻尼系数更小，即倾角 更大，同时 tp2=tp3，所以 d2= d3，即曲线与的闭环极点的连线平行于实轴。)解析：四、B/B(总题数：1，分数：24.00)设单位负反馈系统的闭环特征方程为 s3+4s2+3s+K=0，其开环传递函数没有零点。（分数：24.00）(1).如附表 1 所示，在答题纸上按顺序填写下表： B表1/B系统的开环传递函数*根 轨迹渐近线参数(交点和夹角)根轨迹的分离点及分离点处K 值根轨迹与虚轴交点及交点处K 值系统稳定时的K 值范围系统临界稳定时的K 值系统不稳定时的K 值范围系统阶跃响应为衰减振荡的K

26、 值范围（分数：8.00）_正确答案：(如附表 2 所示。 表 2*)解析：(2).绘制根轨迹图；（分数：8.00）_正确答案：(如附图所示。 *)解析：(3).若要求系统的调整时间 ts12s(=5%)，计算 K 值。（分数：8.00）_正确答案：(使调整时间 ts12s，则*12，即： n0.25可取 s=x+j0.45 代入特征方程，令实部为零，虚部为零，得：x=-0.41此时，求得：K=1.18)解析：五、B/B(总题数：1，分数：20.00)设单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)= （分数：20.01）(1).绘制开环对数幅频特性图；（分数：6.67）_正确答案：(如附图所示。

27、*)解析：(2).如附表 1 所示，在答题纸上按顺序填写下表： 表 1系统的开环增益K 值截止频率*值开环幅值为1 时的开环相角*值相位裕度（分数：6.67）_正确答案：(如附表 2 所示。 表 2系统的开环增益K 值K=31.7截止频率*值*=13rad/s开环幅值为1 时的开环相角*值*=-117相位裕度=63)解析：(3).系统的开环增益 K 值增大至 200 时，该系统是否稳定?为什么?（分数：6.67）_正确答案：(因为当 K=200 时，系统相位裕量依然大于 0，所以系统稳定。)解析：六、B/B(总题数：1，分数：10.00)设二阶系统的微分方程为 （分数：10.00）(1).试绘

28、制系统的相平面图；（分数：5.00）_正确答案：(因为*，带入微分方程可得：* 由此可得系统相平面图如附图所示。 *)解析：(2).定性说明系统运动性质。（分数：5.00）_正确答案：(系统的自由运动为等幅正弦振荡。)解析：七、B/B(总题数：1，分数：10.00)复合控制系统如附图所示。（分数：10.00）(1).写出系统关于扰动的闭环传递函数 （分数：5.00）_正确答案：(由梅森增益公式，可得：*)解析：(2).设扰动 n(t)为阶跃扰动，在稳态时扰动对输出 c(t)的影响为零，推导此时有关 K1、K 2的公式。（分数：5.00）_正确答案：(若 n(t)为阶跃扰动，则 N(s)=*，因为在稳态时扰动对输出 c(t)的影响为零，则：*因此：K 1K2=1，K 10)解析：