自动控制原理4试题答案及评分参考
一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）
1 .C 2 .C 3 .A 4 .C 5 .C 6 .D 7 .C 8 .A 9 .B 10.D 11.C 12.B 13.B 14.B 15.A 16.D 17.B 18.D 19.D 20.D 二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)
21.数字控制系统 22.偏差信号 23.偏移程度 24.
12???3j?2
25.稳态 26.2 27.相同 28.比例 29.0.707 30.重视大的误差，忽略小的误差 三、名词解释(每小题 3 分, 共 15 分)
31.当输出已知时，确定系统，以识别输入或输出的有关信息称为最优滤波 32.输出变量正比于输入变量的积分（或x0(t)?k?xi(t)dt） 33.是反映频率响应的几何表示。
34.在?为剪切频率?c时，相频特性?G?j?g?H?j?g?距-180?线的相位差? 称为相位裕量。 35.指起于开环极点的根轨迹在起点处的切线与水平线正方向的夹角。 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分)
36.自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论”，（1分）“经典控制理论”以传递函数为基础（1分），以频率法和根轨迹法为基本方法，（2分）“现代控制理论”以状态空间法为基础，（1分）。
37.要减小最大超调量就要增大阻尼比（2分）。会引起上升时间、峰值时间变大，影响系统的快速性。（3分）
38.系统特征方程式的所有根均为负实数或具有负的实部。(3分) 或:特征方程的根均在根平面（复平面、s平面）的左半部。 或:系统的极点位于根平面（复平面、s平面）的左半部
举例说明(2分)略，答案不唯一
39.对于输入引起的误差，可通过增大系统开环放大倍数和提高系统型次减小。（2.5分） 对于干扰引起的误差，可通过在系统前向通道干扰点前加积分增大放大倍数来减小（2.5分）。
40.如果开环零点数m小于开环极极点数n，则（n-m）趋向无穷根轨迹的方位可由渐进线决定。（2.5分）渐进线与实轴的交点和倾角为:( 2.5分)
五、计算题(第41、42题每小题5分，第43 、44题每小题10分，共 30 分) 41.解:
??(t)?k1?y0(t)?k2?y0(t)?Fi(t)my0(ms2?k1?D1s?k2D2sk2?D2s)Y0(s)?Fi(s) （2.5分）
G(s)?k2?D2smD2s??mk32?D1D2?s??k1D2?k2D1?k2D2?s?k1k22 （2.5分）
42.解:
G总?G1G2G3?G1G3G4?G1G2G3G4H1?G2H?G1G2G3?G1G3G4?G1G2G3G4H （5分）
43.解:
系统有一比例环节:K=10 20log10=20 （1.5分） 积分环节:1/S （1分）
惯性环节:1/(S+1) 转折频率为1/T=1 （1.5分） 20Log G(jω) 40 [-20] 20 [-40] 0 0.1 1 10 ω -20
-40 ∠G（jω） 0 0.1 1 10 ω
-45 -900 -1350 -180
直接画出叠加后的对数幅频图（3分） 直接画出叠加后的对数相频图（3分）。（若叠加图不对，但是画出了比例环节、积分环节、惯性环节的对数幅频图各给1分，画出积分环节、惯性环节的对数相频图各给1.5分） 44.解:
1)系统的特征方程为：
D(s)?2s30
0
?3s2?s?k?0 (2分)
由劳斯阵列得:0< k<1.5 (2分) 2)由?(??)??90??arctan???arctan2????180?
得:???Kg?0.5 (2分)
110.5?1.5?3?0.67 (2分)
?????14???122?3)ess?limsE(s)?limss?0s?0?10.06?0.06?0.05 (2分) ????2s(s?1)(2s?1)?1.2?s1.2s?s(s?1)(2s?1)
286134801控制工程基础5试题答案及评分参考
一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）
1 .A 2 .B 3 .D 4 .B 5 .C 6 .B 7.D 8 .A 9 .B 10.A 11.A 12.B 13.C 14.B 15.C 16.C 17.D 18.A 19.C 20.B 二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)
21.偏差信号 22.零极点 23.2 24.对数坐标 25.
12???3j?2
26.相位裕量 27.单位反馈 28.幅值衰减 29.0.707 30.瞬态响应 三、名词解释(每小题 3 分, 共 15 分)
31.响应曲线从零上升到稳态值的50%所需要的时间。 32.在时间域里，输入函数成比例，即：x0?t??kxi?t?
33.时间t趋于无穷大时，系统输出的状态，称为系统的的稳态响应。 34.响应从稳态值的10％上升到稳态值的90％所需的时间。
35.指输入时阶跃信号时所引起的输出位置上的误差。 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分) 36.较高的谐振频率（1.5分），适当的阻尼（1.5分），高刚度（1分），较低的转动惯量（1分）。
37.最大超调量：单位阶跃输入时，响应曲线的最大峰值与稳态值之差；反映相对稳定性；（1分）
调整时间：响应曲线达到并一直保持在允许误差范围内的最短时间；反映快速性；（1分） 峰值时间：响应曲线从零时刻到达峰值的时间。反映快速性；（1分） 上升时间：响应曲线从零时刻到首次到达稳态值的时间。反映快速性；（1分） 振荡次数：在调整时间内响应曲线振荡的次数。反映相对稳定性。（1分） 38. 1)将系统频率特性化为典型环节频率特性的乘积。（2分）
2)根据组成系统的各典型环节确定转角频率及相应斜率，并画近似幅频折线和相频曲线
（2分）
3）必要时对近似曲线做适当修正。（1分） 39.由静态误差系数分析可知，在输入相同的情况下，系统的积分环节越多，型次越高，稳态误差越小（3分）。举例说明(2分)略，答案不唯一 40.串联滞后校正并没有改变原系统最低频段的特性，故对系统的稳态精度不起破坏作用。相反，还允许适当提高开环增益，改善系统的稳态精度（2.5分）；而串联超前校正一般不改善原系统的低频特性，如果进一步提高开环增益，使其频率特性曲线的低频段上移，则系统的平稳性将下降。（2.5分） 五、计算题(第41、42题每小题5分，第43、44题每小题10分，共 30 分) 41.解:
G(s)?9s?(2?9a)s?92 ?n?3 （2分）
当??0.7时42.解:
a?0.24 （3分）
??(t)?Dy0?(t)?ky0(t)?Fi(t)my0(ms2?Ds?k)Y0(s)?Fi(s)Y0(s)Fi(s)?1ms2 （2.5分）
G(s)??Ds?k （2.5分）
43.解:
1)系统开环幅频Bode图为： （5分）
2)相位裕量: （5分） ?c?10s?1???L(?) -20 34 28 -40 20 1 2 10 -60 ? ??180?(?90?arctan0.5?10?arctan0.05?10)??15.26
44.解:
essr?lims(v?1)s?0?Ks(v1?1)R(s)?lim(s?0s20s?10s4s)?0.5 （5分）
essd?lims?0?K1D(s)?lim(s?010?)?0.4 （5分）
自动控制原理6试题答案及评分参考
一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）
1 .D 2 .C 3 .B 4 .C 5 .A 6 .B 7 .C 8 .A 9 .C 10.B 11.B 12.B 13.C 14.D 15.B 16.A 17.D 18.A 19.B 20.D 二、填空(每空 1 分, 共 10 分)
21.反馈控制22.越高23.输入量（或驱动函数） 24.低通滤波25.
12???3j?2
26.小27.常数28.闭环特征方程的阶数29.谐振频率 30.零点和极点 三、名词解释题(每小题 3 分, 共 15 分)
31.被调量随着给定量(或输入量)的变化而变化的系统就称为随动系统。
32.死区也称不敏感区，通常以阈值、分辨率等指标衡量。
33.在调整时间ts内响应曲线振荡的次数。
34.指当系统输出量与给定的输入量之间产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度。 35.几条根轨迹在s平面上相遇后又分开的点。 四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分)
36.由系统的微分方程；(1分)由系统的传递函数；(1分)通过实验的手段。(1分)例略（2分）答案不唯一 37.当固有频率一定时，求调整时间的极小值，可得当?=0.707时，调整时间最短，也就是响应最快(3分)；又当?=0.707时，称为二阶开环最佳模型，其特点是稳定储备大，静态误差系数是无穷大。(2分) 38.A(?)?1??102100??2?(?)??arctan0.1??arctan? (2.5分)
??0A(0)?1?(0)?0 ???A(?)?0?(?)??180 (2.5分)
39.对超前校正，由于正斜率、正相移的作用，使截止频率附近的相位明显上升，增大了稳定裕度，提高了稳定性。(2.5分)而滞后校正是利用负斜率、负相移的作用，显著减小了频宽，利用校正后的幅值衰减作用使系统稳定。(2.5分) 40.根轨迹的起点与终点；(1分)分支数的确定；(1分)根轨迹的对称性；(1分)实轴上的轨迹；(1分)根轨迹的渐近线；(1分)答案不唯一
五、计算题(第41、42题每小题5分，第43、44题每小题10分，共 30 分) 41.解:
G(s)?G1G4?1?G2H1??G1G2G31?G2H1?G3H2?G1G4?G1G2G3 (5分)
42.解:
?ui(t)?u0(t)?i1(t)R1?1??i2(t)dt?i1(t)R1?C1 ??i(t)?i1(t)?i2(t)?1?u0(t)?i(t)R2??i(t)dtC2?2?Ui(s)?U0(s)?I1(s)R1?1?I2(s)?I1(s)R1?C1s (2.5分) ??I(s)?I1(s)?I2(s)?1I(s)?U0(s)?I(s)R2?Cs2?G(s)?R1R2C1C2s??R1C1?R2C2?s?1R1R2C1C2s??R1C2?R2C2?R1C1?s?12 (2.5分)
43.解: (1)G(jω)=
1?a?j(j?)2该系统为Ⅱ型系统
ω=0+时，∠G（jω）=－180? (1分) 当a?0,????时，∠G（jω）=－90? (1分)
当a?0,????时，∠G（jω）=－270? (1分) 两种情况下的奈奎斯特曲线如下图所示；