自动控制原理期末考试题A卷
时间：2026-01-24
1 / 101 / 10 A 卷
一、填空题（每空 1 分，共10分）
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。
2、对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。
3、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。
4、PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。
5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。
二、选择题（每题 2 分，共10分）
1、设系统的传递函数为G （S ）＝1
52512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25
1 2、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( )
A 、 ()()()E S R S G S =⋅
B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅
C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-
D 、()()()()
E S R S G S H S =-
3、伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。
A ．稳态性能
B ．动态性能
C ．抗高频干扰能力
D ．.以上都不是
4、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。
A 、 (2)(1)K s s s -+
B 、(1)(5K s s s +-+）
C 、2(1)K s s s +－
D 、(1)(2)
K s s s -- 5、已知系统的开环传递函数为
100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定
2 / 102 / 10
三、（6
分）系统方框图如图所示，画出其信号流图，并求出传递函数()()
C S R S 。
四、(8分)已知反馈系统的开环传递函数为)
6)(3()1()(2+++=s s s s K s G 。 1）试确定使系统稳定的K 的取值范围。（4分）
2）若要求系统对于输入r(t)= t 2作用下的静态误差e SS ≤0.5，试确定K 的取值范围。（4分）
3 / 103 / 10 五、（14分）已知系统的开环传递函数
)22()()(2++=s s s K s H s G r 1）确定闭环系统根轨迹的出射角。（2分）
2）确定闭环系统的根轨迹与虚轴的交点。（3分）
3）绘制闭环系统的根轨迹图。（6分）
4）从图上确定5.0=ζ时，闭环系统复数极点的位置。（3分）
六 、（14分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L ω如图所示：
1）、写出该系统的开环传递函数)(0s G ；（5分）
2）、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。（3分）
3）、求系统的相角裕度γ。（3分）
4）、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（3分）
4 / 104 / 10 七、（14分）一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。
1） 求其传递函数。（3分）
2） 概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。（8分）
3） 说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。（3分）
八、（14分）设控制系统如图所示，要求：单位斜坡输入时，位置输出稳态误差 rad ,
开环剪切频率 rad/s, 相角裕度 ,幅值裕度 。
设计串联超前校正网络。
1.0≤ss e 4.4''≥c ωo 45''≥γdb db h 10)(''≥
5 / 105 / 10 九、 （10分）以下（a ）、（b ）、（c ）、（d ）四图中的G 曲线与负倒函数曲线的交点为N0，N10，N20，判断各图中N0，N10，N20对应的周期运动是否稳定。
（a ） （b ）
（c ） （d ）
A 卷 答案
一、填空题（每空 1 分，共10分）
1、水箱；水温
2、稳定性；快速性；稳定性和准确性。
3、极点；零点
4、0()
()()()t p
p p i K de t m t K e t e t dt K T dt τ=++⎰ ； 1
()(1)
C p i G s K s T s τ=+
+
5、
2(2)
2π
ωωω≤≥s h h T
二、选择题（每题 2 分，共10分）
A ； D ； A ；
B ；
C ；
三、（6分）
解：
………………………………..（2分）
…………………………….…………..（４分）四、(8分)
解：开环传递函数
)6
)(
3
(
)1
(
)
(
2+
+
+
=
s
s
s
s
K
s
G
特征方程：
)1
(
)6
)(
3
(2=
+
+
+
+s
K
s
s
s
………………………………………（2分）
系统稳定的K取值范围0<K<81。…………………………………………………………（2分）由eSS=2*（1/K*）=36/K≤0.5，72≤K
得：72≤K<81 …………………………………………………………………（4分）
五、（14分）
解1）图中标出开环零极点
90o
σ1
-1
-1 p1 P2
P3 jω
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