《自动控制原理》2019期末考试题与答案

《自动控制原理》2019期末考试题与答案

‎《自动控制原理》2019期末考试题与答案 一、 判断题（题数：50，共 50.0 分）‎ ‎1对数频率坐标展宽了低频段，压缩了高频段，频率零点位于负无穷远。‎ 答案： √‎ ‎2系统增益改变时，其对数幅频特性图产生纵向平移，相拼特性图不变，极坐标图会以原点为中心膨胀或收缩。‎ 答案： √‎ ‎3随时间变化的信号，可以看成是不同频率正弦信号的合成。相比于变化慢的平滑信号，变化快的尖锐信号中高频成分所占比重更大。‎ 答案： √‎ ‎4结构图化简过程相当于于机理建模方法中的消去中间变量过程。‎ 答案： √‎ ‎5系统对输入信号高频成分衰减越厉害，则系统的响应越快。‎ 答案： ×‎ ‎6稳定性是平衡点的性质，而系统平衡点是基于自治系统定义的，所以有输入信号的系统不存在稳定性的说法。‎ 答案： ×‎ ‎7系统开环Bode图的截止频率越高，系统的快速性就越好。‎ 答案： √‎ ‎8输入端定义误差的象函数E(s)与输出端定义误差的象函数E’(s)之间差一个检测元件的动态H(s)，E(s)= H(s) E’(s)‎ 答案： √‎ ‎9互为倒数的两个传递函数，他们的对数幅频特性图关于0dB线对称，对数相频特性图相同 答案： ×‎ ‎10从系统开环传递函数低频段Bode图能够分析得到系统的信号跟踪能力 答案： √‎ ‎11‎ 特征根对应的系统运动形式称为系统的固有模态，固有模态可 以被输入信号激发从而表现在输出中 答案： √‎ ‎12方框图改画成信号流图方框用支路和增益代替，带箭头的线段用节点代替，相邻的比较点和引出点只需要用一个节点表示 答案： ×‎ ‎13若单位反馈系统具有低频高增益高频低增益的特点，其闭环截止频率与开环截止频率基本相同。‎ 答案： √‎ ‎14劳斯表首列出现0元素，说明系统临界稳定 答案： ×‎ ‎15设定值和扰动同时作用于系统的误差是它们分别作用于系统产生误差的和，这是因为线性系统满足线性叠加定理 答案： √‎ ‎16‎ 恒值控制系统设计的重点是研究各种扰动对被控对象的影响以及抗扰动的措施。‎ 答案： √‎ ‎17Nyquist稳定判据是用系统的开环频率特性图判断闭环稳定性。‎ 答案： √‎ ‎18模条件用于求使闭环特征根位于根轨迹上特定点的K*值 答案： √‎ ‎19系统降阶只需要将系统传递函数写成零极点表达式，然后去掉符合条件的极点因式 答案： ×‎ ‎20系统的输入所包含的模态决定着输出的受迫运动，所以一定会体现在系统的输出中。‎ 答案： ×‎ ‎21闭环系统稳定的充分必要条件是，系统D型围线关于开环传递函数的映射曲线逆时针包围-1点的圈数等于开环传递函数在右半平面的零点数减去极点数。‎ 答案： ×‎ ‎22机理建模时得到的部件方程在laplace变换后就得到元件对应的传递函数从而得到该元件的结构图，然后按元件之间的信号的因果关系可得到整个系统的结构图 答案： √‎ ‎23‎ 不同物理含义的系统，输入、输出变量随时间的演化特性可以相同，因此，可脱离系统的物理含义，抽象出系统的运动特性加以研究。‎ 答案： √‎ ‎24自然震荡角频率就是二阶系统在无阻尼情况下等幅振荡的角频率 答案： √‎ ‎25‎ 负反馈调节器的控制作用能够减小偏差，正反馈则恰恰相反 答案： √‎ ‎26含有一个储能元件的系统用惯性环节表示，输出不能立即复现输入，快速性与时间常数大小有关，阶跃响应有可能震荡 答案： ×‎ ‎27不稳定基本环节与稳定基本环节的对数幅频特性图相同，对数相频特性图关于0度线对称。‎ 答案： √‎ ‎28用劳斯判据求根轨迹与虚轴的交点，只能得到交点处的根轨迹增益值，得不到交点处的坐标。‎ 答案： ×‎ ‎29稳态误差总能利用终值定理求得 答案： ×‎ ‎30系统的稳态就是输出不再随时间变化 答案： ×‎ ‎31系统不存在右半平面的闭环特征根，在虚轴上有闭环特征根，则是临界稳定的 答案： ×‎ ‎32当系统具有开环重极点和开环重零点时，对应出射角、入射角公式中出射角和入射角应乘以开环极点和开环零点的重数 答案： √‎ ‎33震荡环节谐振频率处对幅值增益最大，称为谐振峰；对应于Nyquist图的起始点 答案： ×‎ ‎34根轨迹的分支数等于系统闭环极点数，但不等于开环极点数。‎ 答案： ×‎ ‎35可以利用系统的开环传递函数绘制系统闭环特征方程的根轨迹。‎ 答案： √‎ ‎36‎ 当系统既有控制输入又有扰动输入时，结构图化简应该把扰动去掉，得到输入到输出的传递函数。‎ 答案： ×‎ ‎37若系统的开环频率特性具有低频高增益高频低增益的特点，则系统闭环对数幅频特性低频部分就是0分贝线，高频部分与开环频率特性重合。‎ 答案： ×‎ ‎38劳斯表出现全0行，说明系统存在关于原点对称的根，，可以利用上一行构造辅助多项式求出这些根。‎ 答案： √‎ ‎39建立数学模型越精确越好 答案： ×‎ ‎40判断复平面上某个点是否属于根轨迹用角条件。‎ 答案： √‎ ‎41高阶系统的降阶原则是去掉对阶跃响应形态影响很小的极点，在确保系统阶跃响应曲线基本不变的前提下降低系统阶数。‎ 答案： √‎ ‎42复杂系统对数频率特性图可以将其基本单元对数频率特性图叠加得到 答案： √‎ ‎43复杂系统极坐标图可以将其基本单元极坐标图叠加得到 答案： ×‎ ‎44‎ 系统的自由/固有运动（齐次解）只与系统的结构参数有关，与输入信号无关 答案： √‎ ‎45比例环节的输出无失真成比例复现输入，一般将响应快速的元件如电子放大器、电位器、电阻、齿轮等看做比例环节。‎ 答案： √‎ ‎46无法利用开环频率特性图分析系统的闭环性能 答案： ×‎ ‎47广义D形围线绕原点的无穷小半圆关于开环传递函数的映射曲线就是原点。‎ 答案： ×‎ ‎48具有低频高增益高频低增益开环频率特性的系统，其闭环截止频率与开环截止频率基本相同。‎ 答案： √‎ ‎49劳斯表首列出现0元素，且上下同号，说明存在纯虚根，可以利用上一行构造辅助多项式求出这些纯虚根。‎ 答案： √‎ ‎50系统的传递函数是输出与输入的拉氏变换像函数的比值。‎ 答案： ×‎ 二、 单选题（题数：10，共 10.0 分）‎ ‎1以下关于信号流图的说法错误的是 A、信号流图是描述代数方程组中各变量关系的一种图示方法 B、节点表示变量 C、支路箭头表示信号流向 D、支路增益表示变量之间的关系 E、只有输入支路的节点叫输入节点或源点 答案：E ‎2关于基本环节极坐标（Nyquist）图说法错误的是：‎ A、分母阶数高于分子阶数的基本环节极坐标图都是终止于原点。‎ B、比例环节对极坐标图为一个点。‎ C、稳定环节与不稳定环节的极坐标图关于实轴对称。‎ D、互为倒数对基本环节极坐标图关于虚轴对称。‎ 答案：D ‎3关于复杂系统对数频率特性图，说法错误的有。‎ A、起始部分形态只由比例和积分环节决定，斜率为积分环节个 数乘以-20dB/dec。‎ B、基本环节对幅频特性对影响都是在转折频率之后。‎ C、折线图对斜率与相角有近似的对应关系，每±20dB/dec对应±90度相角。‎ D、纯迟延环节不影响对数幅频特性，只影响对数相频特性。‎ E、对数幅频特性穿越零分贝线的频率称为系统的截止频率。‎ 答案：C ‎4根轨迹的正确定义是：‎ A、根轨迹就是闭环系统特征根的位置 B、根轨迹是当系统开环传递函数中某一参数从零到无穷变化时闭环系统特征方程的特征根在复平面上变化的轨迹。‎ C、根轨迹就是开环系统特征根的位置 D、根轨迹是当系统开环传递函数中某一参数从零到无穷变化时开环系统特征方程的特征根在复平面上变化的轨迹。‎ 答案：B ‎5以下关于结构图的说法错误的是 A、方框表示元件输入与输出信号的关系 B、信号线的箭头表示信号流向 C、信号线对应各个变量 D、比较点是求两个信号的差值 答案：D ‎6关于根轨迹说法错误的是：‎ A、始于开环极点，终止于开环零点和无穷远点。‎ B、关于实轴对称。‎ C、当开环零点数小于开环极点数时，根轨迹条数等于开环零点数。‎ D、对于180度根轨迹而言，时轴上右侧开环零几点个数和是奇数的部分为根轨迹。‎ 答案：C ‎7关于“控制”说法错误的是：‎ A、使被控量按照一定的规律变化 B、使对象或过程按照人们的要求运动 C、不能含有自动控制装置 D、需要对过程或对象进行干预 答案：C ‎8关于复杂系统极坐标图，说法错误的有。‎ A、只要系统含有积分环节，极坐标图就起始于无穷远点。‎ B、起始于无穷远点的极坐标图，从哪一象限开始绘制取决于转折频率最低环节的相角。‎ C、极坐标图与负实轴的交点频率称为穿越频率，可以令频率特性函数的虚部为0求出。‎ D、所有极坐标图都终止与原点。‎ 答案：D ‎9控制的精髓是：‎ A、反馈 B、无人为参与 C、动态调节 D、前馈 答案：A ‎10关于开环控制说法错误的是：‎ A、能够使被控量按照一定的规律变化 B、适合于控制精度要求高的场合 C、信号传递是单方向的 D、输出量不参与控制作用 答案：B 三、 多选题（题数：40，共 40.0 分）‎ ‎1以下说法正确的是：‎ A、动态特性相同的元部件具有相同的传递函数 B、按照传递函数进行分类的元部件称为环节 C、典型环节的静态增益都是1‎ D、带有常数项的典型环节都是用尾一多项式表示 答案：‎ ‎2下列关于特征根与固有模态的关系，正确的说法是 A、左半平面特征根对应的模态收敛 B、重根对应的模态收敛性与根的重数有关 C、实特征根对应单调指数模态 D、复特征根对应的模态是震荡的 E、虚轴上特征根对应的模态既不发散也不收敛 F、轴上特征根对应的模态是等幅振荡 G、右半平面特征根对应的模态收敛 答案：ACDE ‎3关于稳定裕度在频率特性图中的表示说法正确的是：‎ A、Nyquist图与单位圆交点相角与-180度的差值是相角裕度 B、Nyquist图与负实轴交点到原点距离的倒数为增益裕度 C、Bode图截止频率对应相角大于-180度的值为相角裕度 D、Bode图相频特性穿越-180度线对应频率处幅频特性的值为20lgKg，Kg为增益裕度 答案：ABC 绘制正反馈根轨迹，需要做调整的绘制规则有。‎ A、时轴上的根轨迹分布。‎ B、根轨迹在复零点和复极点的入射出射角。‎ C、分离汇合点的分离角和汇合角。‎ D、渐近线的方向角。‎ 答案：ABD ‎5关于基本环节对数频率特性图说法错误的是：‎ A、惯性环节和震荡环节对转折频率都是时间常数的倒数。‎ B、积分环节对相角恒为-90度。‎ C、折线图时准确的对数频率特性图。‎ D、可以根据s的位置和最高次数确定相频特性图中最终的角度。‎ 答案：CD ‎6关于稳定裕度说法正确的是：‎ A、稳定裕度越大，系统指参数摄动作用下保持稳定的能力越强 B、可用Nyquisit图距离-1点的远近衡量。‎ C、分为增益裕度和相角裕度 D、增益稳定裕度Kg指系统增益再增大Kg倍将失去稳定性，相角稳定裕度φ指系统相角再超前φ度将失去稳定性 答案：ABC ‎7下列关于一阶系统说法正确的是 A、由一阶微分方程描述 B、时间常数T体现系统的惯性，T越大反应越慢 C、阶跃响应不存在超调 D、输出达到0.932倍输出稳态值的时间为T 答案：ABCD ‎8关于线性系统稳定判据说法正确的是：‎ A、不具有右半平面特征根则系统稳定 B、系统所有闭环极点位于左半复平面则系统稳定 C、系统特征方程所有系数同号则系统稳定 D、系统特性方程系数有变号则一定不稳定 答案：BD ‎9关于线性系统的响应说法正确的是：‎ A、响应指系统在输入作用下，输出所时间变化的函数关系。‎ B、典型响应指系统在典型输入信号作用下的响应 C、脉冲响应的laplace变换即为系统的传递函数 D、脉冲响应的积分就是阶跃响应 答案：ACD ‎10反应系统响应快速性的指标有：‎ A、超调量 B、上升时间 C、过渡过程时间 D、静态误差 E、延迟时间 F、峰值时间 答案：BCEF ‎11下述说法正确的是：‎ A、根轨迹方程就是系统的闭环特征方程。‎ B、角条件方程就是系统的闭环特征方程。‎ C、模条件方程就是系统的闭环特征方程。‎ D、模条件和角条件联立就是系统的闭环特征方程。‎ 答案：‎ ‎12有角条件导出的根轨迹绘制规则有 A、实轴上的根轨迹。‎ B、复极点的出射角和复零点的入射角。‎ C、根轨迹渐近线的方向角。‎ D、根轨迹的分离汇合点坐标。‎ 答案：ABC ‎13下列关于二阶系统说法正确的是 A、由二阶微分方程描述 B、阻尼系数小于0系统不稳定 C、过阻尼二阶系统可看作两个一阶系统的串联 D、阶跃响应一定存在超调 E、欠阻尼情况下，阻尼系数越小震荡越厉害。‎ 答案：ABCE ‎14下列说法错误的是 A、只要系统中有离散信号就是离散系统 B、只要系统中有连续信号就是连续系统 C、只要系统中存在非线性部件就是非线性系统 D、只要系统中存在线性部件就是线性系统 答案：‎ ‎15关于稳态误差说法正确的是 A、稳态误差是常数 B、稳定的系统才有稳态误差 C、稳态误差有可能是发散的函数 D、所有系统都有稳态误差 答案：BC ‎16关于基本环节说法正确的是 A、传递函数基本环节表达式中的比例称为系统增益，表示阶跃输入作用下输出稳态值变化量与输入的比值 B、一次因子对应实数零极点，二阶因子对应复数零极点 C、基本环节的阶数可以是任意阶 D、纯迟延环节的传递函数为超越函数 答案：ABD ‎17稳定的线性系统，输入正弦信号，则输出是与输入同频率的正弦信号，如下说法正确的是：‎ A、输出正弦与输入正弦的幅值不同，系统导致的幅值增益与输入信号频率相关，称为幅频特性。‎ B、输出正弦与输入正弦的相角不同系统导致的相角变化与输入信号频率相关，称为相频特性。‎ C、输出正弦信号与输入正弦信号，只有幅值不同，相角相同。‎ D、输出正弦信号与输入正弦信号，只有相角不同，幅值相同。‎ 答案：AB ‎18劳斯表中出现全零行，说明存在关于原点对称的根，以下说法正确的是 A、关于原点对称的根无法求得 B、关于原点对称的根可求解系统特征方程得到 C、关于原点对称的根可求解辅助方程的导数方程得到 D、关于原点对称的根可求解辅助方程得到 答案：BD ‎19下列说法正确的是 A、改变系统的输入输出，系统的固有运动一定发生变化 B、改变系统的输入输出，系统的固有运动一定不发生变化 C、改变系统的输入输出，有可能不改变系统的固有运动 D、传递函数的极点与回路相关，与前向通道无关 答案：‎ ‎20关于线性系统稳定性说法正确的是：‎ A、与系统自身结构参数决定，与输入无关。‎ B、稳定的系统输出能够复现输入 C、取决于自由运动是否收敛 D、与初始状态有关 答案：ABC ‎21关于线性微分方程解的说法错误的是：‎ A、求解方法有常规求解和拉普拉斯和变换解法 B、齐次解的函数形式由微分方程特征根决定 C、特解的函数形式由输入函数形式决定 D、齐次解的函数形式由微分方程特征根及输入决定 E、微分方程的初始条件会影响解的函数形式。‎ F、微分方程的初始条件会影响解中各个函数形式的比重。‎ 答案：DE ‎22下列说法错误的是：‎ A、建立数学模型的方法有分析法和实验法 B、分析法所建立的数学模型比实验法建立的数学模型精确 C、分析法建立数学模型需要对系统做必要的简化 D、实验法适合于在系统机理未知或部分已知的情况下建立数学模型 E、机理完全已知的系统不能用实验法建立数学模型 答案：‎ ‎23最小相位系统稳定要求：‎ A、相角裕度大于零 B、相角裕度小于零 C、增益裕度大于1‎ D、增益裕度小于1‎ 答案：AC ‎24关于极坐标图说法正确的是？‎ A、频率特性函数是与频率相关的复数，频率从零到正无穷变化，频率特性函数在复平面上的位置变化所形成的轨迹称为极坐标图。‎ B、极坐标图中箭头的方向表示频率增大的方向。‎ C、极坐标图终止于原点说明系统具有低通滤波特性。‎ D、对于极坐标图上的特定点，实部的绝对值代表输入输出正弦信号之间的幅值变化，虚部代表输入输出正弦信号之间变化角度的正切值。‎ 答案：ABC ‎25关于传递函数极点，正确的说法是 A、就是系统的特征根 B、产生系统的固有运动 C、与输入信号无关 D、个数等于系统的阶数 答案：ABCD ‎26上升时间的定义为 A、输出首次达到其稳态10%到90%的时间 B、输出首次达到其稳态值的时间 C、输出首次达到其峰值的时间 D、输出首次达到其稳态值90%的时间 答案：AB ‎27由线性微分方程的laplace解法可知：‎ A、零输入响应只含有特征根对应的运动形式 B、零状态响应只含有输入的运动形式 C、零输入响应既含有特征根对应的运动形式也含有输入的运动形式 D、零状态响应既含有特征根对应的运动形式也含有输入的运动形式 答案：AD ‎28关于减小和消除稳态误差说法正确的是 A、增加开环传递函数中的积分环节可以提高系统对设定值的跟踪能力 B、增加开环传递函数中的积分环节可以消除扰动带来的静态误差 C、增加开环比例系数可以减小设定值引起的静态误差 D、增加开环比例系数可以减小扰动引起的静态误差 答案：AC ‎29下列属于自动控制系统的是：‎ A、由加热炉、热电偶、电桥、放大器、加热管实现炉温控制 B、马桶水箱内液位控制 C、飞机自动驾驶系统 D、技术员通过操作台控制机床生产速度 答案：ABC ‎30关于根轨迹说法正确的是？‎ A、根轨迹的上的箭头表示随着参数的增加闭环特征根位置的变化趋势 B、从根轨迹图可以看出系统是结构稳定系统、条件稳定系统还是结构不稳定系统 C、从根轨迹图可以看出参数变化对系统运动性能的影响。‎ D、从根轨迹图不能看出参数变化对系统运动性能的影响。‎ 答案：ABC ‎31关于传递函数零点，正确的说法是 A、影响系统模态在输出中的比重 B、产生系统的固有运动 C、可以阻断系统的某些固有模态 D、不可以阻断输入的运动形式 E、离某极点越近，则该极点对应的运动在输出中比重越大 答案：AC ‎32关于传递函数，正确的说法是 A、与微分方程同属于系统的数学描述方式 B、分母多项式=0即为特征方程 C、是系统脉冲响应的laplace变换 D、由系统本身的结构参数决定 E、只适用于线性时不变系统 答案：ABCDE ‎33关于开环、闭环控制说法错误的是：‎ A、开环控制抗干扰能力强 B、闭环控制中控制作用于输出无关 C、闭环控制抗干扰能力强 D、开环控制中控制作用于输出无关 答案：AB ‎34关于频率特性说法正确的是 A、将系统传递函数中的s换成jw就得到了系统的频率特性函数。‎ B、频率特性函数的模即为幅频特性。‎ C、频率特性函数的角即为相频特性。‎ D、幅频特性为频率的偶函数，相频特性为频率的奇函数。‎ 答案：ABCD ‎35下列关于欠阻尼二阶系统说法正确的是 A、自然震荡角频率越大，响应速度越快 B、自然震荡角频率越大，响应速度越慢 C、阻尼震荡角频率是特征根到实轴的距离 D、阻尼系数越小震荡越厉害 答案：ACD ‎36系统降阶过程中能够去掉的极点是：‎ A、与零点构成偶极子的极点，可做近似的零极点对消 B、相对于其他零极点而言，距离原点很远的极点 C、非常靠近原点的极点 D、非常靠近虚轴的极点 答案：AB ‎37关于结构图的化简，说法错误的是 A、串联连接的传递函数等于各个传递函数的乘积 B、并联连接的传递函数等于各个传递函数的代数和 C、相邻的比较点可以随意调换位置与合并 D、相邻的引出点可以随意调换位置与合并 E、相邻的比较点和引出点可以随意调换位置与合并 F、引出点后移需要乘以跨过方框的传递函数 答案：EF ‎38下列属于随动控制系统的是：‎ A、电网发电功率控制系统 B、雕刻机床控制系统 C、火炮攻击角度控制系统 D、恒定炉温控制系统 答案：AC ‎39下列说法错误的是：‎ A、建立单入单出数学模型时，原始方程的个数等于引入被控量的个数才能消去所有中间变量 B、机理建模过程中，所列写的元件方程就是元件部分的数学模型。‎ C、数学模型等号右侧只能有控制量一个变量 D、代数方程不是数学模型 E、即便机理明确，建模过程中也会不可避免的带来误差 答案：‎ ‎40关于闭环控制说法正确的是：‎ A、能够使被控量按照一定的规律变化 B、适合于控制精度要求高的场合 C、信号传递是单方向的 D、输出量不参与控制作用 答案：AB