自控考研易错试题及答案讲解

自控考研易错试题及答案讲解

一、单选题

1.在自动控制系统中，传递函数的分子和分母的公因子（）（1分）A.必须消除B.可以存在C.视具体情况而定D.不允许存在【答案】B【解析】传递函数的分子和分母的公因子可以存在，它对应着系统中的零点和极点，这些点对系统的动态特性有重要影响

2.二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统处于（）（1分）A.过阻尼状态B.欠阻尼状态C.临界阻尼状态D.无阻尼振荡状态【答案】D【解析】阻尼比ζ=0时，系统处于无阻尼振荡状态，即系统将进行等幅振荡

3.在根轨迹法中，根轨迹的起点通常对应于系统的（）（1分）A.零点B.极点C.零点和极点D.增益【答案】B【解析】根轨迹的起点通常对应于系统的极点，即当增益无穷大时，闭环极点回到开环极点的位置

4.频率响应法中，1/ω称为（）（1分）A.增益B.相位C.幅频特性D.相频特性【答案】C【解析】1/ω称为幅频特性，它描述了系统对不同频率输入信号的增益响应

5.在自动控制系统中，反馈控制的主要目的是（）（1分）A.提高系统的响应速度B.减小系统的稳态误差C.增加系统的稳定性D.提高系统的精度【答案】C【解析】反馈控制的主要目的是增加系统的稳定性，通过反馈机制可以有效地抑制系统内部的干扰和不确定性

6.在状态空间法中，系统的状态变量是（）（1分）A.输入变量B.输出变量C.内部变量的线性组合D.外部变量【答案】C【解析】状态变量是系统内部变量的线性组合，它们能够完全描述系统的动态行为

7.在控制系统中，积分环节的作用是（）（1分）A.提高系统的响应速度B.减小系统的稳态误差C.增加系统的稳定性D.提高系统的精度【答案】B【解析】积分环节能够消除系统的稳态误差，使系统在输入信号作用下能够达到无差调节

8.在自动控制系统中，超前校正网络通常用于（）（1分）A.提高系统的响应速度B.减小系统的稳态误差C.增加系统的稳定性D.提高系统的精度【答案】A【解析】超前校正网络通过引入相位超前，可以提高系统的响应速度，使系统更加快速地响应输入信号

9.在自动控制系统中，滞后校正网络通常用于（）（1分）A.提高系统的响应速度B.减小系统的稳态误差C.增加系统的稳定性D.提高系统的精度【答案】C【解析】滞后校正网络通过引入相位滞后，可以增加系统的稳定性，使系统在输入信号作用下能够更加稳定地运行

10.在自动控制系统中，系统的传递函数为Gs，其频率响应特性可以通过（）（1分）A.奈奎斯特图B.伯德图C.根轨迹图D.状态空间图【答案】A【解析】奈奎斯特图是一种通过复平面上的曲线来描述系统频率响应特性的方法，它能够直观地展示系统的稳定性和增益特性

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些属于自动控制系统的基本组成环节？（）A.传感器B.执行器C.控制器D.被控对象E.反馈环节【答案】A、B、C、D、E【解析】自动控制系统的基本组成环节包括传感器、执行器、控制器、被控对象和反馈环节，这些环节共同构成了一个完整的控制系统

2.以下哪些属于自动控制系统的性能指标？（）A.上升时间B.超调量C.调节时间D.稳态误差E.频带宽【答案】A、B、C、D、E【解析】自动控制系统的性能指标包括上升时间、超调量、调节时间、稳态误差和频带宽，这些指标用于描述系统的动态响应特性和稳态特性

3.以下哪些属于自动控制系统的稳定性判据？（）A.奈奎斯特稳定性判据B.劳斯稳定性判据C.根轨迹稳定性判据D.伯德稳定性判据E.李雅普诺夫稳定性判据【答案】A、B、C、E【解析】自动控制系统的稳定性判据包括奈奎斯特稳定性判据、劳斯稳定性判据、根轨迹稳定性判据和李雅普诺夫稳定性判据，这些判据用于判断系统的稳定性

4.以下哪些属于自动控制系统的校正方法？（）A.超前校正B.滞后校正C.滞后-超前校正D.反馈校正E.前馈校正【答案】A、B、C、D、E【解析】自动控制系统的校正方法包括超前校正、滞后校正、滞后-超前校正、反馈校正和前馈校正，这些校正方法用于改善系统的性能

5.以下哪些属于自动控制系统的状态空间法中的基本概念？（）A.状态变量B.状态方程C.输出方程D.观测器E.控制器【答案】A、B、C、D、E【解析】自动控制系统的状态空间法中的基本概念包括状态变量、状态方程、输出方程、观测器和控制器，这些概念用于描述系统的动态行为和控制策略

三、填空题

1.自动控制系统的基本调节方式包括______、______和______三种【答案】比例调节；积分调节；微分调节（4分）

2.在自动控制系统中，系统的传递函数Gs的表达式为______【答案】Gs=Ns/Ds（4分）

3.在自动控制系统中，系统的频率响应特性可以通过______和______来描述【答案】奈奎斯特图；伯德图（4分）

4.在自动控制系统中，系统的稳定性判据包括______、______和______【答案】奈奎斯特稳定性判据；劳斯稳定性判据；李雅普诺夫稳定性判据（4分）

5.在自动控制系统中，系统的校正方法包括______、______、______和______【答案】超前校正；滞后校正；滞后-超前校正；反馈校正（4分）

四、判断题

1.在自动控制系统中，反馈控制的主要目的是提高系统的响应速度（）（2分）【答案】（×）【解析】反馈控制的主要目的是增加系统的稳定性，通过反馈机制可以有效地抑制系统内部的干扰和不确定性

2.在自动控制系统中，二阶系统的阻尼比ζ=1时，系统处于临界阻尼状态（）（2分）【答案】（√）【解析】二阶系统的阻尼比ζ=1时，系统处于临界阻尼状态，即系统将快速无振荡地达到稳定状态

3.在自动控制系统中，系统的传递函数Gs的表达式为Gs=Ns/Ds（）（2分）【答案】（√）【解析】系统的传递函数Gs的表达式为Gs=Ns/Ds，其中Ns为分子多项式，Ds为分母多项式

4.在自动控制系统中，系统的频率响应特性可以通过奈奎斯特图和伯德图来描述（）（2分）【答案】（√）【解析】系统的频率响应特性可以通过奈奎斯特图和伯德图来描述，这些方法能够直观地展示系统的稳定性和增益特性

5.在自动控制系统中，系统的稳定性判据包括奈奎斯特稳定性判据、劳斯稳定性判据和李雅普诺夫稳定性判据（）（2分）【答案】（√）【解析】系统的稳定性判据包括奈奎斯特稳定性判据、劳斯稳定性判据和李雅普诺夫稳定性判据，这些判据用于判断系统的稳定性

五、简答题

1.简述自动控制系统的基本组成环节及其作用【答案】自动控制系统的基本组成环节包括传感器、执行器、控制器、被控对象和反馈环节传感器用于测量被控对象的输出信号；执行器用于执行控制器的控制指令，对被控对象进行调节；控制器用于根据反馈信号和输入信号计算出控制指令；被控对象是控制系统所要调节的对象；反馈环节用于将系统的输出信号反馈到控制器，形成闭环控制

2.简述自动控制系统的性能指标及其意义【答案】自动控制系统的性能指标包括上升时间、超调量、调节时间、稳态误差和频带宽上升时间表示系统响应速度的快慢；超调量表示系统响应过程中的最大偏离值；调节时间表示系统响应达到稳定状态所需的时间；稳态误差表示系统在输入信号作用下达到稳定状态时的误差；频带宽表示系统能够有效响应的频率范围

3.简述自动控制系统的稳定性判据及其应用【答案】自动控制系统的稳定性判据包括奈奎斯特稳定性判据、劳斯稳定性判据和李雅普诺夫稳定性判据奈奎斯特稳定性判据通过奈奎斯特图判断系统的稳定性；劳斯稳定性判据通过劳斯表判断系统的稳定性；李雅普诺夫稳定性判据通过李雅普诺夫函数判断系统的稳定性这些判据用于判断系统的稳定性，确保系统在运行过程中不会出现振荡或发散

六、分析题

1.分析二阶系统的阻尼比ζ对系统性能的影响【答案】二阶系统的阻尼比ζ对系统性能有显著影响当ζ=0时，系统处于无阻尼振荡状态，即系统将进行等幅振荡；当0ζ1时，系统处于欠阻尼状态，即系统将进行衰减振荡；当ζ=1时，系统处于临界阻尼状态，即系统将快速无振荡地达到稳定状态；当ζ1时，系统处于过阻尼状态，即系统将缓慢无振荡地达到稳定状态阻尼比ζ的取值直接影响系统的响应速度和超调量，合理的阻尼比可以改善系统的性能

2.分析自动控制系统的校正方法及其应用【答案】自动控制系统的校正方法包括超前校正、滞后校正、滞后-超前校正、反馈校正和前馈校正超前校正通过引入相位超前，可以提高系统的响应速度，使系统更加快速地响应输入信号；滞后校正通过引入相位滞后，可以增加系统的稳定性，使系统在输入信号作用下能够更加稳定地运行；滞后-超前校正结合了超前校正和滞后校正的优点，可以同时改善系统的响应速度和稳定性；反馈校正通过引入反馈机制，可以有效地抑制系统内部的干扰和不确定性；前馈校正通过引入前馈控制，可以进一步提高系统的控制精度这些校正方法用于改善系统的性能，使系统能够更好地满足控制要求

七、综合应用题

1.某二阶系统的传递函数为Gs=1/s^2+2s+1，求该系统的阻尼比ζ和自然频率ωn，并分析系统的稳定性【答案】该二阶系统的传递函数为Gs=1/s^2+2s+1，可以写成标准形式Gs=ωn^2/s^2+2ζωn+ωn^2通过比较系数，可以得到ωn^2=1，即ωn=1；2ζωn=2，即ζ=1因此，该系统的阻尼比ζ=1，自然频率ωn=1由于ζ=1，系统处于临界阻尼状态，即系统将快速无振荡地达到稳定状态因此，该系统是稳定的

2.某自动控制系统的传递函数为Gs=1/s^2+3s+2，求该系统的极点和零点，并分析系统的稳定性【答案】该自动控制系统的传递函数为Gs=1/s^2+3s+2，可以分解为Gs=1/s+1s+2因此，该系统的极点为s=-1和s=-2，零点为无由于极点都在左半平面，即实部为负，因此该系统是稳定的---标准答案

一、单选题

1.B

2.D

3.B

4.C

5.C

6.C

7.B

8.A

9.C

10.A

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.A、B、C、D、E

3.A、B、C、E

4.A、B、C、D、E

5.A、B、C、D、E

三、填空题

1.比例调节；积分调节；微分调节

2.Gs=Ns/Ds

3.奈奎斯特图；伯德图

4.奈奎斯特稳定性判据；劳斯稳定性判据；李雅普诺夫稳定性判据

5.超前校正；滞后校正；滞后-超前校正；反馈校正

四、判断题

1.（×）

2.（√）

3.（√）

4.（√）

5.（√）

五、简答题

1.自动控制系统的基本组成环节包括传感器、执行器、控制器、被控对象和反馈环节传感器用于测量被控对象的输出信号；执行器用于执行控制器的控制指令，对被控对象进行调节；控制器用于根据反馈信号和输入信号计算出控制指令；被控对象是控制系统所要调节的对象；反馈环节用于将系统的输出信号反馈到控制器，形成闭环控制

2.自动控制系统的性能指标包括上升时间、超调量、调节时间、稳态误差和频带宽上升时间表示系统响应速度的快慢；超调量表示系统响应过程中的最大偏离值；调节时间表示系统响应达到稳定状态所需的时间；稳态误差表示系统在输入信号作用下达到稳定状态时的误差；频带宽表示系统能够有效响应的频率范围

3.自动控制系统的稳定性判据包括奈奎斯特稳定性判据、劳斯稳定性判据和李雅普诺夫稳定性判据奈奎斯特稳定性判据通过奈奎斯特图判断系统的稳定性；劳斯稳定性判据通过劳斯表判断系统的稳定性；李雅普诺夫稳定性判据通过李雅普诺夫函数判断系统的稳定性这些判据用于判断系统的稳定性，确保系统在运行过程中不会出现振荡或发散

六、分析题

1.二阶系统的阻尼比ζ对系统性能有显著影响当ζ=0时，系统处于无阻尼振荡状态，即系统将进行等幅振荡；当0ζ1时，系统处于欠阻尼状态，即系统将进行衰减振荡；当ζ=1时，系统处于临界阻尼状态，即系统将快速无振荡地达到稳定状态；当ζ1时，系统处于过阻尼状态，即系统将缓慢无振荡地达到稳定状态阻尼比ζ的取值直接影响系统的响应速度和超调量，合理的阻尼比可以改善系统的性能

2.自动控制系统的校正方法包括超前校正、滞后校正、滞后-超前校正、反馈校正和前馈校正超前校正通过引入相位超前，可以提高系统的响应速度，使系统更加快速地响应输入信号；滞后校正通过引入相位滞后，可以增加系统的稳定性，使系统在输入信号作用下能够更加稳定地运行；滞后-超前校正结合了超前校正和滞后校正的优点，可以同时改善系统的响应速度和稳定性；反馈校正通过引入反馈机制，可以有效地抑制系统内部的干扰和不确定性；前馈校正通过引入前馈控制，可以进一步提高系统的控制精度这些校正方法用于改善系统的性能，使系统能够更好地满足控制要求

七、综合应用题

1.某二阶系统的传递函数为Gs=1/s^2+2s+1，求该系统的阻尼比ζ和自然频率ωn，并分析系统的稳定性【答案】该二阶系统的传递函数为Gs=1/s^2+2s+1，可以写成标准形式Gs=ωn^2/s^2+2ζωn+ωn^2通过比较系数，可以得到ωn^2=1，即ωn=1；2ζωn=2，即ζ=1因此，该系统的阻尼比ζ=1，自然频率ωn=1由于ζ=1，系统处于临界阻尼状态，即系统将快速无振荡地达到稳定状态因此，该系统是稳定的

2.某自动控制系统的传递函数为Gs=1/s^2+3s+2，求该系统的极点和零点，并分析系统的稳定性【答案】该自动控制系统的传递函数为Gs=1/s^2+3s+2，可以分解为Gs=1/s+1s+2因此，该系统的极点为s=-1和s=-2，零点为无由于极点都在左半平面，即实部为负，因此该系统是稳定的。