自动控制原理题目(含答案)

1、自动控制原理复习参考资料一、基本知识 11、反馈控制又称 偏差控制 ，其控制作用是通过 输入量与反馈量 的差值进行的。2、闭环控制系统又称为 反馈控制系统 。3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。6、控制系统的数学模型，取决于系统 结构和参数 , 与外作用及初始条件无关。7、两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节，以 并联方式连接，其等效传递函数为 G1(s)+G2(s)，以串联方式连

2、接，其等效传递函数为 G1(s)*G 2(s)。8、系统前向通道传递函数为 G（s），其正反馈 的传递函数为 H（s），则其闭环传递函数为 G（ s）/(1- G （s） H （s）)。9、单位负反馈 系统的前向通道传递函数为G（ s），则闭环传递函数为G（s）/(1+G（ s）)。10 、 典 型 二 阶 系 统 中 ， =0.707时 ， 称 该 系 统 处 于二 阶 工 程 最佳状态，此时超调量为4.3%。11、应用劳斯判据 判断系统稳定性， 劳斯表中第一列数据 全部为正数 ，则系统稳定。12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负 ，即都分布在 S 平面的左平面 。1

3、3、随动系统的稳态误差主要来源于 给定信号 ，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。14、对于有稳态误差的系统， 在前向通道中串联 比例积分环节 ，系统误差将变为零。1/1815、系统稳态误差分为 给定稳态误差和扰动稳态误差两种。16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。17、对于典型二阶系统， 惯性时间常数 T 愈大则系统的快速性愈差。18、应用频域分析法， 穿越频率越大，则对应时域指标t s 越小，即快速性越好19 最小相位系统 是指 S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四

4、种。21、对于线性系统， 相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。22、根据校正装置的相位特性， 比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属于相位滞后校正装置，PID 调节器属于相位滞后 - 超前校正装置。23、PID 调节中的 P 指的是比例控制器， I 是积分控制器， D 是微分控制器 。24、离散系统中信号的最高频谱为 max，则采样频率 s 应保证 s>=2 max条件。26、在离散控制系统分析方法中， 把差分方程变为代数方程的数学方法为Z 变换。27、离散系统中，两个传递函数分别为G1(s)与 G2(s)的环节，以串联方式连接，连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1(

5、z)G2(z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2(z)。28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统；30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。二、基本知识 21、开环控制系统的的特征是没有（）A.执行环节B.给定环节C.反馈环节D.放大环节2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的（）A、低频段B、中频段C、高频段D、均无关503、若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为（）s(5 s10)A.5B.10C.50D.1002/184、已知系统的开环传递

6、函数为50，则该系统的开环增益为()。(2 s1)(s 5)A、 50B、25C、10D、 55、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标 ()。A、超调 %B、稳态误差 e ssC、调整时间 t sD、峰值时间 t p6、一般为使系统有较好的稳定性, 希望相位裕量为（）A.015B.15 30C.30 60D.60 907、若系统的传递函数在右半 S 平面上没有零点和极点， 则该系统称作 （）A. 非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、关于传递函数，错误的说法是()A 传递函数只适用于线性定常系统；B 传递函数不仅取决于系统的结构与参数， 给定输入和扰动对传递函数也

7、有影响；C 传递函数一般是为复变量 s 的真分式；D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。9、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果()。A、增加积分环节B、提高系统的开环增益 KC、增加微分环节D、引入扰动补偿10、某系统的传递函数是 G s11e s ，则该可看成由（）环节串联而成。2sA.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时D. 惯性、比例11、某系统的传递函数是 G s1，则可等效为（）环节串联。s( s1)A.比例、积分B.积分、惯性C.惯性、微分D. 微分、比例12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联（）进行校正。A.比例校正装置B. 比例微分校正装置C.微分校正装置D

8、. 比例积分校正装置13、若某最小相位系统的相角裕度0 ，则下列说法正确的是()。、不稳定；B、只有当幅值裕度kg1时才稳定；A3/18C、稳定；D 、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。14、最小相位系统的开环增益越大，其（）A. 振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小15、稳态误差 ess与误差信号 E(s)的函数关系为（）A. esslim E( s)B. esslim sE(s)s 0s 0C. esslim E( s)D. esslim sE(s)ss16、若某串联校正装置的传递函数为10s1 ，则该校正装置属于 () 。100s1A、超前校正B、滞后校正C、滞后

9、 -超前校正 D、不能判断17、对于离散控制系统，下例说法错误的是（）A. 计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B. 脉冲传递函数与采样开关的位置有关C. Z 变换是拉普拉斯变换的一种特殊形式D. 零阶保持器是信号采样装置18、对于离散控制系统，下例说法错误的是（）A. 脉冲传递函数与采样开关的位置有关B. 零阶保持器是信号复现元件C.拉普拉斯变换的定理不适用于Z 变换D. 采样定理又称香农定理19、.当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时，对于II 型系统其稳态误差为（）A.0B.0.1/kC.1/kD.20、II 型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（）A.60（dB/dec）B.40

10、（dB/dec） C.20（ dB/dec）D.0（dB/dec）21、某串联校正装置的传递函数为T1s1 ，当 >1 时，该装置为 () 校正装置。T1s1A. 相位超前B. 相位滞后C.相位滞后 -超前D.参数量过少，无法判定22、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标 () 。A、超调 %B 、稳态误差e ssC、调整时间 t sD、峰值时间 t p23、若某最小相位系统的相角裕度0 ，则下列说法正确的是()。4/18A、不稳定；B、只有当幅值裕度kg1 时才稳定；C、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。24、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果()。A、增加开环极

11、点；B、在积分环节外加单位负反馈；C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。25.最小相位系统的开环增益越大，其（）A. 振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小26.稳态误差 ess 与误差信号 E(s)的函数关系为（）A. esslim E(s)B. esslim sE(s)s 0s 0C. esslim E(s)D. esslim sE(s)ss27.一阶微分环节 G( s) 1Ts ，当频率1时，则相频特性G ( j ) 为（）TA.45 °B.- 45°C.90 °D.- 90°28.主要用于产生输入信号的元件称为（）A.

12、 比较元件B. 给定元件C.反馈元件D. 放大元件29.某典型环节的传递函数是G s1，则该环节是（）5s1A. 比例环节B. 积分环节C.惯性环节D. 微分环节30.在系统中串联 PD 调节器，以下那一种说法是错误的（）A. 是一种相位超前校正装置B. 能影响系统开环幅频特性的高频段C. 使系统的稳定性能得到改善D. 使系统的稳态精度得到改善5/18三、读图分析能力1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？指出图示闭环控制系统中1-7 各部件分属什么元件或装置？闭环控制系统中的信号有哪些？指出图示闭环控制系统中信号a-e 分属什么信号？（参考分析例题：教材书第5 页）2、衡量

13、一个自动控制系统的性能指标有哪些？下图为某自动控制系统启动时的动态曲线，估算出它们的动态指标。（参考分析例题：教材书第95 页，实验二、实验三）（ 1）1.22110.8)t(y20.42曲线1： n20曲线 2：n1123456780t6/18（ 2）（ 3）(4)7/183、自动控制系统实物装置的定性分析。 （1）指出系统的被控量、给定量、扰动量、反馈量、偏差量；（2）分析其工作原理；（3）从给定量或扰动量变化开始，结合各环节功能与参数变化趋势，分析系统如何自动调节。（ 1）(2)8/18(3)(4)（参考分析例题：教材书第10 页，例 1-5 ）9/18四、计算与作图1、数学模型的建立与

14、分析（考核内容：数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制）2、建立下图电路的数学模型、系统框图、伯德图（ R0=100K、R1=1M、 R2=200K、C1=2uF、 C2=0.25uF）3、系统的传递函数10，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode 图。G (s)s(0.1s1)4、系统误差分析，已知某负反馈系统的输入r(t)=2+4t，计算系统的稳态误差。（参考： 教材书第 151-153 页，本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加，分别计算两个信号的误差，再相加即为总误差。注意本系统为非单位负反馈）10/181(s)10，G2( s )5，H(s)

15、=2，又设5、 系统结构如图，其中 Gss(3 s1)5r(t) = 2t ， d(t) = 0.5 ?1(t)，求系统的稳态误差。（参考：分别计算给定误差与扰动误差，再相加即为总误差。本系统为非单位负反馈）五、系统分析题1、已知最小相位系统的开环对数幅频特性L0 () 和串联校正装置的对数幅频特性 Lc ( ) 如下图所示，原系统的幅值穿越频率为c24.3rad / s ：1 、 写出原系统的开环传递函数G0 (s) , 并求其相角裕度0 ，并判断其稳定性；2 、 写出校正装置的传递函数Gc (s) ；3 、写出校正后的开环传递函数G0 ( s)Gc (s) ，画出校正后系统的开环对数幅频特

16、性 LGC( )。L( )-20dB/decL040-40dB/dec0.3224.30.010.111020100-20dB/dec-60dB/decLc11/182、3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L0 () 如图所示：1、写出该系统的开环传递函数G0 ( s) ；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、求系统的相角裕度。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？12/18自动控制原理复习参考资料部分题目参考答案二、选择题： 1-5，CBACA ；6-10， CBBCC ；11-15，BDCDB ；16-20，BDCAB四、计算题：1、

17、解 系统框图如下图所示：(1) 图中为比例系数可调的比例积分（PI）调节器，其传递函数。由图可见， 此运放反馈回路取样电压不是，而是经 3.3K电位器与 300电阻分压后的。反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为倍，因此其增益为其时间常数s(2) 为比例环节。(3) 为比例微分环节13/18，式中，(4) 为惯性环节，式中，(5) 为积分环节，式中(6) 由于均为反相输入端输入，中均应带一负号，由于书中约定，为简化起见，一般将此负号省略，最终极性有实际状况确定。此处由五个（奇数）环节，所以极性应变号，因此，此为负反馈。其反馈系数由分压电路可知。2、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联，形成单位负

18、反馈，单独计算各环节计算过程略，系统框图略，伯德图参考如下14/183、解：系统有一比例环节：积分环节：惯性环节：K 1020log 10 20（ 1.5 分）1（1分）s1转折频率为 1/T=10（ 1.5 分）0.1s120Log G(j )4020-200 0.11 10-20-40-40G（ j ）0 0.11100-450-900-135四、系统分析题第 1 题解： 1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式G0 (s)K1)( 1s( 1 ss1)12由图可知：1处的纵坐标为40dB, 则 L(1) 20lgK40,得K10011

19、0和2 =20故原系统的开环传函为G0 ( s)10010011s(0.1s1)(0.05s1)s(s1)s1)(1020求原系统的相角裕度0 ： 0 (s)90tg 10.1tg 1 0.05由题知原系统的幅值穿越频率为24.3/crads15/180 (c )90tg 1 0.1c tg 1 0.05c20801800 (c )18020828对最小相位系统 0280 不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。1 s11 s13 . 1 s2 51故其开环传函应有以下形式Gc (s)2 '0.321111100s1ss1 '0.013、校正后的开环传递函数G0 ( s)Gc (s) 为G0 (s)Gc (s)1003.125s1100(3.125s 1)1)(0.05 s1) 100s1s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)s(0.1s画出校正后系统的开环对数幅频特性LGC ()L() -20-4040-200.010.1 0.32110-4020-60起始斜率 :-20dB/dec( 一个