自动控制工程基础复习题附答案

1、中南大学现代远程教育课程考试(专科)复习题及参考答案自动控制工程基础、单项选择题1线性系统和非线性系统的根本区别在于A线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。23BC线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。 令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 A 代数方程B 特征方程C 差分方程D 状态方程D时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是A 脉冲函数B 斜坡函数C 抛物线函数D 阶跃函数4设控制系统的开环传递函数为10G(s)= ，该系统为 s(s 1)( s 2)5A

2、0 型系统C II 型系统二阶振荡环节的相频特性( ) ，当BDI 型系统III 型系统时，其相位移 ( ) 为A -270B-180C-90°D0°6.根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为A. 恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B. 反馈控制系统、前馈控制系统前馈 反馈复合控制系统C. 最优控制系统和模糊控制系统D. 连续控制系统和离散控制系统7 等效传递函数为采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s) ，反馈通道的传递函数为H(s)，(则其 C )CG (s)1 G (s)G (s)1 G (s)H (s)BD(s)1 G(s)H(s)G (s)1 G(

3、 s)H8 一阶系统 G(s)= K 的时间常数Ts + 1T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间A 越长C不变B 越短D 不定1 / 159拉氏变换将时间函数变换成A 正弦函数B 单位阶跃函数C单位脉冲函数D 复变函数10线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下A 系统输出信号与输入信号之比B 系统输入信号与输出信号之比C系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D 系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比K11若某系统的传递函数为G(s)=，则其频率特性的实部R( )是Ts 1K2TKC1 TB-12T2K7. 微分环节的频率特性相位移( )=A. 90C. 0 °

4、8. 积分环节的频率特性相位移( )=A. 90C. 09.传递函数反映了系统的动态性能，A. 输入信号C.系统的结构参数D-1TB. -90D. -180B. -90D. -180它与下列哪项因素有关？B.初始条件D.输入信号和初始条件10. 系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的A. 充分条件B.必要条件C. 充分必要条件11. 有一线性系统，其输入分别为u1(t) 和 u2 (t)时，输出分别为a1u1(t)+a 2u 2(t)时(a 1,a2 为常数 ) ，输出应为D.以上都不是 y1(t) 和 y2(t)A. a 1 y1(t)+y 2(t)B. a 1y 1(t)+

5、a 2y 2(t)C. a 1y 1 (t)-a 2 y2(t)D. y 1(t)+a 2y2(t)12. I 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec)C. 0(dB/dec)13. 设系统的传递函数为 G(s)=2 sA. 25 B. 519 正弦函数 sin t 的拉氏变换是1A.ssC. 2 2sD. +20(dB/dec)25，则系统的阻尼比为s2551C.2D. 12 2B. s(D )(D )( A )( A )( B )(C )( C )当输入为(B )(B )(C )(B )1D. 2 2s2 / 15B.减小D.不定B

6、.距离实轴很近C.距离虚轴很远 余弦函数 cos t 的拉氏变换是1A.ssC. 2s 2D.距离虚轴很近2 2sB. s1D.2s设积分环节的传递函数为G(s)=s，则其频率特性幅值M( )=2021222314.15.16.17.18.19.二、1.二阶系统当 0< <1 时，如果增加 ，则输出响应的最大超调量A. 增加C.不变 主导极点的特点是A. 距离实轴很远B.K A.D.1 C.比例环节的频率特性相位移A.90° B.-90 ° 奈奎斯特稳定性判据是利用系统的A. 开环幅值频率特性C.开环幅相频率特性 系统的传递函数( )=C.0°D.-1

7、80 °)来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。CB.开环相角频率特性 D.闭环幅相频率特性B.当时间常数 T 较小时有振荡D.无振荡()在 ( D )之间。B.0 °和 90°D.0 °和 180 °0.2，则系统阶跃响应为B. 单调衰减D. 等幅振荡A. 与输入信号有关B. 与输出信号有关C. 完全由系统的结构和参数决定D. 既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关 一阶系统的阶跃响应，A.当时间常数 T 较大时有振荡C.有振荡 二阶振荡环节的对数频率特性相位移A.0 °和 90°C.0°和 180 °

8、; 某二阶系统阻尼比为A. 发散振荡C. 衰减振荡23填空题：线性控制系统最重要的特性是可以应用叠加 _原理，而非线性控制系统则不能。反馈控制系统是根据输入量和反馈量 _的偏差进行调节的控制系统。在单位斜坡输入信号作用下，0 型系统的稳态误差ess=3 / 154当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实 部都是_负数 _时，系统是稳定的。20. 方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并 联连接和_反馈_连接。6线性定常系统的传递函数，是在 _ 初始条件为零_时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。-at 的拉氏变换为1 。7函数 te (s 2(s a)8线性定常系统在正弦信号输入

9、时，稳态输出与输入的相位移随频率而 变 化的函数关系称 为 _相频特性 _。 20_dB dec 。9积分环节的对数幅频特性曲线是一条直 线 ，直线 的斜率为10二阶系统的阻尼比为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。11在单位斜坡输入信号作用下， 型系统的稳态误差ess=_0_12 0 型系统对数幅频特性低频段渐 近线的斜率为_0_dB/dec ，高度为 20lgKp13 单位斜坡函数 t 的拉氏变换为2. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为 统和程序控制系统。_恒值_控制系统、 _随动 _ 控制系稳定性、 _快速性 _和准确性。_输入量、扰动 量 _的形式无关。 和 _无阻尼自然振荡频

10、率wn2 w I 2 w|G(j )|= R ( ) ( ) 。3. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面4. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与5. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数6. 设系统的频率特性(j)=R( )+jI( ), 则幅频特性7. 分析稳态误差时，将系统分为 0 型系统、 I 型系统、 II 型系统 ? ，这是按开环传递函数 的 _积分 _环节数来分类的 。8. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平 面的_左 _部分。21从 0 变化到+时，惯性环节的频率特性极坐标图在 第四 象限，形状为 _半 _圆。22. 用频域

11、法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数 _。23二阶衰减振荡系统的阻尼比的范围为 01 。K24 G(s)=的环节称为 _惯性 _环节。Ts 125系统输出量的实际 与值 _输出量的希望值_之间的偏差称为误差。26 线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用_线性微分 _方程来描述。27 稳定性 、 快速性 和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。4 / 15n w 28二阶系统的典型传递函数是2 2s 2 w n s wn29设系统的频率特性为G(j ) R(j ) jI ( ) ，则 R( ) 称为 实频特性21. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为_线性 _ 控制系统、

12、非线性 _控制系统。22. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和_准确性223.二阶振荡环节的谐振频率r 与阻尼系数 的关系为 r= n 1 224.根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类，控制系统可分为 _控制系统。25.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和_开环 _控制系统、 _闭环_对数坐标 _图示法26.二阶系统的阻尼系数 =_0.707 时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。三、设系统的闭环传递函数为Gc(s)= s2，试求最大超调量 =9.6% 、峰值 n时间 tp=0.2 秒时的闭环传递函数的参数21解： % e和n

13、 的值。 =0.6 tp=n n=tp 1100% =9.6%0.223.9.20.619.6rad/s四、设一系统的闭环传递函数为G c(s)=，试求最大超调量 =5% 、调整2时间 ts=2 秒 ( =0.05) 时的闭环传递函数的参数解：和 n 的值。21% e 100% =5% =0.6932 ts=n n=2.17 rad/s五、设单位负反馈系统的开环传递函数为Gk (s)25s(s6)5 / 15求（ 1）系统的阻尼比 和无阻尼自然频率n；2）系统的峰值时间tp、 超调量 、调整时间tS( =0.02) ；25解：系统闭环传递函数s(sGB (s)6)1 2525s(s 6) 25

14、252 s s 6256)s(s252 与标准形式对比，可知故wn 52 w n6，w25n0.62 25 1 0.6 4t 27.p w 4d六、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率 n，阻尼比 ，超调量 ，tp峰值时间调整时间 t s ( =0.02) 。解： 对于上图所示系统，首先应求出其传递函数，化成标准形式，然后可用公式求出各项 特征量及瞬态响应指标。100X s os 50s 41002X s100s 50s 4 2 2s 0.0 4i10.0 2s 50s 4s0.0 82 与标准形式对比，可知2 w0. 08， w 0.04nn6 / 1528. rad11.25.19.8%

15、1 0.20.10.2 12.100 s0.10.2 n七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：1 0 0GK (s)s(s 2)求：(1) 试确定系统的型次 v 和开环增益 K；( 2 )试求输入为 r (t) 1 3t 时，系统的稳态误差 解：(1 )将传递函数化成标准形式100 50 GK (s)s(s 2) s(0.5 s1)可见， v 1，这是一个 I 型系统 开环增益 K 50 ；( 2 )讨论输入信号，r (t) 13t ，即 A 1 ，B 3AB 13根据表 3 4，误差 e00.06ssK1 K pV 150八、 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：0.06G K (s)

16、2 s ( 0. 1)( 2 s s2 s0.2)求：(1) 试确定系统的型次 v 和开环增益 K；2 )试求输入为 r(t)25 2t 4t 时，系统的稳态误差解：(1 )将传递函数化成标准形式GK (s)s (0. 1)(0.2)s s2(10100s1)( 51)可见， v 2，这是一个 II 型系统开环增益 K 100 ；7 / 152)讨论输入信号，2r (t) 5 2t 4t ，即A 5，B2, C=4A BC5 2 4根据表 3 4，误差 e0 0 0.04 0.04ssK1 K p KVa1100九、 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：20 GK (s)(0.2 s 1)(

17、 0.1s 1)求：(1) 试确定系统的型次 v 和开环增益 K；2)试求输入为r(t)22 5t 2t 时，系统的稳态误差2解：(1)该传递函数已经为标准形式可见， v 0 ，这是一个 0 型系统 开环增益 K 20 ；2)讨论输入信号，r (t)5t22t，即2，B5，C=2根据表 3 4，误差ess2021Ka十、设系统特征方程为s4+2s 3+3s 2 +4s+5=0试用劳斯 -赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1 ， a3=2 ，a2=3，a1=4，a0=5 均大于零，且有12 0 35 ( 12)60 0 4所以，此系统是不稳定的8 / 1

18、5一、设系统特征方程为4s3s2 s 3 0s 6 12 10试用劳斯 -赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1 ， a3=6 ， a2=12 ， a1=10 ， a0=3 均大于零，且有61000112304061000112360 161211062 0 261210663 10 1 10512 0 333 35121536 0 4所以，此系统是稳定的。十二、设系统特征方程为4s3s2 s 3 0试用劳斯 -赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯 -赫尔维茨稳定判据判别，a4=1 ， a3=5 ， a2=2， a1=4， a0=3 均大于零，

19、且有5 4 0 00 1 2 35 0 15 2 1 4 6 0 25 2 4 5 5 3 4 1 4 51 0 33 3 3 ( 51) 153 0 4所以，此系统是不稳定的9 / 15十三、设系统特征方程为3s2s 1 02s 4 6试用劳斯 -赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：（1 ）用劳斯 -赫尔维茨稳定判据判别，a3=2,a 2 =4,a 1=6,a 0=1 均大于零，且有4 1 04 0 14 6 2 1 22 0 24 6 1 4 4 0 1 2 1 6 0 3 所以，此系统是稳定的。十四、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。30G(s)s(0.02s1)20dB/dec ；解：该系统开环增益K 30 ；有一个积分环节，即v 1；低频渐近线通过（1， 20lg30 ）这点，斜率