自动控制原理题库(经典部分)

PAGEPAGE20《自动控制原理》题库一、解释下面基本概念1、控制系统的基本控制方式有哪些？2、什么是开环控制系统？3、什么是自动控制？4、控制系统的基本任务是什么？5、什么是反馈控制原理？6、什么是线性定常控制系统？7、什么是线性时变控制系统？8、什么是离散控制系统？9、什么是闭环控制系统？10、将组成系统的元件按职能分类，反馈控制系统由哪些基本元件组成？11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种？12、典型控制环节有哪几个？13、典型控制信号有哪几种？14、控制系统的动态性能指标通常是指？15、对控制系统的基本要求是哪几项？16、在典型信号作用下，控制系统的时间响应由哪两部分组成?17、什么是控制系统时间响应的动态过程？18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？19、控制系统的动态性能指标有哪几个？20、控制系统的稳态性能指标是什么？21、什么是控制系统的数学模型？22、控制系统的数学模型有：23、建立数学模型的方法有?24、经典控制理论中，控制系统的数学模型有?25、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么?26、控制系统的分析法有哪些？27、系统信号流图是由哪二个元素构成？28、系统结构图是由哪四个元素组成？29、系统结构图基本连接方式有几种？30、二个结构图串联连接，其总的传递函数等于？31、二个结构图并联连接，其总的传递函数等于？32、对一个稳定的控制系统，其动态过程特性曲线是什么形状？33、二阶系统的阻尼比，其单位阶跃响应是什么状态？34、二阶系统阻尼比减小时，其阶跃响应的超调量是增大还是减小？35、二阶系统的特征根是一对负实部的共轭复根时，二阶系统的动态响应波形是什么特点？36、设系统有二个闭环极点，其实部分别为：δ＝－2；δ＝－30，问哪一个极点对系统动态过程的影响大？37、二阶系统开环增益K增大，则系统的阻尼比减小还是增大？38、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号，但存在稳态误差？不存在稳态误差。39、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。一阶系统只能跟踪单位阶跃信号（无稳态误差）可以跟踪单位斜坡信号（有稳态误差）40、控制系统闭环传递函数的零点对应系统微分方程的特征根。应是极点41、改善二阶系统性能的控制方式有哪些？42、什么是二阶系统？什么是Ⅱ型系统？43、恒值控制系统44、谐振频率45、随动控制系统46、稳态速度误差系数KV47、谐振峰值48、采用比例－微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的什么参数？。49、什么是控制系统的根轨迹？50、什么是常规根轨迹？什么是参数根轨迹？51、根轨迹图是开环系统的极点在s平面上运动轨迹还是闭环系统的极点在s平面上运动轨迹？52、根轨迹的起点在什么地方？根轨迹的终点在什么地方？53、常规根轨迹与零度根轨迹有什么相同点和不同点？54、试述采样定理。55、采样器的功能是？56、保持器的功能是？

二、填空题：1、经典控制理论中，控制系统的分析法有：、、。2、控制系统的动态性能指标有哪几个？、、、、。3、改善二阶系统的性能常用和二种控制方法。4、二阶系统中阻尼系数ξ＝0，则系统的特征根是；系统的单位阶跃响应为。5、根据描述控制系统的变量不同，控制系统的数学模型有：、、。、、。7、采用比例－微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的。8、设系统有二个闭环极点，实部分别为：δ＝－2；δ＝－30，哪一个极点对系统动态过程的影响大？9、反馈控制系统的基本组成元件有元件、元件、元件、元件、元件。10、经典控制理论中，针对建立数学模型时所取的变量不同而将系统的数学模型分为：模型、模型、模型。11、控制系统的分析法有：、、。12、、和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。13、二阶振荡环节的标准传递函数是。14、一阶系统的单位阶跃响应为。15、二阶系统的阻尼比ξ在______范围时，响应曲线为非周期过程。16、在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差ess=______。17、单位斜坡函数t的拉氏变换为______。18、在单位斜坡输入信号作用下，I型系统的稳态误差ess=__________。19、当且仅当闭环控制系统传递函数的全部极点都具有__________时，系统是稳定的。20、线性定常系统的传递函数，是在________条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。21、控制系统的校正方式有：；；；。22、反馈控制系统是根据给定值和__________的偏差进行调节的控制系统。23、在某系统特征方程的劳斯表中，若第一列元素有负数，那么此系统______。24、根据根轨迹绘制法则，根轨迹的起点起始于，根轨迹的终点终止于。25、若根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则这两个极点之间必定存在点。26、线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_____。27、设系统的频率特性为，则称为。28、在小迟延及低频情况下，迟延环节的频率特性近似于的频率特性。29、Ⅰ型系统极坐标图的奈氏曲线的起点是在相角为______的无限远处。30、根据幅相曲线与对数幅频、相频曲线的对应关系，幅相曲线单位园上一点对应对数幅频特性的线，幅相曲线单位圆外对应对数幅频特性的范围。31、用频率校正法校正系统，在不影响系统稳定性的前提下，为了保证稳态误差要求，低频段要充分大，为保证系统的动态性能，中频段的斜率为，为削弱噪声影响，高频段增益要。32、利用滞后网络进行串联校正的基本原理是：利用校正网络对高频信号幅值的特性，使已校正系统的下降，从而使系统获得足够的。33、超前校正是将超前网络的交接频率1/aT和1/T选择在待校正系统的两边，可以使校正后系统的和满足性能指标要求。34、根据对数频率稳定判据判断系统的的稳定性，当幅频特性穿越0db线时，对应的相角裕度γ＜0，这时系统是；当相频特性穿越－180。线时，对应的幅频特性h＜0，这时系统是。35、在频域设计中，一般地说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的；36、滞后校正装置最大滞后角的频率=。37、0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为______dB/dec，高度为20lgKp。38、串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和__________。39、积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__________dB／dec。40、在离散控制系统中有二个特殊的环节，它们是和。

三、单项选择题1、在建立数学模型时，一个元件只能有一种结构图与其对应？A.正确B.不正确2、根据所取的变量不同，一个元件的结构图不是唯一的。A.正确B.不正确3、一个系统只能有一种信号流图与其对应。A.正确B.不正确4、根据所取的变量不同，一个系统的信号流图不是唯一的。A.正确B.不正确5、正弦函数sin的拉氏变换是（）A. B.C. D.6、二阶系统当0<<1时，如果增加，则输出响应的最大超调量将（）A.增加 B.减小C.不变 D.不定7、下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（）A.劳斯判据 B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据 D.根轨迹法8、设单位负反馈系统的开环传函为G(s)=，那么它的相位裕量的值为（）A.15º B.60ºC.30º D.45º9、滞后——超前校正装置的相角是，随着的增大（）A.先超前再滞后 B.先滞后再超前C.不超前也不滞后 D.同时超前滞后10、主导极点的特点是（）A.距离实轴很远 B.距离实轴很近C.距离虚轴很远 D.距离虚轴很近11、若系统的状态方程为，则该系统的特征根为（）A.s1=-3,s2=-4 B.s1=3,s2=4C.s1=1,s2=-3 D.s1=-3,s2=412、确定根轨迹的分离点和会合点，可用（）A. B.幅值条件C.幅角条件 D.13、某校正环节传递函数Gc(s)=，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（）A.(0,j0) B.(1,j0)C.(1,j1) D.(10,j0)14、设积分环节的传递函数为G(s)=，则其频率特性幅值M()=（）A. B.C. D.15、由电子线路构成的控制器如图，它是（）A.PI控制器B.PD控制器C.PID控制器D.P控制器16、研究自动控制系统时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17、实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为（）A．零 B．大于零C．奇数 D．偶数18、PID控制器的传递函数形式是（）A．5+3s B．5+3C．5+3s+3 D．5+19、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20、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21、PID控制器中，积分控制的作用是（）A．克服对象的延迟和惯性 B．能使控制过程为无差控制C．减少控制过程的动态偏差 D．使过程较快达到稳定22、当二阶系统的根分布在右半根平面时，系统的阻尼比ξ为（）A．ξ<0 B．ξ=0C．0<ξ1 D．ξ>123、若某系统的传递函数为G(s)=，则其频率特性的实部R(ω)是（）A． B．-C． D．-24、已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（）A．稳定 B．临界稳定C．不稳定 D．无法判断25、已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为G（s）=，当闭环临界稳定时，Kh值应为（）A．-1 B．-0.1C．0.1 D．126、闭环系统特征方程为G(s)H(s)=-1,其中G(s)H(s)的矢量表示为（）A．1/（2l+1）π B．1/±(2l+C．1/（±2lπ） D．1/(±lπ)（各备选项中l=0,1,2……）27、某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=k，该校正装置为（）A．滞后校正装置 B．超前校正装置C．滞后—超前校正装置 D．超前—滞后校正装置28、设开环系统频率特性G(j，则其对数幅频特性的渐近线中频段斜率为（）A．-60dB/dec B．-40dB/decC．-20dB/dec D．0dB/dec29、设控制系统的开环传递函数为G(s)=，该系统为()A．0型系统 B．1型系统C．2型系统 D．3型系统30、若系统的特征方程式为s3+4s+1=0，则此系统的稳定性为()A．稳定 B．临界稳定C．不稳定 D．无法判断31、确定根轨迹与虚轴的交点，可用()A．劳斯判据 B．幅角条件C．幅值条件 D．32、PI控制器的传递函数形式是()A．5+3s B．5+4sC． D．33、设一单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=，要求KV=20，则K=()A．10 B．20C．30 D．4034、决定系统静态性能和动态性能的是系统传递函数的()A．零点和极点 B．零点和传递系数C．极点和传递系数 D．零点、极点和传递系数35、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36、过阻尼系统的动态性能指标是调整时间ts和()A．峰值时间tp B．最大超调量pC．上升时间tr D．衰减比p／p′37、二阶振荡环节的相频特性，当时，其相位移为()A．-270° B．-180°C．-90° D．0°38、设某系统开环传递函数为G(s)=，则其频率特性奈氏图起点坐标为()A．(-10，j0) B．(-1，j0)C．(1，j0) D．(10，j0)39、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)，则其等效传递函数为()A． B．C． D．40、一阶系统G(s)=的时间常数T越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间()A．越长 B．越短C．不变 D．不定41、开环传递函数为，则根轨迹上的点为()A．-6+j B．-3+jC．-j D．j

四、基本性能指标的计算（1）、下列描述系统的微分方程中，r(t)为输入量，c(t)为输出量，判断哪些是线性定常系统，哪些是线性时变系统，哪些是非线性系统？（2）、已知系统的特征方程，s5+3s4+12s3+20s2+35s+25=0，求系统的稳定性和系统在s右半平面的根数或虚根值。（3）、求下图采样系统输出的Z变换Y(Z)(T=1秒)11／S+11／S+1Y(Z)1/S提示：（5）、用Z变换法求解差分方程：y(k+3)+6y(k+2)+11y(k+1)-6y(k)=0y(0)=y(1)=1y(2)=0（）（6）、已知控制系统的传递函数为：，试求描述系统的微分方程。（7）、已知单位反馈控制系统的开环传递函数为求1）单位阶跃响应；2）单位斜坡响应。（8）、设单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=当参考输入r(t)=4t+8t2时，试求系统的稳态误差essr。

五、基本图形1、绘制下述电路的结构图CR1UIUOR2 2、系统信号流图如图所示，试用梅逊公式求传递函数。eg1abcdfh3、己知系统开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环系统根轨迹图。jjjjjjjjjj4、某无源RLC网络如图所示，当=5rad/s时，其频率特性G(j)的幅值M()=2,相角，试求其传递函数G(s)。5、设一阶系统的闭环传递函数为G(s)=,试分析并画出其不同时间常数T（T1<T2<T3）时的单位阶跃响应曲线。R1R2R1R2CUUUcR2R1C0R0R0C1-G1G1(s)H1(s)G2(s)H2(s)R(s)（要）C(s)（要）－+W1W2HXcXr－－G1G1(s)G3(s)G2(s)H(s)R(s)（要）C(s)（要）W1W3W4Xr(s)W2W5Xc(s)N(s)jj六、系统基本分析1、已知系统的特征方程，s4+3s3+6s2+3s+6=0，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出其在s平面右半部的极点个数（要有劳斯计算表）。2、已知系统的特征方程，s4+4s3+5s2+4s+5=0，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出其在s平面右半部的极点个数（要有劳斯计算表）。3、已知系统如下图所示，画出系统根轨迹（关键点要标明）。求使系统稳定的K值范围，及临界状态下的振荡频率。XXrXcKS3S2+2S＋24、控制系统如图所示，k=16/s，T=0.25s，试求（1）系统的阻尼系数ξ，自然振荡频率ωn；（2）计算系统的超调量δ%；（3）若δ%=16%，当T不变时k等于多少？（提示：）5、已知一单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，求系统的闭环传递函数。222.18Xc(t)t(s)tm0.86、已知单位负反馈系统的开环传函为画出系统根轨迹（关键点要标明）。求使系统稳定的K值范围，及临界状态下的振荡频率。7、设系统开环传函为，试分别大致画出τ<T，τ=T,τ>T三种情况下的奈氏图。8、求电路传递函数，并分析该电路是超前特性还是滞后特性。9、已知单位反馈系统的开环传递函数，，试求输入信号为r(t)=t时，系统的稳态误差10、已知单位反馈系统的开环传递函数，试求输入信号为r(t)=2t时，系统的稳态误差11、试根据奈氏稳定判据，判断下图所示曲线对应的闭环系统的稳定性。（式中：K＞1；T1、T2、T＞0）j-1j-1j-112、一最小相位系统的开环对数频率特性如图所示，求：1.分析写出系统的开环传递函数；2.利用相角裕度判断系统的稳定性。dBdB210100ω-40-20-4013、某最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，1.写出系统开环传递函数；2.利用相角裕度判断系统稳定性。14、已知某系统动态结构图如图所示，试用奈氏判据判断其稳定性并指出不稳定极点的个数。15、设二阶系统的闭环传递函数为，当0<时，试说明它的特征方程和特征根是什么?并将特征根在根平面上表示出来，再说明系统是否稳定?16、频率分析法有几种图解分析方法？各是什么方法？17、两支或两支以上的根轨迹相交于一点时，交点表示特征方程有何性质？18、为什么说串联校正是最常用的一种校正方式？19、已知最小相位开环系统的渐近对数幅频特性如图所示，试求该系统的开环传递函数G(s)。20、根据图所示的波德图判断(a)、(b)两系统的稳定性，并简要说明理由。21、已知系统如下图所示，求系统的单位阶跃响应，并判断系统的稳定性。XXrXc10S(S+1)0.5S+122、设系统开环传函为，画出当K>1时的奈氏曲线（分τ<T，τ=T,τ>T三种情况），并判断系统的稳定性。23、已知一系统原有的特性为，校正装置的特性为，（1）画出原系统和校正装置的对数幅频特性。（2）当采用串联校正时，求校正后系统的开环传递函数，并计算其相位裕量PM和增益裕量GM。

七、基本设计1、位置随动系统如图所示，若要求系统的最大超调量δ%＝20%，峰值时间tp＝1s，确定开环增益度K和速度反馈增益b提示R(s)R(s)C(s)－2、图示为某控制系统阶跃单位响应h(t)波形，试根据图中所示，求