公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-自动控制-4.6控制系统的综合和校正

公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-自动控制-4.6控制系统的综合和校正[单选题]1.能够增加自动系统的带宽，提高系统的快速性的校正是()。[2013年真题]A.前馈校正（江南博哥）B.预校正C.串联超前校正D.串联滞后校正正确答案：C参考解析：校正装置在系统中的连接方式，可分为串联校正、反馈校正、前馈校正和干扰补偿四种：①前馈校正是在系统主反馈回路之外采取的校正方式，校正装置设置在参数输入之后，主反馈作用点之前的前向通道上，相当于对参考信号线进行滤波或整形。②用反馈校正装置包围待校正系统中对动态性能改善有重大妨碍作用的某些环节，形成一个局部反馈回路。③串联超前校正是利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相角稳定裕量，利用校正装置幅频特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率，从而改善系统的平稳性和快速性，为符合题意的选项，故C项正确。④串联滞后校正主要是利用其高频幅值衰减特性，以降低系统的截止频率，提高系统的相角裕度，改善系统的平稳性。[单选题]2.增加控制系统的带宽和增加增益、减小稳态误差宜采用()。[2006年、2010年真题]A.相位超前的串联校正B.相位滞后的串联校正C.局部速度反馈校正D.滞后—超前校正（2010年为前馈校正）正确答案：D参考解析：校正分为串联校正和局部速度反馈校正（并联校正）。串联校正装置主要有三种形式，即超前校正、滞后校正和滞后—超前校正。超前校正利用校正装置产生的超前角，可以补偿相角滞后，用来提高系统的相位稳定裕量，改善系统的动态特性。滞后校正提高系统的相角裕度，主要用来改善系统的稳态性能。高精度、稳定性要求高的系统常采用串联滞后校正。为了增加控制系统的带宽和增加增益、减小稳态误差，宜采用滞后—超前校正。局部速度反馈校正通过改变系统局部动态特性从而使系统的整体性能获得改善。[单选题]3.某控制系统的稳态精度已充分满足要求，欲增大频率响应的带宽，应采用()。[2007年真题]A.相位超前的串联校正B.相位滞后的串联校正C.局部速度反馈校正D.前馈校正正确答案：A参考解析：校正分为串联校正和局部反馈校正（并联校正）。串联校正装置主要有三种形式，即超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。控制系统不可变部分的频率特性在截止频率附近有相角滞后，利用校正装置产生的超前角，可以补偿相角滞后，用来提高系统的相位稳定裕量，增大频率响应的带宽，改善系统的动态特性。在系统稳定性（稳态精度）满足的情况下，增大频率响应的带宽，要求系统的响应快、超调小，可采用串联超前校正。串联超前校正的一般步骤为：①根据稳态误差要求的指标，确定开环放大系数K；②在已知K后，计算未校正部的相位裕量；③根据动态性能指标要求，确定需要的超前相角；④确定系统的相位超前角最大值的频率ωm；⑤确定超前网络的参数a，T。[单选题]4.如需减小控制系统的稳态误差，应采用()。[2009年真题]A.相位超前的串联校正B.相位滞后的串联校正C.滞后一超前控制D.局部反馈校正正确答案：B参考解析：校正分为串联校正和局部反馈校正（并联校正）。串联校正装置主要有三种形式，即超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。滞后校正主要用来改善系统的稳态性能；超前校正主要用来提高系统的稳定裕量，改善动态性能；滞后-超前校正同时改善系统的稳态性能和动态性能。局部反馈校正通过改变系统局部动态特性从而使系统的整体性能获得改善。稳态特性的性能指标就是稳态误差；动态特性性能指标主要有：上升时间、峰值时间、最大超调量、衰减率和衰减比和调节时间。综上所述，如需减小控制系统的稳态误差，应采用滞后校正。[单选题]5.PID调节器的积分环节的作用是积分时间常数()。[2019年真题]A.T1越大，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长B.T1越小，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长C.T1越大，积分控制作用越大，输出振荡加剧，动态偏差减小，控制过程短D.T1越小，积分控制作用越小，输出振荡加剧，动态偏差减小，控制过程短正确答案：A参考解析：PID调节器的参数是指比例系数p、积分时间常数T1和微分时间常数TD。积分作用与积分时间常数T1成反比关系，即积分时间常数越大，积分控制作用越小，输出振荡减弱，动态偏差加大，控制过程长。[单选题]6.PI控制作用的两个参数及作用是()。[2018年真题]A.比例度和积分时间常数：比例作用是及时的、快速的，而积分作用是缓慢的、渐进的B.调节度和系统时间常数：调节作用是及时的、快速的，而系统时间作用是缓慢的、渐进的C.反馈量和时间常数：反馈量是及时的、快速的，而反馈时间作用是缓慢的、渐进的D.偏差量和滞后时间常数：偏差作用是及时的、快速的，而滞后作用是缓慢的、渐进的正确答案：A参考解析：PI控制即比例积分控制，两个参数为比例度和积分时间常数。比例控制器的特性是输出与输入成比例关系，无时间延迟，因此比例作用是及时的、快速的。积分控制器的输出P是输入值e对时间上的积分值，有时间延迟，因此积分作用是缓慢的、渐进的。[单选题]7.在PID控制中，若要获得良好的控制质量，应该适当选择的参数为()。[2017年真题]A.比例度，微分时间常数B.比例度，积分时间常数C.比例度，微分时间常数，积分时间常数D.微分时间常数，积分时间常数正确答案：C参考解析：PID控制器是具有比例、积分和微分三种调节作用的控制器。比例作用可以减小误差，微分作用可减少超调量和缩短过渡过程时间，积分作用能消除静差。PID调节器中，有三个可以调整的参数（比例度、积分时间常数、微分时间常数），适当选取这三个参数的数值，可获得良好的控制质量。[单选题]8.关于校正装置，下列描述中不正确的是()。[2019年真题]A.超前校正利用了超前网络校正装置相角超前、辐值增加的特性B.滞后校正可以使系统的截止频率变宽、带宽变宽、相角裕度增大，从而有效改善系统的动态性能C.采用串联滞后校正装置进行，主要是利用其高频辐值衰减特性D.串联滞后校正降低的截止频率、带宽减小，快速性变差；提高系统的相角裕度，改善系统的平稳性正确答案：B参考解析：串联校正装置主要有三种形式，即超前校正、滞后校正和滞后超前校正。A项，超前校正利用了超前网络校正装置相角超前、幅值增加的特性，校正后可以使系统的截止频率变宽，相角裕度增大，从而改善系统的动态性能快速性和平稳性。系统稳定性满足的情况下，要求系统的响应快，超调量小，可用串联超前校正。BCD三项，滞后校正装置进行串联校正时，主要是利用其高频幅值衰减特性，以降低系统的截止频率。提高系统的相角裕度，改善系统的稳态性能。高精度、稳定性要求高的系统常采用串联滞后校正，如恒温控制。[单选题]9.下列说法中，不正确的是()。[2012年真题]A.滞后校正装置的作用是低通滤波，能抑制高频噪声，改善稳态性能B.PD控制器是一种滞后校正装置，PI控制器是一种超前校正装置C.PID控制器是一种滞后一超前校正装置D.采用串联滞后校正，可实现系统的高精度、高稳定性正确答案：B参考解析：A项，滞后校正装置能够低通滤波、抑制噪声、改善系统稳态性能；B项，PD控制为比例微分控制，PD控制器是一种超前校正装置，PI控制为比例积分控制，PI控制器是一种滞后校正装置；C项，PID兼有PI和PD的优点，是一种滞后超前校正装置；D项，采用滞后校正装置进行串联校正时，主要是利用其高频幅值衰减特性，以降低系统的截止频率，提高系统的相角裕度，改善系统的平稳性，高精度、稳定性要求高的系统常采用串联滞后校正，如恒温控制。[单选题]10.关于超前校正装置，下列描述不正确的是()。[2011年真题]A.超前校正装置利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相角稳定裕度B.超前校正装置利用校正装置频率特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率C.超前校正装置利用相角超前、幅值增加的特性，使系统的截止频率变窄、相角裕度减小，从而有效改善系统的动态性能D.在满足系统稳定性条件的情况下，采用串联超前校正可使系统响应快、超调小正确答案：C参考解析：ABD三项，超前校正是利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相角稳定裕量，利用校正装置频率特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率，从而改善系统的平稳性和快速性。系统稳定性满足的情况下，要求系统的响应快、超调小，可采用串联超前校正。C项，超前校正是利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相角稳定裕量，利用校正装置幅频特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率，从而改善系统的平稳性和快速性；串联滞后校正主要是利用其高频幅值衰减特性，以降低系统的截止频率，提高系统的相角裕度，改善系统的平稳性。[单选题]11.关于继电器调节系统，下列不正确的描述是()。[2017年真题]A.继电器调节系统是非线性系统，会出现自振荡B.提高自振荡频率，可使被调节量的振幅较小C.采用校正装置，可以限制自振荡频率D.继电器调节系统输入量不变的情况下，不出现自振荡频率正确答案：D参考解析：A项，典型的非线性主要有机械传动系统中的间隙、运算放大器饱和、死区（又称呆滞区）以及具有继电特性的元件如各种开关装置、继电器、接触器等。许多继电系统调节过程中会出现自振荡。B项，由于继电系统的线性部分总是具有低通滤波特性，所以提高自振荡的频率，可减小被调量的振幅。C项，为了限制自振荡的振幅，还可利用校正装置。D项，如果继电器控制系统产生自振荡，则在相平面上出现一个极限环，这个极限环的出现与继电器的特性和被控对象的参数有关。继电系统输入量不变的情况下，将呈现自振荡。[单选题]12.对于非线性控制系统的描述函数分析，试判断下列表述中哪项是错的？()[2005年真题]A.是等效线性化的一种B.只提供稳定性能的信息C.不适宜于含有高阶次线性环节的系统D.适宜于非线性元件的输出中高次谐波已被充分衰减，主要为一次谐波分量系统正确答案：C参考解析：分析非线性系统的方法较为复杂，叠加原理只适用于线性系统，而不适用于非线性系统。非线性系统的数学表达采用非线性微分方程。同样，在工程上目前也没有一种通用的方法可以解决所有非线性问题，只能根据对象的特点相应地选用不同的方法。描述函数法是从频率域的角度研究非线性控制系统的稳定性的一种等效线性化方法，不受系统阶次的影响，但有一定的近似性，非线性控制系统可以含有高阶次线性环节。另外，描述函数法只能用于研究系统的频率响应特性，不能给出时间响应的确切信息。[单选题]13.由构件的饱和引起的控制系统的非线性静态特性为()。[2006年真题]A.B.C.D.正确答案：A参考解析：A项为饱和性引起的非静态特征图；B项为死区特性图；C项为理想继电特性图；D项为死区继电特性图。[单选题]14.由元件的死区引起的控制系统的非线性静态特性为()。[2009年真题]A.B.C.D.正确答案：A参考解析：A项是死区特性；B项是摩擦特性；C项是带死区的继电特性；D项是理想继电特性。[单选题]15.系统的时域性指标包括稳态性能指标和动态性能指标，下列说法正确的是()。[2018年真题]A.稳态性能指标为稳态误差，动态性能指标有相位裕度、幅值裕度B.稳态性能指标为稳态误差，动态性能指标有上升时间、峰值时间、调节时间和超调量C.稳态性能指标为平稳性，动态性能指标为快速性D.稳态性能指标为位置误差系数，动态性能指标有速度误差系数、加速误差系数正确答案：B参考解析：稳态指标是衡量系统稳态精度的指标，稳态特性的性能指标就是稳态误差。动态特性性能指标是评价系统动态特性的优劣的指标，通常是按系统的单位阶跃响应的某些特征量来定义的。动态指标通常为上升时间、峰值时间、调节时间、超调量、衰减率、振荡频率与周期和振荡次数等。[单选题]16.在如下指标中，哪个不能用来评价控制系统的时域性能？()[2006年真题]A.最大超调量B.带宽C.稳态位置误差D.调整时间正确答案：B参考解析：ACD三项，时域指标包括稳态指标和动态指标。稳态指标为稳态误差，一般用稳态位置误差系数Kp、稳态速度误差系数Kv和稳态加速度误差系数Ka表示；动态指标通常为上升时间、峰值时间、调节（调整）时间、超调量（最大超调量）等。B项，频域指标包括开环频域指标和闭环频域指标。开环频域指标为相位裕量，幅值裕量和剪切（截止）频率等。闭环频域指标为谐振峰值，谐振频率和频带宽度（带宽）等。[单选题]17.对于一个位置控制系统，下列对非线性现象的描述哪项是错的？()[2008年真题]A.死区B.和力成比例关系的固体间摩擦（库仑摩擦）C.和运动速度成比例的黏性摩擦D.和运动速度平方成比例的空气阻力正确答案：D参考解析：严格地讲，所有实际物理系统都是非线性的，总是存在诸如死区、饱和、间隙等非线性环节。实际工程中所说的线性系统只是在一定的工作范围内，非线性的影响很小，当成线性问题处理。但也有一些问题，非线性特征较为明显，而且不能采用线性化处理，只能采用非线性的方法解决。D项，摩擦非线性主要性质是：黏性摩擦力与滑动表面的相对速度成线性正比关系。空气阻力属于黏性摩擦力。因此，和运动速度成比例的空气阻力为非线性现象。[单选题]18.滞后校正装置能抑制高频噪声，改善稳态性能，采用串联滞后校正时()。[2016年真题]A.可使校正后系统的截止频率减小B.可使校正后系统的截止频率增大C.可使校正后系统的相角裕度降低D.可使校正后系统的平稳性降低正确答案：A参考解析：在控制工程中，串联校正应用比较广泛。串联校正装置主要有三种形式，即超前校正、滞后校正和滞后超前校正。滞后校正装置在中频段、高频段，由于其高频衰减作用，使开环增益下降，因而截止频率减小，增加了系统的相位裕量，改善了系统的动态特性（平稳性）。在低频段，滞后校正装置则不影响开环增益，因而不影响系统的稳态特性。由于系统的截止频率减低，系统的响应速度将变慢。[单选题]19.采用超前校正时，通常可使校正后系统的截止频率()。[2010年真题]A.减小B.不变C.增大D.可能增大，也可能减小正确答案：C参考解析：超前校正利用了超前网络校正装置相角超前、幅值增加的特性，校正后可以使系统的截止频率变宽，相角裕度增大，从而有效改善系统动态性能的快速性和稳定性。系统稳定性满足的情况下，要求系统的响应快、超调小，可采用串联超前校正。[单选题]20.若控制系统的频率特性在截止频率附近有相角迟后，可利用()补偿相角滞后，用来提高系统的相位稳定裕量，改善系统的动态特性。A.超前校正装置B.滞后校正装置C.局部反馈校正D.PI校正正确答案：A参考解析：控制系统不可变部分的频率特性在截止频率附近有相角滞后，利用超前校正装置产生的超前角，可以补偿相角滞后，用来提高系统的相位稳定裕量，改善系统的动态特性。[单选题]21.()装置可看作是一个低通滤波器，对于低频信号没有影响，而在高频段造成衰减。A.超前校正B.滞后校正C.局部反馈校正D.滞后超前校正正确答案：B参考解析：滞后校正装置基本上是一个低通滤波器，对于低频信号没有影响，而在高频段造成衰减。利用超前校正装置产生的超前角，可以补偿相角滞后，用来提高系统的相位稳定裕量，改善系统的动态特性。滞后超前校正装置同时改善系统的稳态性能和动态性能。[单选题]22.为了提高系统稳定性，应选择校正方式()。A.串联超前B.串联滞后C.局部反馈D.前馈正确答案：B参考解析：串联校正装置主要有三种形式，即超前校正、滞后校正和滞后超前校正。滞后校正主要用来改善系统的稳态性能；超前校正主要用来提高系统的稳定裕量，改善动态性能；滞后超前校正能同时改善系统的稳态性能和动态性能。局部反馈校正能改变系统局部动态特性从而使系统的整体性能获得改善。前馈是提前采取措施，将可能发生的偏差消除。[单选题]23.改善系统中不稳定环节对系统性能的影响，应采取哪种校正方式？()。A.串联超前B.串联滞后C.局部反馈D.前馈（顺馈）正确答案：C参考解析：串联校正（超前校正、滞后校正和滞后超前校正）对参数变化敏感，校正环节是和原系统直接连接的。反馈校正利用反馈校正环节包围系统中不稳定环节，形成局部反馈回路。在局部反馈回路的开环