自动控制原理复习题1VIP

第10页共18页自动控制原理（一）复习题一.单项选择题1、采用负反馈形式连接后，则()A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。2、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。3、系统特征方程为，则系统()A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数。4、系统在作用下的稳态误差，说明()A、型别；B、系统不稳定；C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是()A、主反馈口符号为“-”；B、除外的其他参数变化时；C、非单位反馈系统；D、根轨迹方程（标准形式）为。6、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C、调整时间D、峰值时间7、进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率与校正后的穿越频率的关系，通常是()A.B.C.D.与无关8、若某最小相位系统的相角裕度，则下列说法正确的是()。A、不稳定；B、只有当幅值裕度时才稳定；C、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。9、若某串联校正装置的传递函数为，则该校正装置属于()。A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断10、下列串联校正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是：A、B、C、D、11、反馈控制系统又称为（）A、开环控制系统

B、闭环控制系统B、扰动顺馈补偿系统

D、输入顺馈补偿系统12、位置随动系统的主反馈环节通常是（

）

A、电压负反馈

B、电流负反馈C、转速负反馈

D、位置负反馈13、如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（）A、ξ<0

B、ξ=0C、0<ξ<1

D、14、G(s)=

1/[(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)]环节的对数相频特性的高频渐近线斜率为（）A、

-20dB

B、-40dBC、-60dB

D、

-80dB15、某自控系统的开环传递函数G(s)=1/[(S+1)(S+2)]

，则此系统为（）A、稳定系统

B、不稳定系统C、稳定边界系统

D、条件稳定系统16、若一系统的特征方程式为(s+1)2(s－2)2+3＝0，则此系统是（）A、稳定的B、临界稳定的C、不稳定的 D、条件稳定的17、下列性能指标中的(

)为系统的稳态指标。A、σP

B、ts

C、N

D、ess18、下列系统中属于开环控制的为：(

)A、自动跟踪雷达

B、数控加工中心C、普通车床

D、家用空调器19、RLC串联电路构成的系统应为(

)环节。A、比例

B、.惯性

C.、积分

D、振荡20、输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是()。A、幅频特性

B、相频特性C、传递函数

D、频率响应函数21.实验中可以从()获取频率特性。A.稳定的线性和非线性系统B.不稳定的线性和非线性系统C.不稳定的线性系统D.稳定的线性系统22.传递函数的概念适用于（）系统。A．线性、非线性B.线性非时变C．非线性定常D.线性定常23．系统的动态性能包括（）。A．稳定性、平稳性B.平稳性、快速性C．快速性、稳定性D.稳定性、准确性24．确定系统根轨迹的充要条件是（）。A．根轨迹的模方程B.根轨迹的相方程C．根轨迹增益D.根轨迹方程的阶次25．正弦信号作用于线性系统所产生的频率响应是（）。A．输出响应的稳态分量B.输出响应的暂态分量C．输出响应的零输入分量D.输出响应的零状态分量26．系统的传递函数完全决定于系统的()。A．输入信号B.输出信号C.结构和参数D.扰动信号27．控制系统的相位稳定裕量反咉了系统的()。A．稳定性B.稳态性能C.快速性D.动态性能28．一般来说，系统增加积分环节，系统的稳定性将（）。A．变好B.变坏C.不变D.可能变好也可能变坏29．系统开环对数幅频特性L(ω)中频段主要参数的大小对系统的（）性能无影响。A.动态B.稳态C.相对稳定性D.响应的快速性30．反馈控制系统又称为（）

A．开环控制系统B．闭环控制系统

C．扰动顺馈补偿系统D．输入顺馈补偿系统二.多项选择题31、自动控制系统的数学模型包括（）A． 微分方程 B．传递函数C．频率特性 D．结构图32、闭环控制系统的输出（）A、参与系统的反馈调节B、不参与系统的反馈调节C、到输入有反馈通路D、到输入无反馈通路33、在开环传递函数中，适当增加一个开环零点，会引起（）A、根轨迹左移，改善系统动态性能B、根轨迹左移，改善系统稳态性能C、根轨迹右移，改善系统动态性能D、系统的稳定性和快速性得到改善34、状态转移矩阵的求法及表达式有（）A、矩阵指数法B、拉氏变换法C、D、35、已知开环幅频特性如图所示，则下图中稳定的系统是()ω=0ω=0-1ω=∞v=1p=0j[GH]-1-1ω=0ω=∞v=2p=0j[GH]ω=0-1ω=∞v=0p=1j[GH]系统=1\*GB3ω=0-1ω=∞v=0p=1j[GH]-1-1ω=∞v=3p=0j[GH]系统=3\*GB3③系统=4\*GB3④A、系统=1\*GB3①B、系统=2\*GB3②C、系统=3\*GB3③D、系统=4\*GB3④36、闭环控制系统的输出（）A、参与系统的反馈调节B、不参与系统的反馈调节C、到输入有反馈通路D、到输入无反馈通路37、下列系统中属于闭环环控制的为(

)A.自动跟踪雷达

B.数控加工机床C.恒温电炉箱

D.普通电风扇38、对于下面的描述是正确的为（）A、拉普拉斯变换的位移定理为L[f(t-τ0)=e-sF(τ0+S)B、在任意线性形式下L[af1(t)+bf2(t)]=aF1(s)+bF2(s)C、原函数为.则象函数F（S）=D、劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零39、开环传递函数为，，其相位裕量过小，欲增大相位裕量，可采取的措施有（）A、减小KB、增大KC、减小D、减小40、控制系统常用的校正方法有（）A．串联校正 B．反馈校正C．状态反馈 D．并联校正41、用状态变量描述同一系统时（）A．状态变量选择唯一 ，状态空间表达式也唯一B．状态变量选择非唯一 ，状态空间表达式非唯一C．状态空间表达式可以不同，但特征方程式是相同的D．状态空间表达式可以不同，特征方程式也可以不同的42、下图是温度自动控制系统原理示意图。对该系统以下正确的是（）电压电压放大器功率放大器Eru+_+_炉子热电偶电热丝给定信号电动机减速器调压器220+_A、该系统是闭环系统B、被控量是电阻丝C、该系统采用偏差控制D、系统是稳定的43、关于系统的输出误差，以下正确的是（）A、和系统的结构和参数有关B、和输入信号的形式和大小有关C、扰动引起的输出是误差D、和输入作用于系统的位置有关44、对于下面的描述是正确的为（）A、系统的特征方程为则该系统稳定B、单位负反馈系统中当时C、系统输出的振幅与输入振幅之比称为幅频特性D、频率特性只对系统适用，对控制元件，部件，控制装置不适用45、已知开环幅频特性如图所示，则下图中稳定的系统是()0)(L系统①系统②-1ω-1ω=∞v=3p=0+j+1ω=0-1ω=∞v=0p=1+j+1系统③系统=4\*GB3④A、系统①B、系统②C、系统③D、系统=4\*GB3④46、在开环传递函数中，适当增加一个开环零点，会引起（）A、根轨迹左移，改善系统动态性能B、根轨迹左移，改善系统稳态性能C、根轨迹右移，改善系统动态性能D、系统的稳定性和快速性得到改善三.名词解释47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系：ωs≥2ωmax。51、状态转移矩阵：，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。54、根轨迹的渐近线：当开环极点数n大于开环零点数m时，系统有n-m条根轨迹终止于S平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这n-m条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z变换与输入离散信号的z变换之比，即。56、Nyquist判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时，Nyquist曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N，等于系统G(s)H(s)位于s右半平面的极点数P，即N=P，则闭环系统稳定；否则（N≠P）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s右半平面的极点数Z为：Z=∣P-N∣57、程序控制系统:输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。59、尼柯尔斯图（Nichocls图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以l(ω)=20lgA(ω)（db）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω)曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols图）60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。61、状态反馈设系统方程为，若对状态方程的输入量取，则称状态反馈控制。四.简答题62、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？有以下三种：(1)机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰,(2)实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限,(3)以上两种方法的结合:通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点63、PD属于什么性质的校正？它具有什么特点？超前校正。可以提高系统的快速性，改善稳定性64、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？,65、典型的非线性特性有哪些？饱和特性、回环特性、死区特性、继电器特性66、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点？既有前项通道，又有反馈通道，输出信号对输入信号有影响，存在系统稳定性问题。67.简要画出二阶系统特征根的位置与单位阶跃响应曲线之间的关系。单调发散单调收敛振荡发散等幅振荡振荡收敛单调发散单调收敛振荡发散等幅振荡振荡收敛68、减小系统在给定信号或扰动信号作用下的稳态误差的方法主要有那些？=1\*GB3①、保证系统中各环节（或元件）的参数具有一定的精度及线性性；=2\*GB3②、适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前向通道的增益；=3\*GB3③、适当增加系统前向通道中积分环节的数目；=4\*GB3④、采用前馈控制（或复合控制）。69、连续控制系统或离散控制系统稳定的充分必要条件是什么？连续控制系统稳定的充分必要条件是闭环极点都位于S平面左侧；离散控制系统稳定的充分必要条件系统的特性方程的根都在Z平面上以原点为圆心的单位圆内。70、非线性系统和线性系统相比，有哪些特点?非线性系统的输入和输出之间不存在比例关系，也不适用叠加定理；非线性系统的稳定性不仅与系统的结构和参数有关，而且也与它的初始信号的大小有关；非线性系统常常会产生自振荡。71、自动控制系统的数学模型有哪些?自动控制系统的数学模型有微分方程、传递函数、频率特性、结构图。72、定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信号的变化。73、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？控制元件主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件。74、对于最小相位系统而言，若采用频率特性法实现控制系统的动静态校正，静态校正的理论依据是什么？动校正的理论依据是什么？静态校正的理论依据：通过改变低频特性，提高系统型别和开换增益，以达到满足系统静态性能指标要求的目的。动校正的理论依据：通过改变中频段特性，使穿越频率和相角裕量足够大，以达到满足系统动态性能要求的目的。75、在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法；分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。76、用状态空间分析法和用传递函数描述系统有何不同？传递函数用于单变量的线性定常系统，属于输入、输出的外部描述，着重于频域分析；状态空间法可描述多变量、非线性、时变系统，属于内部描述，使用时域分析。五.计算题77、试建立下图所示电路的动态微分方程，并求传递函数。解：（1）、建立电路的动态微分方程根据KCL有：即：（2）、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得得传递函数：78、某单位负反馈系统，其开环传递函数的零极点分布如下图所示。如果开环增益为，则求闭环系统的阻尼比；如果希望系统工作在欠阻尼状态，求开环增益的变化范围。解：根据上图可以写出系统开环传递函数为：因此系统的闭环传递函数为：因此系统的参数可由下式计算：若系统工作在欠阻尼状态，从根轨迹图上来看，系统应该工作在分离点之后，从上图可得分离点,，或者由：代入因此开环增益的变化范围为79、已知系统开环传递函数为，绘制开环对数频率特性曲线（Bode图）。转折频率低频渐近线：斜率为-40dB/dec，延长线过（1，20lg40）点，斜率为-60dB/dec，斜率为-40dB/dec相频特性：低频渐近线为：高频渐近线为：80、采样系统如下图所示，采样周期T=0.1s。要使系统稳定，K的取值范围为多少？--r(t)c(t)T解:（1）系统的开环脉冲传递函数为：系统的闭环脉冲传递函数为：（2）列劳斯表为:w20.632K2.736-0.632Kw11.2640w02.736-0.632K0由劳斯表可知,K>0,2.736-0.632K>0即81、如图所示的单位反馈随动系统。K=16，T=0.25，试求=1\*GB3①使系统阻尼比时的τ值。=2\*GB3②当输入u(t)=1时，求系统输出y(t)的超调量和调节时间。=3\*GB3③当输入u(t)=2+2t+2t2时，求系统的稳态误差。解：（1），（2）（3）82、已知系统的开环传递函数，=1\*GB3①绘制系统的根轨迹。=2\*GB3②K处在什么范围，会导致系统不稳定？解：（1）、开环极点a、b、实轴上根轨迹为[－∞，0]段c、渐近线d、与虚轴交点，解出e、出