2015年秋季學期《自動控制理論》總復(fù)習題及答案

1、自動控制理論總復(fù)習題一、填空題1、 控制裝置與受控對象之間 時，稱為開環(huán)控制，相應(yīng)的控制 系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。只有順向作用而無反向聯(lián)系2、 自動控制系統(tǒng)的、和反映了系統(tǒng)的輸出量、輸入量和內(nèi)部各種變量間的關(guān)系，也反映了系統(tǒng)的內(nèi)在特性。微分方程、傳遞函數(shù)、系統(tǒng)框圖3、 頻率特性又稱頻率響應(yīng)，它是系統(tǒng)（或元件）對的響應(yīng)特性。 不同頻率正弦輸入信號4、 按給定信號的形式分，自動控制系統(tǒng)可以分為 、和。恒值控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)5、 系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于 ，而與無關(guān)。固有的特性擾動信號6、 根據(jù)校正裝置本身是否有電源，可分為 和。無源校正裝置、有源校正裝置7、 自動控制系統(tǒng)的 、和反映了系統(tǒng)的

2、輸出量、輸入量和內(nèi)部各種變量間的關(guān)系，也反映了系統(tǒng)的內(nèi)在特性。微分方程、傳遞函數(shù)、系統(tǒng)框圖8、 保持器是將采樣信號轉(zhuǎn)換成 的裝置，其轉(zhuǎn)換過程恰好是采樣過程的。連續(xù)信號、逆過程9、 根據(jù)校正裝置在系統(tǒng)中所處位置的不同，一般可分為 、和。串聯(lián)校正、反饋校正、前饋校正和復(fù)合校正10、 保持器是將采樣信號轉(zhuǎn)換成 的裝置，其轉(zhuǎn)換過程恰好是采樣過程的。連續(xù)信號、逆過程二、判斷題1、 反饋控制系統(tǒng)中只能有負反饋。（X ）2、 微分方程和傳遞函數(shù)不存在一一對應(yīng)的數(shù)學關(guān)系。（X ）3、 單位脈沖函數(shù)在現(xiàn)實中是不存在的，它只有數(shù)學上的意義。（ V ）4、 PD調(diào)節(jié)器提供了負的相位角，所以PD校正也稱為超前校正。（

3、X ）5、 離散控制系統(tǒng)是一種斷續(xù)控制方式。（ V ）6、 線性系統(tǒng)的特點是系統(tǒng)全部由線性元件組成。（ V ）7、 傳遞函數(shù)代表了系統(tǒng)的固有特性。（ V ）8、 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差由動態(tài)誤差和靜態(tài)誤差兩部分組成。（ X ）9、 PI調(diào)節(jié)器提供了正的相位角，所以PI校正也稱為滯后校正。（X ）10、 微分方程和傳遞函數(shù)不存在一一對應(yīng)的數(shù)學關(guān)系。（ X ）三、單項選擇題1 、傳遞函數(shù)是在（ A ）基礎(chǔ)上引入的描述線性定常系統(tǒng)或元件輸入、輸出關(guān)系的函數(shù)。A. 拉普拉斯變換B.傅立葉變換C.Z變換D.等效變換2 、下述說法中錯誤的是（ D ）。A. 最大超調(diào)量和振蕩次數(shù)反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。B. 調(diào)整時間

4、反映了系統(tǒng)的快速性。C. 穩(wěn)態(tài)誤差反映了系統(tǒng)的準確度。D. 振蕩次數(shù)越多，系統(tǒng)穩(wěn)定性能越好。3、 對于恒值系統(tǒng)，由于給定量是不變的，常用（C ）衡量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)。A. 靜態(tài)誤差B. 輸出誤差C. 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差D. 擾動作用下的瞬態(tài)誤差4、 頻率特性對稱于橫軸的是（D ）。A. 比例環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)B. 積分環(huán)節(jié)與微分環(huán)節(jié)C. 比例微分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)D. 比例環(huán)節(jié)與微分環(huán)節(jié)5、 下述選項中（D ）不是根據(jù)校正裝置在系統(tǒng)中的不同位置對校正進行分類的。A. 串聯(lián)校正B.反饋校正C.順饋補償校正D.并聯(lián)校正6、 下述選項中，描述積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的是（B ）。A.勁謂液D.7、對于恒值系統(tǒng)，由于

5、給定量是不變的，常用（C ）衡量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)。A. 靜態(tài)誤差B. 輸出誤差C. 擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差D. 擾動作用下的瞬態(tài)誤差8、之所以可以利用疊加法求系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性是因為系統(tǒng)的頻率特性具有（B ）。A.齊次性B.疊加性C.線性D.微分性9、 關(guān)于無源校正裝置下述說法正確的是（A ）。A. 本身沒有增益，只有衰減；輸入阻抗低，輸出阻抗高。B. 本身有增益，并且有衰減；輸入阻抗低，輸出阻抗高。C. 本身沒有增益，只有衰減；輸入阻抗高，輸出阻抗低。D. 本身有增益，并且有衰減；輸入阻抗低，輸出阻抗高。10、在系統(tǒng)的反饋控制回路中加入（B ）前饋補償，可組成復(fù)合控制。A順饋補償B. 前饋補

6、償C. 反饋補償D. 擾動補償五、簡答題1、 自動控制理論中常用的數(shù)學模型有哪些？簡單說明。答：時域數(shù)學模型：微分方程、差分方程、狀態(tài)方程復(fù)域數(shù)學模型：傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖頻域數(shù)學模型：頻率特性2、控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)的其動態(tài)性能指標是什么？答：動態(tài)指標通常用上升時間（）、最大超調(diào)量（丁）、調(diào)整時間（當）和振蕩次數(shù) 艸）來衡量。 上升時間C.）：上升時間指輸出量第一次到達穩(wěn)態(tài)值所需的時間，它說明了系統(tǒng)的反映速度。 最大超調(diào)量（O-）:最大超調(diào)量是輸出量與穩(wěn)態(tài)值的最大偏差與穩(wěn)態(tài)值之比。即也）:字）X 100% =與竽 x 100%最大超調(diào)量反映了系統(tǒng)的動態(tài)精度，最大超調(diào)量越小，則說明系統(tǒng)過渡過程進行得越

7、平穩(wěn)。 調(diào)整時間CJ：調(diào)整時間是系統(tǒng)輸出量進入并一直保持在穩(wěn)態(tài)值的允許誤差范圍內(nèi)所需要的時間，其誤差范圍一般定為=:二：。調(diào)整時間.反映了系統(tǒng)的快速性。調(diào)整時間越短，系統(tǒng)快速性越好。 振蕩次數(shù)G）:振蕩次數(shù)是指在調(diào)整時間 .內(nèi)，輸出量在穩(wěn)態(tài)值上下擺動的周期數(shù)， 即調(diào)整時間一內(nèi)系統(tǒng)響應(yīng)曲線穿越穩(wěn)態(tài)值次數(shù)的一半。振蕩次數(shù)越少，系統(tǒng)穩(wěn)定性能越好。19、什么是系統(tǒng)校正？ 答：當控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、靜態(tài)性能不能滿足實際工程中所要求的性能指標時，首先可以考 慮調(diào)整系統(tǒng)中可以調(diào)整的參數(shù)；若通過調(diào)整參數(shù)仍無法滿足要求時，則可以在原有系統(tǒng)中 增添一些裝置和元件，人為改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能，使之滿足要求的性能指標，我們

8、把這 種方法稱為校正。增添的裝置和元件稱為校正裝置或校正元件。系統(tǒng)中除校正裝置以外的 部分，組成了系統(tǒng)的不可變部分，稱為固有部分。3、什么是系統(tǒng)校正？答：當控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、靜態(tài)性能不能滿足實際工程中所要求的性能指標時，首先可以考 慮調(diào)整系統(tǒng)中可以調(diào)整的參數(shù)；若通過調(diào)整參數(shù)仍無法滿足要求時，則可以在原有系統(tǒng)中 增添一些裝置和元件，人為改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能，使之滿足要求的性能指標，我們把這 種方法稱為校正。增添的裝置和元件稱為校正裝置或校正元件。系統(tǒng)中除校正裝置以外的 部分，組成了系統(tǒng)的不可變部分，稱為固有部分。4、閉環(huán)控制系統(tǒng)有什么特點？答：閉環(huán)控制系統(tǒng)有如下的特點：1）由于系統(tǒng)的控制作用是通過

9、給定量與反饋量的差值進行的，故這種控制常稱為按偏差控制，又稱反饋控制。2）這類系統(tǒng)具有兩種傳輸信號的通道：由給定值至被控量的通道稱為前向通道；由被控量至系統(tǒng)輸入端的通道稱為反饋通道。3）不論取什么物理量進行反饋，作用在反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動引起的被控量的偏差 值，都會得到減小或消除，使得系統(tǒng)的被控量基本不受該擾動的影響。反饋控制可以進行 補償，這是閉環(huán)控制的一個突出的優(yōu)點。5、控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是怎樣分類的？怎樣衡量恒值系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)？答：為了分析方便，把系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差按輸入信號形式不同分為擾動穩(wěn)態(tài)誤差和給定穩(wěn)態(tài) 誤差。對于恒值系統(tǒng)，由于給定量是不變的，常用擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差衡量

10、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)；而對隨動系統(tǒng)，給定量是變化的，要求輸出量以一定的精度跟隨給定的變化，因此 給定穩(wěn)態(tài)誤差變成恒量隨動系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)品質(zhì)的指標。6、系統(tǒng)校正有哪些方式？請簡單解釋。答：根據(jù)校正裝置在系統(tǒng)中的不同位置，一般可分為串聯(lián)校正、反饋校正、順饋補償校正。 串聯(lián)校正：校正裝置串聯(lián)在系統(tǒng)固有部分的前向通路中，稱為串聯(lián)校正。反饋校正：校正裝置與系統(tǒng)固有部分按反饋聯(lián)接，形成局部反饋回路，稱為反饋校正。 順饋補償校正：順饋補償校正是在反饋控制的基礎(chǔ)上，引入輸入補償構(gòu)成的校正方式。四、畫圖題1、結(jié)構(gòu)圖（框圖）有哪些基本元素組成？請畫出結(jié)構(gòu)圖的基本元素，并簡單說明。答：組成框圖的基本元素是信號線、引出點、比較點

11、和功能框。12（h）比較點（町惜號錢每引出點這四個基本元素的詳細解釋如下：1）信號線的箭頭表示信號傳輸方向；2）引出點（又稱分支點）表示把一個信號分成兩路或多路輸出，同一位墨引出的信 號都與原信號相同；3）比較點（又稱相加點）具有對幾個信號求和的功能，在信號的輸入處要注明它們 的極性；4）功能框表示一個環(huán)節(jié)或系統(tǒng)，功能框中填入相應(yīng)環(huán)節(jié)或系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。2、請寫出積分環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性的表達式，并畫出其對數(shù)幅頻特性和對數(shù)相頻特性的伯 德圖。答：1） 對數(shù)頻率特性LCio) = 201g =2）伯德圖對數(shù)幅頻特性就L (如)=-20lgr(i = 201 呂半 一 201 評=2 (Mg聲-20gu (K =在.一二-處過y:的點（或在 .L/v處過零分貝線）的，斜率為 -20dB/dec的斜直線。對數(shù)相頻特性一；曲.”一.-,即護鈾）為一條7世”水平直線。3、請分別畫出串聯(lián)環(huán)節(jié)、并聯(lián)環(huán)節(jié)和反饋聯(lián)接的等效變換框圖。 答：串聯(lián)變換(a)/?(511-Cj,(S)Cr3|并聯(lián)變換(a)fb)反饋變換怡）G(J如(b)4、請寫出比例環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性的表達式，并畫出其對數(shù)幅頻特性和對數(shù)相頻特性的伯德圖。答：1） 對數(shù)頻率特性= 201(dE)【 侃聞=32）伯德圖對數(shù)幅頻特性廟；說喝為水平直線，其高度為 丿咬若:，則島3；為正值，水平直線在橫軸上方。若