控制工程試題(1)

1、中南大學現(xiàn)代遠程教育課程考試（專科）復習題及參考答案自動控制工程基礎一、單項選擇題：1 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于 ( C )A線性系統(tǒng)有外加輸入，非線性系統(tǒng)無外加輸入。B線性系統(tǒng)無外加輸入，非線性系統(tǒng)有外加輸入。C線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理。P15D線性系統(tǒng)不滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)滿足迭加原理。2令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項式為零，則可得到系統(tǒng)的 ( B )A代數(shù)方程B特征方程P53C差分方程D狀態(tài)方程3 時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時最常用的典型輸入信號是 （ D ）A脈沖函數(shù)B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù)D階躍函數(shù)P564設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，該系

2、統(tǒng)為 （ B ）A0型系統(tǒng)BI型系統(tǒng)P134CII型系統(tǒng)DIII型系統(tǒng)5二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性，當時，其相位移為 ( B )A-270°B-180°P74C-90°D0°6. 根據輸入量變化的規(guī)律分類，控制系統(tǒng)可分為 (  A )A.恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)P9B.反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋反饋復合控制系統(tǒng)C.最優(yōu)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)7采用負反饋連接時，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則其等效傳遞函數(shù)為 ( C )ABCP35D8 一階系統(tǒng)G(s)=的時間常數(shù)T越

3、大，則系統(tǒng)的輸出響應達到穩(wěn)態(tài)值的時間 ( A )A越長P52B越短C不變D不定9拉氏變換將時間函數(shù)變換成 （ D ）A正弦函數(shù)B單位階躍函數(shù)C單位脈沖函數(shù) D復變函數(shù)P2110線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下 （ D ）A系統(tǒng)輸出信號與輸入信號之比B系統(tǒng)輸入信號與輸出信號之比C系統(tǒng)輸入信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比D系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換之比P2911若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性的實部R()是 （ A ）AP69 B-C D-12. 微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( A )A. 90°P72 B. -90°C. 0

4、76; D. -180°13. 積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( B )A. 90° B. -90°P72C. 0° D. -180°14.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能，它與下列哪項因素有關？ （C）A.輸入信號B.初始條件C.系統(tǒng)的結構參數(shù)P28D.輸入信號和初始條件15. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的 ( C )A.充分條件 B.必要條件 C.充分必要條件P98 D.以上都不是16. 有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時，輸出分別為y1(t)和y2(t)。當輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(a

5、1,a2為常數(shù))，輸出應為 （B）A. a1y1(t)+y2(t)B. a1y1(t)+a2y2(t) P23C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t)17. I型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為 （B）A. -40(dB/dec)B. -20(dB/dec) P86C. 0(dB/dec)D. +20(dB/dec)18. 設系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)的阻尼比為 （C） A.B. C. P32D. 119正弦函數(shù)sin的拉氏變換是 （ B ）A.B. P22C.D. 20二階系統(tǒng)當0<<1時，如果增加，則輸出響應的最大超調量將 （ B ）

6、A.增加B.減小 P59C.不變D.不定21主導極點的特點是 （ D ）A.距離實軸很遠B.距離實軸很近C.距離虛軸很遠D.距離虛軸很近 P12322余弦函數(shù)cos的拉氏變換是 （ C ）A.B.C.P23D. 23設積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性幅值M()= （ C ）A.B.C.P72D.24. 比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( C )A.90° B.-90° C.0°P70 D.-180°25. 奈奎斯特穩(wěn)定性判據是利用系統(tǒng)的(  C )來判據閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準則。A.開環(huán)幅值頻率特性 B.開環(huán)相角頻率特性C.開環(huán)

7、幅相頻率特性P71 D.閉環(huán)幅相頻率特性26. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) (  C )A.與輸入信號有關B.與輸出信號有關C.完全由系統(tǒng)的結構和參數(shù)決定 P28D.既由系統(tǒng)的結構和參數(shù)決定，也與輸入信號有關27. 一階系統(tǒng)的階躍響應， (  D ) A.當時間常數(shù)T較大時有振蕩B.當時間常數(shù)T較小時有振蕩 C.有振蕩D.無振蕩 P5228. 二階振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性相位移()在(  D )之間。A.0°和90°B.0°和90°C.0°和180°D.0°和180°P8329. 某二階系統(tǒng)阻尼比為

8、0.2，則系統(tǒng)階躍響應為 (  C )A. 發(fā)散振蕩 B. 單調衰減C. 衰減振蕩 P55 D. 等幅振蕩二、填空題：1. 線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應用_疊加_原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。P152反饋控制系統(tǒng)是根據輸入量和_反饋量_的偏差進行調節(jié)的控制系統(tǒng)。P353在單位斜坡輸入信號作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_。P1354當且僅當閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實部都是_負數(shù)_時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。P945.方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和_反饋 _連接。P346線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在_ 初始條件為零_時，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比

9、。P307函數(shù)te-at的拉氏變換為。P238線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關系稱為_相頻特性_。P689積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為_20_dBdec。P8010二階系統(tǒng)的阻尼比為 _ 0_ 時，響應曲線為等幅振蕩。P5511在單位斜坡輸入信號作用下，型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_0_。P136120型系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為_0_dB/dec，高度為20lgKp。P7913單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為 。P2214. 根據系統(tǒng)輸入量變化的規(guī)律，控制系統(tǒng)可分為_恒值_控制系統(tǒng)、_隨動_ 控制系統(tǒng)和 程 序 控制系統(tǒng)。P915

10、. 對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和準確性。P1016. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的結構和參數(shù)決定，與_輸入量、擾動量_的形式無關。P3017. 決定二階系統(tǒng)動態(tài)性能的兩個重要參數(shù)是阻尼系數(shù)和_無阻尼自然振蕩頻率wn 。P5318. 設系統(tǒng)的頻率特性(j)=R()+jI(),則幅頻特性|G(j)|=。P7119. 分析穩(wěn)態(tài)誤差時，將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、I型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)，這是按開環(huán)傳遞函數(shù)的_積分_環(huán)節(jié)數(shù)來分類的。P13420. 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是它的特征方程式的所有根均在復平面的_左_部分。P9421從0變化到+時，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標圖在_第

11、四_象限，形狀為_半_圓。 P7322. 用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是_正弦函數(shù)_。P7023二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比的范圍為。P5524G(s)=的環(huán)節(jié)稱為_慣性_環(huán)節(jié)。P3025系統(tǒng)輸出量的實際值與_輸出量的希望值_之間的偏差稱為誤差。P13326線性控制系統(tǒng)其輸出量與輸入量間的關系可以用_線性微分_方程來描述。P1527 穩(wěn)定性 、 快速性 和準確性是對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求。P1028二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是。P5329設系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為 實頻特性 。P6930. 根據控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為 _線性_控制系統(tǒng)、 非線性_控制系統(tǒng)。P1531.

12、對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和準確性。P1032.二階振蕩環(huán)節(jié)的諧振頻率r與阻尼系數(shù)的關系為r=n。P7533.根據自動控制系統(tǒng)是否設有反饋環(huán)節(jié)來分類，控制系統(tǒng)可分為_開環(huán)_控制系統(tǒng)、_閉環(huán)_控制系統(tǒng)。P934.用頻率法研究控制系統(tǒng)時，采用的圖示法分為極坐標圖示法和_對數(shù)坐標_圖示法。P7135.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)=_0.707_時，為最佳阻尼系數(shù)。這時系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。P55三、設系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調量=9.6%、峰值時間tp=0.2秒時的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)和n的值。 P57解：=9.6% =0.6 tp=0.2 n=

13、19.6rad/s 四、設一系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調量=5%、調整時間ts=2秒(=0.05)時的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)和n的值。P57解：=5% =0.69 ts=2 n=2.17 rad/s 五、設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 求（1）系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自然頻率n；（2）系統(tǒng)的峰值時間tp、超調量、 調整時間tS(=0.02)；P57解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù) 與標準形式對比，可知 ， 故 ， 又 六、某系統(tǒng)如下圖所示，試求其無阻尼自然頻率n，阻尼比，超調量，峰值時間，調整時間(=0.02)。 P35、P57解： 對于上圖所示系統(tǒng)，首先應求出其傳遞函數(shù)，化成標準形式，然后可

14、用公式求出各項特征量及瞬態(tài)響應指標。 與標準形式對比，可知 ，七、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K； （2）試求輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。P135解：（1）將傳遞函數(shù)化成標準形式可見，v1，這是一個I型系統(tǒng) 開環(huán)增益K50；（2）討論輸入信號，即A1，B3根據表34，誤差八、 已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K； （2）試求輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。P135解：（1）將傳遞函數(shù)化成標準形式 可見，v2，這是一個II型系統(tǒng) 開環(huán)增益K100； （2）討論輸入信號，即A5，B2, C=4根據表34，誤

15、差九、 已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K； （2）試求輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。P135解：（1）該傳遞函數(shù)已經為標準形式 可見，v0，這是一個0型系統(tǒng) 開環(huán)增益K20；（2）討論輸入信號，即A2，B5，C=2根據表34，誤差十、設系統(tǒng)特征方程為s4+2s3+3s2+4s+5=0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。P97解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十一、設系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。P97解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定

16、判據判別，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十二、設系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。P97解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別，a4=1，a3=5，a2=2，a1=4，a0=3均大于零， 且有 所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十三、設系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。P97解：（1）用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十四、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試繪制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。P86解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K30；有一個積分環(huán)節(jié)，即v1；

17、低頻漸近線通過（1，20lg30）這點，斜率為20dB/dec；有一個慣性環(huán)節(jié)，對應轉折頻率為，斜率增加20dB/dec。 系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下所示。L(w)/dB­20 dB/dec0w /(rad/s) 50­40 dB / dec 1 20lg30十五、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試繪制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。P86解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K100；有一個積分環(huán)節(jié)，即v1；低頻漸近線通過（1，20lg100）這點，即通過（1，40）這點斜率為20dB/dec； 有兩個慣性環(huán)節(jié)，對應轉折頻率為，斜率分別增加20dB/dec系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下所示。L(w)/dB­20 dB / dec­40 dB / dec10100 ­60 dB / decw (rad/s)0140十六、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試繪制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。P86解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K1；無積分、微分環(huán)節(jié)，即v0，低頻漸近線通過（1，20lg1）這點，即通過（1，0）這點斜率為0dB/dec；有一個一階微分環(huán)節(jié)，對應轉折頻率為，斜率增加20dB/dec。系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下所示。L(w)/dB20 dB / dec10w (rad/s)0十七、如下圖所示，將方框圖化簡