自動控制原理復習題

1、一、選擇題1. 二階系統(tǒng)的傳遞函數，則該系統(tǒng)是（B ）A.臨界阻尼系統(tǒng) B.欠阻尼系統(tǒng) C.過阻尼系統(tǒng) D.零阻尼系統(tǒng)2.設系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng) （ A ）A.穩(wěn)定 B.臨界穩(wěn)定 C.不穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定。3.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為：，當k=（ C）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.10 B.20 C.30 D.404.穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E(s)的函數關系為（ B）A. B. C. D.5. 系統(tǒng)已給出，確定輸入，使輸出盡可能符合給定的最佳要求，稱為（ A ）A.最優(yōu)控制 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.最優(yōu)設計6. 與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（ B）進行直接或間

2、接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。A.輸出量 B.輸入量 C.擾動量 D.設定量7. 在系統(tǒng)對輸入信號的時域響應中，其調整時間的長短是與（ D）指標密切相關。A.允許的峰值時間 B.允許的超調量 C.允許的上升時間 D.允許的穩(wěn)態(tài)誤差8. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是，則該環(huán)節(jié)是（ C ）A.比例環(huán)節(jié) B.積分環(huán)節(jié) C.慣性環(huán)節(jié) D.微分環(huán)節(jié)9. 引出點前移越過一個方塊圖單元時，應在引出線支路上（C ）A.并聯(lián)越過的方塊圖單元 B.并聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數 C.串聯(lián)越過的方塊圖單元 D.串聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數10.時域分析的性能指標，哪個指標是反映相對穩(wěn)定性的（ D ）A.上升時間 B.峰

3、值時間 C.調整時間 D.最大超調量11.設系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數為（D ）A.0 B.1 C.2 D.312. 如果被調量隨著給定量的變化而變化，這種控制系統(tǒng)叫（B ）A.恒值調節(jié)系統(tǒng) B.隨動系統(tǒng) C.連續(xù)控制系統(tǒng) D.數字控制系統(tǒng)13. 與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（ B ）進行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。A.輸出量 B.輸入量 C.擾動量 D.設定量14. 直接對控制對象進行操作的元件稱為（ D）A.給定元件 B.放大元件 C.元件 D.執(zhí)行元件15. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是，則該環(huán)節(jié)是（ C）A.比例環(huán)節(jié) B.慣性環(huán)節(jié) C.積分

4、環(huán)節(jié) D.微分環(huán)節(jié)16. 已知系統(tǒng)的單位脈沖響應函數是，則系統(tǒng)的傳遞函數是（ A ）A. B. C. D. 17. 已知二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線呈現出等幅振蕩，則其阻尼比可能為（C ）A.0.6 B.0.707 C.0 D.118.若系統(tǒng)的傳遞函數在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統(tǒng)稱作（ B）A.非最小相位系統(tǒng) B.最小相位系統(tǒng) C.不穩(wěn)定系統(tǒng) D.振蕩系統(tǒng)19.某系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為：，當k=（C ）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.2 B.4 C.6 D.820.系統(tǒng)的傳遞函數，其系統(tǒng)的增益和型次為 （ B ）A.5，2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4，421. 開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是

5、沒有（ C ）A.執(zhí)行環(huán)節(jié) B.給定環(huán)節(jié) C.反饋環(huán)節(jié) D.放大環(huán)節(jié)22. 主要用來產生偏差的元件稱為（ A）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件23. 某系統(tǒng)的傳遞函數是，則該可看成由（ C ）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。A.比例、延時 B.慣性、導前 C.慣性、延時 D.慣性、比例24 .設一階系統(tǒng)的傳遞函數是，且容許誤差為2%，則其調整時間為（ C ）A.1 B.1.5 C.2 D.325. 若保持二階系統(tǒng)的不變，提高n，則可以（B ）A.提高上升時間和峰值時間 B.減少上升時間和峰值時間C.提高上升時間和調整時間 D.減少上升時間和超調量26.設系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng)中包含正實

6、部特征的個數有（ C ）A.0 B.1 C.2 D.327.根據系統(tǒng)的特征方程，可以判斷系統(tǒng)為（ B）A.穩(wěn)定 B.不穩(wěn)定 C.臨界穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定28.某反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為：，當（ B ）時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。A. B. C. D.任意T1和t229. 隨動系統(tǒng)對（A ）要求較高。A.快速性 B.穩(wěn)定性 C.準確性 D.振蕩次數30.“現代控制理論”的主要內容是以（ B ）為基礎，研究多輸入、多輸出等控制系統(tǒng)的分析和設計問題。A.傳遞函數模型 B.狀態(tài)空間模型 C.復變函數模型 D.線性空間模型31. 主要用于穩(wěn)定控制系統(tǒng)，提高性能的元件稱為（ D ）A.比較元件 B.給定元件 C.

7、反饋元件 D.校正元件32. 某環(huán)節(jié)的傳遞函數是，則該環(huán)節(jié)可看成由（B ）環(huán)節(jié)串聯(lián)而組成。A.比例、積分、滯后 B.比例、慣性、微分 C.比例、微分、滯后 D.比例、積分、微分33. 已知系統(tǒng)的單位階躍響應函數是，則系統(tǒng)的傳遞函數是（ B ）A. B. C. D. 34. 若二階系統(tǒng)的調整時間長，則說明（ B ）；若二階系統(tǒng)的調整時間短，則說明（A ）。A.系統(tǒng)響應快 B.系統(tǒng)響應慢 C.系統(tǒng)的穩(wěn)定性差 D.系統(tǒng)的精度差36.二階系統(tǒng)的傳遞函數，其阻尼比是（ C ）A.0.5 B.1 C.2 D.437.系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是其特征方程式的所有根均在根平面的（ B）A.右半部分 B.左半部分

8、 C.實軸上 D.虛軸上38.一閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，則該系統(tǒng)為（ C ）A.0型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數K為2 B.I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數K為2C.I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數K為1 D.0型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數K為139 .系統(tǒng)的數學模型是指（ C ）的數學表達式。A.輸入信號 B.輸出信號 C.系統(tǒng)的動態(tài)特性 D.系統(tǒng)的特征方程40 .某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是，則該環(huán)節(jié)是（C ）A.比例環(huán)節(jié) B.積分環(huán)節(jié) C.慣性環(huán)節(jié) D.微分環(huán)節(jié)41 .已知系統(tǒng)的微分方程為，則系統(tǒng)的傳遞函數是（ A ）A. B. C. D.42.設一階系統(tǒng)的傳遞函數是，且容許誤差為5%，則其調整時間為（ C ）A.1 B.2 C

9、.3 D.443 .二階欠阻尼系統(tǒng)的性能指標中只與阻尼比有關的是 （ D ）A.上升時間 B.峰值時間 C.調整時間 D.最大超調量44.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 D.以上都不是45.某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數可能是（ D ）A. B. C. D.46.常用的比例、積分與微分控制規(guī)律的另一種表示方法是（ D ）A.PDI B.PDI C.IPD D.PID46. 對于代表兩個或兩個以上輸入信號進行（ C）的元件又稱比較器。A.微分 B.相乘 C.加減 D.相除48. 某環(huán)節(jié)的傳遞函數是，則該環(huán)

10、節(jié)可看成由（ D ）環(huán)節(jié)串聯(lián)而組成。A.比例、積分、滯后 B.比例、慣性、微分 C.比例、微分、滯后 D.比例、積分、微分49. 已知系統(tǒng)的微分方程為，則系統(tǒng)的傳遞函數是（A ）A. B. C. D.50. 一階系統(tǒng)G(s)=的放大系數K愈小，則系統(tǒng)的輸出響應的穩(wěn)態(tài)值（C ）A.不變 B.不定 C.愈小 D.愈大二、填空題1. 自動控制系統(tǒng)最基本的控制方式是 反饋控制 。2. 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為 反饋控制 系統(tǒng)。3. 閉環(huán)控制系統(tǒng)中，真正對輸出信號起控制作用的是偏差信號。4. 反饋控制原理是檢測偏差并糾正偏差的 原理。5. 對單位反饋系統(tǒng)來講，偏差信號和誤差信號 相同 。6. 對控制系統(tǒng)的首要

11、要求是系統(tǒng)具有 穩(wěn)定性 。7. 系統(tǒng)的傳遞函數的 零極點 分布決定系統(tǒng)的動態(tài)特性。8. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是，則系統(tǒng)的時間常數 0.5s，當容許誤差為5%時調整時間1.5s。9. 一線性系統(tǒng)，當輸入是單位脈沖函數時，其輸出象函數與 傳遞函數 相同。10. 一階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為 時間常數 。11. 二階系統(tǒng)的傳遞函數G(s)=4/(s2+2s+4) ，其固有頻率wn 2 。12. PID調節(jié)中的“P”指的是 比例 控制器。13. 輸入相同時，系統(tǒng)型次越高，穩(wěn)態(tài)誤差越 小 。14. 二階系統(tǒng)當共軛復數極點位于±45° 線上時，對應的阻尼比為0.

12、707。15. 若要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應距虛軸越_ 遠 _越好。三、名詞解釋1.自動控制：在沒有人直接參與的情況下，使被控對象的某些物理量準確地按照預期規(guī)律變化。2.反饋元件：用于測量被調量或輸出量，產生主反饋信號的元件。3.隨動系統(tǒng)：被調量隨著給定量(或輸入量)的變化而變化的系統(tǒng)就稱為隨動系統(tǒng)。4.快速性：指當系統(tǒng)輸出量與給定的輸入量之間產生偏差時，消除這種偏差過程的快速程度。 5.穩(wěn)定性：指動態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)能夠恢復平穩(wěn)狀態(tài)的能力。 6.數學模型：如果一物理系統(tǒng)在信號傳遞過程中的動態(tài)特性能用數學表達式描述出來，該數學表達式就稱為數學模型。7.傳遞函數：對于線性定常系統(tǒng),在零

13、初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。8.最大超調量：二階欠阻尼系統(tǒng)在單位階躍輸入時，響應曲線的最大峰值與穩(wěn)態(tài)值的差。 9.調整時間：響應曲線從零上升到進入穩(wěn)態(tài)值的所需要的時間。 10.瞬態(tài)響應：系統(tǒng)在某一輸入信號的作用下其輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應過程。 11.穩(wěn)態(tài)響應：時間t趨于無窮大時，系統(tǒng)輸出的狀態(tài)，稱為系統(tǒng)的的穩(wěn)態(tài)響應。 12.比例環(huán)節(jié)：在時間域里，輸入函數成比例，即：四、簡答題1. 開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點是什么？答：開環(huán)控制系統(tǒng)：是沒有輸出反饋的一類控制系統(tǒng)。其結構簡單，價格低，易維修。精度低、易受干擾。 閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結構

14、復雜，價格高，不易維修。但精度高，抗干擾能力強，動態(tài)特性好。2. 方塊圖變換要遵守什么原則。答：1)各前向通路傳遞函數的乘積保持不變；2)各回路傳遞函數的乘積保持不變。 3. 為什么說物理性質不同的系統(tǒng)，其傳遞函數可能相同 ? 舉例說明。答：.傳遞函數是線性定常系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比，它通常不能表明系統(tǒng)的物理特性和物理結構，因此說物理性質不同的系統(tǒng)，其傳遞函數可能相同。4. 如何減少系統(tǒng)的誤差?答：可采用以下途徑：1)提高反饋通道的精度，避免引入干擾； 2)在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數和提高系統(tǒng)型次減小。對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)

15、前向通道干擾點前加積分增大放大倍數來減小；3）采用復合控制對誤差進行補償。5. 為什么二階振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比取x=0.707較好，請說明理由。答：當固有頻率一定時，求調整時間的極小值，可得當x=0.707時，調整時間最短，也就是響應最快；又當x=0.707時，稱為二階開環(huán)最佳模型，其特點是穩(wěn)定儲備大，靜態(tài)誤差系數是無窮大。6. .二階系統(tǒng)的性能指標中，如要減小最大超調量，對其它性能有何影響？答：要減小最大超調量就要增大阻尼比。會引起上升時間、峰值時間變大，影響系統(tǒng)的快速性。 7. 用文字表述系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。答：系統(tǒng)特征方程式的所有根均為負實數或具有負的實部?；?特征方程的根均在根平面（復平面

16、、s平面）的左半部?；?系統(tǒng)的極點位于根平面（復平面、s平面）的左半部五、計算題1.一反饋控制系統(tǒng)如圖所示，求：當x=0.7時，a=? K1+K1s+ R(s)C(s)-a+C(s)+R(s)解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數： 得 ， 當 。 2.欲使圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應的最大超調量為20%，峰值時間為2秒，試確定K和K1值。解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數 , . 3.單位反饋開環(huán)傳遞函數為，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的a值。解:（1）求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數 （2）得特征方程為： （3）列勞斯表 S3 1 30S2 12 10aS1 (360-10a)/12S0 10a得:(360-10a)>0，10a>0，從而

17、得0< a<36。 4.設單位反饋開環(huán)傳遞函數為，求出閉環(huán)阻尼比為時所對應的K值，并計算此K值下的。解：（1）求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數 （2）確定振蕩頻率和阻尼比：10，0.5，得K500 （3）計算性能指標：0.24， ， 5.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為，求系統(tǒng)在單位階躍信號輸入下的穩(wěn)態(tài)偏差。解：由題知系統(tǒng)為0型系統(tǒng)單位階躍信號下位置誤差系數k為： ， 6.已知具有局部反饋回路的控制系統(tǒng)方塊圖如圖所示，求：(1)系統(tǒng)穩(wěn)定時Kf 的取值范圍；(2)求輸入為時，系統(tǒng)的靜態(tài)加速度誤差系數Ka；(3)說明系統(tǒng)的局部反饋Kf s對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的影響。X0(s)Xi(s)-解：1) 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為： ， 則閉環(huán)傳遞函數為： 系統(tǒng)的特征方程為： 列勞斯表： 1 1 1 1 由勞斯穩(wěn)定性判據知要使系統(tǒng)穩(wěn)定條件則，得： 。 2) 由開環(huán)傳遞函數知系統(tǒng)為系統(tǒng)，所以靜態(tài)加速度誤差系數Ka為： 3) 由上式可知：只要>0，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess就增大，說明利用局部負反饋改善系統(tǒng)穩(wěn)定性是以犧牲系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度為代價的。 7.求出下列系統(tǒng)的跟隨穩(wěn)態(tài)誤差和擾動穩(wěn)態(tài)誤差。N(s)=4/s+100.01s+120.5s+1-R(s)=10/s+解