自動控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及答案

1、、單項(xiàng)選擇題1.線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于(CA.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。D.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(xiàng)式為零，則可得到系統(tǒng)的A.代數(shù)方程B.特征方程C.差分方程D.狀態(tài)方程3 .時(shí)域分析法研究自動控制系統(tǒng)時(shí)最常用的典型輸入信號是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)4.設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s尸10s(s1)(s2)該系統(tǒng)為A.0型系統(tǒng)C.II型系統(tǒng)B.I型系統(tǒng)D.III型系統(tǒng)5 .二階振蕩

2、環(huán)節(jié)的相頻特性0(©),當(dāng)切t七時(shí)，其相位移日(如)為A.-270°B,-180°C.-90°D.0°6 .根據(jù)輸入量變化的規(guī)律分類，控制系統(tǒng)可分為A.恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋一反饋復(fù)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(fù)反饋連接時(shí)，如前向通道的傳遞函數(shù)為等效傳遞函數(shù)為A,1G(s)G(s)C.1G(s)H(s)B.D.G(s),反饋通道的傳遞函數(shù)為11G(s)H(s)G1-G(s)H(s)8,一階系統(tǒng)G(s)=的時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)

3、值的時(shí)間Ts+1A.越長B,越短C.不變D.不定9.拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成A.正弦函數(shù)C.單位脈沖函數(shù)B.單位階躍函數(shù)D.復(fù)變函數(shù)10.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下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)(B)(D)(B)(B)(A)H(s),則其(C)(A)(D)(D)17C.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K11.若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G（s）=Ts1則其頻率特性的實(shí)部R（co）是AK12T2C陶12 .微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移A.90°C.0°13 .積分環(huán)節(jié)的頻率特性相

4、位移A.90°C.0°B.D.K22T21TK1T14.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能,A.輸入信號C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)B.-90°D.-180°B.-90°D.-180°它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？B.初始條件D.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A.充分條件B.必要條件16.有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為C.充分必要條件U1和U2時(shí)，輸出分別為D.以上都不是yi(t)和y2（t）。aU1（t）+a2U2（t）時(shí)（a1,a2為常數(shù)）,輸出應(yīng)為A.ay1（t）+y2（t）B.ay1（t）+a2y2（t）C

5、.ay1（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A.-40(dB/dec)C.0(dB/dec)B.-20(dB/dec)D.+20(dB/dec)18.設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s尸s255s25,則系統(tǒng)的阻尼比為A.25B.51C.一2D.119.正弦函數(shù)sin6t的拉氏變換是1A.sB.Css22D.-22s1s2F220.二階系統(tǒng)當(dāng)0，1時(shí)，如果增加則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量仃將A.增加C.不變21.主導(dǎo)極點(diǎn)的特點(diǎn)是A.距離實(shí)軸很遠(yuǎn)B.減小D.不定(A)(A)(B)(C)(C)當(dāng)輸入為(B)(B)(C)(B)(B)(D)B.距離實(shí)軸很

6、近C.距離虛軸很遠(yuǎn)22.余弦函數(shù)cos時(shí)的拉氏變換是1A.s.D.距離虛軸很近B.CsD.22s.122s一，二23.設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為1G(s尸S則其頻率特性幅值M(.)=24.A.KC.-切比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移B.D.K-201-2025.26.27.28.29.1.2.3.4.A.90°B.-90°0(CO)=C.0°奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的A.開環(huán)幅值頻率特性C.開環(huán)幅相頻率特性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)A.與輸入信號有關(guān)B.與輸出信號有關(guān)C.完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定D.-180°C)來判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準(zhǔn)則。B.開環(huán)相角頻率特性D

7、.閉環(huán)幅相頻率特性D.既由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，也與輸入信號有關(guān)一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，A.當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較大時(shí)有振蕩C.有振蕩二階振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性相位移A.0°和90°C.0°和180°B.當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較小時(shí)有振蕩D.無振蕩0(co)在(B.0°和D.0°和一D)之間。90°180某二階系統(tǒng)阻尼比為0.2,則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為A.發(fā)散振蕩C.衰減振蕩B.單調(diào)衰減D.等幅振蕩、填空題：線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用疊加原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和反饋量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。在單位斜坡輸入信號作

8、用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實(shí)部都是_負(fù)數(shù)_時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。5.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。6.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在一初始條件為系時(shí)，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比。7,函數(shù)teat的拉氏變換為/、2(sa)8 .線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為相頻特性_。9 .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20dB/dec。10 .二階系統(tǒng)的阻尼比七為0時(shí)，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。ess=0 o11 .在單位斜坡輸入信號作用下，n型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差12 .0型

9、系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為0dB/dec,高度為20lgKp。13 .單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為14 .根據(jù)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)。15 .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(zhǔn)確性。16 .系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與_輸入量、擾動量的形式無關(guān)。17 .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)七和無阻尼自然振蕩頻率w?。22T-r18 .設(shè)系統(tǒng)的頻率特性G(jco)=R(co)+jI(co)，則幅頻特性|G(jco)|=jR(w)+I(w)。19 .分析穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，將系統(tǒng)分為0型

10、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。20 .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(fù)平面的左部分。21 .3從0變化到+8時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在_X象限，形狀為¥圓。22 .用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號是一正弦函數(shù)_。23 .二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比E的范圍為0自1。24 .G(s)=K的環(huán)節(jié)稱為_慣性環(huán)節(jié)。Ts1一25 .系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與_輸中量的希望值之間的偏差稱為誤差。26 .線性控制系統(tǒng)其輸出量與輸入量間的關(guān)系可以用線性微分方程來描述。27 .穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性是對自動捽制系統(tǒng)性能的基本要求。

11、228 .二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是fw2。s2wnswn29 .設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為G(j。)=R(j+jI(，則R(時(shí)稱為實(shí)頻特性。30 .根據(jù)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)、非線忤_控制系統(tǒng)。31 .對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概才為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和_準(zhǔn)確件_32 .二階振蕩環(huán)節(jié)的諧振頻率3r與阻尼系數(shù)七的關(guān)系為3尸3口，1_2之2。33 .根據(jù)自動控制系統(tǒng)是否設(shè)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)、控制系統(tǒng)。34 .用頻率法研究控制系統(tǒng)時(shí)，采用的圖示法分為極坐標(biāo)圖示法和對數(shù)坐標(biāo)圖示法。35 .二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)己=0.70乙時(shí),為最佳阻尼系數(shù)。這時(shí)

12、系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。2n三、設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s尸s+2亡MS+M,試求最大超調(diào)量b%=9.6%、時(shí)間tp=0.2秒時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)E和n的值。喝一二2解：.二-=e1一100%=9.6%E=0.6tp=0.2®nVl-f二314wn=.=19.6rad/stp.,1一20.2-1-0.622四、設(shè)一系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=-一包-，試求最大超調(diào)量b%=5%、S2+20OnS+與2時(shí)間ts=2秒(=0.05)時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)E和n的值。-瓦廠r2解：C-%=e1-100%=5%E=0.69閉環(huán)峰值調(diào)整'n五、設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函

13、數(shù)為Gk(s)=25s(s 6)求(1)系統(tǒng)的阻尼比I和無阻尼自然頻率(2)系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp、超調(diào)量(T%、o)n，調(diào)整時(shí)間ts(A=0.02);25解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)Gb(s)= s(s 6)25_25一 2s(s 6) 25 s 6s 25wn=2.17rad/s與標(biāo)準(zhǔn)形式對比，可知22wn=6,w；=25故Wn=5,七=0.6又wd=wnlL=5,10.62=4冗允tp=0.785Wd4-二,0.6二22二=e100%=e1.6100%=9.5%4ts=1.33sWn六、某系統(tǒng)如下圖所示，試求其無阻尼自然頻率con,阻尼比I,超調(diào)量b%,峰值時(shí)間tp,調(diào)整時(shí)間ts(A=0.02)o5

14、。3十4)0.02一一解：對于上圖所示系統(tǒng)，首先應(yīng)求出其傳遞函數(shù)，化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特征量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。100Xoss50s41002Xis"100nnos50s42s20.08s0.04i10.02s50s4與標(biāo)準(zhǔn)形式對比，可知21wn=0.08,w；=0.04n=0.2rad/s=0.2成d1-2二e.二0.2皿2：52.7%tpJI、16.03s0.2x1-0.22ts0.20.2=100s七、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下:Gk(s)=100s(s 2)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r(t)=1+3t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：

15、(1)將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式Gk(s)=100s(s 2)50s(0.5s 1)可見，v=1,這是一個I型系統(tǒng)開環(huán)增益K=50;(2)討論輸入信號，r(t)=1+3t,即A=1,B=3AB13根據(jù)表34,誤差ess=+-B-+±=0+0.06=0.061KpKV1:50p八、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下:Gk(s)=2-2"_s(s0.1)(s0.2)求：(1)試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K;一_2(2)試求輸入為r(t)=5+2t+4t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：(1)將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式Gk (s)-2s (s 0.1)(s 0.2)1002s(10s1)(5s1

16、)可見，v=2,這是一個II型系統(tǒng)開環(huán)增益K=100;(2)討論輸入信號，r(t)=5+2t+4t2,即A=5,B=2,C=4根據(jù)表34,誤差ess=A+_C_=+2+=0+0+0.04=0.041KpKVKa1二二100九、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下:Gk(s)=(0.2s1)(0.1s1)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r(t)=2+5t+2t2時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：(1)該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v=0,這是一個0型系統(tǒng)開環(huán)增益K=20;(2)討論輸入信號，r(t)=2+5t+2t2,即A=2,B=5,C=2根據(jù)表34,誤差e=-A+-B-+-C

17、-=-2+-+-=+8=001KdKVKa1200021p十、設(shè)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(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1,a3=2,32=3,a1=4,a0=5均大于零，且有24001350=024001351=202=23-14=203=234-225-414-12:二034=53=5(-12)-60<0所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十一、設(shè)系統(tǒng)特征方程為s46s312s210s3=0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1,a3=6,32=12,ai=10,a0=

18、3均大于零，且有610001123040610001123.：1=60.：2=612-110=620：3=61210-663-101105120：4=3：3=3512=15360所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十二、設(shè)系統(tǒng)特征方程為432s45s32s24s3=0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，34=1,33=5,32=2,31=4,30=3均大于零，54001230=05400123二502 =52-14=603 524-553-414-51:二0：4=3：3=3(-51)=153：二0所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十三、設(shè)系統(tǒng)特征方程為2s34s26s1=0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：(1)用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a3=2,a2=4,ai=6,a0=1均大于零，且有4 103=260041.：1=402=46-21=220：3=461-440-121=60所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十四、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。G