自動控制原理復習題

1、、選擇題1.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=52s2s5則該系統(tǒng)是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Dsjus48s317s216s0，則此系統(tǒng)3.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：kGs%（s1）（s5），當k=（C）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。A.穩(wěn)定B.臨界穩(wěn)定C.不穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定。A.10B.20C.30D.404穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E（s）的函數(shù)關(guān)系為（B）E(s)sE(s)C.ess二limE(s)s_CD.ess二limsE(s)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)

2、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(diào)整時間的長短是與（D）指標密切相關(guān)。A.允許的峰值時間B.允許的超調(diào)量C.允許的上升時間D.允許的穩(wěn)態(tài)誤差18. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是Gs，則該環(huán)節(jié)是（C）5s+1A.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(shù)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(shù)10. 時域分析的性能指標，哪個指

3、標是反映相對穩(wěn)定性的（D）A.上升時間B.峰值時間C.調(diào)整時間D.最大超調(diào)量43211. 設系統(tǒng)的特征方程為Ds二s2ss2s0，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)為（D）A.0B.1C.2D.312. 如果被調(diào)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(diào)節(jié)系統(tǒng)B.隨動系統(tǒng)C.連續(xù)控制系統(tǒng)D.數(shù)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115. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是Gs，則該環(huán)節(jié)是（C）

4、TsA.比例環(huán)節(jié)B.慣性環(huán)節(jié)C.積分環(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(shù)是yG-0.1t2，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（f0.2Drsa.°2s17. 已知二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線呈現(xiàn)出等幅振蕩，則其阻尼比可能為（A.0.6B.0.707C.0D.118. 若系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統(tǒng)稱作（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(shù)為：A.2B.4Gbs=s+2k32s3s4s2k，當k=（C）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。C.6D.8其系統(tǒng)的增益和型次為20系統(tǒng)的傳遞函數(shù)52s(s1)(s4)A.5，2B.5/4，

5、221. 開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是沒有（A.執(zhí)行環(huán)節(jié)B.給定環(huán)節(jié)22. 主要用來產(chǎn)生偏差的元件稱為（A.比較元件B.給定元件C.5,4C）C.反饋環(huán)節(jié)A）C.反饋元件D.5/4，4D.放大環(huán)節(jié)D.放大元件23.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gs=2s1e-s，則該可看成由C）環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。A.比例、延時D.慣性、比例B.慣性、導前C.慣性、延時24.設一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是GS二，且容許誤差為s+2C.2Wn,則可以（B）B.減少上升時間和峰值時間D.減少上升時間和超調(diào)量2%,則其調(diào)整時間為（C）A.1B.1.525.若保持二階系統(tǒng)的Z不變，提高A.提高上升時間和峰值時間C.提高上升時間和調(diào)整時間D.3B）為

6、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(shù)模型B.狀態(tài)空間模型C.復變函數(shù)模型D.線性空間模型26. 設系統(tǒng)的特征方程為Ds=3s410s35s2s0，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數(shù)有（A.0B.1C.2D.327. 根據(jù)系統(tǒng)的特征方程Ds=3s3亠s2-3s亠5=0，可以判斷系統(tǒng)為（B）28.某反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：GS二22s1），當（B）時，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。s（T1S+1）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定A.T1229.隨動系統(tǒng)對（AA.快速性B.T1：；2C.Ti=2D.任意T1和）要求較咼。B.穩(wěn)定性C.準確性D.振蕩次數(shù)30.“現(xiàn)代控制理論”的

7、主要內(nèi)容是以（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.反饋元件D.校正元件j132. 某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G_3s了門，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(shù)是x°t=2（1-©恥），則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A.22s1B.2C.1-D.10.5s12s10.5s134.若二階系統(tǒng)的調(diào)整時間長，則說明（B）;若二階系統(tǒng)的調(diào)整時間短，則說明（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(shù)14

8、s22s1，其阻尼比匸是（C）A.0.5B.1C.2D.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C.實軸上D.虛軸上38閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)4(s3)s(2s3)(s4)則該系統(tǒng)為（A.0型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為2B.I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為2C.I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為1D.0型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K為139 .系統(tǒng)的數(shù)學模型是指（C）的數(shù)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140 .某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是Gs，則該環(huán)節(jié)是（C）5s+1A.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 .

9、已知系統(tǒng)的微分方程為3xot6x0t2xoU2Xit,則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A）A.223s6s2B.123s6s2C.222s6s3D.122s6s342.設一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是G，且容許誤差為5%,則其調(diào)整時間為（C）S+1A.1B.2C.3D.443.二階欠阻尼系統(tǒng)的性能指標中只與阻尼比有關(guān)的是（D）A.上升時間B.峰值時間C.調(diào)整時間D.最大超調(diào)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(shù)可能是（D）KsdKKA.B.C.D.Ts1s（sa）（sb）s（s

10、a）s（sa）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.PDIB.PDIC.IPDD.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248. 某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是Gs=5s3，則該環(huán)節(jié)可看成由（D）環(huán)節(jié)串聯(lián)而組成。sA.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6x0t2x0G-2Xit,則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是（A）A.13s1B.23s1C.1-6s2D.23s250.一階系統(tǒng)G（s）=的放大系數(shù)K愈小，則系統(tǒng)的輸出響應的穩(wěn)態(tài)值（Ts1A.不變B.不定C.愈

11、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)的首要要求是系統(tǒng)具有穩(wěn)定性。7. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的零極點分布決定系統(tǒng)的動態(tài)特性。18. 某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G（S），則系統(tǒng)的時間常數(shù)0.5s，當容許誤差為5%時調(diào)整時間1.5&S+29. 一線性系統(tǒng)，當輸入是單位脈沖函數(shù)時，其輸出象函數(shù)與傳遞函數(shù)相同。10. 一階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數(shù)時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為

12、時間常數(shù)。11. 二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s）=4/（s2+2s+4），其固有頻率-2。12. PID調(diào)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(shù)極點位于丄45線上時，對應的阻尼比為0.707。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(diào)量或輸出量，產(chǎn)生主反饋信號的元件。3. 隨動系統(tǒng)：被調(diào)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

13、間產(chǎn)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(shù)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(shù)學表達式描述出來，該數(shù)學表達式就稱為數(shù)學模型。7. 傳遞函數(shù)：對于線性定常系統(tǒng)，在零初始條件下，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(diào)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(diào)整時間：響應曲線從零上升到進入穩(wěn)態(tài)值的一5%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)

14、的的穩(wěn)態(tài)響應。12. 比例環(huán)節(jié)：在時間域里，輸入函數(shù)成比例，即：X0t=kxit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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)的乘積保持不變；2）各回路傳遞函數(shù)的乘積保持不變。3. 為什么說物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可能相同？舉例說明。答：.傳遞函數(shù)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

15、物理結(jié)構(gòu)，因此說物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)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(shù)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)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)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=0.707較好，請說明理由。答：當固有頻率一定時，求調(diào)整時間的極小值，可得當=0.707時，調(diào)整時間最短，也就是響應最快；又當=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(shù)是無窮大。6.二階系統(tǒng)的性能指標

16、中，如要減小最大超調(diào)量，對其它性能有何影響？答：要減小最大超調(diào)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(shù)或具有負的實部。或:特征方程的根均在根平面(復平面、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=0.7時，a=?解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：9(ss2(29a)s9得n一3，當-°7時'*阿。2欲使圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應的最大超調(diào)量為20%，峰值時間為2秒，試確定K和Ki值。解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)s)=：C廻二一kR(

17、s)s+ks+k；=e1-65=0.2二-0.4565=2n=8.06=k=2=49.8:50ki2nk-0.13.3單位反饋開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二10(sa)s(s2)(s10)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的a值。10(sa)解：(1)求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)hs二一3s_10十10(s+a)s(s2)(s10)10(s+a)_10s+10a32s(s2)(s10)10(sa)s12s30s10a32s312s230s10a=03010a(2) 得特征方程為：(3) 列勞斯表S31S2121S(360-10a)/12S010a得:(360-10a)>0，10a>0,從而得0<a<36

18、。K4.設單位反饋開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)二五帀，求出閉環(huán)阻尼比為0.5時所對應的K值，并計算此K值下的。25s250sKs210sK/5解：(1)求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)中=(5s50)1+s(5s50)(2)確定振蕩頻率和阻尼比:非=0.5,得K=500(3)計算性能指標:tr：arCCOS_=0.24,tp-=0.36,ts_ijr；=e=16%5單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為1Gk(s)二，求系統(tǒng)在單位階躍信號輸入下的穩(wěn)態(tài)偏差。s+1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(shù)k為：1k"limG(s)H(s)=”mG(s)",.ess0.5。6.已知具有局部反饋回路的

19、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；12(2) 求輸入為x(t)t時，系統(tǒng)的靜態(tài)加速度誤差系數(shù)Ka；2(3) 說明系統(tǒng)的局部反饋Kfs對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess的影響。解:1)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)=,s(s+Kf+1)比s(s+Kf+1)則閉環(huán)傳遞函數(shù)為：(S)2s3(1Kf)s2s14土s+1s2(s+Kf+1)+s+1s2(sKf1)系統(tǒng)的特征方程為：D(s)=s3s2(Kf1)s仁0列勞斯表:由勞斯穩(wěn)定性判據(jù)知要使系統(tǒng)穩(wěn)定條件則1+Kf>0，得：心>0Kf02）由開環(huán)傳遞函數(shù)知系統(tǒng)為n系統(tǒng)，所以靜態(tài)加速度誤差系數(shù)Ka為:Kas1s2(sKf1)1Kf13s