自動控制技術習題

自動控制原理習題一、單選題1．根據(jù)控制方式，控制系統(tǒng)可分為（）。A.反饋控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng) B.線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)C.恒值控制系統(tǒng)和隨動控制系統(tǒng) D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)2．系統(tǒng)的動態(tài)性能包括（）。A．穩(wěn)定性、平穩(wěn)性 B．快速性、穩(wěn)定性C．平穩(wěn)性、快速性 D．穩(wěn)定性、準確性1．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？（）。A.輸入信號B.初始條件C.系統(tǒng)的結構參數(shù)D.輸入信號與初始條件2.適合應用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是（）。A.單輸入、單輸出的線性定常系統(tǒng)B.單輸入、單輸出的線性時變系統(tǒng)C.單輸入、單輸出的定常系統(tǒng)D.非線性系統(tǒng)1.如下圖所示系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)Gk(s)=（）。C(s)C(s)－R(s)－G3H1G1G2+H2A.B.C.D.2.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,則其無阻尼固有頻率和阻尼比依次為（）。A.1,0.5 B.0.5,1 C.2,1 D.1,23.主導極點的特點是（）。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4.增大系統(tǒng)的開環(huán)增益，將使系統(tǒng)跟隨穩(wěn)態(tài)誤差()。A.變大B.變小C.不變D.不能確定5.系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：系統(tǒng)微分方程的特征方程的所有根()。A.必須均為負實根B.必須均位于復平面上的單位圓上C.必須均為純虛根D.必須均位于復平面上的左側6．如果典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應為減幅振蕩，則其阻尼比（）。A．ξ<0 B．ξ=0 C．0<ξ<1 D．ξ≥17.關于系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應，以下說法正確的是（）。A.就是穩(wěn)定系統(tǒng)的時間響應 B.是系統(tǒng)的過渡過程C.系統(tǒng)受到外加信號的激勵后,當時系統(tǒng)的輸出D.表征了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性8．下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法中，哪一個是在頻域里的判據(jù)（）。A.勞斯判據(jù) B.赫爾維茨判據(jù) C.奈奎斯特判據(jù) D.根軌跡法9．二階系統(tǒng)當0<<1時，若增加，則輸出響應的最大超調量將（）。A.增加 B.減小 C.不變 D.不定10.單位反饋系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差的正確含義是（）。A.在時，輸出速度與輸入速度的穩(wěn)態(tài)誤差B.在時，輸出位置與輸入位置的穩(wěn)態(tài)誤差C.在時，輸出位置與輸入位置的穩(wěn)態(tài)誤差D.在時，輸出速度與輸入速度的穩(wěn)態(tài)誤差1．比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=()。（典型環(huán)節(jié)？？）A.90°B.-90°C.0°D.-180°2．已知最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示，則其對應的開環(huán)傳遞函數(shù)為（）。A．B.C．D．3．二階振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性的高頻段的漸近線斜率為（）。A.-40dB/decB.+40dB/decC.-20dB/decD.+20dB/dec4.若開環(huán)傳函為,此時相位裕量和Ｋ的關系是（）。A.隨K增加而增大B.隨K增大而減小C.與K值無關D.以上都不是5．設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G(s)=，那么它的相位裕量的值為（）A.15o B.60o C.30o D.45o6、已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是()A、B、C、D、7、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在處提供最大相位超前角的是：（）。A、B、C、D、8．滯后——超前校正裝置的相角是，隨著的增大（）。A.先超前再滯后 B.先滯后再超前C.不超前也不滯后 D.同時超前滯后9．設系統(tǒng)校正前后的對數(shù)幅頻特性曲線如圖所示，則通過校正下列沒有改變的參數(shù)為（）。A．系統(tǒng)的型B.帶寬（0，）C.相角裕度D.截止頻率10.PI控制規(guī)律指的是()。A．比例、微分B．比例、積分C．積分、微分D.比例、積分、微分11．PID控制器的輸入輸出關系的時域表達式是（）。A． B．C． D．12.通常情況下，增加以下環(huán)節(jié)可改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的是()。A.積分B.慣性C.比例微分D.增大增益1、采樣系統(tǒng)結構如圖所示，求閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為（）。A． B．C． D．二、是非題1.開環(huán)控制的特點是控制精度低、結構簡單。（）2.線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)與系統(tǒng)本身結構、參數(shù)有關。（）3.最小相位系統(tǒng)是穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。（）4.系統(tǒng)閉環(huán)零點影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（）5．根軌跡是根的集合，必對稱于實軸。（）6．線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性只與閉環(huán)系統(tǒng)特征根有關。（）7．單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，如果k充分大系統(tǒng)就不穩(wěn)定。（）8．開環(huán)穩(wěn)定的系統(tǒng)將其閉環(huán)后的系統(tǒng)一定穩(wěn)定。（）9.一系統(tǒng)對斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為零,則該系統(tǒng)是一型系統(tǒng)。（）10.有彈簧—質量—阻尼的二階系統(tǒng),傳遞函數(shù)為,若增大系統(tǒng)的質量m,則系統(tǒng)的增大,減小。（）11.系統(tǒng)在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，說明系統(tǒng)不穩(wěn)定。（）12.延遲時間是指系統(tǒng)的階躍響應第一次達到穩(wěn)態(tài)值所對應的時間。（）13.峰值時間是指系統(tǒng)的階躍響應越過穩(wěn)態(tài)值達到第一個峰值所對應的時間。（）14.系統(tǒng)時間響應的瞬態(tài)分量反映系統(tǒng)的動態(tài)特性。（）15．在系統(tǒng)閉回路中引入積分環(huán)節(jié)就能消除穩(wěn)態(tài)誤差。（）16．對數(shù)頻率特性采用頻率的對數(shù)分度實現(xiàn)了橫坐標的非線性壓縮。（）17．利用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性時，需要考慮系統(tǒng)的型的影響。（）18．控制系統(tǒng)的頻率特性反映了正弦信號作用下系統(tǒng)響應的性能，它是系統(tǒng)數(shù)學模型的一種表達形式。（）19.積分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其幅值與頻率成指數(shù)關系。（）20.根據(jù)對數(shù)幅頻特性就能畫出相頻特性。（）21.采用串聯(lián)超前校正時，通?？墒剐Ｕ笙到y(tǒng)的截止頻率增大。（）22.當系統(tǒng)不滿足性能指標時，通過串聯(lián)校正方法一定能達到要求。（）23.某串聯(lián)校正裝置的傳函為，則它是超前校正。（）24.PI控器可以提高系統(tǒng)的型別，以消除或減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。()25．香農采樣定理要求采樣角頻率與最高次諧波角頻率滿足。()26.離散系統(tǒng)加入零階保持器后，由于其相位的滯后作用，使系統(tǒng)的動態(tài)特性變差。（）27.采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是：閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的極點均位于z平面的左半平面。（）三、填空題1．自動控制系統(tǒng)按控制方式可分為、和復合控制等。2．復合控制有兩種基本形式：即按的前饋復合控制和按的前饋復合控制。3．如圖示電路的傳遞函數(shù)，頻率特性；當誤差帶定義為0.05時，過渡過程時間為；當輸入信號為，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出=。4.系統(tǒng)的微分方程為在零初始條件下，以r為輸入，y為輸出的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為________。5．已知系統(tǒng)的微分方程為，設初始條件為零，則該系統(tǒng)的輸出為。6．各暫態(tài)分量衰減的快慢，取決于對應極點離的距離，某四階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，利用主導極點的概念，可以將此系統(tǒng)近似為。7.已知單位閉環(huán)負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的阻尼比為制法，自然振蕩頻率為制法；當時，該系統(tǒng)的階躍響應曲線為制法曲線，當時，該系統(tǒng)的階躍響應曲線為制法曲線。當時，該系統(tǒng)為制法系統(tǒng)，當制法時，該系統(tǒng)獲得最佳過渡過程。8．最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性三頻段分別反映的系統(tǒng)性能是①低頻段反映法；②中頻段反映法；③高頻段反映法。9.在頻率校正法中，串聯(lián)超前校正是利用串聯(lián)校正裝置在系統(tǒng)的頻區(qū)產生相角，以提高系統(tǒng)的，且使幅值穿越頻率，從而系統(tǒng)的響應速度。10．設系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其頻率特性的奈氏曲線與負實軸交點的頻率值ω為rad/s。11．已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求帶寬增加a倍，相位裕量保持不變，則K應為，T應為。12．試根據(jù)奈氏判據(jù)，判斷題圖(1)～(10)所示曲線對應閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四、分析題1．圖為工業(yè)爐溫自動控制系統(tǒng)的工作原理圖。要求：指出系統(tǒng)輸出量、給定輸入量、擾動輸入量、被控對象、檢測裝置和控制裝置的各組成部分（6分），并畫出系統(tǒng)方框圖（4分）。爐溫自動控制系統(tǒng)原理圖1．圖為水位控制系統(tǒng)的工作原理圖。要求：指出系統(tǒng)輸出量、給定輸入量、擾動輸入量、被控對象、檢測裝置和控制裝置的各組成部分（6分），并畫出系統(tǒng)方框圖（4分）。2．已知系統(tǒng)的結構圖如圖所示，圖中為輸入信號，為干擾信號，試求傳遞函數(shù)，以及。2．已知系統(tǒng)的結構圖如圖所示，圖中為輸入信號，為干擾信號，試求傳遞函數(shù)，。2．已知系統(tǒng)的結構圖如圖所示，圖中為輸入信號，為干擾信號，試求傳遞函數(shù)，以及。4．已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為或1）繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：分離點、與虛軸的交點等）；2）求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍。4．某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為或1）繪制該系統(tǒng)以根軌跡增益Kr為變量的根軌跡（求出：漸近線、分離點、與虛軸的交點等）；2）確定使系統(tǒng)滿足的開環(huán)增益的取值范圍。5、（共15分）某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線如圖5所示：1）寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；2）寫出該系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性、開環(huán)幅頻特性及開環(huán)相頻特性。3）求系統(tǒng)的相角裕度。4）若系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度？5．已知反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試：1）用奈奎斯特判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；2）若給定輸入r(t)=2t＋2時，要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.25，問開環(huán)增益K應取何值。3）求系統(tǒng)滿足上面要求的相角裕度。5.某系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖5-88所示，其中虛線表示校正前的，實線表示校正后的。要求確定所用的是何種串聯(lián)校正方式，寫出校正裝置的傳遞函數(shù)；確定使校正后系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益范圍；當開環(huán)增益時，求校正后系統(tǒng)的相角裕度和幅值裕度。5．已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性和串聯(lián)校正裝置的對數(shù)幅頻特性如下圖所示，原系統(tǒng)的幅值穿越頻率為，1）寫出原系統(tǒng)的開環(huán)傳函,并求其相角裕度，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；2）寫出校正裝置的傳遞函數(shù)，并判斷為何種校正方式；3）寫出校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)，畫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性，并用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。0.0