自動控制原理試題庫含答案

n該系統(tǒng)的特征方程為,A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定;B、系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提r系統(tǒng)①系統(tǒng)②系統(tǒng)③gA、超前校正B、滯后校正C、滯后cn5、確定G(s),使干擾n(t)對系統(tǒng)輸出c(t)無影響。(4分)0所示:1、寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G0(s);(8分)作用而無反向聯(lián)系時,稱為;當(dāng)控制裝置與受控對象之間不但有蕩,則該系統(tǒng)。判斷一個閉環(huán)線性控制系統(tǒng)就是否穩(wěn)cB傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),A、準(zhǔn)確度越高A、含兩個理想微分環(huán)節(jié)B、含兩7、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)的系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,試:1、對自動控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個方面,即:、快速性與。2、控制系統(tǒng)的稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式就是,二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式就是。3、在經(jīng)典控制理論中,可采用、根軌跡法或等方法判斷線性控4、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,取決于系統(tǒng)與,與外作用及初始條件無關(guān)。5、線性系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性,縱坐標(biāo)取值為,橫坐標(biāo)為。6、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中,Z=P-R,其中P就是指,Z就是7、在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中,t定義為。σ%就8、PI控制規(guī)律的時域表達(dá)式就是。PID控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達(dá)式就是。9、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則其開環(huán)幅頻特性為,相頻特性二、判斷選擇題(每題2分,共16分)1、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差,正確的說法就是:()A、一型系統(tǒng)在跟蹤斜坡輸入信號時無誤差;C、增大系統(tǒng)開環(huán)增益K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差;D、增加積分環(huán)節(jié)可以消除穩(wěn)態(tài)誤差,而且不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)就是()。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);3、若某負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為()。4、非單位負(fù)反饋系統(tǒng),其前向通道傳遞函數(shù)為G(S),反饋通道傳遞函數(shù)為H(S),當(dāng)輸入信號為5、已知下列負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),應(yīng)畫零度根軌跡的就是()。6、閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(shù)幅頻特性的:A、低頻段B、開環(huán)增益C、高頻段D、中頻段8、關(guān)于系統(tǒng)零極點位置對系統(tǒng)性能的影響,下列觀點中正確的就是()A、如果閉環(huán)極點全部位于S左半平面,則系統(tǒng)一定就是穩(wěn)定的。穩(wěn)定性與閉環(huán)零點位置無關(guān);B、如果閉環(huán)系統(tǒng)無零點,且閉環(huán)極點均為負(fù)實數(shù)極點,則時間響應(yīng)一定就是衰減振蕩的;C、超調(diào)量僅取決于閉環(huán)復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點的衰減率,與其它零極點位置無關(guān);D、如果系統(tǒng)有開環(huán)極點處于S右半平面,則系統(tǒng)不穩(wěn)定。單位斜坡函數(shù),求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差(8分)。分析能否通過調(diào)節(jié)增益k,使穩(wěn)態(tài)誤差小于0、,若采用測速,若采用測速影響(6分)。五、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(一L(ω)dBL(ω)dBK一2四1、對于自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面,即:、與,其中最基本的要求就是。2、若某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s),則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)3、能表達(dá)控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法,叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有、等。4、判斷一個閉環(huán)線性控制系統(tǒng)就是否穩(wěn)定,可采用、、5、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則其開環(huán)幅頻特性為,相頻特性為。6、PID控制器的輸入－輸出關(guān)系的時域表達(dá)式就是,其相應(yīng)的傳遞函數(shù)為。1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù)F(s)=1+G(s)H(s),錯誤的說法就是()A、F(s)的零點就就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點B、F(s)的極點就就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點C、F(s)的零點數(shù)與極點數(shù)相同D、F(s)的零點就就是閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點2、已知負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則該系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點越靠近S平面原點A、準(zhǔn)確度越高B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為()。5、若兩個系統(tǒng)的根軌跡相同,則有相同的:A、閉環(huán)零點與極點B、開環(huán)零點C、閉環(huán)極點D、階躍響應(yīng)c7、關(guān)于PI控制器作用,下列觀點正確的有()A、可使系統(tǒng)開環(huán)傳函的型別提高,消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差;B、積分部分主要就是用來改善系統(tǒng)動態(tài)性能的;C、比例系數(shù)無論正負(fù)、大小如何變化,都不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性;D、只要應(yīng)用PI控制規(guī)律,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定,下列觀點正確的就是()。A、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件就是:系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項系數(shù)都為正數(shù);B、無論就是開環(huán)極點或就是閉環(huán)極點處于右半S平面,系統(tǒng)不穩(wěn)定;C、如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項系數(shù)為負(fù)數(shù),系統(tǒng)不穩(wěn)定;D、當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零,幅值裕度大于1時,系統(tǒng)不穩(wěn)定。9、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正,下列觀點錯誤的就是()A、一個設(shè)計良好的系統(tǒng),相角裕度應(yīng)為45度左右;C、低頻段,系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動態(tài)性能要求決定;D、利用超前網(wǎng)絡(luò)進行串聯(lián)校正,就是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。10、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為當(dāng)輸入信號就是—CRC———2時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就是()j①21EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up5(2),①)c2、輸入;擾動;Lc答案L01;衰減振蕩①二、判斷選擇題(每題2分,共20分)解:1、建立電路的動態(tài)微分方程即KCL有2、求傳遞函數(shù)對微分方程進行拉氏變換得得傳遞函數(shù)K20nKsK令:n(1)系統(tǒng)有有3個開環(huán)極點(起點):0、-3、-3,無開環(huán)零點(有限終點);(1分)(2)實軸上的軌跡:(-∞,-3)及(-3,0);(1分)2rr繪制根軌跡如右圖所示。KKEQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up10(r),9)L(3,」KEQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up10(r),9)L(3,」系統(tǒng)穩(wěn)定時根軌跡增益Kr的取值范圍:Kr<54,(2分)系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時根軌跡增益Kr的取值范圍:4<Kr<54,(3分)4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:<K<6(1分)9解:1、從開環(huán)波特圖可知,原系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、一個積分環(huán)節(jié)、兩個慣性環(huán)節(jié)。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:4、(4分)可以采用以下措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度:增加串聯(lián)超前校正裝置;增加串聯(lián)滯后校正裝置;增加串聯(lián)滯后-超前校正裝置;增加開環(huán)零點;增加PI或PD或PID控制器;在積分環(huán)節(jié)外試題二答案2、開環(huán)控制系統(tǒng);閉環(huán)控制系統(tǒng);閉環(huán)控制系統(tǒng)3、穩(wěn)定;勞斯判據(jù);奈奎斯特判據(jù)4、零;輸出拉氏變換;輸入拉氏變換22T222s二、判斷選擇題(每題2分,共20分)D三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)圖化簡,梅遜公式均可)。解:傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式(12:EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(P),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(P),2)〔〔〔3、根據(jù)計算結(jié)果,討論參數(shù)ξ、T對階躍響應(yīng)的影響。(6分)(2)當(dāng)時間常數(shù)T一定,阻尼系數(shù)ξ增大,調(diào)整時間ts減小,即暫態(tài)過程縮短;峰值時間tp增(3)當(dāng)阻尼系數(shù)ξ一定,時間常數(shù)T增大,調(diào)整時間ts增加,即暫態(tài)過程變長;峰值時間tp增(1)系統(tǒng)有有2個開環(huán)極點(起點):0、3,1個開環(huán)零點(終點)為:-1;(2分)rrrrrrrs=j①r2、求系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時開環(huán)增益K的取值范圍系統(tǒng)穩(wěn)定時根軌跡增益Kr的取值范圍:Kr≥3,系統(tǒng)穩(wěn)定且為欠阻尼狀態(tài)時根軌跡增益Kr的取值范圍:Kr=3~9,(3分)開環(huán)增益K與根軌跡增益Kr的關(guān)系(1分)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:K=1~3(1分)解:1、系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為(2分)0o開環(huán)頻率幅相特性圖如圖2所示。判斷穩(wěn)定性:極坐標(biāo)圖不包圍(－1,j0)點,則N=02、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,求開環(huán)增益K:系統(tǒng)為1型,位置誤差系數(shù)KP=∞,速度誤差系數(shù)v故滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=3、滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求系統(tǒng)的相角裕度Y:o-oo-160oo試題三答案1、穩(wěn)定性(或:穩(wěn),平穩(wěn)性);準(zhǔn)確性(或:穩(wěn)態(tài)精度,精度)2、輸出拉氏變換與輸入拉氏變換在零初始條件下的比值;G(s)=——;3、勞斯判據(jù)(或:時域分析法);奈奎斯特判據(jù)(或:頻域分析法)4、結(jié)構(gòu);參數(shù)6、開環(huán)傳函中具有正實部的極點的個數(shù),(或:右半S平面的開環(huán)極點個數(shù));閉環(huán)傳函中具有正實部的極點的個數(shù)(或:右半S平面的閉環(huán)極點個數(shù),不穩(wěn)定的根的個數(shù));奈氏曲線逆時針方向包圍(-1,j0)整圈數(shù)。響應(yīng)的最大偏移量h(t)與終值h(∞)的差與h(∞)的比的百分?jǐn)?shù)。pi二、判斷選擇題(每題2分,共16分)vv但其上限要符合系統(tǒng)穩(wěn)定性要求?？捎蓜谒古袚?jù)決定其上限。系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程就是32構(gòu)造勞斯表如下323KK00解:系統(tǒng)的開環(huán)傳函其閉環(huán)特征多項式為D(s)*,得到等效開環(huán)傳函為實軸上根軌跡分布:[-∞,0］(2分)實軸上根軌跡的分離點:令得根軌跡有一根與負(fù)實軸重合的漸近線。由于開環(huán)傳函兩個極點p=-1±j3,一個有限零點1且零點不在兩極點之間,故根軌跡為以零點z1=0為圓心,以該圓心到分離點距離為半徑的圓根軌跡與虛軸無交點,均處于s左半平面。系統(tǒng)絕對穩(wěn)定。根軌跡如圖1所示。(4分)討論k大小對系統(tǒng)性能的影響如下:ss的復(fù)數(shù)極點。系統(tǒng)阻尼比ζ隨著k由零逐漸增大而增加。動態(tài)響應(yīng)為阻尼振蕩過程,k增加將使振蕩頻率wd減小(wd=wn1-ζ2),但響應(yīng)速n系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為開環(huán)頻率特性極坐標(biāo)圖00開環(huán)極坐標(biāo)圖如圖2所示。(4分)-Kτ-1解:從開環(huán)波特圖可知,系統(tǒng)具有比例環(huán)節(jié)、兩個積分環(huán)節(jié)、一個一階微分環(huán)節(jié)與一個慣性環(huán)2122故所求系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為解:(1)、系統(tǒng)開環(huán)傳函輸入信號為單位斜坡函數(shù)時的穩(wěn)態(tài)誤差為cx(3)、根據(jù)校正后系統(tǒng)對相位裕度的要求,確定超前環(huán)節(jié)應(yīng)提供的相位補償角0m(4)、校正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算mc(6)、計算超前網(wǎng)絡(luò)m在放大3、4倍后,超前校正網(wǎng)絡(luò)為校正后的總開環(huán)傳函為(2分)(7)校驗性能指標(biāo)0試題四答案3、微分方程傳遞函數(shù)(或結(jié)構(gòu)圖信號流圖)(任意兩個均可)4、勞思判據(jù)根軌跡奈奎斯特判據(jù)7、S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點及開環(huán)零點二、判斷選擇題(每題2分,共20分)三、(8分)寫出下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)結(jié)構(gòu)圖化簡,梅遜公式均可)。解:傳遞函數(shù)G(s):根據(jù)梅遜公式1對互不接觸回路:LL=G(s)H(s)G(s)H(s)EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up9(P),1)1、寫出該系統(tǒng)以根軌跡增益K*為變量的開環(huán)傳遞函數(shù);(7分)2、求出分離點坐標(biāo),并寫出該系統(tǒng)臨界阻尼時的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(8分)解:1、由圖可以瞧出,系統(tǒng)有1個開環(huán)零點為:1(1分);有2個開環(huán)極點為:0、-2(1分),而且由此可得以根軌跡增益K*為變量的開環(huán)傳函2、求分離點坐標(biāo)得12單位反饋系統(tǒng)在d1(臨界阻尼點)對應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,s解:由圖可得系統(tǒng)的開環(huán)傳函為因為該系統(tǒng)為單位負(fù)反饋系統(tǒng),則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,與二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形式比較,有解得-πζ/1-ζ2六、已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性L(①)與串聯(lián)校正裝置的對數(shù)幅頻特性L(①)