自动控制复习题.doc

1、1第一部分 填空题第一章 基本概念1自动控制是在人不直接 的情况下，利用外部装置使被控对象的某个参数（被控量）按 的要求变化。2由被控 和自动 按一定的方式连接起来，完成一定的自动控制任务，并具有预定性能的动力学系统，称为自动控制系统。3闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有 控制作用。此种系统 高，但稳定性较差。4开环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间只有 作用，没有反馈控制作用。此种系统 低，但稳定性较高。5在经典控制理论中，广泛使用的分析方法有_和_。6温度控制系统是一种 控制系统，一般对系统的 指标要求比较严格。7对于一个自动控制系统的性能要求可

2、以概括为三个方面：_、快速性和_。8火炮跟踪系统是一种 控制系统，一般对系统的 指标要求较高。9反馈控制系统是根据给定值和_的偏差进行调节的控制系统。第二章 数学模型1数学模型的形式很多，常用的有微分方程、_和状态方程等。2线性定常系统的传递函数，是在_条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。3传递函数只取决于系统的 参数，与外作用无关。4根据欧拉公式和拉普拉斯变换的线性法则，可以示出 的拉氏变换为 tsin， 的拉氏变换为 。tcos5根据拉普拉斯变换的定义，单位斜坡函数 t 的拉普拉斯变换为 ，指数函数 的ate拉普拉斯变换为 。6二阶振荡环节的标准传递函数是 。7多个环节

3、的并联连接，其等效传递函数等于各环节传递函数的_。8正弦函数 sint 的拉氏变换为_。函数 的拉氏变换为_。ate9利用_公式可以根据复杂的信号流图直接求出系统总的传递函数。第三章 时域分析法1线性定常系统的响应曲线仅取决于输入信号的_和系统的特性，与输入信号施加的时间无关。2一阶系统 的单位阶跃响应为 。1Ts3二 阶 系 统 两 个 重 要 参 数 是 ， 系 统 的 输 出 响 应 特 性 完 全 由 这 两 个 参 数 来 描 述 。4二阶系统的主要指标有超调量 MP%、调节时间 ts 和稳态输出 C()，其中 MP%和 ts 是系统的 指标，C()是系统的 指标。5在单位斜坡输入信

4、号的作用下，0 型系统的稳态误差 ess=_。6时域动态指标主要有上升时间、峰值时间、最大超调量和_。27线性系统稳定性是系统_特性，与系统的_无关。8时域性能指标中所定义的最大超调量 p 的数学表达式是_。9系统输出响应的稳态值与_之间的偏差称为稳态误差 ess。10二阶系统的阻尼比 在_范围时，响应曲线为非周期过程。11在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差 ess=_。12响应曲线达到过调量的_所需的时间，称为峰值时间 tp。13在单位斜坡输入信号作用下，I 型系统的稳态误差 ess=_。14二阶闭环控制系统稳定的充分必要条件是该系统的特征多项式的系数_。15引入附加零点，可以改善系

5、统的_性能。16如果增加系统开环传递函数中积分环节的个数，则闭环系统的稳态精度将 ，相对稳定性将_。17为了便于求解和研究控制系统的输出响应，输入信号一般采用_输入信号。第五章 频率法1线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_。2积分环节的幅相频率特性图为 ；而微分环节的幅相频率特性图为 。3一阶惯性环节 G(s)=1/(1+Ts) 的相频特性为 =_ _，比例微分环)(节 G(s)=1+Ts 的相频特性为 =_ _。)(4常用的频率特性图示方法有极坐标图示法和_图示法。5频率特性的极坐标图又称_图。6利用代数方法判别闭环控制系统稳定性的方法有_和赫尔维

6、茨判据两种。7设系统的频率特性为 ，则 称为 。)(jIR)j(G)(R8 从 0 变化到+时，惯性环节的频率特性极坐标图在_象限，形状为_圆。9频率特性可以由微分方程或传递函数求得，还可以用_方法测定。100 型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为_dB/dec，高度为 20lgKp。11型系统极坐标图的奈氏曲线的起点是在相角为_的无限远处。12积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为_dBdec。13惯性环节 G(s) 的对数幅频渐近特性在高频段范围内是一条斜率为20dBdec，1Ts且与 轴相交于 _的渐近线。第六章 系统校正1滞后校正装置最大滞后角的频率 = 。m2PD 控制

7、器是一种相位_的校正装置。3滞后超前校正装置奈氏图的形状为一个_。4根轨迹与虚轴相交，表明系统的闭环特征方程根中有_。5从相位考虑，PD 调节器是一种_校正装置。6串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和_。7就相角而言，PI 调节器是一种_校正装置。8超前校正装置的主要作用是在中频段产生足够大的_，以补偿原系统过大的滞后相角。3第二部分 判断题【 】1. 直接对控制对象进行操作的元件称为放大元件。【 】2. 某环节的传递函数是 ，则该环节可看成由比例、惯性、微分环节ssG235串联而组成。【 】3. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个积分

8、环节。【 】4比较点从输入端移到输出端， “加倒数”；引出点从输入端移到输出端， “加本身”。【 】5比较点从输出端移到输入端， “加本身”；引出点从输出端移到输入端， “加倒数”。【 】 6引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上并联越过的方块图单元的“倒数” 。【 】 7引出点后移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上并联越过的方块图单元的“本身” 。【 】8梅逊公式可用来求系统的输入量到系统中任何内部变量的传递函数。【 】9梅逊公式可用来求系统任意两个内部变量 C1(s)到 C2(s)之间的传递函数。【 】10当系统的输入具有突变性质时，可选择阶跃函数为典型输入信号。【 】11暂

9、态响应是指当时间 t 趋于无穷大时，系统的输出状态。【 】12. 一阶系统 G(s)= 的放大系数 K 愈小，则系统的输出响应的稳态值不变。1Ts【 】13. 已知系统为最小相位系统，则一阶惯性环节的相频变化范围为.0-90 。【 】14. 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为.0。【 】15在欠阻尼 01 情况下工作时，若 过小，则超调量大。【 】16. 若二阶系统的调整时间长，则说明系统的稳定性差。【 】17当系统的输入是随时间增长变化时，可选择斜坡函数为典型输入信号。【 】18稳态响应是指系统从刚加入输入信号后，到系统输出量达到稳定值前的响应过程。【 】19. 系

10、统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的充分必要条件。4【 】20闭环系统稳定的充要条件是系统所有特征根必须位于 S 平面的左半平面。【 】21. 对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的充分必要条件。【 】22. 系统的特征方程 ，可以判断系统为临界稳定。03524sD【 】23. 当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于 I 型系统其稳态误差为 1/k/。【 】24. 系统型次越高，稳定性越好，稳态误差越小。【 】25. 在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是减小增益。【 】26. 一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为 3

11、060。【 】27. 在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的相位来求得输出信号的幅值。【 】28采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益会下降 a 倍。【 】29. 在系统校正时，为降低其稳态误差优先选用超前校正。【 】30.超前校正装置的频率特性为 ，其最大超前相位角 为)1(12jTm。1arcsin2T【 】31滞后校正网络具有低通滤波器的特性，因而当它与系统的不可变部分串联相连时，会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率减小。【 】32进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率 与校正后的穿越频率 的关系相比，cc通常是 。c第三部分 选择题第二章 数

12、学模型1正弦函数 sin 的拉氏变换是（ ）tA. B.s 2sC. D. 2 12传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（ ）5A.输入信号 B.初始条件C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件3当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ ）A.比例环节 B.微分环节C.积分环节 D.惯性环节4对复杂的信号流图直接求出系统的传递函数可以采用( )A.终值定理 B.初值定理C.梅森公式 D.方框图变换5采用系统的输入、输出微分方程对系统进行数学描述是（ ）A.系统各变量的动态描述 B.系统的外部描述C.系统的内部描述 D.系统的

13、内部和外部描述6拉氏变换将时间函数变换成（ ）A正弦函数 B单位阶跃函数C单位脉冲函数 D复变函数7线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）A系统输出信号与输入信号之比B系统输入信号与输出信号之比C系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比8方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ ）A乘积 B代数和C加权平均 D平均值9由电子线路构成的控制器如图，它是（ ）A.PI 控制器B.PD 控制器C.PID 控制器D.P 控制器10PID 控制器的传递函数形式是（ ）A5+3s B5+3 s1C5+3s+3 D5+s1 11PI

14、D 控制器中，积分控制的作用是（ ）A克服对象的延迟和惯性 B能使控制过程为无差控制C减少控制过程的动态偏差 D使过程较快达到稳定12单位斜坡函数 r(t)的数学表达式是 r(t)=（ ）Aa 2t Bt 2Ct Dvt13PI 控制器的传递函数形式是( )6A5+3s B5+4sC Ds415 )s31(14采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为 G(s)，反馈通道的传递函数为 H(s)，则其等效传递函数为( )A B)s(G1 )s(HG1C DH15终值定理的数学表达式为（ ）A B)(lim)(li)(0sXtxt )(lim)(li)(sXtxstC Dlili0xt lili0s

15、t16梅森公式的正确表达式为（ ）A Bnkp1 nkp1C Dnk1 k16函数 的拉氏变换是（ ）tcoseatA B2)s( 2)as(C Da1第三章 时域分析法1控制系统的上升时间 tr、调整时间 tS 等反映出系统的( )A.相对稳定性 B.绝对稳定性C.快速性 D.平稳性2时域分析中最常用的典型输入信号是（ ）A.脉冲函数 B.斜坡函数C.阶跃函数 D.正弦函数3一阶系统 G(s)= 的放大系数 K 愈小，则系统的输出响应的稳态值（ ）1TsA.不变 B.不定C.愈小 D.愈大4一阶系统 G(s)= 的时间常数 T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间( )1+sKA越长 B越

16、短C不变 D不定5二阶系统当 00,a0，则闭环控制系统)as(K的稳定性与（ ）A.K 值的大小有关 B.a 值的大小有关C.a 和 K 值的大小有关 D.a 和 K 值的大小无关13下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（ ）A.劳斯判据 B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据 D.根轨迹法14已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为 G（s）= ，当闭环sK1)s(H,(0h临界稳定时，K h 值应为（ ）A-1 B-0.1C0.1 D115已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（ ）A稳定 B临界稳定C不稳定 D无法判断16

17、设控制系统的开环传递函数为 G(s)= ，该系统为( )2s1(0A0 型系统 B1 型系统C2 型系统 D3 型系统17若系统的特征方程式为 s3+4s+1=0，则此系统的稳定性为( )A稳定 B临界稳定8C不稳定 D无法判断18设一单位反馈控制系统的开环传递函数为 G0(s)= ，要求 KV=20，则 K=( )2s(4A10 B20C30 D4019设 G(s)H(s)= ，当 k 增大时，闭环系统（ ）)5(210skA由稳定到不稳定 B由不稳定到稳定C始终稳定 D始终不稳定20令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的( )A代数方程 B特征方程C差分方程 D状态方程21

18、过阻尼系统的动态性能指标是调整时间 ts 和( )A峰值时间 tp B最大超调量 pC上升时间 tr D衰减比 p p第五章 频率特性1设积分环节的频率特性为 ，当频率 从 0 变化至时，其极坐标平面上的j/1)j(G奈氏曲线是（ ） 。A、正虚轴 B、负虚轴C、正实轴 D、负实轴2设微分环节的传递函数为 ，则其频率特性幅值 M( )=（ ） 。Ts)( A、 B、T 2C、 D、 3二阶振荡环节的相频特性 ，当 时，其相位移 为( )()A-270 B-180C-90 D04某校正环节传递函数 Gc(s)= ，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ ）1sA.(0,j0) B.(1,j0)C.(1

19、,j1) D.(10,j0)5利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（ ）A.稳态性能 B.动态性能C.稳态和动态性能 D.抗扰性能6若某系统的传递函数为 G(s)= ，则其频率特性的实部 R()是（ ）1TsKA B-2T1K 2T1KC D-7设某环节频率特性为 G(j ) ，当 ，其频率特性相位移 为（ ）14j2)(A-180 B-90C0 D4598设某系统开环传递函数为 G(s)= ，则其频率特性奈氏图起点坐标为)1s(0s(2( )A(-10，j0) B(-1，j0)C(1，j0) D(10，j0)9设某闭环传递函数为 ，则其频带宽度为（ ）1s0)(RYA010 rad/s B0

20、1 rad/sC0 0.1 rad/s D00.01 rad/s10设微分环节的频率特性为 ，当频率 从 0 变化至时，其极坐标平面上的奈jG)(氏曲线是（ ）A正虚轴 B负虚轴C正实轴 D负实轴11设某系统的传递函数 ，则其频率特性 的实部 （ ）10)(s)(jG)(RA B210 210C DT T12设惯性环节的频率特性为 ，当频率 从 0 变化至时，则其幅相频率特10)(jG性曲线是一个半圆，位于极坐标平面的（ ）A第一象限 B第二象限C第三象限 D第四象限13若某校正环节传递函数 Gc(s)= ，则其频率特性的奈氏图的起点坐标为（ ）10sA(10 , j0) B(1，j0 )C(

21、1，j1) D(10，j1)14设开环系统频率特性为 G（j ）= ，则其频率特性的奈氏图与负实轴)12)(交点的频率值 为（ ）A /s B1rad/srad2C rad/s D2rad/s15型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为( )A.-60(dB/dec) B.-40(dB/dec)C.-20(dB/dec) D.0(dB/dec)162 型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ ）A60dBdec B40dB decC 20dB dec D0dB dec171 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为（ ）A.-40(dB/dec) B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec)

22、 D.+20(dB/dec)1018设开环系统频率特性 G(j)= ,则其频率特性相位移 ()=-180 时对应频率3)j(10 为( )A.1(rad/s) B.3(rad/s)C.3(rad/s) D.10(rad/s)19设某闭环传递函数为 ，则其频带宽度为（ ）1.0)(sRYA010rads B05rad sC0 1rad s D00.1rads20某单位反馈控制系统开环传递函数 G(s)= ，若使相位裕量 =45， 的值应为多21少？（ ）A B21C D3 42121已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s) ，则相位裕量 的值为（ )1(2s）A30 B45C60 D902

23、2设单位负反馈系统的开环传函为 G(s)= ，那么它的相位裕量 的值为（ ）3)1s(2A.15 B.60C.30 D.4523设开环系统频率特性 G(j ，则其对数幅频特性的渐近线中频段斜)1.0j)(j1()率为（ ）A-60dB/dec B-40dB/decC-20dB/dec D0dB/dec24设二阶振荡环节的传递函数 G（s）= ，则其对数幅频特性渐近线的转角频率16s42为（ ）A2rad/s B4rad/sC8rad/s D16rad/s25系统的开环传递函数为 ，当 T=1s 时，系统的相位裕量为（ ）)1TS(s2)GkA30 B45C60 D9011第六章 系统校正1超前

24、校正装置的最大超前相角可趋近（ ）A90 B45C45 D902在串联校正中，校正装置通常（ ）A串联在前向通道的高能量段 B串联在前向通道的低能量段C串联在反馈通道的高能量段 D串联在反馈通道的低能量段3滞后超前校正装置的相角是，随着 的增大（ ）A.先超前再滞后 B.先滞后再超前C.不超前也不滞后 D.同时超前滞后4滞后超前校正装置的奈氏曲线为( )A.圆 B.上半圆C.下半圆 D.45弧线5滞后校正装置的最大滞后相位趋近（ ）A.-90 B. -45 C.45 D.906某串联校正装置的传递函数为 Gc(S)=K (00，t0 ）)21()41tteKtk如果将该系统构成单位反馈系统，试

25、绘制开环系统的频率响应曲线（幅相曲线） ，并求出使该闭不系统处于临界稳定时的 K 值和临界振荡频率。2、反馈控制系统的传递函数为 ，T0)10()sTG（1）画出系统的开环幅相频率特性曲线大致的形状，并分别标出系统稳定和不稳定时（-1，j0）点的位置；（2）由频率特性计算闭环系统稳定时 T 的临界值。3、已知一单位反馈系统，其开环传递函数 ，L、T1 、T2 均大于零，)1()(21ss试用奈氏判据判断系统稳定性。4、已知一单位反馈系统，其开环传递函数 ，A 、B、E 均大于零，试用奈ssG2)(氏判据判断系统稳定性。5、设单位反馈系统的结构如下图所示，试用奈奎斯特图确定使系统稳定时 K 的临

26、界值。R (s )s + 11k e-0 .8 s C (s )6、某三阶系统的开环传递函数为： )(.0()TssKG（1）若 T=0.1，分析闭环系统稳定时 K 的取值范围。（2）画出临界稳定时闭环系统的模拟电路图。7、某系统的开环传递函数为： )1()(321sTs（1）若 T1= 0.1、T2=1、T3=0.01，分析闭环系统稳定时 K 的取值范围。（2）画出临界稳定时闭环系统的模拟电路图。8、最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。要求：（1） 写出系统开环传递函数；（2） 利用稳定裕度判断系统的稳定性。18400.110-60dB /dec-40dB /dec-20dB /dec

27、L (dB )9、最小相角系统对数幅频渐近线如下图所示，请确定系统的传递函数。4 00 .1- 4 0+ 2 0L ( )3 02 05- 2 0- 6 00 1 2 3 41 0 010、某最小相位系统的开环对数幅频特性如下图所示。要求：（1）写出系统开环传递函数；（2）利用相位裕量判断系统的稳定性。第六章 系统校正1、已知无衰减超前校正网络的电路结构如下图所示。（1）求超前校正网络的传递函数、分度系数和时间常数。（2）画出超前校正网络的幅频特性和相频特性图。（3）求出最大超前角时的频率 、 和 ，并标示在相应的频率特性图上。 m)(mL192、已知滞后校正网络的电路结构如下图所示。（1）求滞后校正网络的传递函数、分度系数和时间常数。（2）画出滞后校正网络的幅频特性和相频特性图。（3）求出最大滞后角时的频率 、 和 ，并标示在相应的频率特性图上。 m)(mL3、某一单位反馈系统的开环传递函数为 ，设计一个超前校正装置，使校正后)2(4)sKG系统的静态速度误差系数 ,相位裕度 ，增益裕度 不小于 10dB。120sKv 50hlg04、设单位反馈系统的开环传递函数为 ，设计串联校正装置，满足).)()(12ssKr=8rad/s，(c)=40 。