北京理工大學珠海學院控制工程2017年復習題.doc

控制基礎(chǔ)填空題(每空1分，共20分)1. 線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應用_ _原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。2反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和_ _的偏差進行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。3在單位斜坡輸入信號作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_ _。4當且僅當閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實部都是_ _時，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_ _連接。6線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在_ _時，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)e-at的拉氏變換為 。8線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，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_。10二階系統(tǒng)的阻尼比為 時，響應曲線為等幅振蕩。11在單位斜坡輸入信號作用下，型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_ _。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_控制系統(tǒng)、_ 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：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_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) 和_ 。18. 設(shè)系統(tǒng)的頻率特性(j)=R()+jI(),則幅頻特性|G(j)|= 。19. 分析穩(wěn)態(tài)誤差時，將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、I型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)，這是按開環(huán)傳遞函數(shù)的_ _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平面的_ _部分。21從0變化到+時，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標圖在_ _象限，形狀為_ _圓。22. 用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是_ _。23二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比的范圍為。24G(s)=的環(huán)節(jié)稱為_ _環(huán)節(jié)。25系統(tǒng)輸出量的實際值與_ _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_ _方程來描述。28二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是 。29設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為 。30. 根據(jù)控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為_ 控制系統(tǒng)、 _控制系統(tǒng)。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_ 制系統(tǒng)、_ _控制系統(tǒng)。35.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)=_ _時，為最佳阻尼系數(shù)。這時系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。1. 傳遞函數(shù)的定義是對于線性定常系統(tǒng),在 的條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與 之比。2. 瞬態(tài)響應是系統(tǒng)受到外加作用激勵后，從 狀態(tài)到 狀態(tài)的響應過程。3. 判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點是系統(tǒng)特征方程的根必須為 ，即系統(tǒng)的特征根必須全部在 是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。4. I型系統(tǒng)在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為 ，在單位加速度輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為 。5. 頻率響應是系統(tǒng)對 穩(wěn)態(tài)響應，頻率特性包括 兩種特性。6. 如果系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是 系統(tǒng)。7. 傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號無關(guān)，僅僅決定于 ，并且只適于零初始條件下的 系統(tǒng)。8. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號的形式及 有關(guān)。 單項選擇題： 2.反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有( ) A.反饋回路B.慣性環(huán)節(jié) C.積分環(huán)節(jié)D.PID調(diào)節(jié)器3.( )=,(a為常數(shù))。 A. LeatB. Leat C. Le(ta)D. Le(t+a)4.Lt2e2t=( ) A. B. C. D. 5.若F(s)=，則=( ) A. 4B. 2 C. 0D. 6.已知f(t)=eat,(a為實數(shù))，則L=( )A. B. C. D. 7.f(t)= ，則Lf(t)=( ) A. B. C. D. 8.某系統(tǒng)的微分方程為,它是( ) A.線性系統(tǒng)B.線性定常系統(tǒng) C.非線性系統(tǒng)D.非線性時變系統(tǒng)9.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=e2s，它是( ) A.比例環(huán)節(jié)B.延時環(huán)節(jié) C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)10.圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為( ) A. B. C. RCs+1 D. 11.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=,其無阻尼固有頻率n是( ) A. 10B. 5C. 2.5D. 2512.一階系統(tǒng)的單位脈沖響應曲線在t=0處的斜率為( ) A. B. KTC. D. 13.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=,則其單位階躍響應函數(shù)為( ) A. B. C. K(1et/T)D. (1eKt/T)14.圖示系統(tǒng)稱為( )型系統(tǒng)。 A. 0 B. C. D. 17.圖示對應的環(huán)節(jié)為( C ) A. Ts B. C. 1+Ts D. 18.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為D(s)=s3+14s2+40s+40=0，則此系統(tǒng)穩(wěn)定的值范圍為( ) A. 0B. 014D. 021.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=,其零、極點是( ) A.零點s=0.25,s=3;極點s=7,s=2B.零點s=7,s=2;極點s=0.25,s=3 C.零點s=7,s=2;極點s=1,s=3D.零點s=7,s=2;極點s=0.25,s=322.一系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,則系統(tǒng)的開環(huán)增益和型次依次為( ) A. 0.4，B. 0.4，C. 3，D. 3，24.二階系統(tǒng)的阻尼比，等于( ) A.系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù) B.臨界阻尼系數(shù)與系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)之比 C.系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比 D.系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)的倒數(shù)26.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)在r(t)=2t輸入作用下，其穩(wěn)態(tài)誤差為( ) A. B. C. D. 027.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=,在0時，其無阻尼固有頻率n與諧振頻率r的關(guān)系為( ) A. nrD. 兩者無關(guān)二、填空題(每小題2分，共10分)1.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的 、_和_ _有關(guān)。2.一個單位反饋系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為，則該閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為_ s3+5s2+4s+K=0_開環(huán)增益為_。3.二階系統(tǒng)在階躍信號作用下，其調(diào)整時間ts與阻尼比、_誤差帶_和_無阻尼固有頻_有關(guān)。填空題(每小題2分，共10分)1 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于 ( )A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 時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時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)=，該系統(tǒng)為 （ ）A0型系統(tǒng)BI型系統(tǒng)CII型系統(tǒng)DIII型系統(tǒng)5二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性，當時，其相位移為 ( )A-270B-180C-90D06. 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)前饋反饋復合控制系統(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采用負反饋連接時，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則其等效傳遞函數(shù)為 ( )ABCD8 一階系統(tǒng)G(s)=的時間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應達到穩(wěn)態(tài)值的時間 ( )A越長B越短C不變D不定9拉氏變換將時間函數(shù)變換成 （ ）A正弦函數(shù)B單位階躍函數(shù)C單位脈沖函數(shù) D復變函數(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C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11若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性的實部R()是 （ ）A B-C D-12. 微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( )A. 90 B. -90C. 0 D. -18013. 積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( )A. 90 B. -90C. 0 D. -18014.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(guān)？ （）A.輸入信號B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 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 C.充分必要條件 D.以上都不是16. 有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時，輸出分別為y1(t)和y2(t)。當輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(a1,a2為常數(shù))，輸出應為 （）A. a1y1(t)+y2(t)B. a1y1(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t)18. 設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)的阻尼比為 （） A.B. C. D. 119正弦函數(shù)sin的拉氏變換是 （ ）A.B.C.D. 20二階系統(tǒng)當01時，如果增加，則輸出響應的最大超調(diào)量將 （ ）A.增加B.減小C.不變D.不定21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22余弦函數(shù)cos的拉氏變換是 （ ）A.B.C.D. 23設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性幅值M()= （ ）A.B.C.D.24. 比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( )A.90 B.-90 C.0 D.-18025. 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的( C )來判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準則。A.開環(huán)幅值頻率特性 B.開環(huán)相角頻率特性C.開環(huán)幅相頻率特性 D.閉環(huán)幅相頻率特性26. 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.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)27. 一階系統(tǒng)的階躍響應， ( ) A.當時間常數(shù)T較大時有振蕩B.當時間常數(shù)T較小時有振蕩 C.有振蕩D.無振蕩29. 某二階系統(tǒng)阻尼比為0.2，則系統(tǒng)階躍響應為 ( )A. 發(fā)散振蕩 B. 單調(diào)衰減C. 衰減振蕩 D. 等幅振蕩二設(shè)有一個系統(tǒng)如圖1所示，k1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s)，當系統(tǒng)受到輸入信號 的作用時，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。(15分)解： 三一個未知傳遞函數(shù)的被控系統(tǒng)，構(gòu)成單位反饋閉環(huán)。經(jīng)過測試，得知閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應如圖2所示。(10分)問：(1) 系統(tǒng)的開環(huán)低頻增益K是多少？(5分)(2) 如果用主導極點的概念用低階系統(tǒng)近似該系統(tǒng)，試寫出其近似閉環(huán)傳遞函數(shù)；(5分)解：六系統(tǒng)如圖5所示，為單位階躍函數(shù)，試求：(10分)1. 系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自然頻率。(5分)2. 動態(tài)性能指標：超調(diào)量Mp和調(diào)節(jié)時間。(5分) 七如圖6所示系統(tǒng)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定且在單位斜坡輸入下時，K的數(shù)值。(10分) 由勞斯判據(jù)： 第一列系數(shù)大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定得 又有：2.25 可得：K4 4K54三、設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調(diào)量=9.6%、峰值時間tp=0.2秒時的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)和n的值。四、設(shè)一系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調(diào)量=5%、調(diào)整時間ts=2秒(=0.05)時的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)和n的值。五、設(shè)單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 求（1）系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自然頻率n；（2）系統(tǒng)的峰值時間tp、超調(diào)量、 調(diào)整時間tS(=0.02)；解：七、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K； （2）試求輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。八、 已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K； （2）試求輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。九、 已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K； （2）試求輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。十、設(shè)系統(tǒng)特征方程為s4+2s3+3