大工14秋《自動(dòng)控制原理》開卷考試期末復(fù)習(xí)題

1、自動(dòng)控制原理復(fù)習(xí)資料一、選擇題1、如果系統(tǒng)輸入的信號(hào)大多具有突變性質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用（A）作為實(shí)驗(yàn)信號(hào)。A階躍函數(shù) B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù) D脈沖函數(shù)2、上升時(shí)間是指響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值10%上升到（C）所需要的時(shí)間。A50% B60%C90% D100%3、等加速度函數(shù)指的是（C）。A階躍函數(shù) B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù) D脈沖函數(shù)4、（D）是單位階躍信號(hào)對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)。A開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)B開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)C閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn) D閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)5、對(duì)于高階系統(tǒng)，系統(tǒng)的（D）決定了系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)曲線的形狀。A零點(diǎn) B極點(diǎn)C零點(diǎn)或極點(diǎn) D零點(diǎn)和極點(diǎn)6、非線性元件的描述函數(shù)類似于線性元件的（D）。A幅值

2、特性 B幅頻特性C斜率特性 D頻率特性7、與負(fù)反饋系統(tǒng)的根軌跡方程相比，正反饋根軌跡的幅值條件（B），輻角條件（）。A相同，相同 B相同，不同C不同，相同 D不同，不同8、定值控制系統(tǒng)也叫（A）。A恒值控制系統(tǒng) B隨動(dòng)控制系統(tǒng)C復(fù)合控制系統(tǒng) D伺服控制系統(tǒng)9、（B）反映系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。A峰值時(shí)間 B調(diào)節(jié)時(shí)間C延滯時(shí)間 D上升時(shí)間10、對(duì)于二階系統(tǒng)，調(diào)節(jié)時(shí)間只取決于特征根的（A）。A實(shí)部 B虛部C實(shí)部和虛部 D不能確定11、相平面圖的對(duì)稱性可以從（C）來判斷。A相軌跡 B相軌跡的頻率C相軌跡的斜率 D相軌跡的幅值12、信號(hào)流圖中不含有（B）A節(jié)點(diǎn) B方框C支路 D增益13、某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為

3、，則當(dāng)輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為（D）。A10 B0.1C2.5 D14、根軌跡的分支數(shù)等于特征方程的階次，即（C）。A開環(huán)零點(diǎn)數(shù)mB開環(huán)極點(diǎn)數(shù)nC開環(huán)零點(diǎn)數(shù)m和開環(huán)極點(diǎn)數(shù)n中的較大者D開環(huán)零點(diǎn)數(shù)m和開環(huán)極點(diǎn)數(shù)n中的較小者15、典型環(huán)節(jié)中，（A）的幅頻特性和相頻特性都是常量。A比例環(huán)節(jié) B微分環(huán)節(jié)C慣性環(huán)節(jié) D積分環(huán)節(jié)16、控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)根軌跡有（B）條漸近線。A1 B2 C3 D4 17、系統(tǒng)中常見的非線性特性，當(dāng)輸入為（B）時(shí)，其輸出一般為同周期的（B）。A正弦函數(shù)，余弦函數(shù) B正弦函數(shù)，非正弦函數(shù)C余弦函數(shù)，正弦函數(shù) D余弦函數(shù)，非正弦函數(shù)18、將連續(xù)信號(hào)通過采樣開關(guān)變

4、換成（C）的過程稱為采樣過程。A數(shù)字信號(hào) B模擬信號(hào)C離散信號(hào) D脈沖信號(hào)19、順饋校正也稱（C）。A串聯(lián)校正 B并聯(lián)校正C前饋校正 D有源校正20、關(guān)于相平面法，下面說法錯(cuò)誤的是（B）。A相平面法只適用于一階、二階系統(tǒng)B相平面法僅適用于二階系統(tǒng)C相平面法可以分析穩(wěn)定性D相平面法可以分析系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)21、只有輸出支路沒有輸入支路的節(jié)點(diǎn)稱為（B）。A輸出節(jié)點(diǎn)B輸入節(jié)點(diǎn)C混合節(jié)點(diǎn)D前向通路22、對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)處于欠阻尼情況時(shí)，系統(tǒng)的特征根為（B）。A一對(duì)純虛根 B一對(duì)共軛復(fù)根C一對(duì)重實(shí)根 D兩個(gè)不相等實(shí)根23、傳遞函數(shù)屬于（C）。A比例環(huán)節(jié) B微分環(huán)節(jié)C慣性環(huán)節(jié) D積分環(huán)節(jié)24、線性系統(tǒng)

5、的穩(wěn)定性僅與系統(tǒng)（C）的分布有關(guān)。A開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn) B開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)C閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn) D閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)大工電機(jī)與拖動(dòng)課程考試試卷（A） 第4頁(yè) 共18頁(yè)25、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，其對(duì)數(shù)相頻特性為（B）。A BC D26、等加速度函數(shù)指的是( C )。A階躍函數(shù) B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù)D脈沖函數(shù)27、采樣過程從物理意義上可以理解為（ D ）。A信號(hào)調(diào)制過程 B模數(shù)轉(zhuǎn)換過程C數(shù)模轉(zhuǎn)換過程D脈沖調(diào)制過程28、如果系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)在復(fù)平面的右半面既沒有極點(diǎn)，也沒有零點(diǎn)，則稱該傳遞函數(shù)為（A）。A最小相位傳遞函數(shù) B積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)C慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) D微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)29、反饋校正

6、也稱（B）。A串聯(lián)校正 B并聯(lián)校正C前饋校正 D有源校正30、單位階躍函數(shù)的變換為（C）。A BC D二、判斷題1、采用消元處理后能形象直觀地表明輸入信號(hào)以及各中間變量在系統(tǒng)的傳遞過程。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 2、任何復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖都不外乎由串聯(lián)、并聯(lián)和反饋3種基本結(jié)構(gòu)交織組成。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 3、在工程實(shí)際中機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)可以近似為一階系統(tǒng)（ ）A正確 B錯(cuò)誤 4、過阻尼系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，動(dòng)作緩慢，所以一般控制系統(tǒng)都不設(shè)計(jì)成過阻尼系統(tǒng)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 5、閉環(huán)零點(diǎn)的分布決定了瞬態(tài)響應(yīng)曲線的形狀及指標(biāo)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 6、在s平面上，凡能滿足幅值條件的點(diǎn)都是系統(tǒng)的特征根。（ ）A正

7、確 B錯(cuò)誤 7、Z變換只能表征連續(xù)時(shí)間信號(hào)在采樣時(shí)刻上的信息。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 8、研究非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，只需要明確給定系統(tǒng)的初始狀態(tài)即可。（）A正確 B錯(cuò)誤 9、等傾斜線法是一種常用的繪制相平面圖的圖解法。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 10、極限環(huán)可以使系統(tǒng)性能變好。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 11、在離散系統(tǒng)中，一個(gè)采樣周期也稱為一拍。（ ）A正確 B錯(cuò)誤12、相平面內(nèi)的所有封閉曲線都是極限環(huán)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤13、負(fù)反饋可增強(qiáng)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。（ ）A正確 B錯(cuò)誤14、通常稱正反饋系統(tǒng)的根軌跡為180°根軌跡。（ ）A正確 B錯(cuò)誤15、運(yùn)動(dòng)方程為二階微分方程的系統(tǒng)稱為二階

8、系統(tǒng)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤16、非線性系統(tǒng)只有一個(gè)平衡狀態(tài)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤17、傳遞函數(shù)是在初始條件為零時(shí)定義的。（ ）A正確 B錯(cuò)誤18、拋物線函數(shù)可由對(duì)斜坡函數(shù)的微分而得到。（ ）A正確 B錯(cuò)誤19、根軌跡與虛軸的交點(diǎn)坐標(biāo)可以應(yīng)用勞斯判據(jù)列表的方法確定。（ ）A正確 B錯(cuò)誤20、反饋校正可以消除不可變部分的參數(shù)波動(dòng)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤21、傳遞函數(shù)既能表示輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系，又能反映中間變量。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 22、如果勞斯陣列表中第一列系數(shù)均為正數(shù)，則該系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 23、根軌跡與虛軸的交點(diǎn)坐標(biāo)可以應(yīng)用勞斯判據(jù)的方法確定。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 24、

9、從s域到z域的映射關(guān)系是由確定的。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 25、根軌跡是連續(xù)的，且以虛軸為對(duì)稱的曲線。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 26、一個(gè)系統(tǒng)或者一個(gè)部件，其結(jié)構(gòu)圖是唯一的。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 27、開環(huán)極點(diǎn)是滿足開環(huán)傳遞函數(shù)分子等于零的點(diǎn)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 28、如果勞斯表中代替為0的很小正數(shù)上下元素符號(hào)相同，表明特征方程具有一對(duì)虛根。（）A正確 B錯(cuò)誤 29、當(dāng)串聯(lián)環(huán)節(jié)之間無采樣開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)之積的Z變換。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 30、采用演繹法時(shí)，能夠滿足觀測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)模型有無窮多個(gè)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 31、傳遞函數(shù)和微分方程一樣，都可以表征系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

10、。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 32、對(duì)于一階系統(tǒng)，無論輸入何種信號(hào)，其輸出響應(yīng)都不會(huì)振蕩。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 33、信號(hào)流圖可以經(jīng)過等效變換求出輸出量與輸入量之間的傳遞函數(shù)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 34、由于能量有限、飽和限制等，積分環(huán)節(jié)的輸出不會(huì)無限增加。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 35、線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)和部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與外作用函數(shù)及初始條件無關(guān)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 36、相平面法是一種圖解法，適用于分析任何具有嚴(yán)重非線性特性的系統(tǒng)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 37、只有輸入支路的節(jié)點(diǎn)稱為輸出節(jié)點(diǎn)，它一般表示系統(tǒng)的輸出信號(hào)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 38、在工程實(shí)際中機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)可以近似為一階

11、系統(tǒng)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 39、過阻尼系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，動(dòng)作緩慢，所以一般控制系統(tǒng)都不設(shè)計(jì)成過阻尼系統(tǒng)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 40、Z變換只能表征連續(xù)時(shí)間信號(hào)在采樣時(shí)刻上的信息。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 41、同一個(gè)物理系統(tǒng)，可以用不同的數(shù)學(xué)模型來表達(dá)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤42、采用演繹法時(shí)，能夠滿足觀測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)模型有無窮多個(gè)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤 43、比例環(huán)節(jié)不失真也不延滯，故又稱為放大環(huán)節(jié)。（ ）A正確 B錯(cuò)誤44、控制系統(tǒng)在穩(wěn)定的情況下，一般都存在一定的穩(wěn)態(tài)誤差。（ ）A正確 B錯(cuò)誤45、勞斯陣列表第一列有負(fù)數(shù)，說明系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（ ）A正確 B錯(cuò)誤46、根軌跡是以實(shí)軸為對(duì)稱的，故根軌跡的

12、分離、會(huì)合點(diǎn)均位于實(shí)軸上。（ ）A正確 B錯(cuò)誤47、相位差隨頻率變化的特性稱為相頻特性。（ ）A正確 B錯(cuò)誤48、在正弦輸入信號(hào)作用下，線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出也是一個(gè)同頻率的正弦信號(hào)，所以幅值和相位不變。（ ）A正確 B錯(cuò)誤49、前饋校正是在系統(tǒng)主反饋回路之外采用的校正方式。（ ）A正確 B錯(cuò)誤50、保持器的外推作用表現(xiàn)為過去時(shí)刻的輸出信號(hào)是當(dāng)前時(shí)刻離散信號(hào)的外推。（ ）A正確 B錯(cuò)誤答案：1 B 2 A 3 B 4 A 5 B 6 B 7 A 8 B 9 A 10 B 11 A 12 B 13 B 14 B 15 A 16 B 17 A 18 B 19 A 20 A 21 B 22 B 23

13、 A 24 A 25 B26 B 27 2B 8 A 29 A 30 B31 A 32 B 33 A 34 A 35 A 36 B 37 A 38 B 39 A 40 A 41 A 42 B 43 A 44 A 45 B 46 B 47 A 48 B 49 A 50 B 三、簡(jiǎn)答題1、 最小相位系統(tǒng)的定義是什么？答：如果系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)在復(fù)平面s的右半面既沒有極點(diǎn)，也沒有零點(diǎn)，則稱該傳遞函數(shù)為最小相位傳遞函數(shù)，具有最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)稱為最小相位系統(tǒng)。2、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量用什么衡量？答：幅值裕量和相角裕量3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的定義是什么？答：將連續(xù)信號(hào)經(jīng)過采樣并變換成離散的數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)稱為

14、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。4、簡(jiǎn)述Shannon定理的主要內(nèi)容。答：如果對(duì)一個(gè)具有有限頻譜的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，當(dāng)采樣角頻率或采樣頻率時(shí)，則由采樣得到的離散信號(hào)能夠無失真地恢復(fù)到原來的連續(xù)信號(hào)。5、閉環(huán)頻域性能指標(biāo)有哪幾種？答：諧振峰值、諧振頻率和帶寬頻率。6、對(duì)數(shù)頻率特性曲線由哪兩部分組成？答：對(duì)數(shù)幅頻特性和對(duì)數(shù)相頻特性。7、針對(duì)開環(huán)頻率特性所提出的指標(biāo)有哪幾種？答：剪切頻率、相角裕度和幅值裕度。8、試概述非線性系統(tǒng)在工程上常用的三種分析方法。答：相平面法、描述函數(shù)法和逆系統(tǒng)法。9、針對(duì)閉環(huán)幅頻特性所提出的指標(biāo)有哪幾種？答：閉環(huán)諧振峰值、諧振角頻率和帶寬頻率。10、應(yīng)用勞斯判據(jù)可以判別系統(tǒng)的哪幾部分性能？答

15、：系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性、系統(tǒng)的絕對(duì)穩(wěn)定性、求解系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界參數(shù)、分析系統(tǒng)參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響。四、計(jì)算題1、某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試用勞斯判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解： 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 4分因此，系統(tǒng)的特征方程為：列寫勞斯陣列表如下： 第一列系數(shù)都是正數(shù)，故系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 2、某負(fù)反饋控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為。試確定使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的T值范圍。解：閉環(huán)特征方程： 由第1列元素符號(hào)大于0，得使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的T值范圍：0<T<4 。3、下列兩串聯(lián)環(huán)節(jié)和之間無采樣開關(guān)，試求串聯(lián)環(huán)節(jié)等效的脈沖傳遞函數(shù)。 解：串聯(lián)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為 根據(jù)線性定理我們可知 4、設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)

16、傳遞函數(shù)為。已知系統(tǒng)的誤差響應(yīng)為 ，試求系統(tǒng)的阻尼比、自然振蕩頻率。解：閉環(huán)特征方程為 由已知誤差響應(yīng)看出，輸入必為，且系統(tǒng)為過阻尼二階系統(tǒng)。故 系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)為 , 令 得 ， 將代入上式得 ， 5、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的幅頻特性如下圖所示，試求當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。解：由圖可知，起始斜率為零，因此系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中應(yīng)不含積分環(huán)節(jié)；應(yīng)為兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率。由此可寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 （1） 其中開環(huán)增益由圖幅頻特性低頻起始斜率為零求得： , 再將，代入（1）式，得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 6、設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)階躍響應(yīng)性能指標(biāo)、和。解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞

17、函數(shù)為 由上式可以得到： 則可以求得： 7、按步驟化簡(jiǎn)如下圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求傳遞函數(shù)。解：步驟1：首先將前面的綜合點(diǎn)后移，后面引出點(diǎn)前移得到如下圖所示結(jié)構(gòu)。 步驟2：再將以及組成的小回路實(shí)行反饋?zhàn)儞Q，得到如下結(jié)構(gòu)圖。 再將上圖實(shí)行串聯(lián)及反饋?zhàn)儞Q，得到總的傳遞函數(shù)為 8、如下圖（a）所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖(b)所示。試確定系統(tǒng)參數(shù)K和。（計(jì)算結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后1位。） (a) (b)解：系統(tǒng)傳函：由圖知：百分比超調(diào)量峰值時(shí)間因此：，。所以，9、已知單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求閉環(huán)極點(diǎn)的實(shí)部均小于，試確定的取值范圍。Ph148解：系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為： 由題意可令，即將代入閉

18、環(huán)特征方程，有 整理得： 列勞斯表如下： 1 2 5 0 則使系統(tǒng)穩(wěn)定的的取值范圍為：， 解得 10、某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。（1）寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；（2）試求系統(tǒng)的相位裕度，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：（1）設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為： 由系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線可知，兩個(gè)轉(zhuǎn)角頻率分別為 由，求得K=10。 所以： （2）由，得 所以， 系統(tǒng)是穩(wěn)定的，但裕度很小。 11. 二階離散系統(tǒng)如下圖所示。試求使系統(tǒng)穩(wěn)定的最大K值。設(shè)采樣周期T=0.5s。 解:開環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 閉環(huán)特征方程為 對(duì)上式進(jìn)行W變換，簡(jiǎn)化后得 由勞斯判據(jù)知，若使系統(tǒng)穩(wěn)定，則要求 所以，系統(tǒng)穩(wěn)定。 五、綜合題1、設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求系統(tǒng)截止頻率，試求相應(yīng)的值及相角裕度。解：由題意可列： 其幅頻特性與相頻特性為： 令，有 于是相角裕度 由代入以上式子得到： ， 2、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如下圖所示，試計(jì)算該系統(tǒng)在作用下的穩(wěn)定誤差和相角裕度。解：由題圖可確定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)： 其中滿足方程 即，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為： 由系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可以看出系統(tǒng)為型，且開環(huán)增益。則當(dāng)作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為： 由題意我們可得剪切頻率滿足方程 則相角裕度為 3、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求：（1） 使系統(tǒng)幅值裕度