自動(dòng)控制原理題目參考答案

1、一、填空題1 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)。2 一線性系統(tǒng)，當(dāng)輸入是單位脈沖函數(shù)時(shí)，其輸出象函數(shù)與 傳遞函數(shù) 相同。3一階系統(tǒng)當(dāng)輸入為單位斜坡函數(shù)時(shí)，其響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差恒為 時(shí)間常數(shù)T 。4 控制系統(tǒng)線性化過程中，線性化的精度和系統(tǒng)變量的 偏移程度 有關(guān)。5 對于最小相位系統(tǒng)一般只要知道系統(tǒng)的 開環(huán)幅頻特性 就可以判斷其穩(wěn)定性。6 一般講系統(tǒng)的位置誤差指輸入是 階躍信號 所引起的輸出位置上的誤差。7 超前校正是由于正相移的作用，使截止頻率附近的 相位 明顯上升，從而具有較大的穩(wěn)定裕度。8 二階系統(tǒng)當(dāng)共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)位于 +-45度 線上時(shí)，對應(yīng)的阻尼比為0.707。9 PID調(diào)節(jié)中的“P”指的是

2、比例 控制器。10 若要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)距虛軸越_ 遠(yuǎn) 越好。11 在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為_水箱 ，被控量為_水溫 。12 自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當(dāng)控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時(shí)，稱為_ 開環(huán)控制方式 ；當(dāng)控制裝置與受控對象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí)，稱為_ 閉環(huán)控制方式 ；含有測速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)，屬于_ 開環(huán)控制方式 。13 穩(wěn)定是對控制系統(tǒng)最基本的要求，若一個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線為衰減振蕩，則該系統(tǒng)_ 穩(wěn)定 _。判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，在時(shí)域分析中采用_ 勞斯判據(jù) _；在頻域分析中采用_ 奈氏判據(jù) _。14、

3、傳遞函數(shù)是指在_ 零 _初始條件下、線性定常控制系統(tǒng)的_ 輸入拉式變換 _與_ 輸出拉式變換 _之比。15 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 _-180-arctan（tw-Tw）/1+tTw _。16 頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)有著對應(yīng)關(guān)系，開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅值穿越頻率對應(yīng)時(shí)域性能指標(biāo)_ 調(diào)整時(shí)間t _，它們反映了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的_快速性 _。17 復(fù)合控制有兩種基本形式：即按 輸入 的前饋復(fù)合控制和按 擾動(dòng) 的前饋復(fù)合控制。18 信號流圖由節(jié)點(diǎn)_和_支路_組成。19 二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比的范圍為_（0，1）_。20 兩個(gè)傳遞函數(shù)分別為G1(s)與G2(s)

4、的環(huán)節(jié)，以并聯(lián)方式連接，其等效傳遞函數(shù)為，則G(s)為 G1(s)+ G2(s)（用G1(s)與G2(s) 表示）。21 PI控制器是一種相位_比例積分_的校正裝置。22 最小相位系統(tǒng)是指 S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)零點(diǎn)和開環(huán)極點(diǎn) 。23對于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：快速性_、_穩(wěn)定性_和準(zhǔn)確性。24如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)極點(diǎn)之間，則在這兩個(gè)極點(diǎn)間必定存在_一個(gè)分離點(diǎn) _。25如果要求系統(tǒng)的快速性好，則_閉環(huán)極點(diǎn)_ _應(yīng)距離虛軸越遠(yuǎn)越好。26_相角條件 _ 是確定平面上根軌跡的充分必要條件，而用_模值條件_ 確定根軌跡上各點(diǎn)的根軌跡增益k*的值。當(dāng)n-m_2_

5、_ 時(shí), 開環(huán)n 個(gè)極點(diǎn)之和等于閉環(huán)n個(gè)極點(diǎn)之和。27 二階振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻漸進(jìn)特性的高頻段的斜率為_ _（db/dec）。28 對自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個(gè)方面，即：_穩(wěn)定性_ _、快速性和_準(zhǔn)確性 _。29 控制系統(tǒng)的_ _稱為傳遞函數(shù)。一階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是_1/Ts+1_ _，二階系統(tǒng)傳函標(biāo)準(zhǔn)形式是_ 書本P88_（3-11）_。30 在經(jīng)典控制理論中，可采用_勞斯判據(jù) _、根軌跡法或_奈氏判據(jù) _等方法判斷線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。31控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，取決于系統(tǒng)_結(jié)構(gòu)_ _和_ 參數(shù)_, 與外作用及初始條件無關(guān)。32線性系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性，縱坐標(biāo)取值為_20lgA（w） _

6、，橫坐標(biāo)為_ lgw_。33奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)中，Z = P - R ，其中P是指_極點(diǎn)個(gè)數(shù) _，Z是指_零點(diǎn)個(gè)數(shù)_ _，R指_ _。（P186 幅角原理）34在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中，定義為_調(diào)節(jié)時(shí)間 _。是_ 超調(diào)量_。35 PI控制規(guī)律的時(shí)域表達(dá)式是P211 （6-12）_ _。PID 控制規(guī)律的傳遞函數(shù)表達(dá)式是_ P219_。36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_-90-arctanT1w-arctanT2w _。37“經(jīng)典控制理論”的內(nèi)容是以_傳遞函數(shù)_ _為基礎(chǔ)的。38控制系統(tǒng)線性化過程中，變量的偏移越小，則線性化的精度_越高 _。39某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

7、是，則系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)是_0.5相頻特性_ _。40延遲環(huán)節(jié)不改變系統(tǒng)的幅頻特性，僅使_ _發(fā)生變化。41若要全面地評價(jià)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，需要同時(shí)根據(jù)相位裕量和_幅值裕量 _來做出判斷。42一般講系統(tǒng)的加速度誤差指輸入是_勻加速度 _所引起的輸出位置上的誤差。43輸入相同時(shí)，系統(tǒng)型次越高，穩(wěn)態(tài)誤差越小_ _。44系統(tǒng)主反饋回路中最常見的校正形式是_串聯(lián)校正_和反饋校正。二、選擇題1. 系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，稱為（C ）A.系統(tǒng)綜合 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2. 慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（ A）上相等。A.幅頻特性的斜率 B.最小幅值 C.相位變化率

8、D.穿越頻率3. 通過測量輸出量，產(chǎn)生一個(gè)與輸出信號存在確定函數(shù)比例關(guān)系值的元件稱為（C ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件4. 從0變化到+時(shí)，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（ A）A.圓 B.半圓 C.橢圓 D.雙曲線5. 當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)的電樞電感后，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為輸出變量，電樞電壓為輸入變量時(shí)，電動(dòng)機(jī)可看作一個(gè)(B）A.比例環(huán)節(jié) B.微分環(huán)節(jié) C.積分環(huán)節(jié) D.慣性環(huán)節(jié)6. 若系統(tǒng)的開環(huán)傳 遞函數(shù)為，則它的開環(huán)增益為（ C ）A.1 B.2 C.5 D.107. 二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，則該系統(tǒng)是（ B ）A.臨界阻尼系統(tǒng) B.欠阻尼系統(tǒng) C.過阻尼系統(tǒng) D.零阻尼系統(tǒng)8.

9、 若保持二階系統(tǒng)的不變，提高n，則可以（B ）A.提高上升時(shí)間和峰值時(shí)間 B.減少上升時(shí)間和峰值時(shí)間 C.提高上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間 D.減少上升時(shí)間和超調(diào)量9. 一階微分環(huán)節(jié)，當(dāng)頻率時(shí)，則相頻特性為（ ）AA.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其（ ）DA.振蕩次數(shù)越多 B.穩(wěn)定裕量越大 C.相位變化越小 D.穩(wěn)態(tài)誤差越小11.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng) （ ）AA.穩(wěn)定 B.臨界穩(wěn)定 C.不穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定。12.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)k=（ ）時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。CA.10 B.20

10、 C.30 D.4013.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng)中包含正實(shí)部特征的個(gè)數(shù)有（ ）CA.0 B.1 C.2 D.314.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入為單位階躍時(shí)，則其位置誤差為（ ）CA.2 B.0.2 C.0.5 D.0.0515.若已知某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則它是一種（ ）DA.反饋校正 B.相位超前校正 C.相位滯后超前校正 D.相位滯后校正16.穩(wěn)態(tài)誤差ess與誤差信號E(s)的函數(shù)關(guān)系為（ ）BA. B. C. D. 17.在對控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度無明確要求時(shí)，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最方便的是（ ）AA.減小增益 B.超前校正 C.滯后校正 D.滯后-超前18.相位超前校正裝

11、置的奈氏曲線為（ ）BA.圓 B.上半圓 C.下半圓 D.45°弧線19.開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)= ,則實(shí)軸上的根軌跡為（ ）CA.(-3，) B.(0，) C.(-，-3) D.(-3，0)20.在直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，霍爾傳感器是用作（ ）反饋的傳感器。BA.電壓 B.電流 C.位移 D.速度21傳遞函數(shù)的概念適用于（ ）系統(tǒng)。DA線性、非線性 B線性時(shí)變 C非線性定常 D線性定常22高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點(diǎn)越靠近虛軸，則系統(tǒng)的 ( ) 。DA、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23某單位反饋系統(tǒng)對速度輸入信號的穩(wěn)態(tài)誤差為0.1，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳

12、遞函數(shù)（A ）。A沒有積分環(huán)節(jié)且開環(huán)放大倍數(shù)K=10 B有1個(gè)積分環(huán)節(jié)且開環(huán)放大倍數(shù)K=10C有1個(gè)積分環(huán)節(jié)且開環(huán)放大倍數(shù)K=0.1 D有2個(gè)積分環(huán)節(jié)且開環(huán)放大倍數(shù)K=0.124一個(gè)穩(wěn)定的二階系統(tǒng)的阻尼比滿足（ C）的條件時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)具有衰減震蕩的特征。A B C D 25當(dāng)開環(huán)傳遞函數(shù)的根軌跡增益從變化時(shí)，閉環(huán)根軌跡（B ）。A起于開環(huán)零點(diǎn)，終于開環(huán)極點(diǎn) B起于開環(huán)極點(diǎn)，終于開環(huán)零點(diǎn)C起于閉環(huán)極點(diǎn)，終于閉環(huán)零點(diǎn) D起于閉環(huán)零點(diǎn)，終于閉環(huán)極點(diǎn)26型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為（D ）。 A-20 (dB/dec) B-40 (dB/dec) C0 (dB/dec) D+20 (dB

13、/dec) 27求取系統(tǒng)頻率特性的方法有（ C）。A脈沖響應(yīng)法 B根軌跡法 C解析法和實(shí)驗(yàn)法 D單位階躍響應(yīng)法28已知某系統(tǒng)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，則該校正環(huán)節(jié)屬于（A ）。 A超前校正 B滯后校正 C超前-滯后校正 D滯后-超前校正29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 ( )。CA、 50 B、25 C、10 D、530一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，（ ）。BA有超調(diào) B當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較大時(shí)有超調(diào) C當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較小時(shí)有超調(diào) D無超調(diào) 31設(shè)某環(huán)節(jié)頻率特性為，當(dāng)，其頻率特性相位移為（ A）。A-180° B-90° C0° D45°32設(shè)二階振蕩環(huán)

14、節(jié)的傳遞函數(shù)，則其對數(shù)幅頻特性漸近線的轉(zhuǎn)角頻率為（ ）。CA2rad/s B8rad/s C4rad/s D16rad/s33已知單位反饋控制系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下，穩(wěn)態(tài)誤差ess為常數(shù)，則此系統(tǒng)為（ A）。A0型系統(tǒng) BI型系統(tǒng) C型系統(tǒng) D型系統(tǒng)34同一系統(tǒng)，不同輸入信號和輸出信號之間傳遞函數(shù)的特征方程（ A）。A相同 B不同 C不存在 D不定35 從0變化到+時(shí)，遲延環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為（ A）A圓 B半圓 C橢圓 D雙曲線 36傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？（C ）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37適合應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)是 ( A

15、 )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(shí)變系統(tǒng)C單輸入，單輸出的定常系統(tǒng) D非線性系統(tǒng)38開環(huán)傳遞函數(shù)，其中，則實(shí)軸上的根軌跡為（ ）AA. B. C. D. 39設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)的阻尼比為（B）A. B. C. D.140 1型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為（D ）A.-40(dB/dec)B.-20(dB/dec) C.0(dB/dec)D.+20(dB/dec)41求取系統(tǒng)頻率特性的方法有（C ）A脈沖響應(yīng)法 B根軌跡法 C解析法和實(shí)驗(yàn)法D單位階躍響應(yīng)法42一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn)，則 (D ) A準(zhǔn)確度越高 B準(zhǔn)確度越低 C響應(yīng)速度越快

16、D響應(yīng)速度越慢43一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，（ B）A無超調(diào) B當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較大時(shí)有超調(diào) C當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較小時(shí)有超調(diào) D有超調(diào)44設(shè)，當(dāng)k增大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)（ ）BA由穩(wěn)定到不穩(wěn)定 B由不穩(wěn)定到穩(wěn)定 C始終穩(wěn)定 D始終不穩(wěn)定45設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為，其根軌跡漸近線與實(shí)軸的交點(diǎn)為（C ）A0 B1 C2 D346在伯德圖中反映系統(tǒng)抗高頻干擾能力的是（ B） A.低頻段 B. 高頻段 C.中頻段 D.無法反映47若兩個(gè)系統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的（ D）A.閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn) B.開環(huán)零點(diǎn) C.閉環(huán)極點(diǎn) D.階躍響應(yīng)48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( B )A.充分條件 B.充分必要條件

17、 C.必要條件 D.以上都不是四、綜合題1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試求該系統(tǒng)的輸入輸出傳遞函數(shù)。提示：根據(jù)各個(gè)節(jié)點(diǎn) 列寫方程，然后解出傳遞函數(shù)2已知某系統(tǒng)在零初始條件下的單位階躍響應(yīng)為，求傳遞函數(shù)和系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)提示：求得C（s）R（s） 然后 得到傳遞函數(shù)，再根據(jù)脈沖激勵(lì)拉式變換，得到脈沖響應(yīng)拉式變換，然后逆變換！3試建立如下圖所示電路的動(dòng)態(tài)微分方程，并求傳遞函數(shù)。提示：設(shè)電容C兩端電壓為u1，列出方程，解得拉式變換U1(S)與Uo（s）關(guān)系，再根據(jù) U1(S)+Uo(s）=Ui（s） 得到傳遞函數(shù) 4已知。求原函數(shù) 拉式逆變換，你懂的！5一單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為, 試計(jì)算輸入分別為、和時(shí)，以及時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 輸入信號拉式變換以后，套用P117頁（3-67 3-68）公式6某控制系統(tǒng)如圖所示。其中控制器采用增益為的比例控制器，即，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的Kp值范圍。 這個(gè)，先求傳遞函數(shù)，再根據(jù)1+G(s)H(s)=0得到關(guān)于K的方程，然后根據(jù)勞斯判據(jù)（P1