石大控制工程基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)題及參考答案

控制工程基礎(chǔ)第13頁(yè)共16頁(yè)《控制工程基礎(chǔ)》課程綜合復(fù)習(xí)資料一、單選題1.判斷下面的說(shuō)法是否正確：偏差不能反映系統(tǒng)誤差的大小。(A)正確(B)錯(cuò)誤答案：B2.判斷下面的說(shuō)法是否正確：靜態(tài)速度誤差系數(shù)的定義是。(A)正確(B)錯(cuò)誤答案：B3.二階振蕩環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)G(s)=（）。(A)(B)(C)(D)答案：C4.函數(shù)的幅頻特性為（）。(A)(B)(C)(D)答案：D5.某一系統(tǒng)的誤差傳遞函數(shù)為，則單位反饋系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為（）。(A)(B)(C)(D)答案：A6.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其單位脈沖響應(yīng)函數(shù)（）。(A)(B)(C)(D)0答案：A7.圖中系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為（）。(A)(B)(C)(D)答案：C8.二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分別為，系統(tǒng)增益2，則其傳遞函數(shù)為（）。(A)(B)(C)(D)答案：D9.已知某一階慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)如圖所示，則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（）。(A)(B)(C)(D)答案：B10.圖中系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為（）。(A）(B)(C)(D)答案：C11.二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分別為，系統(tǒng)增益為5，則其傳遞函數(shù)為（）。(A）(B)(C)(D)答案：D12.已知某環(huán)節(jié)的幅相頻率特性曲線(xiàn)如圖所示，試判定它是何種環(huán)節(jié)（）。(A）一階慣性環(huán)節(jié)(B)一階微分環(huán)節(jié)(C)積分環(huán)節(jié)(D)滯后環(huán)節(jié)答案：A13.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其零、極點(diǎn)是（）。(A)(B)(C)(D)答案：B14.若，則（）。(A)(B)(C)(D)答案：B15.某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，則輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)幅值為（）。(A)(B)(C)(D)答案：C16.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為則此系統(tǒng)的相頻特性（）。(A）＋arctan2ω-arctan5ω(B)-＋arctan2ω-arctan5ω(C)--arctan2ω-arctan5ω(D)arctan2ω-arctan5ω答案：B17.某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，則輸入時(shí)穩(wěn)態(tài)幅值為（）。(A)(B)(C)2(D)1答案：B18.某系統(tǒng)傳遞函數(shù)是，當(dāng)輸入為時(shí)，其穩(wěn)態(tài)輸出（）。(A)(B)(C)(D)0答案：C19.求（）。(A)(B)(C)(D)答案：A20.根據(jù)拉氏變換的衰減定理（）。(A)(B)(C)(D)答案：C21.判斷下面的說(shuō)法是否正確：作為一個(gè)典型的反饋控制系統(tǒng)應(yīng)該包括給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件、及校正元件等。(A)正確(B)錯(cuò)誤答案：A22.欠阻尼條件下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)必定（）。(A)振蕩發(fā)散(B)單調(diào)發(fā)散(C)振蕩收斂(D)單調(diào)收斂答案：C23.對(duì)于系統(tǒng)抗干擾能力（）。(A)開(kāi)環(huán)強(qiáng)(B)閉環(huán)強(qiáng)(C)都強(qiáng)(D)都不強(qiáng)答案：B24.穩(wěn)態(tài)誤差除了與系統(tǒng)的型別、傳遞函數(shù)有關(guān)外，還與下述哪一項(xiàng)有關(guān)？(A)階次(B)振蕩頻率(C)阻尼比(D)輸入信號(hào)類(lèi)型答案：D25.當(dāng)系統(tǒng)初始狀態(tài)為零時(shí)，對(duì)于給定的輸入,系統(tǒng)輸出的拉氏變換完全取決于（）。(A)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)位置(B)系統(tǒng)的初始狀態(tài)(C)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(D)系統(tǒng)的固有特性答案：D26.閉環(huán)控制系統(tǒng)的主反饋取自系統(tǒng)（）。(A）給定輸入端(B)干擾輸入端(C)控制器輸出端(D)系統(tǒng)輸出端答案：D27.臨界阻尼條件下，二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)必定（）。(A）振蕩發(fā)散(B)單調(diào)發(fā)散(C)振蕩收斂(D)單調(diào)收斂答案：D28.PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用類(lèi)似于（）。(A)增益調(diào)整(B)相位超前校正(C)相位滯后校正(D)相位滯后-超前校正答案：C29.利用反饋校正來(lái)改變系統(tǒng)局部結(jié)構(gòu)與參數(shù)時(shí)，若用比例反饋包圍二階振蕩環(huán)節(jié)，其結(jié)果為（）。(A)比例環(huán)節(jié)(B)慣性環(huán)節(jié)(C)二階振蕩環(huán)節(jié)(D)積分環(huán)節(jié)答案：C30.作為系統(tǒng)（）。(A)開(kāi)環(huán)不振蕩(B)閉環(huán)不振蕩(C)開(kāi)環(huán)一定振蕩(D)閉環(huán)一定振蕩答案：A二、問(wèn)答題1.寫(xiě)出慣性環(huán)節(jié)表達(dá)式、二階振蕩環(huán)節(jié)表達(dá)式。答案：慣性環(huán)節(jié)表達(dá)式：二階振蕩環(huán)節(jié)表達(dá)式：或2.寫(xiě)出拉氏變換的微分定理、初值定理。答案：拉氏變換的微分定理：拉氏變換的初值定理：3.一階慣性環(huán)節(jié)如何根據(jù)其單位階躍響應(yīng)確定時(shí)間常數(shù)T？答：兩種方法任選其中之一即可。方法1：一階慣性環(huán)節(jié)單位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)在處響應(yīng)曲線(xiàn)的斜率為。方法2：輸出值為0.632對(duì)應(yīng)的時(shí)間。4.已知單位負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)為，試求靜態(tài)誤差系數(shù)、和答：5.已知單位負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)前向通道傳遞函數(shù)為，試求靜態(tài)誤差系數(shù)、和答：6.隨著由，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)奈奎斯特圖順時(shí)針沿著單位圓轉(zhuǎn)無(wú)窮圈，這表明該系統(tǒng)具有什么特征環(huán)節(jié)？答：表明該系統(tǒng)具有延遲環(huán)節(jié)。7.已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，試求帶零階保持器的其廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)。答：廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)8.線(xiàn)性離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？若離散系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為，該系統(tǒng)是否穩(wěn)定？答：線(xiàn)性離散穩(wěn)定的充要條件是：閉環(huán)特征根的模位于Z平面單位圓內(nèi)。因?yàn)?，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。9.請(qǐng)解釋?zhuān)合辔辉Ａ縭、幅值裕量Kg。答案：設(shè)wc為剪切頻率(與單位圓相交,L(w)=0)，相頻特性與-180線(xiàn)的相位差就是相位裕量。當(dāng)w為相位交界頻率wπ時(shí)(與實(shí)軸相交，Φ(wπ)=－180°)，開(kāi)環(huán)幅頻特性|G(jw)|的倒數(shù)稱(chēng)為幅值裕量。10.簡(jiǎn)述延遲環(huán)節(jié)的Bode圖的特征。答：隨著由，延遲環(huán)節(jié)的Bode圖的相角也趨向于無(wú)窮。11.什么是極坐標(biāo)圖？答案：頻率響應(yīng)G(jw)是輸入頻率w的復(fù)變函數(shù)，當(dāng)w從0→∞時(shí)，G(jw)作為一個(gè)矢量，其端點(diǎn)在復(fù)平面內(nèi)相對(duì)應(yīng)的軌跡。12.某研究生完成的一個(gè)單輸入單輸出的線(xiàn)性鉆機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)專(zhuān)家認(rèn)定誤差太大。如果要減小系統(tǒng)誤差都可以采取哪些方法？答：⑴保證系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)（或元件），特別是反饋回路中元件的參數(shù)具有一定的精度和恒定性；⑵對(duì)輸入信號(hào)而言，增大開(kāi)環(huán)放大系數(shù)，以提高系統(tǒng)對(duì)給定輸入的跟蹤能力；⑶對(duì)干擾信號(hào)而言，增大輸入和干擾作用點(diǎn)之間環(huán)節(jié)的放大系數(shù)，有利于減小穩(wěn)態(tài)誤差；⑷增加系統(tǒng)前向通道中積分環(huán)節(jié)數(shù)目，使系統(tǒng)型號(hào)提高，可以消除不同輸入信號(hào)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。13.請(qǐng)解釋?zhuān)鹤詣?dòng)控制、反饋答案：自動(dòng)控制：即在不需要人直接參與的條件下，依靠控制器是受控對(duì)象按預(yù)定技術(shù)要求進(jìn)行工作，使被控量等于輸入量（或使被控量與輸入量保持某種函數(shù)關(guān)系）。反饋指由檢測(cè)裝置把輸出信號(hào)全部或部分返回輸入端，使之與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程。14.欠阻尼二階振蕩系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的振蕩幅度的影響因素是什么？如何影響？答：二階振蕩系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)的振蕩幅度隨阻尼比減小，其振蕩幅度加大。15.敘述乃奎斯特曲線(xiàn)圖的繪制方法？答案：①寫(xiě)出幅頻特性和相頻特性的表達(dá)式；②分別求出頻率為0和無(wú)窮大時(shí)候表達(dá)式；③求出乃氏圖與實(shí)軸和虛軸的焦點(diǎn)；④必要時(shí)畫(huà)出乃氏圖中間幾點(diǎn)；⑤勾畫(huà)出大致曲線(xiàn)。三、綜合題1.試述二階系統(tǒng)在ξ不同條件下條件下特征根分布及其單位階躍響應(yīng)特征。答：2.試求的拉氏變換。答案：3.設(shè)單位反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。試求系統(tǒng)的幅值裕量和相位裕量，并判斷系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性。答：系統(tǒng)的幅值裕量：L(w)＝0，w＝wc可算出wc＝6.248rad/sφ(w)=-π，w＝wπ可算出wπ＝15.811rad/s當(dāng)w＝wc＝6.248rad/s時(shí)：r=180-90-arctan1.2496－arctan0.12496=90-51.33-7.123=31.547當(dāng)w＝wπ＝15.811rad/s時(shí)：A(w)=0.18182Kg=1/A(w)=5.5由r，Kg可知系統(tǒng)穩(wěn)定4.如圖所示系統(tǒng)中，，，，系統(tǒng)輸入，系統(tǒng)的干擾，試判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并計(jì)算當(dāng)系統(tǒng)輸入和干擾同時(shí)作用時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。答案：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的特征方程為：勞斯判據(jù)：s30.14s21.435s11.5s01.5由勞斯陣可知，系統(tǒng)穩(wěn)定。Xi輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差：⑴Xi(t)作用得到的偏差：0.11428⑵干擾作用得到的偏差：-0.05系統(tǒng)整體的誤差：5.系統(tǒng)如圖所示，試求其無(wú)阻尼自然角頻率，阻尼比，超調(diào)量，峰值時(shí)間，調(diào)整時(shí)間（誤差帶為）。答：首先求出其傳遞函數(shù)，化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特征量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。故可求：，，6.已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函由動(dòng)力學(xué)方程確定（其中人r(t)為開(kāi)環(huán)輸入，y(t)為開(kāi)換輸出）求：⑴試求系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函；⑵確定系統(tǒng)的閉環(huán)傳函、偏差傳函；⑶確定閉環(huán)系統(tǒng)零點(diǎn)；⑷計(jì)算輸入為單位階躍函數(shù)時(shí)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。答：⑴對(duì)動(dòng)力學(xué)方程做拉式變換有：系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳函：⑵偏差傳遞函數(shù)閉環(huán)傳函⑶系統(tǒng)有一個(gè)零點(diǎn)為0；⑷系統(tǒng)輸入函數(shù)為單位階躍函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差表達(dá)式7.求函數(shù)的原函數(shù)。答案：8.某系統(tǒng)如圖所示，試求其無(wú)阻尼自然振蕩角頻率，阻尼比，超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間（進(jìn)入的誤差帶）。解：⑴求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)故，⑵9.判斷如圖所示的采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采樣周期T=0.25s解：系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為閉環(huán)特征多項(xiàng)式為下面利用朱利判據(jù)，確定