自動控制原理題庫(經(jīng)典部分)

1、自動控制原理題庫一、解釋下面基本概念1、控制系統(tǒng)的基本控制方式有哪些？2、什么是開環(huán)控制系統(tǒng)？3、什么是自動控制？4、控制系統(tǒng)的基本任務是什么？5、什么是反饋控制原理？6、什么是線性定常控制系統(tǒng)？7、什么是線性時變控制系統(tǒng)？8、什么是離散控制系統(tǒng)？9、什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？10、將組成系統(tǒng)的元件按職能分類，反饋控制系統(tǒng)由哪些基本元件組成？11、組成控制系統(tǒng)的元件按職能分類有哪幾種？12、典型控制環(huán)節(jié)有哪幾個？13、典型控制信號有哪幾種？14、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標通常是指？15、對控制系統(tǒng)的基本要求是哪幾項？16、在典型信號作用下，控制系統(tǒng)的時間響應由哪兩部分組成?17、什么是控制系統(tǒng)時間響應的

2、動態(tài)過程？18、什么是控制系統(tǒng)時間響應的穩(wěn)態(tài)過程？19、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標有哪幾個？20、控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標是什么？21、什么是控制系統(tǒng)的數(shù)學模型？22、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有： 23、什么是控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)？24、建立數(shù)學模型的方法有?25、經(jīng)典控制理論中，控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有?26、系統(tǒng)的物理構成不同，其傳遞函數(shù)可能相同嗎?為什么?27、控制系統(tǒng)的分析法有哪些？28、系統(tǒng)信號流圖是由哪二個元素構成？29、系統(tǒng)結構圖是由哪四個元素組成？30、系統(tǒng)結構圖基本連接方式有幾種？31、二個結構圖串聯(lián)連接，其總的傳遞函數(shù)等于？32、二個結構圖并聯(lián)連接，其總的傳遞函數(shù)等于？33、對一個穩(wěn)定的控制

3、系統(tǒng)，其動態(tài)過程特性曲線是什么形狀？34、二階系統(tǒng)的阻尼比，其單位階躍響應是什么狀態(tài)？35、二階系統(tǒng)阻尼比減小時，其階躍響應的超調量是增大還是減?。?6、二階系統(tǒng)的特征根是一對負實部的共軛復根時，二階系統(tǒng)的動態(tài)響應波形是什么特點？37、設系統(tǒng)有二個閉環(huán)極點，其實部分別為：2；30，問哪一個極點對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響大？38、二階系統(tǒng)開環(huán)增益K增大，則系統(tǒng)的阻尼比減小還是增大？39、一階系統(tǒng)可以跟蹤單位階躍信號，但存在穩(wěn)態(tài)誤差？不存在穩(wěn)態(tài)誤差。40、一階系統(tǒng)可以跟蹤單位加速度信號。一階系統(tǒng)只能跟蹤單位階躍信號（無穩(wěn)態(tài)誤差）可以跟蹤單位斜坡信號（有穩(wěn)態(tài)誤差）41、控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點對應系統(tǒng)微

4、分方程的特征根。應是極點42、改善二階系統(tǒng)性能的控制方式有哪些？43、什么是二階系統(tǒng)？什么是型系統(tǒng)？44、恒值控制系統(tǒng)45、諧振頻率46、隨動控制系統(tǒng)47、穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)KV48、諧振峰值49、采用比例微分控制或測速反饋控制改善二階系統(tǒng)性能，其實質是改變了二階系統(tǒng)的什么參數(shù)？。50、什么是控制系統(tǒng)的根軌跡？51、什么是常規(guī)根軌跡？什么是參數(shù)根軌跡？52、根軌跡圖是開環(huán)系統(tǒng)的極點在s平面上運動軌跡還是閉環(huán)系統(tǒng)的極點在s平面上運動軌跡？53、根軌跡的起點在什么地方？根軌跡的終點在什么地方？54、常規(guī)根軌跡與零度根軌跡有什么相同點和不同點？55、試述采樣定理。56、采樣器的功能是？57、保持器的功

5、能是？二、填空題： 1、經(jīng)典控制理論中，控制系統(tǒng)的分析法有： 、 、。2、控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標有哪幾個？ 、 、 、 、 。3、改善二階系統(tǒng)的性能常用和 二種控制方法。4、二階系統(tǒng)中阻尼系數(shù)0，則系統(tǒng)的特征根是 ；系統(tǒng)的單位階躍響應為 。5、根據(jù)描述控制系統(tǒng)的變量不同，控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有： 、。6、對控制系統(tǒng)的被控量變化全過程提出的共同基本要求歸納為：、。7、采用比例微分控制或測速反饋控制改善二階系統(tǒng)性能，其實質是改變了二階系統(tǒng)的。8、設系統(tǒng)有二個閉環(huán)極點，實部分別為：2；30，哪一個極點 對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響大？9、反饋控制系統(tǒng)的基本組成元件有 元件、 元件、 元件、元件、元件。10、經(jīng)

6、典控制理論中，針對建立數(shù)學模型時所取的變量不同而將系統(tǒng)的數(shù)學模型分為： 模型、 模型、模型。11、控制系統(tǒng)的分析法有：、。12、 、 和準確性是對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求。13、二階振蕩環(huán)節(jié)的標準傳遞函數(shù)是 。14、一階系統(tǒng)的單位階躍響應為 。15、二階系統(tǒng)的阻尼比在_范圍時，響應曲線為非周期過程。16、在單位斜坡輸入信號作用下，型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_。17、單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為_。18、在單位斜坡輸入信號作用下，I型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_。19、當且僅當閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的全部極點都具有_時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。20、線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在_條件下，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸

7、入信號的拉氏變換的比。21、控制系統(tǒng)的校正方式有： ； ； ； 。22、反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)給定值和_的偏差進行調節(jié)的控制系統(tǒng)。23、在某系統(tǒng)特征方程的勞斯表中，若第一列元素有負數(shù)，那么此系統(tǒng)_。24、根據(jù)根軌跡繪制法則，根軌跡的起點起始于 ，根軌跡的終點終止于 。25、若根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間，則這兩個極點之間必定存在 點。26、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)關系稱為_。27、設系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為 。28、在小遲延及低頻情況下，遲延環(huán)節(jié)的頻率特性近似于 的頻率特性。29、型系統(tǒng)極坐標圖的奈氏曲線的起點是在相角為_的無限遠處。30、根

8、據(jù)幅相曲線與對數(shù)幅頻、相頻曲線的對應關系，幅相曲線單位園上一點對應對數(shù)幅頻特性的 線，幅相曲線單位圓外對應對數(shù)幅頻特性的 范圍。31、用頻率校正法校正系統(tǒng)，在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，為了保證穩(wěn)態(tài)誤差要求，低頻段 要充分大，為保證系統(tǒng)的動態(tài)性能，中頻段的斜率為 ，為削弱噪聲影響，高頻段增益要 。32、利用滯后網(wǎng)絡進行串聯(lián)校正的基本原理是：利用校正網(wǎng)絡對高頻信號幅值的 特性，使已校正系統(tǒng)的 下降，從而使系統(tǒng)獲得足夠的 。33、超前校正是將超前網(wǎng)絡的交接頻率1/aT和1/T選擇在待校正系統(tǒng) 的兩邊，可以使校正后系統(tǒng)的 和 滿足性能指標要求。34、根據(jù)對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的的穩(wěn)定性，當幅頻特性穿

9、越0db線時，對應的相角裕度0，這時系統(tǒng)是 ；當相頻特性穿越180。線時，對應的幅頻特性h0，這時系統(tǒng)是。35、在頻域設計中，一般地說，開環(huán)頻率特性的低頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的 ；開環(huán)頻率特性的中頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的 ；開環(huán)頻率特性的高頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的 ；36、滯后校正裝置最大滯后角的頻率= 。37、0型系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為_dB/dec，高度為20lgKp。38、串聯(lián)校正裝置可分為超前校正、滯后校正和_。39、積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為_dBdec。40、在離散控制系統(tǒng)中有二個特殊的環(huán)節(jié)，它們是 和 。三、單項選擇題1、在建立數(shù)學模型時，一個元件只能有

10、一種結構圖與其對應？A.正確 B.不正確2、根據(jù)所取的變量不同，一個元件的結構圖不是唯一的。A.正確 B.不正確3、一個系統(tǒng)只能有一種信號流圖與其對應。A.正確 B.不正確4、根據(jù)所取的變量不同，一個系統(tǒng)的信號流圖不是唯一的。A.正確 B.不正確5、正弦函數(shù)sin的拉氏變換是（ ）A.B.C.D. 6、二階系統(tǒng)當01時，如果增加，則輸出響應的最大超調量將（ ）A.增加B.減小C.不變D.不定7、下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法中，哪一個是在頻域里判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)（ ）A.勞斯判據(jù)B.赫爾維茨判據(jù)C.奈奎斯特判據(jù)D.根軌跡法8、設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為G(s)=，那么它的相位裕量的值為（ ）A.

11、15B.60C.30D.459、滯后超前校正裝置的相角是，隨著的增大（ ）A.先超前再滯后B.先滯后再超前C.不超前也不滯后D.同時超前滯后10、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11、若系統(tǒng)的狀態(tài)方程為，則該系統(tǒng)的特征根為（ ）A.s1=-3,s2=-4B.s1=3,s2=4C.s1=1,s2=-3D.s1=-3,s2=412、確定根軌跡的分離點和會合點，可用（ ）A.B.幅值條件C.幅角條件D.13、某校正環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)Gc(s)=，則其頻率特性的奈氏圖終點坐標為（ ）A.(0,j0)B.(1,j0)C.(1,j1)D.(10,j0)14、

12、設積分環(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.15、由電子線路構成的控制器如圖，它是（ ）A.PI控制器B.PD控制器C.PID控制器D.P控制器16、研究自動控制系統(tǒng)時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)17、實軸上根軌跡右端的開環(huán)實數(shù)零點、極點的個數(shù)之和為（ ）A零B大于零C奇數(shù)D偶數(shù)18、PID控制器的傳遞函數(shù)形式是（ ）A5+3sB5+3C5+3s+3D5+19、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)20、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

13、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21、PID控制器中，積分控制的作用是（ ）A克服對象的延遲和慣性B能使控制過程為無差控制C減少控制過程的動態(tài)偏差D使過程較快達到穩(wěn)定22、當二階系統(tǒng)的根分布在右半根平面時，系統(tǒng)的阻尼比為（ ）A0B=0C0123、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（ ）AB-CD-24、已知系統(tǒng)的特征方程為(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，則此系統(tǒng)的穩(wěn)定性為（ ）A穩(wěn)定B臨界穩(wěn)定C不穩(wěn)定D無法判斷25、已知系統(tǒng)前向通道和反饋通道的傳遞函數(shù)分別為G（s）=，當

14、閉環(huán)臨界穩(wěn)定時，Kh值應為（ ）A-1B-0.1C0.1D126、閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為G(s)H(s)=-1,其中G(s)H(s)的矢量表示為（ ）A1/（2l+1） B1/(2l+1)C1/（2l） D1/(l)（各備選項中l(wèi)=0,1,2）27、某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為Gc(s)=k，該校正裝置為（ ）A滯后校正裝置B超前校正裝置C滯后超前校正裝置D超前滯后校正裝置28、設開環(huán)系統(tǒng)頻率特性G(j，則其對數(shù)幅頻特性的漸近線中頻段斜率為（ ）A-60dB/decB-40dB/decC-20dB/decD0dB/dec29、設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，該系統(tǒng)為( )A0型系統(tǒng)B1型系統(tǒng)C

15、2型系統(tǒng)D3型系統(tǒng)30、若系統(tǒng)的特征方程式為s3+4s+1=0，則此系統(tǒng)的穩(wěn)定性為( )A穩(wěn)定B臨界穩(wěn)定C不穩(wěn)定D無法判斷31、確定根軌跡與虛軸的交點，可用( )A勞斯判據(jù)B幅角條件C幅值條件D32、PI控制器的傳遞函數(shù)形式是( )A5+3sB5+4sC D33、設一單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G0(s)=，要求KV=20，則K=( )A10B20C30D4034、決定系統(tǒng)靜態(tài)性能和動態(tài)性能的是系統(tǒng)傳遞函數(shù)的( )A零點和極點B零點和傳遞系數(shù)C極點和傳遞系數(shù)D零點、極點和傳遞系數(shù)35、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36、

16、過阻尼系統(tǒng)的動態(tài)性能指標是調整時間ts和( )A峰值時間tpB最大超調量pC上升時間trD衰減比pp37、二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性，當時，其相位移為( )A-270B-180C-90D038、設某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性奈氏圖起點坐標為( )A(-10，j0)B(-1，j0)C(1，j0)D(10，j0)39、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( )ABCD40、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41、開環(huán)傳遞函數(shù)為，則根軌跡上的點為( )A-6+jB

17、-3+jC-jDj四、基本性能指標的計算（1）、下列描述系統(tǒng)的微分方程中，r(t)為輸入量，c(t)為輸出量，判斷哪些是線性定常系統(tǒng)，哪些是線性時變系統(tǒng)，哪些是非線性系統(tǒng)？（2）、已知系統(tǒng)的特征方程，s5+3s4+12s3+20s2+35s+25=0，求系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)在s右半平面的根數(shù)或虛根值。（3）、求下圖采樣系統(tǒng)輸出的Z變換Y(Z) (T=1秒) 1S+11S+1Y(Z)1/S提示：（5）、用Z變換法求解差分方程：y(k+3)+6y(k+2)+11y(k+1)-6y(k)=0y(0)=y(1)=1 y(2)=0（）（6）、已知控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： ，試求描述系統(tǒng)的微分方程。（7）、已

18、知單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為求1）單位階躍響應；2）單位斜坡響應。（8）、設單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G0(s)=當參考輸入r(t)=4t+8t2時，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差essr。五、基本圖形1、繪制下述電路的結構圖 C R1 UIUO R22、系統(tǒng)信號流圖如圖所示，試用梅遜公式求傳遞函數(shù)。 e g1a b c d f h3、己知系統(tǒng)開環(huán)零、極點分布如圖所示，試概略繪出相應的閉環(huán)系統(tǒng)根軌跡圖。jjj jj4、某無源RLC網(wǎng)絡如圖所示，當=5rad/s時，其頻率特性G(j)的幅值M()=2,相角，試求其傳遞函數(shù)G(s)。5、設一階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=,試分析并畫出其不同時間常

19、數(shù)T（T1T2T3）時的單位階躍響應曲線。R1R2C6、求所示控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)UrUcR2R1C0R0R0C1-G1(s)H1(s)G2(s)H2(s)R(s)（要）C(s)（要）+W1W2HXcXrG1(s)G3(s)G2(s)H(s)R(s)（要）C(s)（要）W1W3W4Xr(s)W2W5Xc(s)N(s)j六、系統(tǒng)基本分析1、已知系統(tǒng)的特征方程，s4+3s3+6s2+3s+6=0，判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，指出其在s平面右半部的極點個數(shù)（要有勞斯計算表）。2、已知系統(tǒng)的特征方程，s4+4s3+5s2+4s+5=0，判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，指出其在s平面右半部

20、的極點個數(shù)（要有勞斯計算表）。3、已知系統(tǒng)如下圖所示，畫出系統(tǒng)根軌跡（關鍵點要標明）。求使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍，及臨界狀態(tài)下的振蕩頻率。XrXcKS3S2+2S24、控制系統(tǒng)如圖所示，k=16/s，T=0.25s，試求（1）系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，自然振蕩頻率n；（2）計算系統(tǒng)的超調量%；（3）若%=16%，當T不變時k等于多少？ （提示：）5、已知一單位負反饋系統(tǒng)的單位階躍響應曲線如下圖所示，求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。22.18Xc(t)t (s)tm0.86、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為 畫出系統(tǒng)根軌跡（關鍵點要標明）。求使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍，及臨界狀態(tài)下的振蕩頻率。7、設系統(tǒng)開環(huán)傳函為，試分別大致畫

21、出T三種情況下的奈氏圖。8、求電路傳遞函數(shù)，并分析該電路是超前特性還是滯后特性。 9、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試求輸入信號為r(t)= t時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差10、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試求輸入信號為r(t)=2t時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差11、試根據(jù)奈氏穩(wěn)定判據(jù)，判斷下圖所示曲線對應的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（式中：K1；T1、T2 、T0）j-1j-112、試畫出下列傳遞函數(shù)的Bode圖13、一最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)頻率特性如圖所示，求：1.分析寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)；2.利用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 dB210100-40-20-40 14、某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖所示

22、，1.寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；2.利用相角裕度判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。 15、已知某系統(tǒng)動態(tài)結構圖如圖所示，試用奈氏判據(jù)判斷其穩(wěn)定性并指出不穩(wěn)定極點的個數(shù)。16、設二階系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，當01時的奈氏曲線（分T三種情況），并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。23、已知一系統(tǒng)原有的特性為，校正裝置的特性為，（1）畫出原系統(tǒng)和校正裝置的對數(shù)幅頻特性。（2）當采用串聯(lián)校正時，求校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并計算其相位裕量PM和增益裕量GM。七、基本設計1、位置隨動系統(tǒng)如圖所示，若要求系統(tǒng)的最大超調量% 20% ，峰值時間tp1s，確定開環(huán)增益度K和速度反饋增益b 提示R(s)C(s)2、圖示為某控制系統(tǒng)階躍單位響應h(t)波形，試根據(jù)圖中所示，求系統(tǒng)的阻尼系數(shù)和自然振蕩頻率nh(t)（和）t121.30.1（提示：）3、系統(tǒng)結構圖如圖所示，若要求該系統(tǒng)單位階躍響應的超調量 25 ，峰值時間tp0.5秒，(