自動控制復習題庫

1、一：填空題1、控制系統(tǒng)的基本要求是（穩(wěn)定性）、（快速性）、（準確性）。2、線性定?？刂葡到y(tǒng)的傳遞函數(shù)是零初始條件下，（輸出變量）與（輸入變量）的拉氏變換之比。3、一個穩(wěn)定的線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差取決于（系統(tǒng)型別）、（開環(huán)增益）與（輸入信號的類型和幅值）。4、常用的校正方式有（串聯(lián)校正）、（反饋校正）、(前饋校正)（復合校正）。5、反饋控制原理是（利用偏差消除偏差）。6、線性系統(tǒng)的基本特性是可以應用疊加原理，即具有（齊次性）與（可疊加性）。7、一個線性定?？刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是（閉環(huán)極點均嚴格位于s左半平面）。8、線性系統(tǒng)的頻率特性包括（幅頻特性）與（相頻特性）。9、若負反饋前向通道的傳遞函數(shù)

2、為G（s），反饋通道的傳遞函數(shù)為H（s），則開環(huán)傳遞函數(shù)為（），閉環(huán)傳遞函數(shù)為（）。10、在斜坡函數(shù)的輸入作用下，（0）型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為無窮大。11、在斜坡函數(shù)的輸入作用下，（）型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。12、一階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，它的幅頻特性的數(shù)學式是（），它的相頻特性的數(shù)學式是（）。13、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,稱之為（）型系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)極點為（-1），（-2），（0），零點為（-1）。14、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（）。15、一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（）。16、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（）。17、在斜坡函數(shù)的輸入作用下，（0）型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為

3、無窮大。18、函數(shù)的拉氏變換式是（）。19、一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，它的幅頻特性的數(shù)學式是（），它的相頻特性的數(shù)學式是（）。20、控制系統(tǒng)常用的校正方式（串聯(lián)校正）、（并聯(lián)校正）、（前饋校正）、（復合校正）。21、在經典控制理論中，常用的分析方法有（時域分析法）、（根軌跡分析法）、（頻域分析法）。22、單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，求阻尼比（），（），系統(tǒng)的階躍響應（無）（填“有”或“無”）超調。23、若環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，則其對數(shù)幅頻特性在零分貝點處的頻率數(shù)值為（）。24、在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，通過檢測元件將輸出量轉變成與給定信號進行比較的信號，這個信號稱為（反饋信號）。25、自動控制系統(tǒng)對輸入

4、信號的響應，一般都包含兩個分量，即一個是（零輸入響應），另一個是（零狀態(tài)響應）分量。26、自動控制，是指在（沒有人直接參與）的情況下，利用（外加的設備或裝置），使（機器、設備或生產過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)）自動地按照預定的規(guī)律運行。27、自動控制系統(tǒng)基本控制方式有：（反饋控制方式）、（開環(huán)控制方式）和（復合控制方式）。28、建立控制系統(tǒng)數(shù)學模型的方法有：（分析法）和（實驗法）。29、在改善二階系統(tǒng)性能的方法中，（比例微分控制）和（測速反饋控制）是兩種常用的方法。30、線性系統(tǒng)的頻率特性曲線有三種：（幅相頻率特性曲線）、（對數(shù)頻率特性曲線）和（對數(shù)幅相曲線）。31、開環(huán)傳遞函數(shù)含有非最小相位環(huán)節(jié)

5、的系統(tǒng)為（非最小相位系統(tǒng)）；而開環(huán)傳遞函數(shù)全部由最小相位環(huán)節(jié)構成的系統(tǒng)稱為（最小相位系統(tǒng)）。32、頻域的相對穩(wěn)定性即穩(wěn)定裕度包括（相角裕度）和（幅值裕度）兩個方面。33、反饋控制系統(tǒng)中的測量元件的職能是（檢測被控制的物理量）。34、復合控制是一種（按偏差控制）和（按擾動）相結合的控制方式。35、按輸入量變化規(guī)律來看，自動控制系統(tǒng)可分為（恒值控制系統(tǒng)）、（隨動系統(tǒng)） 和（程序控制系統(tǒng)）。36、控制系統(tǒng)的性能的評價分為（動態(tài)性能指標）和（穩(wěn)態(tài)性能指標）。37、在系統(tǒng)的動態(tài)性能指標中，評價系統(tǒng)響應速度的是（上升時間）和（峰值時間）。38、所謂系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是指（系統(tǒng)在擾動消失后，由初始偏差狀態(tài)恢復到

6、原平衡狀態(tài)的性能）。39、幅值裕度的含義是（對于閉環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)，如果系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性再增大h倍,則系統(tǒng)將處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)）。40、自動控制系統(tǒng)的基本控制方式可分為（開環(huán)控制）、（反饋控制）、和（復合控制）。41、設計自動控制系統(tǒng)的方法和過程涉及（系統(tǒng)建模）、（系統(tǒng)分析）、和（系統(tǒng)設計）。42、假設某系統(tǒng)的單位脈沖響應函數(shù)為，則該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（）。43、改善二階系統(tǒng)性能的方法主要有（比例微分控制）和（測速反饋控制）。44、在欠阻尼（）二階系統(tǒng)中，阻尼比越小，超調量越（大）（填“大”或“小”） ；上升時間越（短）（填“長”或“短”）。45、已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其靜態(tài)位置誤差系數(shù)

7、=（50）、靜態(tài)速度誤差系數(shù)=（0）、靜態(tài)加速度誤差系數(shù)=（0）。46、設單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求該系統(tǒng)的單位階躍響應為（），單位脈沖響應為（）。47、組成控制系統(tǒng)結構圖的四種基本單元主要包括（信號線）、（引出點）、（比較點）和（方框）。48、系統(tǒng)的動態(tài)性能主要包括（延遲時間）、（上升時間）、（峰值時間）、（調節(jié)時間）和（超調量）。49、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，當頻率為2rad/s時，則傳遞函數(shù)的幅值為（），相角為（）。50、按輸入量的變化規(guī)律不同，線性連續(xù)控制系統(tǒng)可分為（恒值控制系統(tǒng)）、（隨動系統(tǒng)）和（程序控制系統(tǒng)）。51、的拉氏變換式是（）。52、影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的因素有：（系統(tǒng)

8、型別）、（開環(huán)增益）和（輸入信號的形式和幅值）。53、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，它的幅頻特性的數(shù)學式是（），它的相頻特性的數(shù)學式是（）。54、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,稱之為（II）型系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)極點為（0）,（0）,（-2）,（-3）,零點為（）。55、傳遞函數(shù)互為倒數(shù)的典型環(huán)節(jié)，對數(shù)幅頻曲線關于（0dB）線對稱，對數(shù)相頻曲線關于（）線對稱。56、設單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要使相位裕度 為，則a=（）。 二：選擇題1、在斜坡函數(shù)的輸入作用下，（A）型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為無窮大。 A、 0 B、 C、 D、 2、對于型系統(tǒng)而言，在加速度時，其靜態(tài)加速度誤差系數(shù)為，則其穩(wěn)態(tài)誤差為（C）。 A

9、、 0 B、 C、 D、 3、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（B）。 A、 B、 C、 D、 4、已知某線性系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：，則該系統(tǒng)不含有的典型環(huán)節(jié)為（D）。 A、 慣性環(huán)節(jié) B、 積分環(huán)節(jié) C、 比例環(huán)節(jié) D、振蕩環(huán)節(jié)5、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的相頻特性為（B）。 A、 B、 C、 D、6、在階躍函數(shù)的輸入作用下，（A）型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不為零。 A、 0 B、 C、 D、 7、對于型系統(tǒng)而言，在斜坡輸入時，其靜態(tài)加速度誤差系數(shù)為，則其穩(wěn)態(tài)誤差為（D）。 A、 0 B、 C、 D、 8、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（C）。 A、 B、 C、 D、 9、已知某線性系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)

10、為：，則該系統(tǒng)不含有的典型環(huán)節(jié)為（B）。 A、 慣性環(huán)節(jié) B、 積分環(huán)節(jié) C、 比例環(huán)節(jié) D、振蕩環(huán)節(jié)10、一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的相頻特性為（A）。 A、 B、 C、 D、11、系統(tǒng)的輸出信號對控制作用的影響（B）。 A、 開環(huán)有 B、 閉環(huán)有 C、 都沒有 D、 都有12、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（C）。 A、 B、 C、 D、 13、已知某線性系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：，則該系統(tǒng)不含有的典型環(huán)節(jié)為（C）。 A、 慣性環(huán)節(jié) B、 積分環(huán)節(jié) C、 一階微分環(huán)節(jié) D、非最小相位環(huán)節(jié)14、若系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度均低于需求指標，應采用（A）。A、串聯(lián)超前校正 B、串聯(lián)滯后校正 C、串聯(lián)滯

11、后超前校正 D、反饋校正15、以同等精度元件組成的開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)，其精度（B）。 A、 開環(huán)高 B、 閉環(huán)高 C、 相差不多 D、 一樣高16、在加速度函數(shù)的輸入作用下，（D）型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。 A、 0 B、 C、 D、III型及以上17、已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則其靜態(tài)位置誤差系數(shù)、靜態(tài)速度誤差系數(shù)、靜態(tài)加速度誤差系數(shù)分別為（A）。 A、 ，0 B、0， C、，0， D、，0，18、已知系統(tǒng)的零點數(shù)為m，極點數(shù)為n，且，則系統(tǒng)根軌跡分支數(shù)為（B）。 A、m B、 n C、 D、19、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，它的相頻特性為（C）。 A、 B、 C、 D、20、對于系統(tǒng)抗干擾能力（B）。

12、A、 開環(huán)強 B、 閉環(huán)強 C、 都強 D、都不強21、對于0型系統(tǒng)而言，（A）輸入作用下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為常數(shù)值。 A、 階躍輸入 B、 斜坡輸入 C、 加速度輸入 D、 正弦輸入 22、非最小相位慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)表達式為G（s）=（C）。（T>0） A、 B、 C、 D、23、積分環(huán)節(jié)的幅頻特性為（D）。 A、1 B、 0 C、 D、三：簡答題1、何謂自動控制？開環(huán)控制和閉環(huán)控制各具有什么樣的特點？答：所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預定的規(guī)律運行。開環(huán)控制特點：輸出量不會對系統(tǒng)的控制發(fā)生影響；閉環(huán)

13、控制特點：無論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差時，必定會產生一個相應的控制作用去減小或消除這個偏差，使被控量與期望值趨于一致。2、什么叫傳遞函數(shù)？它有什么性質？答：傳遞函數(shù)定義為零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉式變換之比。性質：（a）、傳遞函數(shù)是復變量s的有理分式函數(shù)，具有復變函數(shù)的所有性質，且所有系數(shù)均為實數(shù)。（b）、傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)或元件的結構和參數(shù)。（c）、傳遞函數(shù)與微分方程有相通性。（d）、傳遞函數(shù)的拉式反變換是脈沖響應。3、反饋控制系統(tǒng)的基本組成元部件按職能分類有幾種？答：測量元件、給定元件、比較元件、放大元件、執(zhí)行元件和校正元件。4、系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下的

14、動態(tài)過程隨時間變化狀況的指標，稱為動態(tài)性能指標。它具體包括哪些？答：延遲時間、上升時間、峰值時間、調節(jié)時間、超調量。5、線性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律有哪些？答：比例（P）控制規(guī)律、比例微分（PD）控制規(guī)律、積分（I）控制規(guī)律、比例積分（PI）控制規(guī)律、比例微分積分（PID）控制規(guī)律。6、自動控制理論的發(fā)展經歷了哪幾個發(fā)展階段？答：反饋控制原理、經典控制理論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論。7、線性系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)具體包括哪些類型？答：靜態(tài)位置誤差系數(shù)、靜態(tài)速度誤差系數(shù)和靜態(tài)加速度誤差系數(shù)。8、控制系統(tǒng)的校正方式有哪些？答：串聯(lián)校正、反饋校正、前饋校正和復合校正9、人在平時生活中做的許多事情，比如走路、

15、取物、吃食物、閱讀、清掃等都帶有反饋控制作用，試舉例，并用框圖說明其反饋工作原理。答：（1）人用手拿桌子上的書。取書時，首先人要用眼睛連續(xù)目測手相對于書的位置，并將這個信息送入大腦（稱為位置反饋信息）；然后由大腦判斷手與書之間的距離，產生偏差信號，并根據(jù)其大小發(fā)出控制手臂移動的命令（稱為控制作用或操縱量），逐漸使手與書之間的距離（即偏差）減小。顯然，只要這個偏差存在，上述過程就要反復進行，直到偏差減小為零，手便取到了書。人取書的系統(tǒng)方框圖如下所示。（2）車司機操縱方向盤駕駛汽車沿公路平穩(wěn)行駛時，首先通過視覺和觸覺(身體運動)反饋實際行車路線，駕車人將預期的行車路線與實際測量的行車路線相比較，便

16、能得到行駛偏差，駕車人通過液壓放大器將操縱力放大以便控制驅動輪，使行駛偏差減小。其示意圖如圖下。駕車人利用實際行駛方向與預期方向之間的差異，調整方向盤汽車司機駕駛汽車系統(tǒng)方框圖如下圖所示。10、請查找有關給控制系統(tǒng)分類的資料，看看都有那些分類方法？并進行簡單總結。答：自動控制系統(tǒng)有多種分類方法。例如，按控制方式可分為開環(huán)控制、反饋控制、復合控制等；按元件類型可分為機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、機電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、生物系統(tǒng)等；按系統(tǒng)功用可分為溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)等；按系統(tǒng)性能可謂分線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)、定常系統(tǒng)和時變系統(tǒng)、確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)等；按輸入

17、量變化規(guī)律可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)等。一般，為了全面反映自動控制系統(tǒng)的特點，常常將上述各種分類方法組合應用。四：計算分析題1、系統(tǒng)結構圖如圖所示，試用結構圖化簡的方法求。解：2、系統(tǒng)結構圖如圖1所示，試用結構圖化簡的方法求。解：3、系統(tǒng)結構圖如圖1所示，試用結構圖化簡的方法求。解：4、試求圖示系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，并求出閉環(huán)阻尼比為0.5時所對應的K值。C(s)解： 5、已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，求使系統(tǒng)閉環(huán)后穩(wěn)定的K值范圍。解： 系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為 列勞斯表如下： 可得出使系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的K值范圍為： 。6、已知控制系統(tǒng)的單位階躍響應為，試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并確定系統(tǒng)的阻尼

18、比和自然頻率。解：由拉氏反變換，通分得故系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為因此，7、設系統(tǒng)的脈沖響應為，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并求出系統(tǒng)的阻尼比，無阻尼自然頻率。解：由題意，可得（5分） 故（3分），（2分）。8、系統(tǒng)結構圖如圖2所示，其中，（1）設，求系統(tǒng)單位階躍響應的超調量和調節(jié)時間；（2）設，試求的值，使得系統(tǒng)的阻尼比增大到；（3）在（2）的基礎上，求當時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；（4）在（2）的基礎上，求當時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。解：解：（1） 由條件，可得：，則，故，。（2）校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則閉環(huán)傳函為故，由，可得（3）由于校正后系統(tǒng)為I型系統(tǒng)，故。（4）閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性為：故可得9、已知閉環(huán)系統(tǒng)

19、特征方程如下，試用勞斯判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（1）；（2）解：（1）構建Routh表：由Routh穩(wěn)定判據(jù)可得：閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（2）構建Routh表：由Routh穩(wěn)定判據(jù)可得：閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。10、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，（1）試繪制系統(tǒng)的概略開環(huán)幅相曲線；（2）求使得系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍；解：（1）由題意： 故，可得：系統(tǒng)的概略開環(huán)幅相曲線如圖所示。 （2）由奈氏穩(wěn)定判據(jù)，可知：系統(tǒng)穩(wěn)定故11、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（1）、試繪制系統(tǒng)的概略開環(huán)幅相曲線；（2）、求使得系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。解：（1）由題意： 故（1分），；可得：系統(tǒng)的概略開環(huán)幅相曲線如圖所示。（2）由奈氏穩(wěn)定