大工14秋自動控制基本知識開卷考試期末深刻復(fù)知識題

1、自動限制原理復(fù)習(xí)資料、選擇題1、如果系統(tǒng)輸入的信號大多具有突變性質(zhì)時,應(yīng)選用A 作為實(shí)驗信號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、上升時間是指響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值10%上升到C 所需要的時間.A. 50%B. 60%C. 90%D. 100%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 是單位階躍信號對時間的一階導(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

2、性元件的 D .A.幅值特性B.幅頻特性C.斜率特性D.頻率特性B ,輻角條件7、與負(fù)反響系統(tǒng)的根軌跡方程相比,正反響根軌跡的幅值條件A.相同,相同C.不同,相同8、定值限制系統(tǒng)也叫 A .A.恒值限制系統(tǒng)B.相同,不同D.不同,不同B.隨動限制系統(tǒng)C.復(fù)合限制系統(tǒng)9、 B 反映系統(tǒng)響應(yīng)的快速性.A.峰值時間D.伺服限制系統(tǒng)B.調(diào)節(jié)時間C.延滯時間D.上升時間A .B.虛部D,不能確定11、相平面圖的對稱性可以從C 來判斷.A.相軌跡B.相軌跡的頻率C.相軌跡的斜率12、信號流圖中不含有 B A.節(jié)點(diǎn)C.支路D.相軌跡的幅值B.方框D.增益13、某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為10、,2 , 一、,那么當(dāng)

3、輸入為rt 4 3t2時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為 Dss 1A. 10B. 0.110、對于二階系統(tǒng),調(diào)節(jié)時間只取決于特征根的A.實(shí)部C.實(shí)部和虛部C. 2.514、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)m,那么該系統(tǒng)根軌跡有B 條漸近線. ss 1B. 2D . 4B 時,其輸出一般為同周期的 B .B.正弦函數(shù),非正弦函數(shù)D.余弦函數(shù),非正弦函數(shù)的過程稱為采樣過程.B.模擬信號D.脈沖信號B.并聯(lián)校正D.有源校正B .B.開環(huán)極點(diǎn)數(shù)nC.開環(huán)手點(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 .

4、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、限制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為GsH sA. 1C. 317、系統(tǒng)中常見的非線性特性,當(dāng)輸入為A.正弦函數(shù),余弦函數(shù)C.余弦函數(shù),正弦函數(shù)18、將連續(xù)信號通過采樣開關(guān)變換成 CA.數(shù)字信號C.離散信號19、順饋校正也稱 C .A.串聯(lián)校正C.前饋校正20、關(guān)于相平面法,下面說法錯誤的選項是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(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、對于標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)C(s)A. 一對純虛根C. 一對重

5、實(shí)根23、傳遞函數(shù)G(s)A.比例環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)R(s)s2-屬于(Ts 124、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅與系統(tǒng)(A.開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)C.閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)25、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)nS,當(dāng)系統(tǒng)處于欠阻尼0)的分布有關(guān).1 一 其對數(shù)相頻特性為(sB . 一對共軻復(fù)根D.兩個不相等實(shí)根B.微分環(huán)節(jié)1情況時,系統(tǒng)的特征根為B.開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)D.閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)A. 90oB. 90o_oC. 45D. 180o26、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.信號調(diào)制過程B.模數(shù)轉(zhuǎn)換過程C.數(shù)模轉(zhuǎn)換過程D

6、.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S的右半面既沒有極點(diǎn), 也沒有零點(diǎn),那么稱該傳遞函數(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、反響校正也稱 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)1(t)的Z變換為( C ).11A.Z1(t)B,Z1(t)-zz 1C.Z1(t)三D .Z1(t)1z 1二、判斷題1、采用消元處理后能形象直觀地說明輸入信號以及各中間變量在系統(tǒng)的傳遞過程.A,正確B,錯誤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)和反響3種根本結(jié)構(gòu)交織組成.A,正確B,錯誤3、在工程實(shí)際中

7、機(jī)械動力系統(tǒng)可以近似為一階系統(tǒng)A,正確B,錯誤4、過阻尼系統(tǒng)反響遲鈍,動作緩慢,所以一般限制系統(tǒng)都不設(shè)計成過阻尼系統(tǒng).A,正確B,錯誤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,正確B,錯誤 7、Z變換只能表征連續(xù)時間信號在采樣時刻上的信息.A.8、A.9、A.10A.11A.12A.13A.14A.15A.16A.17A.18研究非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時,只需要明確給定系統(tǒng)的初始狀態(tài)即可.正確B.錯誤等傾斜線法是一種常用的繪制相平面圖的圖解法.正確B.錯誤、極限環(huán)可以使系統(tǒng)性能變好.正確B.錯誤、在離散系統(tǒng)中,一個采

8、樣周期也稱為一拍.正確B.錯誤、相平面內(nèi)的所有封閉曲線都是極限環(huán).正確B.錯誤、負(fù)反響可增強(qiáng)參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響.正確B.錯誤、通常稱正反響系統(tǒng)的根軌跡為180.根軌跡.正確B.錯誤、運(yùn)動方程為二階微分方程的系統(tǒng)稱為二階系統(tǒng).正確B.錯誤、非線性系統(tǒng)只有一個平衡狀態(tài).正確B.錯誤、傳遞函數(shù)是在初始條件為零時定義的.正確B.錯誤、拋物線函數(shù)可由對斜坡函數(shù)的微分而得到.A.19A.20A.21A.22A.23A.24A.25A.26A.27A.28(A.、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.正確B.錯誤、反響校正可以消除不可變局部的參數(shù)波動.正確B.錯誤、傳遞函數(shù)既能表示輸入

9、與輸出的函數(shù)關(guān)系,又能反映中間變量.正確B.錯誤、如果勞斯陣列表中第一列系數(shù)均為正數(shù),那么該系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.正確B.錯誤、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.正確B.錯誤Ts ,、一、從s域到z域的映射關(guān)系是由z e確te的.正確B.錯誤、根軌跡是連續(xù)的,且以虛軸為對稱的曲線.正確B.錯誤、一個系統(tǒng)或者一個部件,其結(jié)構(gòu)圖是唯一的. 正確B.錯誤、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).正確B.錯誤、如果勞斯表中代替為 0的很小正數(shù) 上下元素符號相同,說明特征方程具有一對虛根.29、當(dāng)串聯(lián)環(huán)節(jié)之間無采樣開關(guān)時,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,錯誤30

10、、采用演繹法時,能夠滿足觀測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)模型有無窮多個.A,正確B,錯誤31、傳遞函數(shù)和微分方程一樣,都可以表征系統(tǒng)的動態(tài)特性.A,正確B,錯誤32、對于一階系統(tǒng),無論輸入何種信號,其輸出響應(yīng)都不會振蕩.A,正確B,錯誤33、信號流圖可以經(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,錯誤34、由于能量有限、飽和限制等,積分環(huán)節(jié)的輸出不會無限增加.A,正確B,錯誤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,錯誤37、只有輸入支路的節(jié)點(diǎn)稱為輸出節(jié)點(diǎn),它一

11、般表示系統(tǒng)的輸出信號.A,正確B,錯誤38、在工程實(shí)際中機(jī)械動力系統(tǒng)可以近似為一階系統(tǒng).39、過阻尼系統(tǒng)反響遲鈍,動作緩慢,所以一般限制系統(tǒng)都不設(shè)計成過阻尼系統(tǒng).A,正確B,錯誤40、Z變換只能表征連續(xù)時間信號在采樣時刻上的信息.A,正確B,錯誤41、同一個物理系統(tǒng),可以用不同的數(shù)學(xué)模型來表達(dá).A,正確B,錯誤42、采用演繹法時,能夠滿足觀測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)模型有無窮多個.A,正確B,錯誤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,錯誤44、限制系統(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,錯誤46、根軌跡是

12、以實(shí)軸為對稱的,故根軌跡的別離、會合點(diǎn)均位于實(shí)軸上.A,正確B,錯誤47、相位差隨頻率變化的特性稱為相頻特性.A,正確B,錯誤48、在正弦輸入信號作用下,線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出也是一個同頻率的正弦信號,所以幅值和相位不變.A,正確B,錯誤 49、前饋校正是在系統(tǒng)主反響回路之外采用的校正方式.50、保持器的外推作用表現(xiàn)為過去時刻的輸出信號是當(dāng)前時刻離散信號的外推.A,正確B,錯誤答案：1 .B6.B11 .A16 .B21 .B26 .B31A36B41 .A46 .B2 .A3 .7 .A8 .12 .B17 .A22 .B27 .2B32B37A42 .B47 .AB4 .B9 .13 .B

13、18 .B23 .A8 .A33A38B43 .A48 .BA5 .A10.14 .B19 .A24 .A29 .A34A39A44 .A49 .ABB15 . A20 . A25 .B30 .B35 A40 . A45 . B50 . B三、簡做題1、最小相位系統(tǒng)的定義是什么也沒有零點(diǎn),那么稱該傳遞函數(shù)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),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、限制系統(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)信號經(jīng)過采樣并變換成離散的數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器.4、簡述Shannon

14、定理的主要內(nèi)容.答：如果對一個具有有限頻譜maxmax的連續(xù)信號進(jìn)行采樣,當(dāng)采樣角頻率s 2 max或采樣頻率fs 2 fmax時,那么由采樣得到的離散信號能夠無失真地恢復(fù)到原來的 連續(xù)信號.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、對數(shù)頻率特性曲線由哪兩局部組成答：對數(shù)幅頻特性和對數(shù)相頻特性.7、針對開環(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)的哪幾局部性

15、能答：系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性、系統(tǒng)的絕對穩(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)對穩(wěn) 定性的影響.四、計算題1、某單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)20,2 一 一、s(s 8s 15)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:208s215s因此,系統(tǒng)的特征方程為:8s2 15s20 03s2s列寫勞斯陣列表如下：1s2515202203(s 1)c(Tc 1)(2c 1)0試*使閉環(huán)系慶私、 s( I s)(4s)第一列系數(shù)都是正數(shù),故系統(tǒng)是穩(wěn)定的.2、某負(fù)反響限制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)定的T值范圍.解：閉環(huán)特征方程:322Ts (2 T)s 4s 33s2s1

16、s2T由第12 T6T列元素符號大于0,得使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的 T值范圍：0<T<4 .3、以下兩串聯(lián)環(huán)節(jié)G(s)和G2(s)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)G(z).G1(s)券G2(s)解：串聯(lián)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為G(z) G1G2(z)Z G1(s)G2(s)Z根據(jù)線性定理我們可知G(z) Z 1 s s aaT ez(1 eaT)(z 1)(z eaT)4、設(shè)單位反響限制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為2G(s) n.系統(tǒng)的誤差響應(yīng)為s(s 2n)e(t) 1.4e1.07t 0.4e 3.73t,試求系統(tǒng)的阻尼比 、自然振蕩頻率解：閉環(huán)特征方程為22s 2 ns n 0由誤

17、差響應(yīng)e(t)看出,輸入必為r(t) 1(t),且系統(tǒng)為過阻尼二階系統(tǒng).e(t) 1.4et/T1 0.4e1.07t3.73t1.4e0.4e系統(tǒng)時間常數(shù)為T10.93,T2 0.27s22 nsn2 (s /(s A1 T1/T221、n2J/T2T1T2將Ti,T2代入上式得1.2, n 25、最小相位系統(tǒng)Bode圖的幅頻特性如以下圖所示,試求當(dāng) 1 0.2, 2 0.5時,系統(tǒng)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);1,2應(yīng)為兩個慣性環(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)G(s)1d 1d一 s 1 s 112其中開環(huán)增益 K由圖幅頻特性低頻起始

18、斜率為零求得:20lg K 40(dB), K 100得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:再將 1 0.2, 2 0.5, K 100代入(1)式,1005s 12s 1一 -1000. 一,、,八6、設(shè)單位負(fù)反響限制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s) ,試求系統(tǒng)階躍響應(yīng)性能s(s 34.5)1000s(s 34.5)指標(biāo)tp、ts和 %. 2解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) n受 0.545s(s 2 n)由上式可以得到：n 、1000 31.6,那么可以求得：tp . 0.12spn .12C(s)/ R(s)1+5GH1+嗎備電C(s)GG2G3G48515+&)再將上圖實(shí)行串聯(lián)及反響變換,得到

19、總的傳遞函數(shù)為100% 13%7、按步驟化簡如以下圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,并求傳遞函數(shù)% e步驟1 :首先將前面的綜合點(diǎn)后移,后面引出點(diǎn)前移得到如以下圖所示結(jié)構(gòu).步驟2：再將G2,GiHi以及G3,G4H2組成的小回路實(shí)行反響變換,得到如下結(jié)構(gòu)圖.R(s) 1 G1G2Hl G3G4 H2GG2G3G4H1H23 八, ts 0.17sn(a)(b)解：系統(tǒng)傳函：W(s)Ks2 as K2ns2 2 nS八 /i-2八/ 1.25 1八/ 八/由圖知：百分比超調(diào)量%=e,100% 100% 25%1峰值時間tp 0.1P n12因此：=0.4, n =3.4.所以 a 2 n= 2.7, k2=11

20、.6129、單位負(fù)反響限制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G (s) ,假設(shè)要求 閉環(huán)極點(diǎn) 的s(s 3)(s 5)125K 818 K 05K 818 K50,解得 8 K 18K 8 0實(shí)部均小于 1,試確定K的取值范圍.Ph148解：系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為： 32s 8s 15s K 0由題意可令s1 s 1 ,即將s s1 1代入閉環(huán)特征方程,有3(、1)3 8(s1 1)2 15(s1 1) K 0整理得：s13 5sl2 2sl K 8列勞斯表如下：3 s12 s11s10 s1那么使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍為：10、某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如下圖.(1)寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù);(2)試求系

21、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:G(s)H (s)s(0.05s 1)(10s 1)由系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線可知,兩個轉(zhuǎn)角頻率分別為10.1, 220由端40求得20K=10 .所以:G(s)H(s)10s(0.05s 1)(10s 1)(2)由 GH (j10.(0.05 )21 , (10 )2 11,得c所以,180 G(j c) 3系統(tǒng)是穩(wěn)定的,但裕度很小.11.二階離散系統(tǒng)如以下圖所示.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KG(z) Z Ks(s 2)_2T0.5K(1 e )z(z 1)(z e2T

22、1 G(z) (z 1)(z0.50.5s s 20.316Kz(z 1)(z 0.368)0.368) 0.316Kz 0對上式進(jìn)行w變換,簡化后得2-0.316Kw1.264w2.736 0.316K 0由勞斯判據(jù)知,假設(shè)使系統(tǒng)穩(wěn)定,那么要求2.736- 0.316K 0所以K 8.658,系統(tǒng)穩(wěn)定.1、設(shè)單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)10( s 1), 一 ,號) ,假設(shè)要求系統(tǒng)截止頻率c 4 ,s (2s 1)試求相應(yīng)的值及相角裕度10(1 j )解：由題息可列：G( j )(j ) (1 2j其幅頻特性與相頻特性為:A( ) |G(j )10.1 ()22.1 4 2() G(j )180 arctanarctan 2令A(yù)( c) 1 ,有于是相角裕度,4 c610c4 100c180(J arctan r arctan2 ccc由c 4代入以上式子得到:3.215,2.68r(t)2、最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如以下圖所示,試計算該系統(tǒng)在1K -s 1G(s)421As s 1200其中k滿足方程201gK 40K 100即,系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為:1 2001100 -s 14G(s)一2s由系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可以看出系統(tǒng)為n型,且開環(huán)增益K 100.一12公E 斗,那么當(dāng)r(t) t2作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為:2由題意我們可得剪切頻率c滿足方程那么相角