自動控制理論-學(xué)習(xí)指南

1、自動控制理論-學(xué)習(xí)指南一、單項選擇題1采用負(fù)反饋形式連接后，則 ( )A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定； B、系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高；C、一定能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D、需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。2I型單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)增益為 （ ）A與開環(huán)增益有關(guān) B. 與傳遞函數(shù)的形式有關(guān) C1 D. 與各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)有關(guān)3典型二階系統(tǒng)，當(dāng)時，無阻尼自然頻率與諧振頻率之間的關(guān)系為 （ ）A B. C D. 4下列哪種措施對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果 ( )。A、增加開環(huán)極點； B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋；C、增加開環(huán)零點； D、引入串聯(lián)超前校正裝置。5. 關(guān)于傳遞函數(shù)，錯誤的說

2、法是 ( ) 。 A. 傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)； B. 傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，給定輸入和擾動對傳遞函數(shù)也有影響； C. 傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式； D. 閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。6常用的比例、積分與微分控制規(guī)律的另一種表示方法是（ ）A. PI B. PD C. PID D. ID7積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移為（ ）A. -90° B. 90° C. 180° D. -180°8閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于開環(huán)對數(shù)幅頻特性的（ ）A. 低頻段 B. 開環(huán)增益 C. 高頻段 D. 中頻段9伯德圖的中頻段反映系統(tǒng)的（ ）

3、A. 動態(tài)性能 B. 抗高頻干擾能力 C. 穩(wěn)態(tài)性能 D. 以上都不是10利用奈奎斯特圖可以分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的（ ）A. 穩(wěn)態(tài)性能 B. 動態(tài)性能 C. 抗擾性能 D. 以上都不是11.最小相角系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是 （ ）A.奈奎斯特曲線不包圍（-1，）點 B.奈奎斯特曲線包圍（-1，）點C.奈奎斯特曲線順時針包圍（-1，）點 D.奈奎斯特曲線逆包圍（-1，）點12.典型二階系統(tǒng)，當(dāng)時，無阻尼自然頻率與諧振頻率之間的關(guān)系為 （ ）A.B.C.D.13.已知串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則它是 （ ）A.相位遲后校正 B.遲后超前校正C.相位超前校正 D.A、B、C都不是14.二階系統(tǒng)的閉環(huán)增益

4、加大 （ ）A.快速性越好 B.超調(diào)量越大C.峰值時間提前 D.對動態(tài)性能無影響15.系統(tǒng)的頻率特性（ ）A.是頻率的函數(shù) B.與輸入幅值有關(guān)C.與輸出有關(guān) D.與時間t有關(guān)16下列判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法中，哪一個是在頻率里的判據(jù)（ ）A. 勞斯判據(jù) B. 根軌跡法 C. 奈式判據(jù) D. 以上都不是17閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其特征方程式的所有根均位于復(fù)平面的（ ）A. 實軸上 B. 左半部分 C. 虛軸上 D. 右半部分18積分環(huán)節(jié)的幅頻特性，其幅值與頻率成（ ）A. 指數(shù)關(guān)系 B. 正比關(guān)系 C. 反比關(guān)系 D. 不定關(guān)系19輸出信號與輸入信號的相位差隨頻率變化的關(guān)系是（ ）A. 幅頻特性

5、B. 傳遞函數(shù) C. 頻率響應(yīng)函數(shù) D. 相頻特性20對于一階、二階系統(tǒng)來說，系統(tǒng)特征方程的系數(shù)都是正數(shù)是系統(tǒng)穩(wěn)定的（ ）A. 充分條件 B. 必要條件 C. 充要條件 D. 以上都不是21某系統(tǒng)單位斜坡輸入時，說明該系統(tǒng) （ ） A是0型系統(tǒng) B. 閉環(huán)不穩(wěn)定 C閉環(huán)傳遞函數(shù)中至少有一個純積分環(huán)節(jié) D. 開環(huán)一定不穩(wěn)定22I型單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)增益為 （ ）A與開環(huán)增益有關(guān) B. 與傳遞函數(shù)的形式有關(guān) C1 D. 與各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)有關(guān)23典型二階系統(tǒng)，當(dāng)時，無阻尼自然頻率與諧振頻率之間的關(guān)系為 （ ）A B. C D. 24開環(huán)系統(tǒng)Bode圖如圖所示，對應(yīng)的開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)該是 （ ）A B

6、. C. D. 25.最小相角系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定的充要條件是 （ ）A. 奈奎斯特曲線順時針包圍（-1，）點 B.奈奎斯特曲線包圍（-1，）點C. 奈奎斯特曲線不包圍（-1，）點 D.奈奎斯特曲線逆包圍（-1，）點26動態(tài)系統(tǒng)0初始條件是指時系統(tǒng)的 （ ） A輸入為0 B. 輸入、輸出以及它們的各階導(dǎo)數(shù)為0 C輸入、輸出為0 D. 輸出及各階導(dǎo)數(shù)為027閉環(huán)零點影響系統(tǒng)的 （ ）A穩(wěn)定性 B. 穩(wěn)態(tài)誤差 C調(diào)節(jié)時間 D. 超調(diào)量28若開環(huán)傳遞函數(shù)為, 此時相位裕量和的關(guān)系是（ ） A. 隨K增加而增大 B.隨K增大而減小 C.以上都不是 D.與K值無關(guān)29. 在典型二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)中，再串入一個閉環(huán)

7、零點，則 （ ） A超調(diào)量減小 B. 對系統(tǒng)動態(tài)性能沒有影響 C超調(diào)量增大 D. 峰值時間增大30. 兩典型二階系統(tǒng)的超調(diào)量相等，則此兩系統(tǒng)具有相同的（ ） A自然頻率 B. 相角裕度 C阻尼振蕩頻率 D. 開環(huán)增益K31典型欠阻尼二階系統(tǒng)的超調(diào)量，則其阻尼比的范圍為（ ） A B. C. D. 32采用超前校正對系統(tǒng)抗噪聲干擾能力的影響是（ ）A. 能力上升 B. 能力下降 C. 能力不變 D. 能力不定33既可判別線性系統(tǒng)穩(wěn)定性又可判別非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法是（ ）A. 勞斯判據(jù) B. 根軌跡法 C. 奈式判據(jù) D. 李亞普諾夫直接法34傳遞函數(shù)只適合于（ ）A. 線性定常系統(tǒng) B. 線性

8、系統(tǒng) C. 線性時變系統(tǒng) D. 非線性系統(tǒng)35控制系統(tǒng)時域分析中，最常用的典型輸入信號是（ ）A. 脈沖函數(shù) B. 階躍函數(shù) C. 斜坡函數(shù) D. 正弦函數(shù)36.開環(huán)對數(shù)頻率特性沿軸向左平移時 （ ）A.減少，增加 B.減少，不變 C.增加，不變 D.不變，也不變37.某0型單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)增益為K，則在輸入下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為 （ ）A.0 B. C. D.38.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，其幅值裕度等于 （ ）A.0 B.dB C.16dB D.39.欠阻尼二階系統(tǒng)的，都與 （ ）A.有關(guān) B.無關(guān) C.有關(guān) D.無關(guān)40.兩典型二階系統(tǒng)的超調(diào)量相等，則此兩系統(tǒng)具有相同的 （ ）A.自然

9、頻率 B.相角裕度C.阻尼振蕩頻率 D.開環(huán)增益41改善系統(tǒng)在參考輸入作用下的穩(wěn)態(tài)性能的方法是增加（ ）A. 振蕩環(huán)節(jié) B. 積分環(huán)節(jié) C. 慣性環(huán)節(jié) D. 微分環(huán)節(jié)42慣性環(huán)節(jié)又稱為（ ）A. 積分環(huán)節(jié) B. 微分環(huán)節(jié) C. 一階滯后環(huán)節(jié) D. 振蕩環(huán)節(jié)43根軌跡終止于（ ）A. 閉環(huán)零點 B. 開環(huán)零點 C. 閉環(huán)極點 D. 開環(huán)極點44若要改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，可以增加（ ）A. 積分環(huán)節(jié) B. 振蕩環(huán)節(jié) C. 慣性環(huán)節(jié) D. 微分環(huán)節(jié)45PD控制規(guī)律指的是（ ）A. 比例、微分 B. 比例、積分 C. 積分、微分 D. 以上都不是46某0型單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)增益為K，則在輸入下，系統(tǒng)的穩(wěn)

10、態(tài)誤差為（ ） A0 B. C. D. 47若二階系統(tǒng)處于無阻尼狀態(tài)，則系統(tǒng)的阻尼比應(yīng)為（ ） A B. =0 C. D. 48二階系統(tǒng)的閉環(huán)增益加大（ ） A快速性越好 B. 超調(diào)量越大 C. 峰值時間提前 D. 對動態(tài)性能無影響49. 單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，其幅值裕度h等于（ ） A0 B. dB C. 16dB D. 50. 兩典型二階系統(tǒng)的超調(diào)量相等，則此兩系統(tǒng)具有相同的（ ） A自然頻率 B. 相角裕度 C阻尼振蕩頻率 D. 開環(huán)增益K二、判斷題1原函數(shù)拉氏變換式是 （ ）；2典型欠阻尼二階系統(tǒng)，當(dāng)開環(huán)增益K增加時，系統(tǒng)無阻尼自然頻率增大（ ）；3. 勞斯判據(jù)為：系統(tǒng)穩(wěn)定的充要

11、條件是特征方程系數(shù)所組成的勞斯陣列第一列元素符號一致，則系統(tǒng)穩(wěn)定。( )4一個線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否取決于輸入信號的形式及系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)( )；5采用拉氏變換，可將系統(tǒng)的代數(shù)方程轉(zhuǎn)換成微分方程求解（ ）。6傳遞函數(shù)分母多項式的根，稱為系統(tǒng)的零點（ ）；7PID控制中I的含義為微分（ ）；8系統(tǒng)輸出超過穩(wěn)態(tài)值達(dá)到第一個峰值所需的時間為峰值時間（ ）；90型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸進(jìn)特性的低頻段斜率為-20（ ）；10系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是其所有特征根都具有正的實部（ ）。11“三頻段理論”為我們提供了串連校正的具體方法（ ）；12幅值裕度h是由開環(huán)頻率特性引出的指標(biāo)（ ）；13閉環(huán)零點影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性（

12、 ）；14若系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)定，則系統(tǒng)閉環(huán)不一定穩(wěn)定（ ）；15由開環(huán)零極點可以確定系統(tǒng)的閉環(huán)性能（ ）。16通過最小相位系統(tǒng)的開環(huán)幅頻特性可以判斷其穩(wěn)定性（ ）；17閉環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的個數(shù)決定了系統(tǒng)的類型（ ）；18諧振峰值反映了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性（ ）；19比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移為0（ ）；20凡是具有反饋的控制系統(tǒng)都是穩(wěn)定的（ ）。21二階系統(tǒng)的諧振峰值與阻尼比無關(guān)（ ）；22開環(huán)控制的特征是系統(tǒng)有反饋環(huán)節(jié)（ ）；23對于最小相位系統(tǒng)，若相位裕量，則相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定（ ）；24穩(wěn)定性是對一個控制系統(tǒng)的最基本要求（ ）；25根軌跡只能用于確定系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性（ ）。三、計算題1系統(tǒng)的閉

13、環(huán)傳遞函數(shù)為問該系統(tǒng)是否存在主導(dǎo)極點？若存在，求近似為二階系統(tǒng)后的單位階躍響應(yīng)？2設(shè)某控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 試?yán)L制參量k由0變至?xí)r的根軌跡圖，并求開環(huán)增益臨界值。3如圖所示的采樣控制系統(tǒng)，要求在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，試確定放大系數(shù)及系統(tǒng)穩(wěn)定時的取值范圍。4已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)試概略繪制幅相特性曲線，并根據(jù)奈氏判據(jù)判定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，求各靜態(tài)誤差系數(shù)和時的穩(wěn)態(tài)誤差.6實系數(shù)特征方程，要使其根全為實數(shù)，試確定參數(shù)的范圍。7.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試根據(jù)奈氏判據(jù)確定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。8設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求校正后系統(tǒng)的靜態(tài)速度誤差系數(shù)v5(rad/

14、s)，相角裕度45°，試設(shè)計串聯(lián)遲后校正裝置。9已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試分別求出當(dāng)輸入信號和時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。10單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ，試?yán)L制系統(tǒng)根軌跡，并確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的值范圍。參考答案一、選擇題1-5DABAB 6-10CADAA 11-15ABCDA 16-20CBCDB 21-25AABAC26-30BDADB 31-35DADAB36-40BBDCB 41-45BCCDA 51-50BBDDB二、判斷題1-5YYYNN 6-10NNYNN 11-15NYNYN 16-20YNYYN 21-25NNYYN三、計算題1存在主導(dǎo)極點，系統(tǒng)近似為， 2解：1）

15、 2） 3）=，=4，開環(huán)增益臨界值為K=2。3解 因為 所以 由上式求得。該系統(tǒng)的特征方程為即令代入上式得列出勞斯表如下系統(tǒng)若要穩(wěn)定，則勞斯表得第一列系數(shù)必須全部為正值，即有由此得出時，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。4解：作出系統(tǒng)開環(huán)零極點分布圖如圖解2（a）所示。的起點、終點為： 與實軸的交點： 令 可解出代入實部 概略繪制幅相特性曲線如圖解2（b）所示。根據(jù)奈氏判據(jù)有 所以閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。圖解25解： 時， 時， 時，由疊加原理 6解：作等效開環(huán)傳遞函數(shù) 當(dāng)時，需繪制根軌跡。 實軸上的根軌跡： ， 漸近線： 分離點： 解得 分離點處的根軌跡增益可由幅值條件求得： 圖解1 根軌跡圖根據(jù)以上計算，可繪制出系統(tǒng)根軌跡如圖所示。由根軌跡圖解1(a)可以看出，當(dāng)時，多項式的根全為實數(shù)。當(dāng)時，需繪制根軌跡。實軸上的根軌跡區(qū)段為：， 。由根軌跡圖圖解1(b)可以看出，當(dāng)時，多項式的根全為實數(shù)。因此所求參數(shù)的范圍為或。7解：作出系統(tǒng)開環(huán)零極點分布圖如圖解2(a)所示。 的起點、終點為： 幅相特性曲線與負(fù)實軸無交點。由于慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，小于不穩(wěn)定慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，故呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢。繪出幅相特性曲線如