自動控制原理期末復習題

自動控制原理1一;單項選擇題.系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動態(tài)特性進行研究，稱為（c）A.系統(tǒng)綜合 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.系統(tǒng)設計.慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（A）上相等。A.幅頻特性的斜率B.最小幅值 C.相位變化率 D.穿越頻率.通過測量輸出量，產生一個與輸出信號存在確定函數比例關系值的元件稱為（C）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件.3從0變化到+8時，延遲環(huán)節(jié)頻率特性極坐標圖為（a）A.圓 B.半圓 C.橢圓 口.雙曲線.當忽略電動機的電樞電感后，以電動機的轉速為輸出變量，電樞電壓為輸入變量時，電動機可看作一個（B）A.比例環(huán)節(jié) B.微分環(huán)節(jié) C.積分環(huán)節(jié) D.慣性環(huán)節(jié).若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為10 ，則它的開環(huán)增益為（C）s（5s+2）A.1 B.2 C.5 D.10.二階系統(tǒng)的傳遞函數G（s）=—5—，則該系統(tǒng)是（B）s2+2s+5A.臨界阻尼系統(tǒng) B.欠阻尼系統(tǒng)C.過阻尼系統(tǒng) D.零阻尼系統(tǒng).若保持二階系統(tǒng)的Z不變，提高①，則可以（B）A.提高上升時間和峰值時間 "B.減少上升時間和峰值時間C.提高上升時間和調整時間D.減少上升時間和超調量一….，一.. 一一、1. ..,,.一階微分環(huán)節(jié)G（s）=1+Ts，當頻率①二亍時，則相頻特性/G（j①）為（A）A.45° B.-45° C.90° D.-90°.最小相位系統(tǒng)的開環(huán)增益越大，其（d）A.振蕩次數越多B.穩(wěn)定裕量越大 C.相位變化越小 D.穩(wěn)態(tài)誤差越小.設系統(tǒng)的特征方程為D（s）=s4+8s3+17s2+16s+5=0，則此系統(tǒng)（A）A.穩(wěn)定 B.臨界穩(wěn)定C.不穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定。.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為：G（s）=——-——，當k=（C）時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。s（s+1）（s+5）A.10 B.20 C.30 D.40.設系統(tǒng)的特征方程為dQ=3s4+1Cs3+5s2+s+2=0，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數有（C）A.0 B.1 C.2 D.3.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為G（s）=—5—，當輸入為單位階躍時，則其位置誤差為（C）s2+6s+sA.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05.若已知某串聯校正裝置的傳遞函數為G（s）=上L，則它是一種（D）C 10s+1A.反饋校正 B.相位超前校正C.相位滯后一超前校正 D.相位滯后校正.穩(wěn)態(tài)誤差e與誤差信號E（s）的函數關系為（B）

e-limE(s)e-limE(s)e-limsE(s)sssse-limE(s)

ss sfge-limsE(s)

sssfg.在對控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度無明確要求時，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最方便的是（A）A.減小增益 B.超前校正 C.滯后校正 D.滯后-超前.相位超前校正裝置的奈氏曲線為（B）A.圓 B.上半圓 C.下半圓 D.45°弧線20.在直流電動機調速系統(tǒng)中，霍爾傳感器是用作（B）反饋的傳感器。A.電壓 B.電流 C.位移 D.速度19.開環(huán)傳遞函數為G（s汨（s尸』,則實軸上的根軌跡為（C）A.（-3,8）b.（0,8）c.（-8,-3）D.（-3,0）二：填空題（每空1分，共10分）.閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制 系統(tǒng)。.一線性系統(tǒng)，當輸入是單位脈沖函數時，其輸出象函數與傳遞函數 相同。.一階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為時間常數T（或常量） 。243控制系統(tǒng)線性化過程中，線性化的精度和系統(tǒng)變量的 偏移程度 有關。.對于最小相位系統(tǒng)一般只要知道系統(tǒng)的開環(huán)幅頻特性 就可以判斷其穩(wěn)定性。.一般講系統(tǒng)的位置誤差指輸入是階躍信號 所引起的輸出位置上的誤差。.超前校正是由于正相移的作用，使截止頻率附近的相位明顯上升,從而具有較大的穩(wěn)定裕度。.PID調節(jié)中的“P”指的是比例 控制器。.若要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應距虛軸越遠— —越好。.理想微分環(huán)節(jié)（解釋）28.二階系統(tǒng)當共軛復數極點位于（±45。）線上時，對應的阻尼比為（0.707）。三：名詞解釋（每小題3分，共15分）31.穩(wěn)定性：系統(tǒng)在受到擾動作用后自動返回原來的平衡狀態(tài)的能力。33.調整時間：響應曲線到達并停留在穩(wěn)態(tài)值的 ±5%（或±2%）誤差范圍內所需的最小時間稱為調節(jié)時間（或過渡過程時間）。自動控制原理2一：單項選擇題.系統(tǒng)已給出，確定輸入，使輸出盡可能符合給定的最佳要求，稱為（A）A.最優(yōu)控制 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.最優(yōu)設計.與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（B）進行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響控制信號。A.輸出量 8.輸入量 C.擾動量 D.設定量.在系統(tǒng)對輸入信號的時域響應中，其調整時間的長短是與（D）指標密切相關。A.允許的峰值時間 B.允許的超調量C.允許的上升時間 D.允許的穩(wěn)態(tài)誤差.主要用于產生輸入信號的元件稱為（B）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是GQ）='，則該環(huán)節(jié)是（C）5s+1A.比例環(huán)節(jié)B.積分環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié).已知系統(tǒng)的微分方程為3工（t）+6元（t）+2%（t）-2%（t），則系統(tǒng)的傳遞函數是（A）0 0 0 iA. 2 B. 1 C. 2 D. 1 3s2+6s+2 3s2+6s+2 2s2+6s+3 2s2+6s+3.引出點前移越過一個方塊圖單元時，應在引出線支路上（C）A.并聯越過的方塊圖單元 B.并聯越過的方塊圖單元的倒數

C.串聯越過的方塊圖單元 D.串聯越過的方塊圖單元的倒數.時域分析的性能指標，哪個指標是反映相對穩(wěn)定性的（D）A.上升時間 B.峰值時間 C.調整時間 D.最大超調量.二階振蕩環(huán)節(jié)乃奎斯特圖中與虛軸交點的頻率為（D）A.諧振頻率 B.截止頻率 C.最大相位頻率 D.固有頻率.確定根軌跡大致走向，一般需要用（D）條件就夠了。A.特征方程 8.幅角條件 C.幅值條件 D.幅值條件+幅角條件11.設系統(tǒng)的特征方程為D（s）=s4+2s3+s2+2s+1=0，則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數為（C）TOC\o"1-5"\h\zA.0 B.1 C.2 D.3.設一階系統(tǒng)的傳遞函數是G（s）=—，且容許誤差為5%，則其調整時間為（C）s+1A.1 B.2 C.3 D.4.某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數可能是（D）A.TK+rD.KA.TK+rD.Ks2(s+a)B. C. s(s+a)(s+b) s(s+a)16.若已知某串聯校正裝置的傳遞函數為GJs）二島,則它是一種（A）A.相位超前校正 B.相位滯后校正C.相位滯后一超前校正D.反饋校正19.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為——K19.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為——K——，則實軸上的根軌跡為（s(s+1)(s+2)B）A.（-2,-1）和（0,8） B.（-8,-2）和（-1,0）C.（0,1）和（2,8） D.（-8,0）和（1,2）.“經典控制理論”的內容是以傳遞函數 為基礎的。.控制系統(tǒng)線性化過程中，變量的偏移越小，則線性化的精度 越高。.若要全面地評價系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，需要同時根據相位裕量和幅值裕量 來做出判斷。.一般講系統(tǒng)的加速度誤差指輸入是勻加速度 所引起的輸出位置上的誤差。.輸入相同時，系統(tǒng)型次越高，穩(wěn)態(tài)誤差越小。.系統(tǒng)主反饋回路中最常見的校正形式是串聯校正 和反饋校正..若系統(tǒng)的傳遞函數在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統(tǒng)稱作最小相位系統(tǒng)。三：名詞解釋.數學模型是描述系統(tǒng)內部物理量（或變量）之間關系的數學表達式。.反饋元件.最大超調量：在響應過程中，輸出量C（t）超出其穩(wěn)態(tài)值的最大差量與穩(wěn)態(tài)值之比稱為超調量。.頻率響應35?幅值裕量自動控制原理31.如果被調量隨著給定量的變化而變化，這種控制系統(tǒng)叫（B）A.恒值調節(jié)系統(tǒng) A.恒值調節(jié)系統(tǒng) B.隨動系統(tǒng) C.連續(xù)控制系統(tǒng).與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，閉環(huán)控制系統(tǒng)通常對（B控制信號。A.輸出量 8.輸入量 C.擾動量.直接對控制對象進行操作的元件稱為（D）A.給定元件 B.放大元件 C.比較元件.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是G（s）=,，則該環(huán)節(jié)是（TsA.比例環(huán)節(jié)B.慣性環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)D.數字控制系統(tǒng)）進行直接或間接地測量，通過反饋環(huán)節(jié)去影響D.設定量D.執(zhí)行元件C.已知系統(tǒng)的單位脈沖響應函數是y(t)=0.1t2，則系統(tǒng)的傳遞函數是(A)A.絲B.里C.里D.”S3 S S2 S2.梅遜公式主要用來(C)A.判斷穩(wěn)定性 B.計算輸入誤差C.求系統(tǒng)的傳遞函數 D.求系統(tǒng)的根軌跡.已知二階系統(tǒng)單位階躍響應曲線呈現出等幅振蕩，則其阻尼比可能為(C)A.0.6 B.0.707 C.0 D.1.在系統(tǒng)對輸入信號的時域響應中，其調整時間的長短是與(A)指標密切相關。A.允許的穩(wěn)態(tài)誤差 B.允許的超調量C.允許的上升時間 D.允許的峰值時間10.若系統(tǒng)的傳遞函數在右半S平面上沒有零點和極點，則該系統(tǒng)稱作(B)A.非最小相位系統(tǒng)B.最小相位系統(tǒng) C.不穩(wěn)定系統(tǒng) D.振蕩系統(tǒng)9.設一階系統(tǒng)的傳遞G(s)=工，其階躍響應曲線在t=0處的切線斜率為(B)s+2A.7 B.2C.7D.12 2.一般為使系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性,希望相位裕量y為(C)A.0?15。B.15。?30。C.30。?60。D.60。?90。.某系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為：g(s)= S+2k ，當k=(C)時，閉環(huán)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定。B s3+3s2+4s+2kA.2 B.4 C.6 D.8.開環(huán)傳遞函數為G(s)H(s)= K ，則實軸上的根軌跡為(C)S3(S+4)A.(—4,s)B.(—4,0)C.(—s,—4)D.(0,s).單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為g(s)= 4 ，當輸入為單位斜坡時，其加速度誤差為(A)S2(S2+3S+2)A.0 B.0.25 C.4 Ds.系統(tǒng)的傳遞函數g(s)= 5 ，其系統(tǒng)的增益和型次為(B)S2(S+1)(S+4)A.5,2 B.5/4,2 C.5,4 D.5/4,4.若已知某串聯校正裝置的傳遞函數為G(s)=*L三1，則它是一種(C)j 10s+10.2s+1A.相位滯后校正 B.相位超前校正 C.相位滯后一超前校正D.反饋校正TOC\o"1-5"\h\z.進行串聯超前校正前的穿越頻率3與校正后的穿越頻率3'的關系，通常是(B)c cA.3=3'B.3>3'C.3<3'D.3與3’無關cc cc cc cc.已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數g(s)=——K*——，則與虛軸交點處的K*=(D)s(s+1)(s+2)A.0 B.2C.4 D.6.某校正環(huán)節(jié)傳遞函數G(s)=絲S，則其頻率特性的奈氏圖終點坐標為(D)c 10S+1A.(0,j0) B.(1,j0)C.(1,j1) D.(10,j0).A、B是高階系統(tǒng)的二個極點，一般當極點A距離虛軸比極點B距離虛軸大于(A)時，分析系統(tǒng)時可忽略極點A。

A.5倍B.4倍C.3倍D.2倍.對控制系統(tǒng)的首要要求是系統(tǒng)具有穩(wěn)定性 。.在驅動力矩一定的條件下，機電系統(tǒng)的轉動慣量越小，其 加速性能 越好。.延遲環(huán)節(jié)不改變系統(tǒng)的幅頻特性，僅使相頻特性 發(fā)生變化。26.反饋控制原理是檢測偏差并糾正偏差的 原理。.在擾動作用點與偏差信號之間加上積分環(huán)節(jié) 能使靜態(tài)誤差降為0。.超前校正主要是用于改善穩(wěn)定性和快速性。.一般講系統(tǒng)的加速度誤差指輸入是.靜態(tài)位置誤差系數所引起的輸出位置上的誤差。 1 23.某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數是G（s）=—，則系統(tǒng)的時間常數是0.5。s+225.二階系統(tǒng)當輸入為單位斜坡函數時，其響應的穩(wěn)態(tài)誤差恒為2Z①n（或常量）。2s+127.已知超前校正裝置的傳遞函數為G（s）=2S+1，其最大超前角所對應的頻率①=1.25。C 0.32S+1 m 自動控制原理4.系統(tǒng)和輸入已知，求輸出并對動態(tài)特性進行研究，稱為（C）A.系統(tǒng)綜合 B.系統(tǒng)辨識 C.系統(tǒng)分析 D.系統(tǒng)設計.開環(huán)控制系統(tǒng)的的特征是沒有（C）A.執(zhí)行環(huán)節(jié) B.給定環(huán)節(jié)C.反饋環(huán)節(jié) D.放大環(huán)節(jié).主要用來產生偏差的元件稱為（A）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件.在信號流圖中，在支路上標明的是（D）人輸入 B.引出點 C.比較點 D.傳遞函數.慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在（A）上相等。A.幅頻特性的斜率 B.最小幅值 C.相位變化率D.穿越頻率.相位超前校正裝置的奈氏曲線為（B）A.圓 B.上半圓 C.下半圓D.45°弧線.在系統(tǒng)中串聯PD調節(jié)器，以下那一種說法是錯誤的（D）A.是一種相位超前校正裝置C.使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能得到改善.某系統(tǒng)的傳遞函數是G（A.是一種相位超前校正裝置C.使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能得到改善.某系統(tǒng)的傳遞函數是G（s）=B.能影響系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性的高頻段D.使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度得到改善e-%,，則該可看成由（C）環(huán)節(jié)串聯而成。A.比例、延時 B.慣性、導前 C.慣性、延時D.慣性、比例s2+2s+3.已知F(s)= ，s(s2+5s+4)其原函數的終值f（t）=（t-8A.0B.8 C.0.75 D.37.設一階系統(tǒng)的傳遞函數是G（s）二號，且容許誤差為2%，則其調整時間為（C）A.1 B.1.5 C.2 D.3.二階欠阻尼系統(tǒng)的有阻尼固有頻率3d、無阻尼固有頻率3n和諧振頻率3r比較（D）A.①r>3d>3n B.3r>3n>3dC.3n>3r>3d D.3n>3產3r.設系統(tǒng)的特征方程為E（）=3s4+1Cs3+5s2+s+2=0,則此系統(tǒng)中包含正實部特征的個數有（C）A.0 B.1 C.2 D.3.根據系統(tǒng)的特征方程D（s）=3s3+s2-3s+5=0，可以判斷系統(tǒng)為（B）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定

.某反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為：GQ）=舒治’當（B）時,閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。1A.T>T2B.T<T2CT1=t2D.任意T1和%.單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數為gQ）=—4—，當輸入為單位階躍時，其位置誤差為（B）s2+3s+2A.2 B.0.2 C.0.25 D.3.當輸入為單位斜坡且系統(tǒng)為單位反饋時，對于II型系統(tǒng)其穩(wěn)態(tài)誤差為（A）A.0 B.0.1/k C.1/k Ds 2 一,、一一,.若已知某串聯校正裝置的傳遞函數為G（s）=2，則它是一種（D）csA.相位滯后校正 B.相位超前校正C.微分調節(jié)器 D.積分調節(jié)器.根軌跡漸近線與實軸的交點公式為（D）Ep+￡Ep+￡zj iA.j —n+mEz-Epi j-i^1 閆—n—mE-Epij3 j^——n+mEp-Ezj i-4^ i^1 n—m.直流伺服電動機一測速機機組（型號為70SZD01F24MB）實際的機電時間常數為（D）A.8.4msB.9.4msC.11.4msD.12.4ms.根據采用的信號處理技術的不同，控制系統(tǒng)分為模擬控制系統(tǒng)和數字控制系統(tǒng).閉環(huán)控制系統(tǒng)中，真正對輸出信號起控制作用的是偏差信號 。.一般開環(huán)頻率特性的低頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 性能。.對單位反饋系統(tǒng)來講，偏差信號和誤差信號相同 。.誤差平方積分性能指標的特點是：重視大的誤差，忽略小的誤差.描述系統(tǒng)的微分方程為+3紇9+2x（t）=x（t），則頻率特性G（j①）=——。dt2 dt i 2—32+3j326.二階系統(tǒng)的傳遞函數G（s）=4/（s2+2s+4），其固有頻率3=2。例3.2 設控制系統(tǒng)如圖所示。其中（a）為無速度反饋1系統(tǒng)，（b）為帶速度反饋系統(tǒng)，試確定是系統(tǒng)阻尼比為0.5時的值，并比較系統(tǒng)（a）和（b）階躍響應的瞬態(tài)性能指標。解系統(tǒng)（a）的閉環(huán)傳遞函數為①（s）=—10—s2+s+102。3=1 32=10q=0.1583=3.16n n n?！猼g-1=0.55（秒）兀t— . =1.01（秒）n'（A=0.05）N（A=0.05）N=15r-q2x3（次）（a=0.05）忒o=e'■1-q2x100%=60.4%t= =6（秒）p sq3n10①（s）=系統(tǒng)（b）的閉環(huán)傳遞函數為 s2+（1+10K）s+102q3n=1+10Kt 3f10 將q=0.5代入,解得

n102乂05乂316-1二0.2161010s n102乂05乂316-1二0.2161010s2+3.16s+10由。=0.5和①n=3.16可求得tr=0.7（秒）。二1,15（秒）o=16.3%t=1.9（秒）N=0.83~1結論：采用速度反饋后，可以明顯地改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。例2.2RLC電路rt)u圖2-3RLC電路系統(tǒng)確定元件的輸入、輸出Input：ur（t）Output:uc（t）設回路電流為i（t）,由克?；舴蚨蓪懗龌芈贩匠虨?消去中間變量i（t）,得到描述網絡輸入輸出關系的微分方程為令T=L,T=RC則TTd2心）+Td^+u（t）=u（t）1R2 12dt2 2dtcr勞斯穩(wěn)定判據（1）勞斯表第一列所有系數均不為零的情況如果勞斯表中第一列系數都具有相同的符號則系統(tǒng)是穩(wěn)定的否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。且不穩(wěn)定根的個數等于勞斯表中第一列系數符號改變的次數。（2）勞斯表某行的第一列系數等于零，而其余各項不全為零的情況當勞斯表某一行的第一列系數為零，而其余項不全為零，可用一個很小的正數代替第一列的零項，然后按照通常方法計算勞斯表中的其余項。⑶勞斯表某行所有系數均為零的情況如果勞斯表中某一行（如第k行）各項為零，這說明在S平面內存在以原點為對稱的特征根。例如P=±。，P=±j①，P=