核心课程试题库——自动控制原理.doc

自动控制原理习题集一、选择题1. 系统输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ ）A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）上相等。A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率3. 若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为（ ）A.1 B.2 C.5 D.104. 二阶系统的传递函数，则该系统是（ ）A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统5. 若保持二阶系统的不变，提高n，则可以（ ）A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量6. 一阶微分环节，当频率时，则相频特性为（ ）A.45 B.-45 C.90 D.-907.设系统的特征方程为，则此系统 （ ）A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。8.某单位反馈系统的开环传递函数为：，当k=（ ）时，闭环系统临界稳定。A.10 B.20 C.30 D.409.设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）A.0 B.1 C.2 D.310.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ ）A.反馈校正 B.相位超前校正 C.相位滞后超前校正 D.相位滞后校正11.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（ ）A. B. C. D.12.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为（ ）A.(-3，) B.(0，) C.(-，-3) D.(-3，0)13. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量14 主要用于产生输入信号的元件称为（ ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件15. 某典型环节的传递函数是，则该环节是（ ）A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节16. 已知系统的微分方程为，则系统的传递函数是（ ）A. B. C. D.17. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ）A.并联越过的方块图单元 B.并联越过的方块图单元的倒数 C.串联越过的方块图单元 D.串联越过的方块图单元的倒数18. 时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（ ）A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量19、设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数为（ ）A.0 B.1 C.2 D.320、设一阶系统的传递函数是，且容许误差为5%，则其调整时间为（ ）A.1 B.2 C.3 D.421、单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（ ）A.0 B.0.25 C.4 D.22、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ ）A.相位超前校正 B.相位滞后校正 C.相位滞后超前校正 D.反馈校正23、确定根轨迹大致走向，一般需要用（ ）条件就够了。A.特征方程 B.幅角条件 C.幅值条件 D.幅值条件+幅角条件24、 某校正环节传递函数，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ ）A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)25、 系统的开环传递函数为，则实轴上的根轨迹为（ ）A.(-2，-1)和（0，） B.(-，-2)和(-1，0)C.(0，1)和(2，) D.(-，0)和(1，2)26. 如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（ ）A.恒值调节系统 B.随动系统 C.连续控制系统 D.数字控制系统27. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）A.给定元件 B.放大元件 C.比较元件 D.执行元件28. 某典型环节的传递函数是，则该环节是（ ）A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节29. 已知系统的单位脉冲响应函数是，则系统的传递函数是（ ）A. B. C. D. 30. 梅逊公式主要用来（ ）A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹31. 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（ ）A.0.6 B.0.707 C.0 D.132.某系统的闭环传递函数为：，当k=（ ）时，闭环系统临界稳定。A.2 B.4 C.6 D.833.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位斜坡时，其加速度误差为（ ）A.0 B.0.25 C.4 D.34.系统的传递函数，其系统的增益和型次为 （ ）A.5，2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4，435.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ ）A.相位滞后校正 B.相位超前校正 C.相位滞后超前校正 D.反馈校正36.进行串联超前校正前的穿越频率与校正后的穿越频率的关系，通常是（ ）A.= B. C. D.与无关37.已知系统开环传递函数，则与虚轴交点处的K*=（ ）A.0 B.2 C.4 D.638.某校正环节传递函数，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ ）A.(0，j0) B.(1，j0) C.(1，j1) D.(10，j0)39. 开环控制系统的的特征是没有（ ）A.执行环节 B.给定环节C.反馈环节 D.放大环节40. 主要用来产生偏差的元件称为（ ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件41. 已知 ，其原函数的终值（ ）A.0 B. C.0.75 D.3 42. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ）A.输入 B.引出点 C.比较点 D.传递函数43 .设一阶系统的传递函数是，且容许误差为2%，则其调整时间为（ ）A.1 B.1.5 C.2 D.344. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）上相等。A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率45.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率d、无阻尼固有频率n和谐振频率r比较（ ）A.rd n B.rn d C.n rd D.n dr46.设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）A.0 B.1 C.2 D.347.根据系统的特征方程，可以判断系统为（ ）A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.稳定性不确定48.某反馈系统的开环传递函数为：，当（ ）时，闭环系统稳定。A. B. C. D.任意T1和t249.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于II型系统其稳态误差为（ ）A.0 B.0.1/k C.1/k D.50.根轨迹渐近线与实轴的交点公式为（ ）A. B. C. D.51. 已知 ，其原函数的终值（ ）A.0 B. C.0.75 D.352. 已知系统的单位阶跃响应函数是，则系统的传递函数是（ ）A. B. C. D. 53. 若二阶系统的调整时间长，则说明（ ）A.系统响应快 B.系统响应慢 C.系统的稳定性差 D.系统的精度差54.某环节的传递函数为，它的对数幅频率特性L()随K值增加而（ ）A.上移 B.下移 C.左移 D.右移55.设积分环节的传递函数为，则其频率特性幅值A()=（ ）A. B. C. D.56.根据系统的特征方程，可以判断系统为（ ）A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.稳定性不确定57.二阶系统的传递函数，其阻尼比是（ ）A.0.5 B.1 C.2 D.458.系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的（ ）A.右半部分 B.左半部分 C.实轴上 D.虚轴上59.一闭环系统的开环传递函数为，则该系统为（ ）A.0型系统，开环放大系数K为2 B.I型系统，开环放大系数K为2C.I型系统，开环放大系数K为1 D.0型系统，开环放大系数K为160.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比保持不变时，( ) A.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp越大 B.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp越小 C.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp不变 D.无阻尼自然振荡频率n越大，系统的峰值时间tp不定61.开环传递函数为G(s)H(s)=，则实轴上的根轨迹为( ) A.-1,) B.-3，-1 C.(-,-3 D.，)62.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( ) A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映63.设开环系统的频率特性G(j)=,当=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=( ) A.2 B. C.4 D.64.比例环节的频率特性相位移()=( ) A.90 B.-90 C.0 D.-18065.PI控制规律指的是( ) A.比例、微分 B.比例、积分 C.积分、微分 D.比例、积分、微分66.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的( ) A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是67若某系统的传递函数为G(s)=，则其频率特性的实部R()是（ ）AB-CD-68已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（ ）A稳定B临界稳定C不稳定D无法判断69采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为( )ABCD70系统的开环传递函数为，当T=1s时，系统的相位裕量为（ ）A30B45C60D9071某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=k，该校正装置为（ ）A滞后校正装置B超前校正装置C滞后超前校正装置D超前滞后校正装置72决定系统传递函数的是系统的（ ）A结构B参数C输入信号D结构和参数73斜坡输入函数r(t)的定义是（ ）ABCD74一阶系统的时间常数T越小，则系统的响应曲线达到稳态值的时间（ ）A越短B越长C不变D不定75设某系统的传递函数，则其频率特性的实部（ ）ABCD76绘制根轨迹时需计算入射角的情况为：开环传递函数有（ ）A实极点B实零点C共轭复极点D共轭复零点77当二阶系统特征方程的根为具有负实部的复数根时，系统的阻尼比为（ ）A0B0C01D178已知单位反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差ess为常数，则此系统为（ ）A0型系统BI型系统C型系统D型系统792型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ ）A60dBdecB40dBdecC20dBdecD0dBdec80已知某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则相位裕量的值为（ ）A30B45C60D9081设开环传递函数为G(s)H(s)，其根轨迹渐近线与实轴的交点为（ ）A0B1C2D382若一系统的特征方程式为(s+1)2(s2)2+30，则此系统是（ ）A稳定的B临界稳定的C不稳定的D条件稳定的83PID控制器的传递函数形式是（ ）A5+3sB5+3C5+3s+3D5+84设一单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=，要求KV=20，则K=( )A10B20C30D4085控制系统的稳态误差ess反映了系统的（ ）A稳态控制精度B相对稳定性C快速性D平稳性86某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=k，该校正装置为（ ）A滞后校正装置B超前校正装置C滞后超前校正装置D超前滞后校正装置87、已知随动系统的开环传递函数为,为单位负反馈。系统的调节时间等于（ ）。A、0.17s B、1.0s C、1.99s D、1.5s88、单位负反馈系统的开环传递函数为，为使系统稳定，K的取值范围为（ ）。A、0K10 B、0K12 C、0K14 D、0K2089、已知系统的特征方程为：,系统有（ ）个正实根。A、1 B、2 C、3 D、490、已知系统的开环传递函数为，当输入为时，系统的稳态输出为（ ）。A、0.1 B、0.2 C、0.4 D、0.591、一阶微分环节的相位在频率为无穷大时为（ ）。A、90度 B、180度 C、90度 D、180度二、填空题1.“经典控制理论”的内容是以 为基础的。2.某典型环节的传递函数是，则系统的时间常数是 。3.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和 来做出判断。4.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越 。5.系统主反馈回路中最常见的校正形式是 和反馈校正6.已知超前校正装置的传递函数为，其最大超前角所对应的频率 。7.闭环控制系统又称为 系统。8.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。9.一般讲系统的位置误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。10.PID调节中的“P”指的是 控制器。11.对控制系统的首要要求是系统具有 。12.二阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 。13.已知超前校正装置的传递函数为，其最大超前角所对应的频率 。14.超前校正主要是用于改善稳定性和 。15.一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。16.描述系统的微分方程为，则频率特性 。17.二阶系统的传递函数G(s)=4/(s2+2s+4) ，其固有频率wn 。18.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和_ _ _图示法。19.传递函数反映了系统内在的固有特性，与 无关。20.根轨迹在平面上的分支数等于 。21正弦函数sint的拉氏变换为_。22利用_公式可以根据复杂的信号流图直接求出系统总的传递函数。23如果实轴上某一段右边的开环实数零点、极点总个数为_，则这一段就是根轨迹的一部分。24若系统特征方程的某一项系数为负，则此系统一定_。25一阶系统的单位脉冲响应为_。26.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和_。27单位抛物线函数的数学表达式为_。28多个环节的并联连接，其等效传递函数等于各环节传递函数的_。29线性定常系统的传递函数，是在_条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。30根轨迹起始于_。31. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与_的形式无关。32自动控制是在人不直接 的情况下，利用外部装置使被控对象的某个参数（被控量）按 的要求变化。33闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有 控制作用。此种系统 高，但稳定性较差。34开环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间只有 作用，没有反馈控制作用。此种系统 低，但稳定性较高。35在经典控制理论中，广泛使用的分析方法有_、_和_。36传递函数只取决于系统的 参数，与外作用无关。37二阶系统两个重要参数是 ，系统的输出响应特性完全由这两个参数来描述。38在单位斜坡输入信号的作用下，0型系统的稳态误差ess=_。39时域动态指标主要有上升时间、峰值时间、最大超调量和_。40若根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则这两个极点之间必定存在 点。41根轨迹图必对称于根平面的_。42如果实轴上某一段右边的开环实数零点、极点总个数为_，则这一段就是根轨迹的一部分。43线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_。44积分环节的幅相频率特性图为 ；而微分环节的幅相频率特性图为 。45一阶惯性环节G(s)=1/(1+Ts) 的相频特性为()=_ _，比例微分环节G(s)=1+Ts的相频特性为()=_ _。46频率特性的极坐标图又称_图。47积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为_dBdec。48惯性环节G(s)1/(Ts+1)的对数幅频渐近特性在高频段范围内是一条斜率为20dBdec，且与轴相交于_的渐近线。49串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和_。50.超前校正装置的最大超前角所对应的频率m=_。51惯性环节G(s)的对数幅频渐近特性在高频段范围内是一条斜率为20dBdec，且与轴相交于_的渐近线。52在频域中，通常用相位裕量和增益裕量表示系统的_。53.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_。54根轨迹终止于_。55串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和_。56积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为_dBdec。57多个环节的并联连接，其等效传递函数等于各环节传递函数的_。58惯性环节G（s）=的对数幅频特性为L（）=_。59、传递函数是指在零初始条件下，线性定常系统输出变量的 与输入变量的 之比。 60、动态结构图是系统中各环节函数功能和信号流向的图形表示，由 、信号线、 、 等组成。61、系统稳定的充要条件是系统所用特征根的 。62、传递函数是指在零初始条件下，线性定常系统输出变量的 与输入变量的 之比。63、信号流图的基本单元有 、 。64、上升时间指系统输出响应由0开始， 稳态值所需要的时间。65、若系统的开环传递函数有p个右极点，则闭环系统稳定的充要条件是开环幅相特性曲线 包围 点p次。三、简答题1自动控制系统2频率分析法有几种图解分析方法？各是什么方法？34个单位负反馈系统的开环幅相特性曲线如图所示。 已知各系统开环右极点数p， 试判断各闭环系统的稳定性。 图14.稳定性5随动控制系统定义及任务6. 已知单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示。 试确定系统的传递函数。 7.根轨迹8什么叫相位裕量？什么叫增益裕量？9.开环控制系统的优缺点是什么?10.描述某电路的微分方程为ui(t)=L+u0(t),u0(t)=iR,其中R，L分别为电路的电阻和电感，i为电路的电流，ui(t)和u0(t)分别为电路的输入电压和输出电压。写出电路的传递函数.11. 试说明积分环节G(s)=的频率特性，并画出其频率特性的极坐标图。12. 设开环传递函数G(s)=,试说明开环系统频率特性极坐标图的起点和终点。13. 已知系统特征方程为，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在平面右半部的极点个数。(要有劳斯计算表)14.当从0到变化时的系统开环频率特性如题4图所示。表示开环增益。表示开环系统极点在右半平面上的数目。表示系统含有的积分环节的个数。试确定闭环系统稳定的值的范围。（a）（b）（c）15.已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如下图所示（分段直线近似表示）（1） 试写出系统的传递函数G(s)；16. 某系统闭环特征方程为，试判定闭环稳定性，并确定闭环系统在右半平面、左半平面和虚轴的极点个数。（10分）17.系统的对数幅频特性如题4图所示，据此写出该系统相应的传递函数。0.2110-20-2020dB四、计算题1.系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数。2设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=当输入r(t)=1(t)+2t时系统的稳态误差essr。3设某单位负反馈系统的开环传递函数为试绘制以a为参变量的参量根轨迹图。4某系统如图所示绘制出开环系统的对数幅相特性曲线。5如图所示的RLC串联电路， 设输入量为ur(t)， 输出量为uc(t)， 试列写出该网络的微分方程。 6一单位反馈控制系统的开环传递函数为，试求（1）系统的及n；（2）最大超调量 tr和调整时间。7.设控制系统的开环传递函数为 G(s)= 试绘制该系统的根轨迹，并求出使系统稳定的K值范围。8设某系统的开环传递函数为试绘制该系统的开环极坐标图。 9.已知系统的方框图如图所示，试求闭环传递函数。(提示：应用信号流图及梅森公式。) G1G2G3G6G5G454+-R(s)C(s)+图210.已知系统特征方程为，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在平面右半部的极点个数。(要有劳斯计算表)（10分）11.已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线(图4)，求系统的开环传递函数，图4400-2050-20-20db000.0512.已知控制系统的特征方程为，要求(1) 绘制： 的根轨迹(要有主要步骤)；(2) 指明使闭环系统稳定的的取值范围； 13.已知控制系统如图3所示，在时闭环系统响应阶跃输入时的超调量，峰值时间等于1.1秒，确定系统的K和t值。（10分）+-R(s)C(s)GbrGHE(s)+-+；图3 14.已知控制系统如图3所示，闭环系统响应阶跃输入时的超调量，