自动控制原理基本知识测试题.pdf

1 第一章自动控制的一般概念 一、填空题 1. （ 稳定性） 、 （快速性）和（快速性）是对自动控制系统性能的基本要求。 2. 线性控制系统的特点是可以使用（叠加）原理，而非线性控制系统则不能。 3. 根据系统给定值信号特点，控制系统可分为（定值）控制系统、（ 随动）控制系统和（程序）控制系统。 4. 自动控制的基本方式有（开环）控制、（闭环）控制和（复合）控制。 5. 一个简单自动控制系统主要由（被控对象）、 （执行器）、 （ 控制器）和（测量变送器）四个基本环节组成。 6. 自动控制系统过度过程有（单调）过程、（衰减振荡）过程、 （ 等幅振荡）过程和（发散振荡）过程。 二、单项选择题 1. 下列系统中属于开环控制的为（ C ） 。 A.自动跟踪雷达 B.无人驾驶车 C.普通车床 D.家用空调器 2. 下列系统属于闭环控制系统的为（ D ） 。 A.自动流水线 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.家用电冰箱 3. 下列系统属于定值控制系统的为（ C ） 。 A.自动化流水线 B.自动跟踪雷达 C.家用电冰箱 D.家用微波炉 4. 下列系统属于随动控制系统的为（ B ） 。 A.自动化流水线 B.火炮自动跟踪系统 C.家用空调器 D.家用电冰箱 5. 下列系统属于程序控制系统的为（ B ） 。 A.家用空调器 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.火炮自动跟踪系统 6. （ C ）为按照系统给定值信号特点定义的控制系统。 A.连续控制系统 B.离散控制系统 C.随动控制系统 D.线性控制系统 7. 下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（ B ） 。 A.稳定性 B.复现性 C.快速性 D.准确性 8. 下列不是自动控制系统基本方式的是（ C ） 。 A.开环控制 B.闭环控制 C.前馈控制 D.复合控制 9. 下列不是自动控制系统的基本组成环节的是（ B ） 。 A.被控对象 B.被控变量 C.控制器 D.测量变送器 10. 自动控制系统不稳定的过度过程是（ A ） 。 A.发散振荡过程 B.衰减振荡过程 C.单调过程 D.以上都不是 第二章 自动控制系统的数学模型 一、填空题 1. 数学模型是指描述系统（输入） 、 （输出）变量以及系统内部各变量之间（动态关系）的数学表达式。 2. 常用的数学模型有（微分方程） 、 （ 传递函数）以及状态空间表达式等。 3. （结构图）和（信号流图） ，是在数学表达式基础演化而来的数学模型的图示形式。 4. 线性定常系统的传递函数定义：在（零初始）条件下，系统的（输出）量的拉氏变换与（输入）量拉氏变换之比。 5. 系统的传递函数完全由系统的（结构、参数）决定，与（输入信号）的形式无关。 6. 传递函数的拉氏变换为该系统的（脉冲响应）函数。 7. 令线性定常系统传递函数的分子多项式为零，则可得到系统的（零）点。 8. 令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（极）点。 9. 令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（特征）方程。 10. 方框图的基本连接方式有（串联）连接、（ 并联）连接和（反馈）连接。 二、单项选择题 1. 以下关于数学模型的描述，错误的是（ A ） A.信号流图不是数学模型的图示 B.数学模型是描述系统输入、输出变量以及系统内部河变量之间的动态关系的数学表达式 C.常用的数学模型有微分方程、传递函数及状态空间表达式等 D.系统数学模型的建立方法有解析法和实验法两类 2. 以下关于传递函数的描述，错误的是（ B ） A.传递函数是复变量s 的有理真分式函数 B.传递函数取决于系统和元件的结构和参数，并与外作用及初始条件有关 C.传递函数是一种动态数学模型 D.一定的传递函数有一定的零极点分布图与之相对应 2 3. 以下关于传递函数局限性的描述，错误的是（ D ） A.仅适用于线性定常系统 B.只能研究单入、单出系统 C.只能研究零初始状态的系统运动特性 D.能够反映输入变量与各中间变量的关系 4. 典型的比例环节的传递函数为（ A ） A.K B. 1 s C. 1 1Ts D.s 5. 典型的积分环节的传递函数为（ B ） A.K B. 1 s C. 1 1Ts D.s 6. 典型的微分环节的传递函数为（ D ） A.K B. 1 s C. 1 1Ts D.s 7. 典型的一阶惯性环节的传递函数为（ C ） A 2 1 21TsTs B. 1 s C. 1 1Ts D. s 8. 典型的二阶振荡环节的传递函数为（ A ） A 2 1 21TsTs B. 1 s C. 1 1Ts D. s 9. 常用函数1( ) t拉氏变换1( )Lt为（ B ） A.s B. 1 s C. 2 1 s D.1 10. 以下关于系统结构图的描述，错误的是（ B ） A.结构图是线性定常系统数学模型的一种图示法 B.同一系统的结构图形式是唯一的 C.利用结构图可以直观地研究系统的运动特性 D.对应于确定的输入、输出信号的系统，其传递函数是唯一的 11. 方框图化简时，串联连接方框总的输出量为各方框图输出量的（ A ） A.乘积 B.代数和 C.加权平均 D.平均值 12. 方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ B ） A.乘积 B.代数和 C.加权平均 D.平均值 13. 系统的开环传递函数为 Ms G s N s ，则闭环特征方程为（ B ） A.0N S B.0N SM s C.10N S D.与是否单位反馈系统有关 14. 系统的闭环传递函数为 3 21 K s s ss ，则系统的极点为（ B ） A. 3s B. 2s C. 0s D. sK 15. 系统的闭环传递函数为 3 21 K s s ss ，则系统的零点为（ A ） A. 3s B. 2s C. 0s D. 1s 第三章 自动控制系统的时域分析 一、填空题 1. 系统的瞬态性能通常以系统在（零 ）初始条件下，对（单位阶跃）输入信号的响应来衡量。 2. 线性定常系统的响应曲线不仅取决于系统本身的（结构和系数） ，而且还与系统的（初始状态）以及加在该 系统的（外作用）有关。 3. 系统瞬态性能通常用（超调量） 、上升时间、（ 峰值时间） 、 （ 调节时间）和衰减比等指标来衡量。 4. 一阶系统的时间常数为系统响应达到稳态值的（ 63.2% ）所需时间。或， 若系统响应曲线以（初始）速度增加， 3 达到稳定值所需时间。 5. 一阶系统( ) 1 K G s Ts 的时间常数T越大，系统的输出响应达到稳定值的时间（越长） 。 6. 一阶系统在阶跃信号作用下，其响应是（非 ）周期、（ 无）振荡的，且%（ 0 ） 。 7. 一阶系统在阶跃信号作用下，其响应达到稳态值的95% 所用的时间是（ 3T ） ，达到稳态值的98% 所用时间是 （ 4T ） ，达到稳态值的（ 63.2% ）所用的时间是T。 8. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是（阻尼比 ）和（自然振荡角频率 n ） 。 9. 在对二阶系统阶跃响应进行讨论时，通常将0、 0 1、1和1 称为（无 ）阻尼、（ 欠 ）阻尼、 （ 临界）阻尼和（过）阻尼。工程上习惯于把过渡过程调整为（欠）阻尼过程。 10. 超调量仅由（ 值）决定，其值越小，超调量（越大） 。 11. 调节时间由（）和（ n ）决定，其值越大，调节时间（越短） 。 12. 在零初始条件下，当系统的输入信号为原来的输入信号的导数时，系统的输出为原来输出的（导数） 。 13. 如果要求系统的快速性好，则（闭环极点）应距离虚轴越远越好。 14. 利用代数方法判别闭环控制系统稳定性的方法有（劳斯判据）和赫尔维茨判据。 15. 系统特征方程式的所有根均在s 平面的左半部分是系统稳定的（充要）条件。 16. 系统稳定的充要条件是闭环控制系统传递函数的全部极点都具有（负实部） 。 17. 线性系统的稳定性仅由系统本身的（结构和参数）决定，而与系统的（初始状态）以及加在该系统（外作用） 无关。 18. 在某系统特征方程的劳斯表中，若第一列元素有负数，那么此系统的稳定性为（不稳定）。 19. 若系统的特征方程式为 3 410ss，此系统的稳定性为（不稳定） 。 20. 若系统的特征方程式为 32 2410sss，则此系统的稳定性为（不稳定） 。 21. 分析稳态误差时，将系统分为0 型系统、型系统、型系统, 这是按开环传递函数的（积分）环节个数来 分类的。 22. 设控制系统的开环传递函数为 10 12 G s s ss ，该系统的型数为（型） 。 23. 在单位阶跃输入信号作用下，型系统的稳态误差 ss e（ 0 ） 。 24. 在单位斜坡输入信号作用下，0 型系统的稳态误差 ss e（） 。 25. 在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差 ss e（ 0 ） 。 26. 如果增加系统开环传递函数中积分环节的个数，则闭环系统的（稳态精度）将提高，稳定性将（变差） 。 27. （ 增大）系统的开环放大系数，可以增强系统对参考输入的跟随能力，但会使稳定性（变差） 。 28. 在高阶系统响应中，距离虚轴（最近） ，且其附近没有（零点）的极点将起到主导作用。 二、单项选择题 1. 系统时间响应的瞬态分量（ C ） 。 A.是某一瞬时的输出 B.反映系统的准确度 C.反映系统的动态特性 D.只取决于开环极点 2. 一阶系统( ) 1 K G s Ts 的放大系数K越小，则系统的输出响应的稳态值（ C ） 。 A.不变 B.不定 C.越小 D.越大 3. 一阶系统 1 K G s Ts 放大系数K越大，则其（ D ） 。 A.响应速度越慢 B.响应速度越快 C.调节时间越短 D.响应速度不变 4. 一阶系统的闭环极点越靠近s 平面的原点，其（ A ） 。 A.响应速度越慢 B.响应速度越快 C.准确度越高 D.准确度越低 5. 下列性能指标中的（ D ）为系统的稳态指标。 A.% B. s t C. p t D. ss e 6. 在对二阶系统阶跃响应进行讨论时，通常将0称为（ A ） 。 A.无阻尼（或临界稳定） B. 欠阻尼 C.临界阻尼（或临界振荡） D.过阻尼 7. 在对二阶系统阶跃响应进行讨论时，通常将0 1 称为（ B ） 。 A.无阻尼（或临界稳定） B. 欠阻尼 C.临界阻尼（或临界振荡） D.过阻尼 4 8. 在对二阶系统阶跃响应进行讨论时，通常将1称为（ C ） 。 A.无阻尼（或临界稳定） B. 欠阻尼 C.临界阻尼（或临界振荡） D.过阻尼 9. 在对二阶系统阶跃响应进行讨论时，通常将 1称为（ D ） 。 A.无阻尼（或临界稳定） B.欠阻尼 C.临界阻尼（或临界振荡） D.过阻尼 10. 工程上习惯于把过度过程调整为（ B ）过程。 A.无阻尼（或临界稳定） B.欠阻尼 C.临界阻尼（或临界振荡） D.过阻尼 11. 二阶系统当01 时，如果增加，则输出响应的最大超调量%将（ B ） 。 A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 12. 对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比保持不变时， （ B ） 。 A.无阻尼自然振荡频率 n 越大，系统的峰值时间 p t越大 B.无阻尼自然振荡频率 n越大，系统的峰值时间p t越小 C.无阻尼自然振荡频率 n 越大，系统的峰值时间 p t不变 D.无阻尼自然振荡频率 n越大，系统的峰值时间p t不定 13. 对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比保持不变时， （ B ） 。 A.无阻尼自然振荡频率 n 越大，系统的峰值时间 s t越大 B.无阻尼自然振荡频率 n 越大，系统的峰值时间 s t越小 C.无阻尼自然振荡频率 n 越大，系统的峰值时间 s t不变 D.无阻尼自然振荡频率 n 越大，系统的峰值时间 s t不定 14. 对于欠阻尼的二阶系统，阻尼比越小，超调量将（ A ） 。 A.越大 B.越小 C.不变 D.不定 15. 对于欠阻尼二阶系统，无阻尼自然振荡频率 n越大，超调量将（ C ） 。 A.越大 B.越小 C.不变 D.不定 16. 对于欠阻尼二阶系统，无阻尼自然振荡频率 n保持不变时（ B ） 。 A.越大，调整时间 s t越大 B.越大，调整时间 s t越小 C.越大，调整时间 s t不变 D.越大，调整时间 s t不定 17. 线性定常二阶系统的闭环增益越大，（ D ） 。 A.系统的快速性越好 B.超调量越大 C.峰值时间提前 D.对系统的动态性能没有影响 18. 已知系统开环传递函数为( ) (0.5)(0.1) K G s ss ，则该闭环系统的稳定状况为（ A ） 。 A.稳定 B.不稳定 C.稳定边界 D.无法确定 19. 已知系统开环传递函数为( ) (0.41)(0.51) K G s ss ，则该闭环系统的稳定状况（ B ） 。 A.稳定 B.不稳定 C.稳定边界 D.无法确定 20. 若系统的特征方程式为 32 10ss，则此系统的稳定状况为（ C ） 。 A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.无法确定 21. 设( )( ) (1)(2)(3) K G s H s sss ，当K增大时，闭环系统（ A ） A.由稳定到不稳定 B.由不稳定到稳定 C.始终稳定 D.始终不稳定 22. 设( )( ) (1)(2) K G s H s ss ，当K增大时，闭环系统（ C ） 。 A.由稳定到不稳定 B.由不稳定到稳定 C.始终稳定 D.始终不稳定 23. 如果增大系统的开环放大倍数K，则其闭环系统的稳定性将（ B ） 。 A.变好 B.变差 C.不变 D.不定 24. 如果增加开环系统积分环节数，则其闭环系统的稳定性将（ B ） 。 A.变好 B.变差 C.不变 D.不定 5 25. 设一单位负反馈控制系统的开环传递函数为 4 ( ) 2 K G s s ，要求40 P K，则K（ B ） 。 A.10 B.20 C.30 D.40 26. 单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是（ C ） 。 A.在( )1( )r tRt时，输出速度与输入速度的稳态误差 B.在( )1( )r tRt时，输出位置与输入位置的稳态误差 C.在( )1( )r tVt时，输出位置与输入位置的稳态误差 D.在( )1( )r tVt时，输出速度与输入速度的稳态误差 27. 已知其系统的型别为v，输入为( ) n r tt（n 为正整数），则系统稳态误差为零的条件是（ B ） A.vn B.vn C.vn D.vn 28. 若系统稳定，则开环传递函数中积分环节的个数越多，系统的（ D ） 。 A.稳定性提高 B.动态性能越好 C.无差度降低 D.无差度越高 29. 为消除干扰作用下的稳态误差，可以在主反馈回到干扰作用点之前（ A ） 。 A.增加积分环节 B.减少积分环节 C.增加放大环节 D.减少放大环节 30. 某单位反馈系统开环传递函数 22 1000(1)(21) ( ) (101000) ss G s sss ，当输入为 2 2 t 时，系统稳态误差为（ C ） 。 A.0 B. C.1 D.10 31. 决定系统静态性能和动态性能的系统的（ D ） 。 A.零点和极点 B.零点和传递系数 C.极点和传递系数 D.零点、极点和传递系数 第四章 根轨迹分析法 一、填空题 1.正反馈系统的相角满足（2k） ，正反馈系统的根轨迹称为（零度根轨迹） 。 2.根轨迹起始于（开环极点） ，终止于（开环零点或无穷远点） 。 3.根轨迹全部在根平面的（虚轴左半）部分时，系统总是稳定的。 4.如果要求系统的快速性好，则（闭环极点）应距离虚轴越远越好。 5.已知2j0点在开环传递函数为( )( ) (4)(1) k G s H s ss 的系统的根轨迹上，则该点对应的k值为（2 ） 。 6.系统开环传递函数有3 个极点， 2 个零点，则有（3 ）支根轨迹。 7.根轨迹是连续的且关于（实轴）对称。 8.根轨迹离开复数极点的切线方向与正实轴间夹角为（起始角） 。 9.根轨迹进入复数零点的切线方向与正实轴间夹角为（终止角） 。 10.已知系统的开环传递函数为( )( ) 3 k G s H s s ，则（ 2，j0）点（不在）根轨迹上。 二、单项选择题 1.开环传递函数为( )( ) 1 k G s H s s ，则实轴上的根轨迹为（A ） 。 A(, 1B. 1,C. (,0D. 0,) 2.已知系统开环传递函数为( ) 0.50.1 k G s ss ，则该闭环系统的稳定状况为（A ） 。 A.稳定B.不稳定C.稳定边界D.稳定状态无法确定 3.设( )( ) 213 k G s H s sss ，当k增大时，闭环系统（A ） 。 A.由稳定到不稳定B.由不稳定到稳定C.始终稳定D. 始终不稳定 4.开环传递函数为( )( ) 13 k G s H s ss ，则实轴上的根轨迹为（B ） 。 A. 1,B. 3, 1C. (, 3D. 0,) 6 5.设开环传递函数为( ) 2 k G s s s ，在根轨迹的分离点处，其对应的k值应为（C ） 。 A.0.25 B.0.5 C.1 D.4 6.设( )( ) 12 k G s H s ss ，当k增大时，闭环系统（C ） 。 A.由稳定到不稳定B.由不稳定到稳定C.始终稳定D.始终不稳定 7.设开环传递函数为( ) (1) k G s s s ，在根轨迹的分离点处，其对应的k值应为（A ） 。 A.0.25 B.0.5 C.1 D.4 8.开环传递函数为( ) 2 k G s s ，则根轨迹上的点为（C ） 。 A.1 B. 3jC.5 D.2j0 9.确定根轨迹与虚轴的交点，可用（A ） 。 A.劳斯判据B.幅角条件C.幅值条件D.0 dk ds 10.开环传递函数为 (5) ( )( ) (2) k s G s H s s s 的根轨迹的弯曲部分轨迹是（B ） 。 A.半圆B.整圆C.抛物线D.不规则曲线 11.系统开环传递函数为两个“s”多项式之比 ( ) ( ) ( ) M s G s N s ，则闭环特征方程为（B ） 。 A.( )0N sB.( )( )0N sM sC.1( )0N sD.与是否为单位反馈系统有关 12.已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是（A ） 。 A. (2) (1) ks s s B. (1)(5) k s ss C. 2 (31) k s ss D. (1) (2) ks ss 第五章频率分析 一、填空题 1.设系统的频率特性为G(j)R()jI()，则I()称为（） 。 2.设系统的频率特性G(j)R()jI()，则相频特性()G j（ () arctan () I R ） 。 3.设某系统开环传递函数为 2 10 ( ) (10)(1) G s sss ，则其频率特性奈氏图起点坐标为（ 1，j0） ） 。 4.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是（正弦信号） 。 5.开环最小相位系统的对数幅频特性向右移5 倍频程，则闭环系统的调节时间将_减小 _（增加，不变，减小） ，超 调量将 _不变 _（增加。不变，减小） ，抗高频噪声干扰的能力将_减小 _（增加，不变，减小） 。 6. 系统的递函数 1 ( ) 1 s s ，若输入信号为( )sinr tt，则系统的稳态输出( )c t（ 2 sin(45 ) 2 t） 。 7.比例环节的相频特性为（0） 。 8.积分环节的幅频特性为（ 1 ，90） 。 9.二阶微分环节是相位超前环节，最大超前角为（180） 。 10.二阶振荡环节是相位滞后环节，最大滞后角为（180） 。 二、单项选择题 1.积分环节的幅频特性，其幅值和频率成（C ） 。 A.指数关系B.正比关系C.反比关系D.不定关系 2.一阶系统的闭环极点越靠近s平面原点，其（A ） 。 A.响应速度越慢B.响应速度越快C准确度越高D.准确度越低 7 3.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是（B ） 。 A.幅频特性B.相频特性C.传递函数D.频率响应函数 4.设积分环节的传递函数为( ) K G s s ，则其频率特性幅值()M（ A ） 。 A. K B. 2 K C. 1 D. 2 1 5.如果二阶振荡环节的对数幅频特性曲线存在峰值，则阻尼比的值为（A ） 。 A.00.707B.01C.0.707D.1 6.开环系统频率特性 3 3 G( j) (1j) ，当1/rads时，其频率特性相角(1)（C ） 。 A45 o B. 90 o C. 135 o D. 270 o 7.设开环系统频率特性为 2 2 G( j) j(1j) ，则其频率特性的奈奎斯特图与负实轴交点的频率值为（ B ） 。 A. 2 rad / s 2 B. 1rad/ sC. 2r