自动控制原理题库

1、1. 惯性环节和积分环节的频率特性在A上相等。A.幅频特性的斜率B.最小幅值 C.相位变化率2. 3从0变化到时，延迟环节频率特性极坐标图为 A.圆B.半圆C. 椭圆D.A)D.穿越频率双曲线3.假设系统的开环传递函数为10巫市，那么它的开环增益(C).24.二阶系统的传递函数GsA.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 5.假设保持二阶系统的Z不变，A.提高上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间5丁卫 ，那么该系统是s2 2s 5C.过阻尼系统 ，那么可以B提高3B.D.B)D.零阻尼系统6. 一阶微分环节Gs 1 Ts，当频率减少上升时间和峰值时间 减少上升时间和超调量1丄时，那么相频特性

2、GjT为A7.最小相位系统的开环增益越大，其 A.振荡次数越多C.相位变化越小B.D.D)稳定裕量越大稳态误差越小8.设系统的特征方程为43s 8s17s216s 50，那么此系统(A)A.稳定定。B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确9.某单位反响系统的开环传递函数为:ss 1s 5，当 k=。时，闭环系统临界稳定。.20C10.设系统的特征方程为D s 3s41Cs35s22 C，那么此系统中包含正实部特征的个数有C.1C11.单位反响系统开环传递函数为丁壬，当输入为单位阶跃时，那么s 6s 5其稳态误差为CB.0.2 C.Es的函数关系为BA. esslime Es稳态误差ess与误差信号

3、B.essI叫 sE(s)C. ess lim E(s)D.sesslim sE(s)s13、采用负反响形式连接后，那么DA、一定能使闭环系统稳定；、系统动态性能一定会提高;C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除; D需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。14、系统特征方程为 D(s) s32 s2A、稳定；BC、临界稳定；D15、开环频域性能指标中的相角裕度3s 60，贝U系统(C)、单位阶跃响应曲线为单调指数上升;、右半平面闭环极点数Z 2。 对应时域性能指标(A)。A、超调 % B 、稳态误差ess16、开环幅频特性如图2所示,C、调整时间ts、峰值时间t那么图中不稳定的系

4、统是(B)系统系统系统图2A、系统B、系统C、系统D17、假设某最小相位系统的相角裕度、都不稳定0，那么以下说法正确的选项是(C)A、系统不稳疋；B、只有当幅值裕度kg 1时才稳定;C、系统稳定； 性。D、不能判用相角裕度判断系统的稳定18、适合应用传递函数描述的系统是：(A)A、单输入，单输出的线性定常系统；B、单输入，单输出的线性时变系统；C单输入，单输出的定常系统；D、非线性系统19、 单位反响系统稳态速度误差的正确含义是：(C)A、在r(t) R 1(t)时，输出速度与输入速度的稳态误差;B在r(t) R 1(t)时，输出位置与输入位置的稳态误差;C在r(t) V t时，输出位置与输入

5、位置的稳态误差；D在r(t) V t时，输出速度与输入速度的稳态误差20、系统的开环传递函数为两个S多项式之比GS需，那么闭环特征方程为：(D)。A、N(S) = 0BC、1+ N(S) = 0 DN(S)+M(S) = 021、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：DA、低频段 B 、开环增益C 、高频段D中频段22、系统的传递函数为TTVs其幅频特性Gj 应为：CKA. 一定能使闭环系统稳定；B.系统动态性能一定会提高;A、 23、采用负反响形式连接后DC. 一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D. 需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。24、关于系统传递函数，以下

6、说法不正确的选项是CA.是在零初始条件下定义的；B.只适合于描述线性定常系统；C.与相应s平面零极点分布图等价；D.与扰动作用下输出的幅值无关。25、系统在rtt2作用下的稳态误差ess，说明AA.型别v 2 ； B.系统不稳定；C.输入幅值过大；D.闭环传递函数中有一个积分环节。26、对于单位反响的最小相角系统，依据三频段理论可得出以下结论DA. 低频段足够高，ess就能充分小；B. L以-20dB/dec穿越0dB线，系统就能稳定;C. 高频段越低，系统抗干扰的能力越强；D. 可以比较闭环系统性能的优劣。27、线性定常二阶系统的闭环增益加大：DA、系统的快速性愈好 B、超调量愈大C、峰值时

7、间提前D、对系统的动态性能没有影响28、单位反响系统的开环传递函数为，那么其幅值裕度Kg等于Bs s 2 2A、0 BC 、 4 D 、2、229、积分环节的幅频特性，其幅值与频率成：CA、指数关系B 、正比关系 C 、反比关系 D、不定关系130、某系统的传递函数为-2，在输入rt 2sin 3t作用下，其输出稳态分量的幅值s为B。12A 丄 B 、2 C9931、二阶系统的动态响应根据Z的值不同而不同，当C,系统被称为无阻尼系 统；当A时称为欠阻尼系统；当D时称为过阻尼系统。A 0Z 1CZ = 0DZ 1 B Kg0 C 0Kg137、 工程上通常要求丫的范围为：DA 10o20oB 2

8、0o30oC 50o70oD 30o60o38、 以下性能指标组中，反响了系统的动态性能指标的一组是CA tv、ts、N B6 % ess、ts C tp 、ts、6 % D Cmax ts、tr39、 由下面的各图的奈氏曲线判断其对应闭环系统的稳定性：AA稳定B不稳定C不确定D临界40. 二阶系统的相位裕量丫变小，超调量6% C A 变小 B 不变 C 变大D不确定41. RLC串联电路构成的系统应为D环节。A比例 B.惯性 C.积分 D.振荡42. 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43. 利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统

9、的AA.稳态性能B.动态性能C.稳态和动态性能D.抗扰性能44. 在伯德图中反映系统动态特性的是B。A.低频段 B. 中频段 C. 高频段 D. 无法反映45. 假设二阶系统的调节时间长，那么说明BA.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46. 某典型环节的传递函数是G s -，那么该环节是(C)5s 1A.比例环节B.积分环节C. 1惯性环节D.微分环节47. 以下判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据(C)A.劳斯判据B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据D.根轨迹法48. 对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的(B)A.充分

10、条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是49.系统的微分方程为6xc t2xc t2Xr t，那么系统的传递函数是(A)A. 1B.2C.1D.23s 13s 16s 23s 250.设开环系统频率特性 qj 3 )：43，当3 =1rad/s时，其频率特性幅值(1 j)3A(1)= (C)K.B.4.2C.2D.2. 24、填空1. 闭环控制系统又称为反响系统。2. 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时间常数T (或常量)。3. 对于最小相位系统一般只要知道系统的开环幅频特性就可以判断其稳定性。4. 一般讲系统的位置误差指输入是阶跃信号所引起的输出位置上的误差。5.

11、传递函数分母多项式的根，称为系统的_极点。&反响控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值与反响量的差值进行的7、两个传递函数分别为G(s)与G(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 G(s)，那么 G(s)为 G(s)+ G Ms)(用 G(s)与 G(s)表示)。8、建设系统的数学模型的方法主要有解析法和实验法。9、 对控制系统的根本要求是：稳定性、快速性、准确性，而稳定性是对一个系 统的最根本要求。10、 系统稳定的充分与必要条件是：系统所有特征根都具有_负_的实部，即其特 征方程的根都在S的_左半平面。1011、一阶系统的闭环传递函数为 s，那么系统的调节时间ts= 2%0.2

12、s 1的误差带。12、系统的传递函数Gs的全部极点位于s平面的左半部，没有零点落在 s的 右半平面的系统称为_最小相位系统_。13、闭环控制系统是通过反响回路使系统构成闭环并按偏差的性质产生控制 作用，从而减小或消除误差 的控制系统。14、系统的稳定裕量用_相位裕量_和_幅值裕量来表征。15、系统输入量到输出量之间的通道为前向通道；从输出量到反响信号之间的通道为反响通道_。16.将输出量引入到输入端，使输出量对控制作用产生直 接的影响，那么形成 闭环控制_系统。17.自动控制是在没有人直接参与的情况下， 通过控制器或控制装置使被 控制对象或过程 自动地在一定的精度范围内按照 预定的规律_运行。

13、18J俞入信号 也叫参考输入，它是控制着输出量变化规律的指令信号。19J俞出信号一是指被控对象中要求按一定规律变化的物理量，又称被控量一，它与输入量之间保持一定的函数关系。由系统或元件输出端取出并反向送回系统 或元件输入端的信号称为反响信号_。_偏差信号_是指参考输入与主反响 信号之差。误差信号指系统输出量的实际值_与_期望值一之差。一扰动信号 是一种不希望的、影响系统输出的不利因素。此信号既可来自系统内部，又可来 自系统外部，前者称内部扰动后者称外部扰动_。20. 描述系统动态过程中各变量之间相互关系的数学表达式称为系统的数学模21 自动控制系统L曲线为:那么该系统开环传递函数：G s3 C

14、=100。系统的数学模型有多种，常用的有:微分方程传递函数动态结构图频率特性等。23. 动态性能指标包括：tp、ts、tr、td、c % N，其中tp、ts、tr、td是阶跃响应过程的快速性指标。7 % N是时间响应的平稳性指标。它们描述了 瞬 态响应过程，反映了系统的动态性能。稳态误差 描述了稳态响应，反映431F(S)= 32sss3t=e 。時,那么系统的调节时间ts= _ ( 2%了稳态性能24. 函数ft=2t2+3t+1的拉氏变换125 .函数Fs= 的原函数为f ts+326. 一阶系统的闭环传递函数为s的误差带。2Qs(0. 2s+l)(0. 5s+l)数为那么此系统的幅频27

15、. 假设系统的开环传递函 特性A3=，3=_。28. 奈氏稳定判据是根据开环频率特性曲线绕一1, jO 点的情况和S右半平 面上的极点数来判别对应闭环系统的稳定性。29. 般可将稳态误差分为给定稳态误差及扰动稳态误差。控制中P、I、D的含义分别是比例、积分和微分。31. 并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之和32. 单位脉冲函数信号的拉氏变换式_ 1 _33. 系统开环传递函数中有一个积分环节那么该系统为I _型系统。34. 二阶系统的谐振峰值与_阻尼比_有关。35. 线性系统在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。36. 系统输出由零上升到第一次穿过稳态值所需

16、要的时间为_上升时间。37. 二阶系统的传递函数Gs=4/s 2+2s+4，其无阻尼自然震荡频率n = 2,阻尼比E =。38. 在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱，被控量为水温。、判断题I. 1型系统工程最正确参数是指先用 K=1/ (2T)或E =0. 707。“2积分或比例积分调节器的输出具有记忆和保持功能。V 3闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。X .4. U型系统的Bode图幅频特性曲线中，穿越频率和开环增益的值相等。X 型系统的Bode图幅频特性曲线中，穿越频率和开环增益的值相等。V 原函数为f(t) coswt .那么象函数F (S) =p_? 2 o V(有问题

17、)S2 W 7. G(S)和G(S)为串联连接那么等效后的结构为G(S) G(S)oV8. 二阶系统在单位阶跃信号作用下当0时系统输出为等幅振荡。V9. 劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零。X H10. 稳态误差为 ess lim S.E(s) o VII. 系统输出超过稳态值到达第一个峰值所需的时间为峰值时间。V 12. I型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为-40(dB/dec) o X13. 一阶系统在单位阶跃响应下ts(5%) 3T oV14. 开环控制的特征是系统有反响环节。X15. 复合控制有两种根本形式：即按输入前馈补偿的复合控制和按误差的前馈复 合控

18、制X16. 自动控制系统按照给定量的变化规律不同分为恒值控制系统、随动控制系统 和程序控制系统V17. 比例环节的频率特性相位移0V18. 直接对控制对象进行操作的元件称为执行元件。V19. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上串联越过的方块图单元的倒数。X20. 系统开环对数幅频特性在高频段的幅值，直接反响了对输入端高频干扰信号 的抑制能力。高频段的分贝值越低，说明系统的抗干扰能力越强V 21. 谐振峰值Mr反映了系统的相对稳定性V22. 闭环幅频特性出现峰值时的频率称为谐振频率。它在一定程度上反映了系统 的快速性，谐振频率越大，系统的快速性越好V 23. 对于最小相位系统，其闭

19、环系统稳定性的充要条件是G(jw) H (jw)曲线不 包围(-1 , jO )点，即丨 G(jw) H (jw )| 1,对应的 Kg (s) 丁 RIr(s) Rlc(s)( 6)Cs1Uc(s) Ic(s)R IR(s)的忑(7)联立式5、 6、 7,消去中间变量lCS和lRS，可得:Uc(s) R2C2s2 2RCs 12 22Ur(s) R C s 3RCs 12 dUr 122 U rCR dt C2R222微分方程为du。3d%1durU cdt2CRdtC2R2dt22-2所示各有源网络的传递函数空总Urs根据复数阻抗概念，可写出Uc(s)R2Ur(s)R1(b)Uc(s)R2

20、1C2s(1R1C1s)(1R2C2s)Ur(s)RiRi1C1s1C1sR1C1C2s21R2Cs(c)Uc(s)R2CsR2Ur(S)RiR1 (1 R2Cs)2-3试用结构图等效化简求图2-32所示各系统的传递函数C。R(s)3解(a)fwpg 企lpT色|4盘卜今7|“ 亍十GE十耳&|十G忑 十GG&忑 一所以:C(s) G1 G2R(S) 1 G2H(c)I京型T图辭 2-12 (c)所以:c(s)R(S)G1G2G31 G1G2 G2G3G1G2G3(d)圈禅 2- 2 (a)所以：C(s)G1G2G3G4R(s) 1 G1G2 G3G4 G2G3 G1G2G3G4今所以：C(s

21、)G1G2G3 G1G4R(s) 1 G1G2 H1 G2G3H 2 G1G2G3 G1G4G4 H 2所以:C(s)GGG3R(s) 4 1 G1G2H1 G2H1 G2G3H22- 4控制系统结构图如图 2-34所示，求输入r(t) 3 1(t)时系统的输出C(t)。又有2C(s)s2 2s 12R(s)1(s 1)s2 2s 13R(s)-s(s 1)(S 3)解由图可得C(s)23(s 1)(S3) sc(t)L12 3e t3t e2-5试用梅逊增益公式求 2-6题中各结构图对应的闭环传递函数。解a图中有1条前向通路，3个回路，有1对互不接触回路L1Gd，L2G2H1,L3L2L3)

22、，P1GGG3G4,11，L1G1G2，L2G3G4，L3G2G3,1(L1L2L3)L1L2，C(s)P11G1G2G3G4R(s)1G1G2G3G4G2G3G1G2G3G4(b)图中有2条前向通路，1个回路PG1，11,P2G2, 21,L1G2H ,1L1C(s)P11P22G1 G2R(s)1 g2h(c)图中有1条前向通路，3个回路P1G1G2G3，11,L1G1G2L2G2G3，L3G1G2G3，1 (L1 L2L3 )，C(s)P 1G1G2G3R(s)1G1G2G2 G3 G1G2G3(d)图中有2条前向通路，5个回路P1G1G2G3,11,P2G1G4,21,L1G1G2 H

23、 1,L2G2G3 H 2，L3G1G2G3,L4G1G4,L5G4H2,1(L1 L2L3L4L5 ),C(s)P 1P22G1G2G3G1G4R(s)1G1G2 H1G2G3H 2G1G2G3 G1G4 G4H 2(e)图中有2条前向通路，3个回路P1G1G2G3，11,P2G4,2C(s)P1 1P2DP1 1 QG1G2G3P2G4R(s)1 G1G2H1 G2H1 G2G3H2第三章线性系统的时域分析与校正习题及答案3- 1系统脉冲响应1 25tk(t) 0.0125e 试求系统闭环传递函数(s)。解 (s) Lk(t) 0.0125/(s 1.25)3-2阶系统结构图如图 3-45

24、所示。要求系统闭环增益 K 2，调节时间ts0.4 s，试确定参数K1,K2的值。解由结构图写出闭环系统传递函数(s)sK1K2K1K1K2K2sK1K2令闭环增益1K2得：K 20.5令调节时间ts3TK1K20.4，得：K115。3-3 机器人控制系统结构图如图3-50所示。试确定参数 K1,K2值，使系统阶跃响应的峰值时间tp 0.5s，超调量 %2%。解依题，系统传递函数为K1(s)-1ootpS(s 1)K1Q(K2S 1)s2(1 K1K2)s K1K :s22 nSs(s 1)0.02联立求解得0.78比较 s分母系数得K1K20.510K110010.1463-4某典型二阶系统

25、的单位阶跃响应如图 解 依题，系统闭环传递函数形式应为3-51所示。试确定系统的闭环传递函数。由阶跃响应曲线有:h()sms联立求解得所以有(s)(s) R(s)2n2 nStpoo(s)2.525oo0.4041.7171.71721(s) - K 2 s5.92 2s 2 0.404 1.717s 1.7172s 1.39s 2.953-5系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半1Dss52s42s34s211s 1002Dss53s412s324s232s 480s平面根的个数及纯虚根。(3) D(s) s5 2s4(4) D(s) s5 2s4s 224s348s225s500

26、解(1) D(s)S 5S43Routh :2s42s34 s211s 10=0第一列元素变号两次,1110126102个正根。10(2) D(s)s512s3Routh :S4434 24 3 1612416 448122424s2 32 s 48=01232244832 34831248-0016 02辅助方程12s48辅助方程求导：24s0,48(3) D(s)54s 2ss 20Routh : S51 0-1S2s 22(s 1)(s 1)(s j)(s j)2 0-2辅助方程2s42 0S38 0辅助方程求导8s30S2-2S16S0-2系统没有正根。对辅助方程求解，得到系统一对虚根

27、6,2j2。第一列元素变号一次，有1个正根；由辅助方程 2s420可解出:(4)D(s)s5 2s424s3 48s225s 500Routh : S 5124-25S4248-50辅助方程2 s448s2 500S3896辅助方程求导8s396 s 0S224-50S338/3S0-50第一列兀素变-号一次,有 1个正根；由辅助方程2s448s2500可解出:2s448s2502(s1)(s 1)(sj5)(sj5)D(s)s52 s424 s348s225s50(s 2)(s 1)(s1)(sj5)(sj5)3-6温度计的传递函数为，用其测量容器内的水温，1min才能显示出该温度的 98%

28、Ts 1的数值。假设加热容器使水温按 10oC/min的速度匀速上升，问温度计的稳态指示误差有多大？解法依题意，温度计闭环传递函数1(s) Ts 1由一阶系统阶跃响应特性可知：h(4T) 98oo，因此有4T 1 min，得出T 0.25 min 。视温度计为单位反响系统，那么开环传递函数为G(s)七1Ts1T1用静态误差系数法，当r(t) 10t时,1010T2.5 C。解法依题意，系统误差定义为e(t)r(t)c(t)，应有e(s)器1器11Ts 1TsTs 1sses叫s(S) R(S)Ts0T-s3-7单位反响系统的开环传递函数为G(s)s(s 5)(1) 求各静态误差系数和r(t)

29、1 2t 0.5t时的稳态误差ess；(1) G(s)25s(s 5)lim sG(s)s 02 lim s G(s) s 0p V aI!叫 G(s)5moIs25s 552S mo sIL1ess1D(t) 2t 时，ess2“(t)0.5t2时，ess31 KpA 2Kv 5A 10.4由叠加原理essKaessi ess2ess3第四章 线性系统的频域分析与校正习题与解答4- 1试求题图、(b)网络的频率特性。UcR1j-7R2(b)Uc(a)依图:R2(b)Uc(s)Ur(S)Ga(j )依图：需Gb(j )R2R2sCUc(j )Ur(j )R21SCR22( 2 1)T1S 11

30、R1CR1 R2CR R2R1sCR2j R-i R2CR2j R1R2C2s 1T2s 1K1(1 j 1 )1 jTr2cT2 (R1 R2)CUc(j )Ur(j )1 j r2c1 j (R1 R2)C1 j 21 jT2h(t)4t1 1.8e9t0.8e(t0)试求系统频率特性。1 1.80.8361解C(s) JR(s)-1s s 4s 9 s(s4)( s9)s4-2假设系统单位阶跃响应那么C(s)R(s)(s)36(s 4)(s 9)频率特性为(j )36(j 4)( j 9)4-3绘制以下传递函数的幅相曲线(1)G(s) K/s(2)G(s)K/s2(3)G(s)K/s3K

31、解(1)G( j)K j( 2)e0,|G(jO)G(j幅频特性如图解5-4(a) G(j )0,G(j0)G(j()幅频特性如图解5-4(b) G( j )0,G(j0)图解5-4(1)G(s)G(s)G(s)G(s)(5)G(s)G(j )032幅频特性如图解5-4(c)。4-4绘制以下传递函数的渐近对数幅频特性曲线。2(2s 1)(8s 1)200 ；s 2s(s s 1)( s 4s 25)(s 1)(10s 1)；40(s 0.5)s(s 0.2)(s2 s 1)20(3s 1)s2(6s 1)(s2 4s 25)(10s 1)8(s 0.1)(2s 1)( 8s 1)图解(1) B

32、ode 图NyquistriH0*-guHffis;&E古禺艺图 G(s)2002s2(s 1)(10s 1)图解2 Bode 图Nyquist石虫芝圧三IpgnnLpe i dBjG(s) 4。(3 遐s(s P2)(s SI)00(2s)(S2Bo城益 ss3Z42、s (6S20(3s)2)(s 4s 25)(0s)測(3;2s (6S )Finsisi.Ca.iiy pg-t .jfe fcii孺(4) BodeNyquisfG(f s8幣4s 25)0.811s250.1214,“2八s(s s 1)ss 1525.JliEzellin匸 d印iqutncY 11口4馆右4工 41i

33、 a I -dJE p dE L1I B1JI Q J- d503rriAda图解5 Bode 图Nyquist4-5三个最小相角系统传递函数的近似对数幅频特性曲线分别如图a、b和c所示。要求：1写出对应的传递函数；2概略绘制对应的对数相频特性曲线。a依图可写出:G(s)Ks s (1)( 1)1 2其中参数：那么：20lg K L( ) 40db， K 100G(s)1001(s 1)(s 1)1 2mie LfcHgravi 50i订丽活* iFIH4IIaii-4-+I- ii-m图解a Bode图图(bFrjiency i.r罰矽i(rFrDfq#ner (rAdeeJi舟 * IH 胃二；：-1300(c)ss依图可写出:;:1!:.:!:!:!|屮!:|HllilBjLadii9II!III-944FNyquistG(s)K(卫12 , ss (1)1)“卜44器得卜J4祸轟.片命井辯!*訂刪 i i t at- ij=5:5畧舅図右 -I - 4 ter J 4 4 .：；! ； H；E； t : t r i ii i ii n u :淤祚十话漁TH图解b Bode图G(s)(2220 lg K 1iIIi HI :BII i iibriliI:9fc Idi Ifc甘母* IK4 沢?阳3住$皿网*a i|iI BBiifa