自动控制原理题目(含复习资料)

1、自动控制原理复习参考资料一、基本知识11、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。6控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数,与外作用及初始条件无关。7、两个传递函数分别为Gi(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为Gi(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为GiIs)

2、*G2(s)08、系统前向通道传递函数为G(s)，其正反馈的传递函数为H(s)，则其闭环传递函数为G(s)/(1-G(s)H(s)o9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G(s)，则闭环传递函数为G(s)/(1+G(s)o10、典型二阶系统中，E=0.707时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为4.3%。11、应用劳斯判据判断系统稳定性,劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。14、对于有稳态误差的系统，在前向通道

3、中串联比例积分环节，系统误差将变为零。15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。仃、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标ts越小，即快速性越好19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。21、对于线性系统，相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。22、根据校正装置的相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属于相位滞后校正装置

4、，PID调节器属于相位滞后-超前校正装置。23、PID调节中的P指的是比例控制器，I是积分控制器，D是微分控制器。24、离散系统中信号的最高频谱为3max则采样频率s应保证3s>=2®max条件。26、在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为Z变换。27、离散系统中，两个传递函数分别为G1（s）与G2（s）的环节，以串联方式连接，连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为Gi（z）G2（z）;连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2。28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭

5、环控制系统；30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。二、基本知识21、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2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的（）A、低频段B、中频段C、高频段D、均无关503、若系统的开环传递函数为一，则它的开环增益为（）s（5s+10）A.5B.10C.50D.1004、已知系统的开环传递函数为50(2s1)(s5),则该系统的开环增益为（A、50B、25C、105、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）A、超调二%B、稳态误差essC、调整时间ts6般为使系统有较好的稳定性

6、，希望相位裕量为（A.015B.1530C.3060D、峰值时间tp）D.609023、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是（）7、若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（）A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、关于传递函数，错误的说法是（）A传递函数只适用于线性定常系统；B传递函数不仅取决于系统的结构与参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C传递函数一般是为复变量s的真分式；D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。9、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果（）。A、增加积分环节B、提高系统的开环增益KC、增加微分环节D、引入扰动补偿D

7、.惯性、比例）环节串联。D.微分、比例）进行校正A.比例校正装置C.微分校正装置10、某系统的传递函数是Gs1e»，则该可看成由（）环节串联而成2s+1A.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时111、某系统的传递函数是Gs丄，则可等效为（s（s+1）A.比例、积分B.积分、惯性。惯性、微分12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联（B. 比例微分校正装置D.比例积分校正装置13、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是（）14、最小相位系统的开环增益越大，其（)A.振荡次数越多B.稳疋裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小C、稳定;15、稳态误差ess与误差信号E

8、（s）的函数关系为（）D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。E(s)limsE(s)C.ess=limE(s)s_.D.ess二limsE(s)s_JPC16、若某串联校正装置的传递函数为A、超前校正B、滞后校正，则该校正装置属于（）。100s1C、滞后-超前校正D、不能判断17、对于离散控制系统，下例说法错误的是（A.计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B.脉冲传递函数与采样开关的位置有关C.Z变换是拉普拉斯变换的一种特殊形式D.零阶保持器是信号采样装置18、对于离散控制系统，下例说法错误的是（A.脉冲传递函数与采样开关的位置有关B.零阶保持器是信号复现元件C.拉普拉斯变换的定理不适用于Z

9、变换D.采样定理又称香农定理19、当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时，对于II型系统其稳态误差为A.0B.0.1/kC.1/kD.：20、II型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（A.-60(dB/dec)B.-0(dB/dec)C.20(dB/dec)D.0(dB/dec)s+121、某串联校正装置的传递函数为1，当->1时，该装置为（）校正装置。A.相位超前B.相位滞后C.相位滞后-超前D.参数量过少，无法判定22、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）。A、超调匚B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tpA、不稳定;B、只有当幅值裕度kg1时才稳定;C.使系

10、统的稳定性能得到改善D.使系统的稳态精度得到改善C稳定;D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。24、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果()。A、增加开环极点;、在积分环节外加单位负反馈;C增加开环零点；D25最小相位系统的开环增益越大，其(A.振荡次数越多B.稳定裕量越大、引入串联超前校正装置。)C.相位变化越小D.稳态误差越小26稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为()A.ess=pmE(s)B. 丢二limsE(s)二|imsE(s)C. ess=limE(s)s_C27.一阶微分环节G(s)=1Ts，当频率A.45°B.-45°28.主要用于产生输入信号的

11、元件称为(A.比较元件B.给定元件1时，则相频特性G(f)为(C.90°D.-90°29.某典型环节的传递函数是Gs=)C.反馈元件D.放大元件，则该环节是5s1A.比例环节B.积分环节C.惯性环节30.在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的(A.是一种相位超前校正装置D.微分环节)B.能影响系统开环幅频特性的高频段三、读图分析能力1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？指出图示闭环控制系统中1-7各部件分属什么元件或装置？闭环控制系统中的信号有哪些?指出图示闭环控制系统中信号a-e分属什么信号？（参考分析例题：教材书第5页）2、衡量一个自动控制系

12、统的性能指标有哪些？下图为某自动控制系统启动时的动态曲线，估算出它们的动态指标。（参考分析例题：教材书第95页，实验二、实验三）(1)Odiooo2(2)f«二E耳(3)(4)3、自动控制系统实物装置的定性分析。（1）指出系统的被控量、给定量、扰动量、反馈量、偏差量；（2）分析其工作原理；（3）从给定量或扰动量变化开始,结合各环节功能与参数变化趋势，分析系统如何自动调节。（1）£电制动器开卷筒（直径妙小1浮动庫简口偏曲绘捌戏线性控制器特筒<直连増扎G被鶴物加工I1班动孫统匀遽卷物丿，浮球水箱用水开关ElJ-2Q雀绕加工的恒张力控制系址_/mT电动机+图1-7水位控制系

13、统（参考分析例题：教材书第10页，例1-5）四、计算与作图1数学模型的建立与分析卓：I*求出系竦中备坏节的诗谨函蝕各事暫更计算出具悻频個;.Z画岀系抚柜囲*(考核内容：数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制)2、建立下图电路的数学模型、系统框图、伯德图R(Ro=1OOKQ、Ri=1MQ、R2=200KQ、Ci=2uF、C2=0.25uF)10s(0.1s1)Bode图。3、系统的传递函数G(s)，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的4、系统误差分析，已知某负反馈系统的输入r(t)=2+4t，计算系统的稳态误差。S(S+10)-0.5(参考：教材书第151-153页，本系统输

14、入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加，分别计算两个信号的误差，再相加即为总误差。注意本系统为非单位负反馈)10w5、系统结构如图，其中G1s)=E，亦)=E3F，H(s)=2，又设r(t)=2t，d(t)=0.5?1(t)，求系统的稳态误差。咎弓丿flB(s)O(s)(参考：分别计算给定误差与扰动误差，再相加即为总误差。本系统为非单位负反馈)五、系统分析题1、已知最小相位系统的开环对数幅频特性Lo()和串联校正装置的对数幅频特性Lc()如下图所示，原系统的幅值穿越频率为c=24.3rad/s:1、写出原系统的开环传递函数Go(s),并求其相角裕度0，并判断其稳定性；2、写出校正装置的

15、传递函数Gc(s)；3、写出校正后的开环传递函数Go(s)Gc(s)，画出校正后系统的开环对数幅频特性LgcCJ。2、Uil曲歸相位滞后校正工程方法I某草位负反愤系城校正的、后的开环对数幅频特性titi.rAd/sj求：(1)写出系统校正前后的开环传递函数G1(s)、G2(s)：(2) 求出申联校正装置的传递函数仇s)T并设计该调节器的线路与参数；(3) 求出校正前后的相位裕量；(4) 分析校正对系统的动态、稳态性能的影响3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线LoCJ如图所示:L(w)dB(-lObBiec110.1031310100300、对数幅频特性曲线1、写出该系统的开环传递函数G&#

16、176;(s)；2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。3、求系统的相角裕度。4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度?自动控制原理复习参考资料部分题目参考答案二、选择题：1-5,CBACA;6-10,CBBCC;11-15,BDCDB;16-20,BDCAB四、计算题：1、解系统框图如下图所示：(1)图中了门为比例系数可调的比例积分(PI)调节器，其传递函数%(邛+1)由图可见，此运放反馈回路取样电压不是-I，而是-L经3.3K,电位器与300电阻分压后的(0.336)KQ3.6KQ反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为(127倍，因此其增益为&二

17、(1“2)«恥51也/10煤二(1“2)乂5其时间常数二冲-：二X1丁1TU-二1”s(2)为比例环节G3(5)=/o=100/10=10O離)乂d+1)，式中厶二&偶二20KQ/10K42,T3=/!oCo=10xl03xO,lxlQ-c=lxlO-3s(4)二：.V为惯性环节，式中r4=47/100=4.77；=&C4=47x10jx2x10-*二94x10七(5口幣为积分环节°5(=-=-1-，式中=-!-j-=looVTs(WxlCPxlxlO)(6)由于.-'均为反相输入端输入，G何中均应带一负号，由于书中约定，为简化起见，一般将此负号省略

18、，最终极性有实际状况确定。此处由五个(奇数)环节，所以极性应变号，因此，此为负反馈。其反馈系数：由分压电路可知1-11“V”'亠一2、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联，形成单位负反馈，单独计算各环节计算过程略，系统框图略，伯德图参考如下i3、解:(1.5分)(1分)(1.5分)系统有一比例环节：K=1020log10=20积分环节:1s1惯性环节:转折频率为1/T=100.1s1CO四、系统分析题第1题解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式KG°(s)=11s(s1)(s1)由图可知：=1处的纵坐标为40dB,

19、则L(1)=20lgK=40,得K=1001=10和2=20由题知原系统的幅值穿越频率为c=24.3rad/s故原系统的开环传函为G°(s)=100s(丄s1)(丄s1)1020100s(0.1s1)(0.05s1)求原系统的相角裕度0:0(s-90-tg0.1，tg40.05:o(-c)=一90：tg0.1ctg0.05c=-2080=180：o(c)=180'：'-208=-28°对最小相位系统0二-28:0不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。故其开环传函应有以下形式丄s1Gc(s)占s1-'1'丄s10.32s13.1s251丄s110°s10.0110答：()打3、校正后的开环传递函数G°(s)Gc(s)为100G°(s)Gc(s)3.125s1s(0.1s1)(0.05s1)100s1100(3.125s1)s(0.1s1)(0.05s1)(100s1)画出校正后系统的开环对数幅频特性LgcC)-'3=1/0.1=10(惯性环节),I=1/0.05=20