自动控制原理复习题

1、1. 对于系统的抗干扰能力（A.闭环强 B. 开环强C.两者一样2.积分环节的频率特性与（）重合。A.负实轴 B. 负虚轴C.虚轴3.放大环节的对数相频特性与）重合。A.负虚轴 B. 3轴C.正虚轴4.放大环节对数幅频特性为位于横轴上方与角频率3无关且平行于横轴的直线，则其放大倍数K （ B ）°A. K > 10 B. K > 1 C. K > 05.传递函数是复变量 s的有理真分式函数，分子的阶数m( C )分母的阶数n且所有系数均为实数。A.大于B. 等于C.小于或等于6.线性系统稳定的充分必要条件是它的所有特征根具有（的实数部分。A.B.正 C.7.系统的输

2、出信号对控制作用的影响（BA.开环有 B. 闭环有 C. 都有8. 对于欠阻尼二阶系统，下列描述正确的的是（A.当E保持不变时，3 n越大，系统的超调量B.当3 n不变时，阻尼比E越大，系统的调整时间t s越大C.当3 n不变时，阻尼比E越大，系统的超调量 d越小9. 设单位反馈系统开环传递函数为G（s）=1/Ts,输入信号为r（t）=2t，则系统稳态误差ess等于（BA. T B. 2TC. 3T10惯性环节对数幅频特性曲线高频段的渐近线斜率为（dB/dec °A. 20 B. -40C. -2011.已知系统的开环传递函数G（s） H（s）Kr根轨迹增益s（s 3）Kr与开环增益

3、K之间的关系是（C ）°A. K r=K B. K r=2KC. Kr=3K12.下列校正环节的相位特征分别归类为相位超前校正的是（A. P调节器 B. PD 调节器 C. PID 调节器 13.当系统稳态性能不佳时，一般可采用以下措施改善（A.减小开环增益B.增加积分环节C.减少积分环节)dB/dec °14. 一阶比例微分环节对数幅频特性曲线高频段渐近线的斜率为（A. 40B. -20C. 20Kr与开环增益K之间的关系是K15.已知系统的开环传递函数G（s） H（s）r根轨迹增益s（s +4）A. K r=K B. K r=2KC. K _ r=4K16. 下列校正环

4、节的相位特征分别归类为相位滞后校正的是（B ）。A. P调节器 B. PL调节器 C. PID 调节器17. 高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（B ）。A.准确度越高 B. _响应速度越慢C.响应速度越快判断题1闭环控制系统通常比开环系统精确。（）2. 如果开环系统不稳定，使用反馈总能改善其稳定性。（X ）3. 如果系统开环稳定，则闭环稳定的条件是开环奈氏曲线不包围（-1,jO）点。（X ）4. 当劳斯阵列表在正常结束前有全零行，则系统有根在复平面虚轴上。（X ）5. 连续时间系统的特征方程为s3-s2+5s+10=0,则系统稳定。（X ）6. 增大无阻尼自然振荡频率3 n通常会缩短

5、阶跃响应的上升时间。（）7. 对于典型二阶系统，无阻尼自然振荡频率3n变化时，输出的最大超调量不变。（）8. 根轨迹渐近线的交角不一定在实轴上。（X ）9. 相位裕量在增益剪切频率3 c处测量。（）10. 系统开环稳定闭环一定稳定。（X ）1. 开环控制系统通常比闭环系统精确。（X ）2. 反馈有时用于提高控制系统的精度。（）3. 如果系统开环稳定，则闭环稳定的条件是闭环奈氏曲线不包围（-1,j0）点。（X ）4. 当劳斯阵列表在正常结束前有全零行，则系统没有根在复平面虚轴上。（X ）5. 连续时间系统的特征方程为s3+s2+5s+10=0,则系统稳定。（X ）6. 增大无阻尼自然振荡频率3

6、n通常会缩短阶跃响应的调整时间。（）7. 对于典型二阶系统，无阻尼自然振荡频率3n变化时，输出的最大超调量变大。（X ）8. 根轨迹渐近线的交角一定不在实轴上。（X ）9. 增益裕量在相位剪切频率3 g处测量。（X ）10. 系统开环稳定闭环一定不稳定。（X ）填空题1. 对自动控制系统的要求在时域中可归纳为三大性能指标：稳定性 快速性和准确性。2. 系统的型号是指前向通道中所含积分环节的个数。型号越高，稳态性能越好，但稳定性越差 。4.描述系统稳定性的常用指标是相位稳定裕量，该指标越大，系统的稳定性越好。实际系统一般要求其范围 在。至_6°以内。5. 系统稳定性概念包括两个方面：绝

7、对稳定性和相对稳定性。前者是指系统稳定的条件，后者是指系统稳定的程度6. 控制系统的分析和综合方法主要有频域法、时域法 、根轨迹法等。7. 控制系统中，闭环零点由开环前向通路传递函数数 极点 所组成内。8. 校正装置按相位特征可分为超前校正、分析题1.系统取一半奈氏曲线，试分析系统稳定性。零点和反馈通路传递函滞后 校正、 滞后超前 校正三种。n ImJ尸=1Im4 阮 pf fiff ® gooReP=1)，试分析系统稳定性。2.系统有一个开环极点在S右半平面绘图题1.已知系统的开环传递函数为如下，试绘制该系统完整的根轨迹图。G(s)H(s)s(s +4)( s +4s +20)解

8、根轨迹起始于开环极点p仁0、p2=-4、p3=-2+4j、p4=-2-4j ;终止于4个无限零点(没有有限零点)。共有4个根轨迹分支，连续且对称于实轴。实轴上的根轨迹是实轴上由0到-4的线段。n m(4)渐近线：渐近线在横轴上的公共交点为'、Pi-' Zjy日 j-4-2 + 4j-2-4j门；-a 2 n m4a渐近线与横轴的夹角为k 71,2,3k 取 0、l、2、3 时，分别为 450、1350、2250、3150。(5)分离点和分离角 11110 d d 4 d 2-4j d 2 4j求解上式可得三个分离点为d -2d -2 2.45 jd3=-2-2.45j4分离角1

9、=2 时,(2 k 1)二l(6)起始角=90°k =0,1mn和=(2k1)二1复数极点p3和p4的起始角八»)j=1j；m-'-'Pj Pij 1j4(7)与虚轴的交点用s=j 3代入特征方程并令方程两边实部和虚部分别相等:2.已知系统的开环传递函数为= (2k 1)二-(60° 90° 120°)二-90°弘 二 90°._ D二*水s(s 十 4 )(5 十 4s 十 20 ) + K = 042*3-36 K (80 -8 3) j = °42*3 - 36 2 K =08 -8=0，了

10、= £10K* =3.25KG(s)H(s)r试绘制该系统完整的根轨迹图s(s +1)(s +2)解：(1)根轨迹起始于 P仁0,P2=-1,P3=-2三个极点，终止于无穷远处。(2) 该系统有三条根轨迹在s平面上。三条根轨迹连续且对称于实轴。(3) 实轴上的根轨迹为实轴上0到-1的线段和由-2至实轴上负无穷远线段渐近线：求出根轨迹三条渐近线的交点位置和它们与实轴正方向的交角。口 八 Zj _ -1 -2n - m 3 - °2k 1JI当k=0时丁a 6°a 3a 二- =180当k=1时a 60a 3当k=2时=2,3I»疋Ng +矿ELK* 球 C

11、o）収卞 0）/-2-i 0crJ lQ分离点：，11 1解方程：0 d, - -0.42d2 - -1.58d d +1 d +21 条前向通道：Pi =G（s）G2（s）G3（s）,也 1=1 ;d2=-1.58不在实轴的根轨迹上，舍去；实际的分离点应为d仁-0.42。(6) 无复数开环极点和零点，不存在起始角和终止角(7) 根轨迹与虚轴的交点：用s=j 3代入特征方程并令方程两边实部和虚部分别相等：32*23_jc/_3J2 + j2灼 +K =0K2 + j(2灼 _c/) = 0解虚部方程得1=0 co23 = ± 22,P2 9（s）G4（s）,其中-1 =o是开环极点对

12、应的坐标值，它是根轨迹的起点之一。合理的交点应为计算题1.用梅逊公式求如图所示系统的传递数。n迟RA解：传递函数G（s）:根据梅逊公式G（s） =2仝二亠R（s） 也4 条回路:L -G2（s）G3（s）H （s）, L2 二 G（s）H （s）,L3 =-G1（s）G2（s）G3（s）,L4 = -G1（ s G（ s 无互不接触回路。特征式：4y Li =1 G2（s）G3（s）H（s） G4（s）H（s） G1（s）G2（s）G3（s） G1（s）G4（s）i iG(s) _ C(S) R T B = 2-R(s) 一 厶1 G2(s)G3(s)H(s) G4(s)H (s) Gi(s)

13、G2(s)G3(s) G(s)G4(s)Gi(s)G2(s)G3(s) Gi(s)G4(s)occ图 2-50图2-49系统结构图的变换图2-49 多回路系统结构图3.根据弹簧一一质量一一阻尼器二阶系统的响应曲线，确定质量M阻尼系数B和弹簧刚度系数的K值。Gb(s) -旳G1G2G3G4R(s) 1 G2G3H2 G3G4H3 g1g2g3g4h1解：将综合点后移，然后交换综合点的位置，将图2-49化为图2-50(a)然后，对图2-50(a)中由GGH组成的小回路实行串联及反馈变换，进而简化为图2-50(b)。再对内回路再实行串联及反馈变换，则只剩一个主反馈回路。如图2-50(c)。最后，再变

14、换为一个方框，如图2-50(d)，得系统总传递函数：2.简化如图所示系统的结构图，并求系统传递函数G(s)即C(s)/R(s)。5伍-rF4-算函F11.0X(s)F(s)F(s)1-300s1X(s)x（：）JIJI2秒0.8 nn=1 96s-113002Ms Bs K s300=lim sX(s)1cmK=300N/cm_ &_ 1 2M p 二e100% =9.5%=0.6-Ms Bs Kn晋=78.°9kg2 f =B/MB =2 nM =183.7N.s/cm4.设单位反馈的二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，试确定其开环传递函数。解：由题目中给出的阶跃响应性能指

15、标，先确定二阶系统参数，再求传递函数。;2二 =30% =0.3 d / 1100%:0.36In e = In 0.3 - -1.2J- 231t -pd : 0.1 秒 n231.431.41 n33.6秒一20.9342 -'n1129G(s)二nMrs(s 2 ds 24.2)："(s) = s2 ''n-.n = s2 24.2 s' 113 晋s5.已知系统特征方程式为s3+6s2+5s+K=0按稳定性要求确定K的值。 解：劳斯阵列表为30 -K6S由劳斯阵列表可以看出，要使系统稳定，必须K >030 -K =0即必须0< K <30系统才能稳定。时系统稳6.在如图所示的控制系统中，已知G's)二250 , g2(s)-，求r(t)=1(t)+2t, n(t)=-1(t)s + 50s(s + 1)态误差。解：r(t)作用时：Kpn, Kv=K=10, essr=0+2/10=0.2 n(t)作用时：E(s) _ G(s)N(s) 1 G1(s)G2(s)1 . 250s+50 s(s + 1)2(s 50)s(s 1)2- 2(s 50)s(s 50)( s 1) 500essn = lim sE(s