自动控制原理题库经典部分要点

1、自动控制原理题库、解释下面基本概念1、控制系统的基本控制方式有哪些？2、什么是开环控制系统？答：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。3、什么是自动控制？答：自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。4、控制系统的基本任务是什么？5、什么是反馈控制原理？6、什么是线性定常控制系统？7、什么是线性时变控制系统？8、什么是离散控制系统？9、什么是闭环控制系统？10、将组成系统的元件按职能分类，反馈控制系统由哪些基本元件组成？11、组成控制系统的元件按职能分类有

2、哪几种？12、典型控制环节有哪几个？13、典型控制信号有哪几种？14、控制系统的动态性能指标通常是指？15、对控制系统的基本要求是哪几项？16、在典型信号作用下，控制系统的时间响应由哪两部分组成？17、什么是控制系统时间响应的动态过程？18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？19、控制系统的动态性能指标有哪几个？20、控制系统的稳态性能指标是什么？21、什么是控制系统的数学模型？22、控制系统的数学模型有：23、什么是控制系统的传递函数？24、建立数学模型的方法有 ？25、经典控制理论中，控制系统的数学模型有？26、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗？为什么？27、控制系统的分析法有哪些

3、？28、系统信号流图是由哪二个元素构成？29、系统结构图是由哪四个元素组成？30、系统结构图基本连接方式有几种？31、二个结构图串联连接，其总的传递函数等于？32、二个结构图并联连接，其总的传递函数等于？33、对一个稳定的控制系统，其动态过程特性曲线是什么形状？34、二阶系统的阻尼比 0 已1 ,其单位阶跃响应是什么状态？35、二阶系统阻尼比 自减小时，其阶跃响应的超调量是增大还是减小？36、二阶系统的特征根是一对负实部的共轲复根时，二阶系统的动态响应波形是什么特点？37、设系统有二个闭环极点， 其实部分别为：8= 2; 8 = 30,问哪一个极点对系统动态过程的影响大？38、二阶系统开环增益

4、 K增大，则系统的阻尼比 巴减小还是增大？39、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号，但存在稳态误差？不存在稳态误差。40、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。一阶系统只能跟踪单位阶跃信号（无稳态误差）可以跟踪单位斜坡信号（有稳态误差）41、控制系统闭环传递函数的零点对应系统微分方程的特征根。应是极点42、改善二阶系统性能的控制方式有哪些？43、什么是二阶系统？什么是H型系统？44、恒值控制系统45、谐振频率46、随动控制系统47、稳态速度误差系数 Kv48、谐振峰值49、采用比例-微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的什么参数？。50、什么是控制系统的根轨迹？51、什么是常规根

5、轨迹？什么是参数根轨迹？52、根轨迹图是开环系统的极点在s平面上运动轨迹还是闭环系统的极点在s平面上运动轨迹？53、根轨迹的起点在什么地方？根轨迹的终点在什么地方？54、常规根轨迹与零度根轨迹有什么相同点和不同点？55、试述采样定理。56、采样器的功能是?57、保持器的功能是?二、填空题:1、经典控制理论中，控制系统的分析法有： 、。2、控制系统的动态性能指标有哪几个？ 、。3、改善二阶系统的性能常用 和 二种控制方法。4、二阶系统中阻尼系数E =0,则系统的特征根是 ;系统的单位阶跃响应为 。5、根据描述控制系统的变量不同，控制系统的数学模型有： 、。6、对控制系统的被控量变化全过程提出的共

6、同基本要求归纳为： 、。7、采用比例-微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的 8、设系统有二个闭环极点，实部分别为：8 = 2; 8 = 30,哪一个极点 对系统动态过程的影响大?9、反馈控制系统的基本组成元件有 元件、元件、元件、元件、元件。10、经典控制理论中，针对建立数学模型时所取的变量不同而将系统的数学模型分为：模型、模型、模型。11、控制系统的分析法有： 、。12、和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。13、二阶振荡环节的标准传递函数是 。 114、一阶系统的单位阶跃响应为。Ts 115、二阶系统的阻尼比 E在 范围时，响应曲线为非周期过程。16、在单位斜

7、坡输入信号作用下，n型系统的稳态误差es后。17、单位斜坡函数t的拉氏变换为 。18、在单位斜坡输入信号作用下，I型系统的稳态误差 ess=。19、当且仅当闭环控制系统传递函数的全部极点都具有 时，系统是稳定的。20、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。21、控制系统的校正方式有： ; ; ; 。22、反馈控制系统是根据给定值和 的偏差进行调节的控制系统。23、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 。24、根据根轨迹绘制法则，根轨迹的起点起始于 ,根轨迹的终点终止于 。25、若根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则这两

8、个极点之间必定存在 点。26、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。27、设系统的频率特性为 G(jco)=R(j6)+jI (的，则R9)称为。28、在小迟延及低频情况下，迟延环节的频率特性近似于 的频率特性。29、I型系统极坐标图的奈氏曲线的起点是在相角为 的无限远处。30、根据幅相曲线与对数幅频、相频曲线的对应关系，幅相曲线单位园上一点对应对数幅频特性的 线,幅相曲线单位圆外对应对数幅频特性的 范围。31、用频率校正法校正系统，在不影响系统稳定性的前提下，为了保证稳态误差要求，低频段 要充分大，为保证系统的动态性能，中频段的斜率为 ,为削弱噪声影

9、响，高频段增益要 。32、利用滞后网络进行串联校正的基本原理是：利用校正网络对高频信号幅值的 特性，使已校正系统的 下降，从而使系统获得足够的 。33、超前校正是将超前网络的交接频率1/aT和1/T选择在待校正系统 的两边，可以使校正后系统的 和 满足性能指标要求。34、根据对数频率稳定判据判断系统的的稳定性，当幅频特性穿越0db线时，对应的相角裕度 丫 0,这时系统是 ;当相频特性穿越180线时，对应的幅频特性 h0,这时系统是 。35、在频域设计中，一般地说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的 ;开环频率特性的中频段表征了闭环系统的 ;开环频率特性的高频段表征了闭环系统的 ;36、滞后校

10、正装置最大滞后角的频率Wm=。37、0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为 dB/dec,高度为20lgKp。38、串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和 。39、积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为 dB/dec=40、在离散控制系统中有二个特殊的环节，它们是 和。三、单项选择题1、在建立数学模型时，一个元件只能有一种结构图与其对应？A.正确B.不正确2、根据所取的变量不同，一个元件的结构图不是唯一的。（电子放大器在高频和低频时就有不同的模型）A.正确B.不正确3、一个系统只能有一种信号流图与其对应。A.正确B.不正确4、根据所取的变量不同，一个系统的信号流图不是唯一的。A.

11、正确B.不正确1A.s sC. 22s5、正弦函数sin 6t的拉氏变换是（B B. 22s1D. 22s6、二阶系统当0，1时，如果增加，则输出响应的最大超调量仃p将（A.增加B.减小C.不变D.不定 TOC o 1-5 h z 7、下列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（）A.劳斯判据B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据D.根轨迹法 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 228、设单位负反馈系统的开环传函为G（s尸一那么它的相便裕量 学的值为（）（s1）3A.15oB.60oC.30oD.45o9、滞后一一超前校正装置的相

12、角是，随着 切的增大（）A.先超前再滞后B.先滞后再超前C.不超前也不滞后D.同时超前滞后10、主导极点的特点是（）A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近ii、若系统的状态方程为X =:3 14+iL ,则该系统的特征根为(一0 4 一1A.s i=-3,S2=-4B.Si=3,S2=4C.si=1,S2=-3D.si=-3,S2=412、确定根轨迹的分离点和会合点，可用(A. 1 G(j )H(j，) =0B.幅值条件C.幅角条件c dk cD. - 二 0ds13、某校正环节传递函数Gc(s)=100s +1 ,则其频率特性的奈氏图终点坐标为(10s 1A.(0,

13、j0)B.(1,j0)C.(1,j1)D.(10,j0)K14、设积分环节的传递函数为G(s)=Ks则其频率特性幅值 M( )=(A.K0C.-b.d.K-2 01-2 15、由电子线路构成的控制器如图，它是(A.PI控制器B.PD控制器C.PID控制器D.P控制器16、研究自动控制系统时常用的典型输入信B.斜坡函数D.阶跃函数C.抛物线函数 17、实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为(C.奇数D.偶数18、PID控制器的传递函数形式是(A. 5+3s1C. 5+3s+3 - s19、拉氏变换将时间函数变换成（A .正弦函数C.单位脉冲函数1B. 5+3 sr1D. 5+s 1B.

14、单位阶跃函数D.复变函数20、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（）A.系统输出信号与输入信号之比B.系统输入信号与输出信号之比C.系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D.系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比21、PID控制器中，积分控制的作用是（）A.克服对象的延迟和惯性B.能使控制过程为无差控制C.减少控制过程的动态偏差D.使过程较快达到稳定22、当二阶系统的根分布在右半根平面时，系统的阻尼比E为（）E =00E 123、若某系统的传递函数为G（s）=/一，则其频率特性的实部 R（ 3 ）是（Ts 1C.K-2 T21 TK1TKB.- 2t2KD. -T24、已

15、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（）B.临界稳定C.不稳定25、已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为D.无法判断10G (s) =,H(s) = 1 + K h s,当闭环临界稳tes(s -1) TOC o 1-5 h z 时，Kh值应为（）A.-1B.-0.1C.0.1D.126、闭环系统特征方程为G(s)H(s)=-1，其中G(s)H(s)的矢量表示为()A .1/ (2l+1)eB.1/ 起/1) eC. 1/ (2l 兀)D. 1/(也)(各备选项中l=0,1,2)1：Ts .27、某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=k, P1

16、 ,该校正装置为()1 TsA.滞后校正装置B.超前校正装置C.滞后一超前校正装置D.超前一滞后校正装置128、设开环系统频率特性G(j公=,则其对数幅频特性的渐近线中频段斜率为j .(1 j10 )(1 j0.1 )( )A . -60dB/decB. -40dB/decC. -20dB/decD. 0dB/dec 10 TOC o 1-5 h z 29、设控制系统的开环传递函数为G(s)=,该系统为()s(s 1)(s 2)A . 0型系统B . 1型系统C. 2型系统D. 3型系统30、若系统的特征方程式为s3+4s+1=0,则此系统的稳定性为()B.临界稳定C.不稳定D.无法判断31、

17、确定根轨迹与虚轴的交点，可用 ()B.幅角条件C.幅值条件32、PI控制器的传递函数形式是 (5+3sc 1 5sC.4sD.dk二0 ds5+4s1D. -(1)3s4K33、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=(s(s 2)20D. 40C. 3034、决定系统静态性能和动态性能的是系统传递函数的()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35、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A .代数方程B .特征方程C.差分方程D.状态方程 TOC o 1-5 h z 36、过阻尼系统的动态性能指标是调整时间1

18、$和()A .峰值时间tpB.最大超调量dpC.上升时间trD,衰减比仃p/仃p37、二阶振荡环节的相频特性6(o),当6 T8时，其相位移 伙空)为()A . -270B, -180-90D. 01038、设某系统开环传递函数为G(s尸-，则其频率特性奈氏图起点坐标为()(s2 s 10)(s 1)A . (-10, j0)B. (-1, j0)C. (1, j0)D. (10, j0)39、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C.G(s)1 G(s)B.11 G(s)H(s)G(s)1 G(s)H(s)D.G(s)1 -G(s)H

19、(s)40、一阶系统G(s)=一的时间常数T越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间()Ts + 1B,越短C.不变D.不定K41、开环传递函数为 ，则根轨迹上的点为 ()s(s+ 6)A . -6+jB. -3+jD. jC. -j10四、基本性能指标的计算(1)、下列描述系统的微分方程中,为输入量，c为输出量，判断哪些是线性定常系统，哪些是线性时变系统，哪些是非线性系统?c (t) = 5 r 2 (t)d 2r (t)d 3c(t) dt 3 t dc (t) dtc (t)=35dtc (t )r (t )dt 2. dc (t)6 r (t) cos t 5dtdr (t) dt8c(

20、t) = r (t)c二 3r(t)6 -答：非线T系统(1)线性定常系统(2、5)线性时变系统(3、4)(2)、已知系统的特征方程,s5+3s4+12s3+20s2+35s+25=0 ,求系统的稳定性和系统在s右半平面的根数或虚根值。(3)、求下图采样系统输出的Z 变换 Y(Z) (T=1 秒)Y(Z)A提示:71Z1二aZ |ls(s+ a).(1 - e )z(z - 1)(z - eT)标注：Y(Z)=RG(Z)G(Z)设控制系统的微分方程为:4_dc9+8c(t) =3r(s)且初始条件为零, dt试求该系统的传递函数C(s)oR(s)C(S)/R(S)=3/(4S+8)(5)、用

21、Z 变换法求解差分方程：y(k+3)+6y(k+2)+11y(k+1) - 6y(k)=011一 t 1 zy(0)=y(1)=1y(2)=0(提示：Z |aT =)z -a2(6)、已知控制系统的传递函数为：G(s)，试求描述系统的微分方程。(用部分分式法s 3s 2将传递函数 G(S)展开，利用1/ (s+a)的反拉式变换为E (-at)。)(7)、已知单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=4一求1)单位阶跃响应(R(S)=1/S); 2)s(s 5)单位斜坡响应(R(S)=1/S2)。(8)、设单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)= 。 5(s)一，当参考输入r(t)=4t+8

22、t2时，试求系统s2(s 3)(s 2)的稳态误差essr。12五、基本图形1、绘制下述电路的结构图UiUoC(1/SC)答案：Uo(S)/Ui(S)=(R1R2CS+R2)/(R1R2CS+R1+R2)2、系统信号流图如图所示，试用梅逊公式求传递函数。T=(abcd+ed-bedg)/(1-af-bg-ch+afch)3、己知系统开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环系统根轨迹图。Oo_O-0-O4、某无源RLC网络如图所示,当切=5rad/s时，其频率特性G(j )的幅值M( & )=2，相角4二一90二试求其传递函数G(s)。13%答案：G(S)=4/S5、设一阶系统的闭环传递函

23、数为G(s)= Ts+1,试分析并画出其不同时间常数T (T1T2 t (s)r1tm0.8 才C(s)答：系统稳定的K值范围是：K1,临界状态下的振荡频率 Wn?4、控制系统如图所示，k=16/s, T=0.25s,试求(1)系统的阻尼系数E ,自然振荡频率con；E =0.25 3 n=8(2)计算系统的超调量 8%;(3)若8%=16%,当T不变时k等于多少？ 设(提示：6%=e 0望又100%)5、已知一单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，求系统的闭环传递函数。Xc(t)2.182k s(Ts 1)S2+2S + 2K s3解析：超调量 Mp=0.09和峰值时间tp=0.8sW

24、k(s)=6、已知单位负反馈系统的开环传函为求使系统稳定的 K值范围，及临界状态下的振荡频率。K s2 2s 23s画出系统根轨迹(关键点要标明)1Wk(s)=试分别大致画出 T T三种情况下的7、设系统开环传函为(Ts+H-O,奈氏图。8、求电路传递函数，并分析该电路是超前特性还是滞后特性。UiRiR2Uo相位超前相位滞后G(s) =9、已知单位反馈系统的开环传递函数， 系统的稳态误差答案：Esr=210、已知单位反馈系统的开环传递函数,5(2s 1)s(s * 6s+ 10)，试求输入信号为r(t)= t时,试求输入信号为r(t)=2t时，系统的稳态误差G(s)=10(2s 1)s2(s2

25、 6s 10)答案：Esr=011、试根据奈氏稳定判据，判断下图所示曲线对应的闭环系统的稳定性。(受k2 G(s)TS-116T212、试画出下列传递函数的Bode图G(s)=(2s 1)(8s 1)G(s)H(s)=200s2(s 1)(10s 1)G(s)H(s)=5022Is2(s2 s 1)(10s 1)G(s)H(s)=10(s 0.2)s2(s 0.1)求:G(s)H(s)=8(s 0.1)22s(s2 s 1)(s2 4s 25)13、一最小相位系统的开环对数频率特性如图所示, 1.分析写出系统的开环传递函数；2.利用相角裕度判断系统的稳定性。14、某最小相位系统的开环对数幅频特

26、性如图所示.写出系统开环传递函数；.利用相角裕度判断系统稳定性。G（s） u16、设二阶系统的闭环传递函数为22.s十2一EnS+COn ,当0 一1时的奈氏曲线（分t T18三种情况)，并判断系统的稳定性。W s =23、已知一系统原有的特性为1001 0.1s,校正装置的特性为Wc s =0.25s 1(0.01s+1(0.1s+1 上(1)画出原系统和校正装置的对数幅频特性。(2)当采用串联校正时，求校正后系统的开环传递函数,f算其相位裕量PM和增益裕量GM 。19七、基本设计1、位置随动系统如图所示，若要求系统的最大超调量 益度K和速度反馈增益b8 % =20% ,峰值时间tp=1s,

27、确定开环增c,一1_2C,提示、；=e 100%tP：n”2R(s)C(s)S(S+1)2、图示为某控制系统阶跃单位响应 h(t)波形，试根据图中所示，求系统的阻尼系数E和自然振荡频 率n,-71若要求该系统单位阶跃响应的超调量(提示:3、系统结构图如图所示， 秒，(1)确定系统中的K值和=25 % ,峰值时间tp=0.5T值。(2)当r(t)=t时，求系统稳态误差。提示:12、 = e 100%4、如图所示自动调节系统，试求使系统稳定时KP值的范围。R(S)KpC(S)20(s 1)(2s 1)0.20 5s 1G(s)=5、设单位负反馈系统的开环传递函数为2(S + 2)(S + 4)(S 6QS2 25)，试用劳斯判据确定K为多大值时，将使系统振荡，并求出振荡频率。6、位置随动系统的结构图如图2所示，若要求系统的最大超调量8% =20%,峰值时间tp=1s(1)确定开环增益K和速度