自动控制基础学习知识原理题目含规范标准答案

1、-/自动控制原理复习参考资料工基本知识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门G2(s)的环节，以并联方式连接、具等效传递函 数为Gi(s)+G2(s),以串联方式连接、具等效

2、传递函数为 Gi(s)*G2(s)。8、系统前向通道传递函数为 G (s),其正反馈的传沸函数为H (s),则其闭环 传递函数为 G (s) /(1- G (s) H (s)。9、单位负反馈系统的前向通道传沸函数为 G(s),则闭环传递函数为G (s) /(1 + G (s)。10、典型二阶系统中，I =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

3、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，在前向通道中串联 比例积分环节，系统误差将变为-/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。17、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 3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

4、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，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o24、离散系统中信号的最高频谱为max,则采样频率s应保证s=2max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 GiG2（z）028、根据系统的输出量是否反馈至输

5、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2 TOC o 1-5 h z 1、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，则它的开环增益为（）s（5s 10）A.5B.10C.50D.100-/4、已知系统的开环传递函数为（2 s竺,则该系统的开环增益为（1）（s 5）。A、 50B、25C、

6、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%B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tp6、般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量为（A.015B.15 30C.30 60D.60 90则该系统称作（D.振汤系统7、若系统的传递函数在右半 S平面上没有零点和极点,A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统8、关于传递函数，错误的说法是 （）传递函数只适用于线性定常系统;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;传递函数一般是为复变量s的真分式;闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。9、卜列哪种措施对改善系统的精度没有效果 （）。A、

7、增加积分环节提高系统的开环增益K引入扰动补偿G增加微分环节10、某系统的传递函数是G s1 e2s 1,则该可看成由（）环节串联而成。A.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时D.惯性、比例,则可等效为（）环节串联。 111、某系统的传递函数是Gs s（s 1）A.比例、积分B.积分、惯性C.惯性、微分D.微分、比例12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联（）进行校正。A.比例校正装置B.比例微分校正装置C.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（）A、不稳定;、只有当幅值裕度kg 1时才稳定;-/G稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的

8、稳定性。14、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C.相位变化越小D.稳态误差越小15、稳态误差ess与误差信号E（s）的函数关系为（）A. ess lim E（s）B. esslim sE（s）C.ess lim E（s）D. esslim sE（s） TOC o 1-5 h z ss16、若某串联校正装置的传递函数为 如，则该校正装置属于（）。 100s 1A、超前校正B 、滞后校正 G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

9、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变换 D.采样定理又称香农定理.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（）D.0 (dB/dec)A. -60 (dB/dec)B. 40 (dB/dec)C. W0 (dB/dec)Ts 121、某串联校正装置的传递函数为,当 1时，该装置为（）校正装置。T1s 1A.相位超前B.相位滞后C.相

10、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T能指标（）。A、超调 B、稳态误差ess C、调整时间tsD、峰值时间tp23、若某最小相位系统的相角裕度0,则下列说法正确的是（）-/A、不稳定;、只有当幅值裕度kg 1时才稳定;gC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；C增加开环零点；25.最小相位系统的开环增益越大，其(、在积分环节外加单位负反馈;、引入串联超前校正装置。A.振荡次数越多B.稳定裕量越大)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(

11、A. essJm E(s)B. essljm sE(s)C.esslim E(s)sD. esslim sE(s) s27. 一阶微分环节 G(s) 1 Ts,当频率A.45B.-45TC.90 1 ,一时，则相频特性G(j )为(D.-9028.主要用于产生输入信号的元件称为A.比较元件B.给定元件)C.反馈元件D.放大元件29.某典型环节的彳递函数是G s,则该环节是A.比例环节B.积分环节5s 1C.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(D.微分环节 )A.是一种相位超前校正装置C.使系统的稳定性能得到改善B.能影响系统开环幅频特性的高频段D.使系统的稳态精度得

12、到改善-/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）-/(2)-/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

13、系统如何自动调节。(1)(2)旅大旅At)温度汁直流I寸孤胆货机国iMlt交班器工件11图17电炉箱恒温自动控制系境八捐出各元件时向的*； 3纤折油技制手亚世H作月W； 3.当加AH件时,干鸵寸雨/十田心立湛慎;开卷笥宜胜减小）-/图）-20卷嵬加工的恒张力控削系统(4)版图。fQz用水量+-图1-7水位控制系统（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图5T7控犒系统的电模拟电路-I 1.茕出书在中巨耳中狗专送国数，春学索要11浮匕耳4知值12.画出木就框图V(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

14、学模型、系统框图、伯德图(R0=100KQ、Ri=1MQ、R2=200KQ、Ci=2uF、C2=0.25uF)10Bode 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s(0.1s 1)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(参考：教材书第151-153页，本系统输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)-/r(t) = 2t一一10- 、5一5、系统结构如图，其中G3/，G3寸,皈=2,又设(参考：分别计算给定误差与扰动误差，再相加即为总误差。本

15、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”)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,并判断其稳定性；2、写出校正装置的传递函数Gc(s);3、写出校正后的开环传递函数 G0(s)Gc(s),画出校正后系统的开环对数幅频特 性 Lgc()。-/2、求；U)写出系统校正前后的开环传递函教G1 (e , G2 s)；(2)求出串联校iE装詈的传诩函数Gc (e),笄设计该调节器 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、稳态性能的膨响

16、3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线 L0()如图所示:1、写出该系统的开环传递函数Go(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、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:FI谓利器比例比例微分惯性积分图中5（。 为比例系数可调的比例积分（pi）调节器，其传递函数由图可见，此运放反馈回路取样电压不是 5，而是经3.3KC 电

17、位器与30 电阻分压后的O小1 -03 6KQ反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为1）倍，因此其增益为跖二(112)舄/舄= Cl-12)5inyiO*Q=a-12)x5 1甘什同四将 Ti =&G = 51x10 xlxlO =5.U10-3 其时间常数一 一 一s(2) 5为比例环节GG)= 2 = &/&二ioom/iom = io O5(为比例微分环节-/,式中二1二.-0=10 xl03x0.1xl0-6 =1X1O-3S5(6)为惯性环节管二47KQ/10KQ = d74=在4c4 = 47x10? 乂 2乂104 三9 4乂10三(5)59)为积分环节5k)=2=多 后 ,式中K上

18、二二 100看10 x1。r 1x10”)(6)由于片*，(“均为反相输入端输入，G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，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7由分压电路可知 Y = 0-1KQ/1 1KQ = 0. 092、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-/3、解:系统有一比例环节：K 1020log10 20积分环节:（1.5 分）（1分）（1.5 分）惯性环节:转折频率为1/T=10四、系统分析题第1题解：1、从开环波特图可知，原

19、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G0（s）K,11s（一S 1）（一S 1）12由图可知:1处的纵坐标为40dB,则L(1) 20lg K 40,得K 1001 10和 2=20故原系统的开环传函为G0(s)100100s（1WF）他1s 1）（0.05s 1求原系统的相角裕度0：0(s)90o tg 10.11 一-tg 0.05由题知原系统的幅值穿越频率为24.3rad / s-/0( c)90tg 10.1 c tg 10.05 c 20801800( c) 180 20828对最小相位系统 028 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Gc(s)，s 1 0.32-Xs 1 0.013.125s 1100s 13、校正后的开环传递函数Go(s)Gc(s)为1003.125s 1G0(s)Gc(