自动控制复习题库分析

1、一：填空题1、控制系统的基本要求是（稳定性）、（快速性）、（准确性）。2、线性定常控制系统的传递函数是零初始条件下，（输出变量）与（输入变量）的拉氏变换之比。3、一个稳定的线性系统的稳态误差取决于（系统型别）、（开环增益）与（输入 信号的类型和幅值）。4、常用的校正方式有（串联校正）、（反馈校正）、（前馈校正）（复合校正）。5、反馈控制原理是（利用偏差消除偏差）。6、线性系统的基本特性是可以应用叠加原理，即具有（齐次性）与（可叠加性）。7、一个线性定常控制系统稳定的充分必要条件是（闭环极点均严格位于s左半平面）。8、线性系统的频率特性包括（幅频特性）与（相频特性）。9、若负反馈前向通道的传递函

2、数为 G （s）,反馈通道的传递函数为 H （s）,则1 G(s)H(s)开环传递函数为（G（s）H（s）,闭环传递函数为（ 一Gs）。10、在斜坡函数的输入作用下，（0）型系统的稳态误差为无穷大。11、在斜坡函数的输入作用下，（R）型系统的稳态误差为零。 TOC o 1-5 h z 1112、一阶惯性环节的传递函数 ,它的幅频特性的数学式是（,1）.Ts 1, 1. 2T2它的相频特性的数学式是（-arctanT）。3s 313、已知系统的开环传递函数为 G（s） =23，称之为（I）型系统，系s（s2 3s 2）统的开环极点为（-1）, （-2）, （0）,零点为（-1）。114、惯性环干

3、的传递函数表达式为 G （s）=（）。Ts 115、一阶微分环节的传递函数表达式为 G（s） = （Ts + 1）。1、16、积分环节的传递函数表达式为 G （s） = （-）o 17、在斜坡函数的输入作用下，（0）型系统的稳态误差为无穷大 18、函数f （t） =3e的拉氏变换式是（ 19、一阶微分环节的传递函数为TS+1 ，它的幅频特性的数学式是（Ji-, 它的相频特性的数学式是（arctan）020、控制系统常用的校正方式（串联校正）、（并联校正）、（前馈校正）、（复合校 正）。21、在经典控制理论中，常用的分析方法有（时域分析法）、（根轨迹分析法）、 （频域分析法）。22、单位负反馈系

4、统的开环传递函数 G（s） =22,求阻尼比，=（4）,（s 1）（s 3）3辐=（V3）,系统的阶跃响应（无）（填“有”或“无”）超调。23、若环节的传递函数为 K,则其对数幅频特性L（R在零分贝点处的频率数值 s为（K ）。24、在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信 号，这个信号称为（反馈信号）。25、自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是（零输入 响应），另一个是（零状态响应）分量。26、自动控制，是指在（没有人直接参与）的情况下，利用（外加的设备或装置）， 使（机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数）自动地按照预定的规律运行。27、自

5、动控制系统基本控制方式有：（反馈控制方式）、（开环控制方式）和（复 合控制方式）。28、建立控制系统数学模型的方法有：（分析法）和（实验法）。29、在改善二阶系统性能的方法中，（比例一微分控制）和（测速反馈控制）是 两种常用的方法。30、线性系统的频率特性曲线有三种：（幅相频率特性曲线）、（对数频率特性曲 线）和（对数幅相曲线）。31、开环传递函数含有非最小相位环节的系统为（非最小相位系统）；而开环传递函数全部由最小相位环节构成的系统称为（最小相位系统）。32、频域的相对稳定性即稳定裕度包括（相角裕度）和（幅值裕度）两个方面。33、反馈控制系统中的测量元件的职能是（检测被控制的物理量）。34、

6、复合控制是一种（按偏差控制）和（按扰动）相结合的控制方式。35、按输入量变化规律来看，自动控制系统可分为（包值控制系统）、（随动系统） 和（程序控制系统）。36、控制系统的性能的评价分为（动态性能指标）和（稳态性能指标）。37、在系统的动态性能指标中，评价系统响应速度的是（上升时间）和（峰值时问）。38、所谓系统的稳定性，是指（系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能）。39、幅值裕度的含义是（对于闭环稳定系统，如果系统开环幅频特性再增大h倍， 则系统将处于临界稳定状态）。40、自动控制系统的基本控制方式可分为（开环控制）、（反馈控制）、和（复合 控制）。41、设计自动控制系统的

7、方法和过程涉及（系统建模）、（系统分析）、和（系统 设计）。42、假设某系统的单位脉冲响应函数为 g（t）=0.35e/.5t,则该系统的传递函数为（匹）。s 2.543、改善二阶系统性能的方法主要有（比例一微分控制）和（测速反馈控制）。44、在欠阻尼（0内1）二阶系统中，阻尼比越小，超调量越（大）（填“大”或“小”）；上升时间越（短）（填“长”或短” ）045、已知某单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=50,则其静态（0.1s - 1）（2s 1）位置误差系数Kp = （50）、静态速度误差系数Kv= （0）、静态加速度误差系数Ka =（0）。46、设单位反馈系统的开环传递函数为 G（s）

8、=,试求该系统的单位阶跃 s（s 5）响应为（u（t）-4e u（t） +1et u（t）,单位脉冲响应为（4（eet）。33347、组成控制系统结构图的四种基本单元主要包括（信号线）、（引出点）、（比较点）和（方框）。48、系统的动态性能主要包括（延迟时间）、（上升时间）、（峰值时间）、（调节时何）和（超调量）。1049、已知系统开环传递函数为 G（s）=,当频率为2rad/s时，则传递函数的幅s值为（5/ -90 二），相角为（0.5/ -90 二）。50、按输入量的变化规律不同，线性连续控制系统可分为（包值控制系统）、（随动系统）和（程序控制系统）。-2t 1 、51、f （t） =e的

9、拉氏变换式是（ ）。 s 252、影响系统稳态误差的因素有：（系统型别）、（开环增益）和（输入信号的形 式和幅值）。53、惯性环节的传递函数,它的幅频特性的数学式是（,1）,它的Ts 1.1,2T2相频特性的数学式是（-arctan）。54、已知系统的开环传递函数为 G（s）= 2 3s+1一，称之为（II ）型系统，系 s （s 5s 6）1统的开环极点为（0） , （0） , （-2） , （-3）,零点为（-，）。355、传递函数互为倒数的典型环节，对数幅频曲线关于（0dB）线对称，对数相频曲线关于（0）线对称。as - 1、56、设单位反馈控制系统的开环传递函数为G（s）H（s）= 2

10、 ,要使相位裕度s1为 45 ，贝U a= （ a =）。4 2二：选择题1、在斜坡函数的输入作用下，（A）型系统的稳态误差为无穷大。A、0 B、 I C、 H D、 田2、对于II型系统而言，在加速度r（t）=t2时，其静态加速度误差系数为k ,则其 稳态误差为（C）。A、0 B、8 C、2 D-kk3、惯性环节的传递函数表达式为 G （s） = （B）oA、 Ts 1 B、1Ts 1C、D、s4、已知某线性系统开环传递函数为:G(s)H(s)s(s 1)(3s 1),则该系统不含有的典型环节为(D)oA、惯性环节B、积分环节C、比例环节D、振荡环节5、惯性环节的传递函数 的相频特性为(B)

11、。 Ts 1 TOC o 1-5 h z 11A、arctan(coT) B、- arctan(oT)C、 D、一arctan( T)arctan( T)6、在阶跃函数的输入作用下，(A)型系统的稳态误差不为零。A、0B、 IC、 HD、田7、对于I型系统而言，在斜坡输入r(t)=t时，其静态加速度误差系数为k ,则 其稳态误差为(D)。A、0B、8C、2D-kk8、积分环节的传递函数表达式为 G (s) = (C)。_，-1-1 一A 、 Ts 十 1 B 、C 、1 D 、 sTs 1s9、已知某线性系统开环传递函数为：G(s)H(s)=K,则该系统(s 1)(s 2s 1)不含有的典型环

12、节为(B)A 、惯性环节B 、积分环节C、比例环节D、振荡环节10、一阶微分环节的传递函数Ts+1的相频特性为(A)。A 、arctan(coT)B 、 -arctan(oT) C、 D、 -arctan( T) arctan( T)11、系统的输出信号对控制作用的影响(B)oA、 开环有 B、 闭环有C、都没有D、 都有12、积分环节的传递函数表达式为G (s) = (C)o1_1一A Ts+1B 、1 C 、 D 、 sTs 1s13、已知某线性系统开环传递函数为：G(s)H(s)=s(s 1)(-3s 1),则该系统不含有的典型环节为（C）。A、惯性环节B、积分环节C、一阶微分环节D、非

13、最小相位环节14、若系统的截止频率和相角裕度均低于需求指标，应采用（A）。A串联超前校正B、串联滞后校正C、串联滞后一超前校正 D、反馈校正15、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统，其精度（B）。16、17、A、开环高B、在加速度函数的输入作用A、0B、已知系统开环传递函数为闭环高F, (D)G(s)=C、相差不多D、 一样高型系统的稳态误差为零。C、D、III型及以上s(0.1s 1)(0.5s 1),则其静态位置误差系数Kp、静态速度误差系数Kv、静态加速度误差系数Ka分别为（A）。B、0, 、K C、K,0,比 D、s,0, K18、已知系统的零点数为m极点数为n,且m 0)Ts 1

14、 B1Ts 1-Ts 1-Ts 1积分环节1的幅频特性为（D）。 s三：简答题1、何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具有什么样的特点？答：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。开环控制特点：输出量不会对系统的控制发生影响； 闭环控制特点：无论什么原因 使被控量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消 除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。2、什么叫传递函数？它有什么性质？答：传递函数定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉式变换 之比。性质：（a）、传递函数是复变量

15、s的有理分式函数，具有复变函数的所有 性质，且所有系数均为实数。（b）、传递函数只取决于系统或元件的结构和参数。（c）、传递函数与微分方程有相通性。（d）、传递函数的拉式反变换是脉冲响应。3、反馈控制系统的基本组成元部件按职能分类有几种？答：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件。4、系统在单位阶跃函数作用下的动态过程随时间变化状况的指标，称为动态性能指标。它具体包括哪些？答：延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量。5、线性系统的基本控制规律有哪些？答：比例（P）控制规律、比例一微分（PDD控制规律、积分（I ）控制规律、 比例一积分（PI）控制规律、比例一微分一积

16、分（PID）控制规律。6、自动控制理论的发展经历了哪几个发展阶段？答：反馈控制原理、经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论。7、线性系统的静态误差系数具体包括哪些类型？答：静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。8、控制系统的校正方式有哪些？答：串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正9、人在平时生活中做的许多事情，比如走路、取物、吃食物、阅读、清扫等都 带有反馈控制作用，试举例，并用框图说明其反馈工作原理。答：（1）人用手拿桌子上的书。取书时，首先人要用眼睛连续目测手相对于书的 位置，并将这个信息送入大脑（称为位置反馈信息）；然后由大脑判断手与书之 间的距离，产生偏差信号，并

17、根据其大小发出控制手臂移动的命令 （称为控制作 用或操纵量），逐渐使手与书之间的距离（即偏差）减小。显然，只要这个偏差 存在，上述过程就要反复进行，直到偏差减小为零，手便取到了书。人取书的系 统方框图如下所示。（2）车司机操纵方向盘驾驶汽车沿公路平稳行驶 时，首先通过视觉和触觉 （身体运动）反馈实际行车路线，驾车人将预期的行车路线与实际测量的行车路线 相比较，便能得到行驶偏差，驾车人通过液压放大器将操纵力放大以便控制驱动 轮，使行驶偏差减小。其示意图如图下。驾车人利用实际行驶方向与预期方向之间的差异，调整方向盘 汽车司机驾驶汽车系统方框图如下图所示。10、请查找有关给控制系统分类的资料，看看都

18、有那些分类方法？并进行简单 总结。答：自动控制系统有多种分类方法。例如，按控制方式可分为开环控制、反馈控 制、复合控制等；按元件类型可分为机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、 气动系统、生物系统等；按系统功用可分为温度控制系统、压力控制系统、位置 控制系统等；按系统性能可谓分线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、 定常系统和时变系统、确定性系统和不确定性系统等；按输入量变化规律可分为 包值控制系统、随动系统和程序控制系统等。一般，为了全面反映自动控制系统 的特点，常常将上述各种分类方法组合应用。四：计算分析题1、系统结构图如图所示，试用结构图化简的方法求G(s)=C(s)/R(s)解:

19、H2(s)一Hi(s)一R(s)OGi(s)G2(s)G 3(s) 1+.G i(s)G2(s) Hi(s)+-G 2(s)G 3(s)H-(s)C (s)R(s)2、系统结构图如图1所示，试用结构图化简的方法求G(s) =C(s)/R(s)解:R(s)Gi(S)G 2(s)1 + Gi(s)G2(s)Hi(s)4 G 3(s)C(s)H2(s)R(s) IGi(s)G2(s)G3(s)I C(s)：j 1+ Gi(s)G2(s)H i(s) + Gi(s)G2(s)G3(s)H 2(s) I3、系统结构图如图1所示，试用结构图化简的方法求G(s)=C(s)/R(s)解:（2分）G 23 (s

20、)=, C(s) 穴s)= 耶)（3分）解:2R(s) s 10s 10KG2(s)G3(s)G4(s)1 -G3(s)G4(s)H3(s)G2 (s)G3(s)H 2 (s)R(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)C(s)* 1+G2(s)G3(s)H2(s)+G3(s)G4(s)H3(s)+G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)1G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)1 G2(s)G3(s)H2(s) G3(s)G4(s)H3(s) G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)4、试求图示系统的闭环传递函数，并求出闭环阻尼比为0.5时所对应的K值n ”：10K2

21、 -n =2 .10k -10K =10K5、已知某系统的开环传递函数为G(s) = 3K2,求使系统闭环后稳定的s3 12s2 20 sK值范围。解：系统闭环特征方程为 TOC o 1-5 h z 32s 12s20s K =0列劳斯表如下：s3120s212Ki 240-Ks 12可得出使系统闭环稳定的K值范围为：0 K 2406、已知控制系统的单位阶跃响应为h(t)=1+0,2e-60t -1.2e0t ,试写出系统的传递函数，并确定系统的阻尼比匚和自然频率所。解：由拉氏反变换，C(s)1二一0.2s-1.2 s 60 s 10600, 通分得C(s)=s(s 10)(s 60)故系统的

22、闭环传递函数为600(s 10)(s 60)因止匕 6n =10J6 *24.5 ,，35/ c1.4310% 67、设系统的脉冲响应为k(t)=e2-e,t,试求系统的传递函数，并求出系统的阻尼比u,无阻尼自然频率%。解：由题意，可得 G(s) =L，k(t) =Le-2t-e 二(s 2)( s 5) s2 7s 103(5 分)(2 分)o故con =小0 (3分),=7化 1.12.108、系统结构图如图2所示，其中Gp(s)R(s)(D设 Gc(s)=1,求系统单位阶跃响应的超调量 仃和调节时间ts;(2)设 Gc(s)=1 +手，试求T的值，使得系统的阻尼比增大到，=0.6 ；(3

23、)(2)的基础上，求当r(t)=1+2t +5t2时，系统的稳态误差ess；(4)(2)的基础上，求当r(t)=2sint时，系统的稳态输出Css(t) 0解：解:(D由条件，可得:故仃 =e-出户彳X100% 5% ,翻3屋+10则斜=厢，,瑞3.5-=3.5(s)。：n(2)校正后系统的开环传递函数为G(s) =10(1 . ,则闭环传函为 s(s 2)一)=2 10(1 s)s2 (2 10.)s 10故 On =y1 ,由 0 =-=0.6 可得7球0.182 10(3)由于校正后系统为I型系统，Ka=0,故ess=M。(4)闭环系统的频率特性为：.：,(= 10(1 J。18。10

24、T. +j3.8，故；，(-.1%1。.市，1.04 .(10-1)2 3.82(;.-,).1 =arctan0.18-arctan-38-12.710-1可得 css(t) =2.08sin(t -12.7 )9、已知闭环系统特征方程如下，试用劳斯判据判定系统的稳定性。s4 +3s3 +3s2 +2s +1=0 ;s5 s4 9s3 3s2 16s 10 =0解：(1)构建Routh表:4 s3 s2 s1 s0 s1373571由Routh稳定判据可得：闭环系统是稳定的(2)构建Routh表:s5 1 9 16s4 1 3 10s3 6 62 TOC o 1-5 h z s22101s1-240s010由Routh稳定判据可得：闭环系统是不稳定的s(2s 1)(8s 1)10、已知系统的开环传递函数为G(s)H(s) =(1)试绘制系统的概略开环幅相曲线;(2)求使得系统稳定的K的取值范围;解：(1)由题意：G(jco)= Kj (1 j2 )(1 j8 )18故 C0 x=1, G(jOx)=_K45可得：系统的概略开环幅相曲线如图所示。(2)由奈氏稳定判据，可知：系统稳定故 0 :二 K ：二5811、已知系统的开环传递函数为 G(s)H(s)Ks(s 1)(3s 1)(1)、试绘制系统的概略开环幅相曲线；(2)、求使得系统稳定的K的取值范围。K解：(1)由题思：G