现代控制技术基础复习题

.一、单向选择题1.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫【B】A.恒值调节系统B.随动系统C.连续控制系统D.数字控制系统2．已知系统的单位脉冲响应函数是yt0.1t2，则系统的传递函数是【A】A.0.2B.0.1C.0.1D.0.2s3ss2s23．若系统的开环传递函数为10，则它的开环增益为【C】s(5s2)A.1B.2C.5D.104．若二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，其阻尼比可能是【A】A.0B.0.6C.0.707D.15．某典型环节的传递函数是Gs1，则该环节是【B】5s1A.比例环节B.惯性环节C.积分环节D.微分环节6．若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以【B】A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量7．一阶微分环节G(s)1Ts，当频率1G(j)为时，则相频特性T【A】A.45°B.-45°C.90°D.-90°8．最小相位系统的开环增益越大，其【D】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9．系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的【B】A.右半部分B.左半部分C.实轴上D.虚轴上10．闭环系统的开环传递函数为G(s)4(s3)，则系统为【C】s(2s3)(s4)A.0型系统，开环放大系数K为2B.I型系统，开环放大系数K为2C.I型系统，开环放大系数K为1D.0型系统，开环放大系数K为1wordX文.11．PI控制器的传递函数形式是A.5+3sC.1 5s1 4s12．某串联校正装置的传递函数为

【D 】B.5+4s(11)3s10s 1，则该校正装置属于 【B 】100s 1A.相位超前校正 B.相位滞后校正C.相位滞后—超前校正 D. 反馈校正13．采样定理中，对于采样角频率 b和连续信号频谱的上限频率 max，它们之间的关系 【D 】A.C.

bmaxB.b0.5maxbmaxD.b2max14．一个状态变量为 n维的单输入，单输出系统，下面说法正确的是 【A 】A. 系数阵A为n×n维 B. 控制阵B为1×n维C.输出阵C为n×1维 D.A ，B，C三个阵均为 n×n维15．MATLAB中求连续系统的单位阶跃响应的命令是 【C 】A.cloop B.series C.step D.zp2tf16. 开环控制系统没有【C 】A. 执行环节 B. 给定环节 C.反馈环节 D. 放大环节s22s3，其原函数的终值f(t)【C】17．已知F(s)5s4)s(s2tA.0B.∞C.0.75D.318．若系统的开环传递函数为100，则开环增益为【B】(0.1s1)(s5)A.5B.20C.100D.100019．二阶系统的传递函数Gs1，其阻尼比ζ是【A】4s22s1A.0.5B.1C.2D.420．比例环节的传递函数是【B】A.G(s)=K/(Ts+1)B.G(s)=KwordX文.C.G(s)=1/(Ts)D.G(s)=Ts21．对一阶系统的单位阶跃响应，当误差X围取2％时，调整时间为【D】A.ts=1τB.ts=2τC.ts=3τD.ts=4τ22．设积分环节的传递函数为G(s)K()=A，则其频率特性幅值【】AsA.KB.KC.1D.12223．设二阶振荡环节的传递函数G（s）=16，则其对数幅频特性渐s24s16近线的转折频率为【B】A．2rad/sB．4rad/sC．8rad/sD．16rad/s24．根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s平面左半部的为系统全部的【D】A.频率特性曲线B.临界点C.零点D.极点25．二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为 【D 】A.最大相位频率 B.截止频率 C. 谐振频率 D.固有频率26．常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是 【C 】A.PDI B.PDI C.PID D.IPD27．某串联校正装置的传递函数为 Gc(s) s 1 ，则它是一种 【 A 】0.1s 1A.相位超前校正 B. 相位滞后校正C.相位滞后—超前校正 D. 反馈校正28．在计算机控制系统中，把实现量化和编码处理的环节称为 【B 】A.A/D 转换器 B.D/A 转换器C.采样保持器 D. 控制器29．“现代控制理论”主要采用 【B 】A.传递函数模型 B.状态空间模型C.复变函数模型 D. 线性空间模型30．MATLAB中将传递函数转换为状态模型的命令是 【 D】A.lookfor B. help C. plot D.tf2ss二、判断题，对的打 √，错的打×。wordX文.1.由一个状态空间模型可以确定惟一一个传递函数。【√】2.闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。【X】3.G1(S)和G2(S)为串联连接则等效后的结构为G1(S)·G2(S)。【√】4.0型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为-20(dB/dec)。【X】5.对于最小相位系统，相位裕量γ<0，相应的闭环系统不稳定。【√】6.如果一个状态空间模型是状态能控的，则也一定是输出能控的。【X】积分或比例积分调节器的输出具有记忆和保持功能。√】8.系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。 【√ 】9.Ⅰ型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为-40(dB/dec) 。【X 】谐振峰值反映了系统的相对稳定性。【 √】三、简答题自动控制系统需要分析哪三个方面的问题？答：1)稳定性问题；（2)稳态响应问题； 3)暂态响应问题。评价控制系统的优劣的时域性能指标常用的有哪些？答：1)最大超调量； 2)调整时间；3)峰值时间；）4)上升时间。3.方块图变换要遵守什么原则？答：1）变换前与变换后前向通道中传递函数的乘积必须保持不变 ；4.什么是校正？根据校正环节在系统中的联结方式，校正可分为几类 ?答：校正是指在系统增加新的环节以改善系统的性能的方法 (2分)。根据校正环节在系统中的联结方式，校正可分为串联校正、反馈校正、顺馈校正三类。(3分)什么是系统的传递函数？答：对线性定常系统，在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为系统的传递函数。时域分析的性能指标，哪些反映快速性，哪些反映相对稳定性？答：上升时间、峰值时间、调整时间反映快速性。最大超调量反映相对稳定性。wordX文.7.为什么二阶振荡环节的阻尼比取 0.707较好？。答：当固有频率一定时， 求调整时间的极小值，可得当 =0.707时，调整时间最短，也就是响应最快)；又当=0.707时，称为二阶开环最佳模型，其特点是稳定储备大，静态误差系数是无穷大。8.采样定理的内容是什么？答：对采样控制系统，如果采样角频率 b大于两倍的连续信号频谱的上限频率 max，即满足： b 2 max则采样后的离散信号 e*(t)有可能无失真的恢复为原来的连续信号。四、计算题下图为机械位移系统。试列写质量m在外力F作用下位移y(t)的运动方程。1．解：对质量块进行受力分析，画受力图：FFcy(t)ky(t)（3分）kky(t)有：FFmaFcy(t)ky(t)mcy(t)m即：Fmamy(t)Fcy(t)fy(t)ky(t)（2分）整理，得：md2y(t)cdy(t)Fky(t)F（3分）dt2dt2.知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)2静态位，试求：(s 2)(s 5)置误差系数、静态速度误差系数、静态加速度误差系数；解：这是个 0型系统，系统的静态误差系数为KplimG(s)lim20.2（2分）2)(s5)s0s0(swordX文.Kvlim[sG(s)]lim[s2]0（2分）(s2)(s5)s0s0Kalim[s2G(s)]lim[s2(s2]0（2分）s0s02)(s5)1系统的给定稳态误差终值为 esr （2分）Kv3.欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为20%，峰值时间为2秒，试确定K和K1值。Xi(s)+1X0(s)Ks21+K1sY(s)kG(s)s2k1kskXi(s)

（2分）Mp e

21

650.4560.25tp2n 12n 8.06 k n2n0.13k1k

249.8 504.单位反馈开环传递函数为10(sa)，试确定使系统稳定的aG(s)s(s2)(s10)值。解：特征方程为：s312s230s10a0wordX文.（2分）S3130S21210a（4分）S1 (360-10a)/12S0 10a得:(360-10a)>0 ，10a>0，从而0<a<36。 （2分）5.已知系统传递函数Y(s)s2，试求系统能观标准型和能控标U(s)s24s3准型。&01x10ux34x21能控标准型为：（4分）x1y21x2&0－3x12xu根据对偶原理，系统能观标准型为：14x21（4分）y0x11x26.某动态振动吸收器如图。在外力F(t)作用下，通过选择参数M2和k12的取值，可以使质量块M1不再振动。试确定动态振动吸收器的传递函数Y(s)/F(s)。1M1y1 k12(y1 y2) by1 k1y1 F(t)

解 ：（2分）M2y2k12(y2y1)0（3分）对上两式进行拉普拉斯变换有(M1s2bsk1k12)Y1(s)k12Y2(s)F(s)Y2(s)k12Y1(s)（3分）M2s2k12wordX文.Y(s)Ms2k12整理有：12F(s)(M1s2bsk1)(M2s2k12)k12M2s2（3分）（ 或Ys)Ms2k121(22）F(s)(M1s2bsk1k12)(M2s2k12)k12题25图振动吸收器已知单位负反馈系统的开环传递函数为：Gs

10s20.1s 1试求静态误差系数；解：由题意知该系统为 II 型系统，其开环传递函数为：10；（2分）G(s)H(s)G(s)1s2(0.1s1)系统的偏差系数为：wordX文.KplimG(s)H(s)lim10s2(0.1s1)s0s0KvlimsG(s)H(s)lim10s2(0.1s1)s0s0sKalims2G(s)H(s)lim210s210s0s0s(0.1s1)8.设单位反馈开环传递函数为G(s)K0.5时，求出闭环阻尼比为s(5s50)所对应的K值。K解：Gss(5s50)KK5K5s250sKs210sK/5150)s(5s（4分）n

K/5＝10，

10

＝0.5，得K＝5002

n