2015控制工程基础复习资料

一、填空题1．控制系统由控制对象和控制器两部分组成.2。对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、快速性和准确性。模型主要以为状态空间方程基础。5I型系统G(s

k在单位阶跃输入下，稳态误差为0,在单位加速度输入下，s(s 2)稳态误差为∞.6．某线性定常系统的单位斜坡响应为y(t)tet 其单位阶跃响应为y(t)1et7。在初始条件为零时，系统输出量的拉式变换与输入量的拉式变换之比称为线性系统（或元件）的传递函数。8。在工程控制实践中，为使系统有满意的稳定性储备，一般其幅值裕度应满足大于6dB或大于2 。9.离散信号f(t)的数学表达式为

t)k0

f(kT)(tkT)10。判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。11频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。12（其输入、输出关系常用差分方程来描述。若线性系统的输入信号为r(t)，输出信号为c(t)，则系统的传递函数G(s)＝ Cs 。Rs环节串联时总的传递函数等于各环节传递函数的乘积。12e2t，则系统传递函数为

2ss(s2)。161718 线性控制系统最重要的特性是可以应叠原理，而非线性控制系统则不能。反馈控制系统是根据输入量反馈的偏差进行调节的控制系统。1在单位斜坡输入信号作用下型系统的稳态误差ess= 。21。方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接反馈_连接。1函数te—at的拉氏变换为(sa)2。线性定常系统在正弦信号输入稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关称为 相频特。积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率－20 dB／dec。二阶系统的阻尼比ξ_0_时，响应曲线为等幅振荡。在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差ess= 0 。1单位斜坡函数t的拉氏变换为 。s2R2(w)I2(w)28。设系统的频率特性（)=Rω)+j（ωR2(w)I2(w)29。分析稳态误差时，将系统分为0型系统I型系统、II型系统…，这是按开环传函数积环节数来分类的。30。用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数_。31．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为01。32．G（s)=

KTs1

的环节称惯性 环节。系统输出量的实际值_输出量的希望之间的偏差称为误.w2nn

s22wn

sw2.n设系统的频率特性为Gj)RjjI(则R(称为实频特性。34。用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为乃奎斯特图示法和 对数坐标_图法。35.二阶系统的阻尼系数ξ= 0.707 时,为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快性都较理想。36。f(t0.5tet，其拉氏变换为

1 12s (s1)2237。f(t)at 的Z变换F(z)为

zzaT38。反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行.39.根轨迹起始于开环极点；终止于开环零点二、选择题1、关于反馈的说法，正确的是（ D ）A．反馈实质上就是信号的并联 反馈都是人为加入C．正反馈就是输入信号与反馈相加 反馈就是输出以不同方式作用于系2、关于系统模型的说法，正确的是（ B ）A．每个系统只有一种数据模型 动态模型在一定条件下可简化为静态模C．动态模型比静态模型好 静态模型比动态模型好1s1sA.惯性环节 。积分环节C．微分环节 比例环节4、系统的传递函数（ A )A．与外界无关 反映了系统、输出、输入三者之间的关C．完全反映了系统的动态特性 。与系统的初始状态有关5、二阶欠阻尼系统的上升时间( C ）A．阶跃响应曲线第一次达到稳定值98%的时间阶跃响应曲线达到稳定值的时C．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间 阶跃响应曲线达到稳定值98%的时间6、一阶系统的传递函数为

35s

；其单位阶跃响应为（ B）（A）

1e

（）

33e

（）

t5555e

3et5557、系统的单位脉冲响应函数为w(t)3e0.2t，则系统的传递函数为（ A ）555G(s)

3 0.2G(s)S0.2 S30.6 0.6C．G(s) G(s) S0.2 S338、以下系统属于最小相位系统的是（ B ）A．G1 G111C．G1 G11 9、一个线性系统稳定与否取决于（A)A．系统的结构和参数B．系统的输入C．系统的干扰D．系统的初始状态10、一个系统稳定的充要条件是（C）A．[S]平面的右半平面内B．系统的全部极点都在半平面内C．[S］平面的左半平面内D[S半平面内脉冲函数的拉氏变换为（ C)A。0 B.∞；C.常数； 变量与开环控制相比较闭环控制的特征是系统有 （DA．执行元件 B．放大元件 C．控制器 D．反馈元件1

2的拉氏变换F(s)是 (B)1 1 1 1A．s B．C．D．s1系统开环传递函数为G2)，此系统为 型系统。 （B)A0 B。I C.II D。III15下面关于微分环节的控制作用描述中正确的是： (D)（A)使相位滞后 减小系统的阻尼 抗高频干扰 （D)使相位超16．稳态误差除了与系统的型别、传递函数有关外，还与下述哪一项有? (D（A）阶次 （B)振荡频率 （C)阻尼比 (D)输入信号类型二阶振荡系统幅值衰减的快慢取决于： (C)（A） d （B） n (C)特征根实部绝对值 (D）特征根虚部的分布4情况系统输出的拉氏变换完全取决于： ((A)系统的传递函数的极点位置 （B）系统的初始状态、输入及其传递函数(C）系统的传递函数 （D）系统的固有特性相位滞后校正环节相当于： （A）低通滤波器 高通滤波器 (C）带通滤波器 （D）带阻滤波器5PAGEPAGE1220。PI控制类似: 2（A)增益调整（B)相位超前校正（C)相位滞后校正（D）相位滞后—超前校正某单位反馈系统的闭环传递函数为G(s)1(s2)则输入r(t)2sin时稳态输出的幅值: （D）22（A）2

(B）

/2 （C）2 （D）122。拉氏变换将时间函数变换成A．正弦函数 B．单位阶跃函C．单位脉冲函数 D．复变函23。微分环节的频率特性相位移A.90° B—90°C。0° D。—180°24、正弦函数sint的拉氏变换是

（D）(A)（B）A。1s

B。 s22C。 ss2225.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=

D. 1s22

（C）A.90° B。-90° C.0° D.-180°26。一阶系统的阶跃响应，A.当时间常数T较大时有振荡 B.当时间常数T较小时有振C.有振荡 D.无振荡27。系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的A。充分条件 B.必要条件 C.充分必要条28.时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是A．脉冲函数 B．斜坡函数C．抛物线函数 D．阶跃函数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A．代数方程 B．特征方程C．差分方程 D．状态方30.线性系统和非线性系统的根本区别在于时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是A．脉冲函数 B．斜坡函数C．抛物线函数 D．阶跃函数10设控制系统的开环传递函数为G(s)=s(s2)

(D）(C)。以上都不是（D)(B）（C )（D）（B）A．0型系统 B．I型系统C．II型系统 D．III型系统3．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数G(，反馈通道的传递函数为（s，其等效传递函数为 （C )A．G(s)1G(s)B．11G(s)H(s)C．G(s)1G(s)H(s)D．G(s)1G(s)H(s)34．一阶系统G(s)= K 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+1(A)A．越长B．越短C．不变D．不定35．拉氏变换将时间函数变换成(D）A．正弦函数B．单位阶跃函数C．单位脉冲函数D．复变函数

K 则其频率特性的实部是 (A）Ts1K12T2C．K1T

—D．—

K12T2K1T37。传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ (C )输入信号 B.初始条件C。系统的结构参数 D.输入信号和初始条件38。系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的 ( C ）A。充分条件 B.必要条件 C。充分必要条件 。以上都不是39。有一线性系统，其输入分别为u

（t)和u(t)时,输出分别为y（t)和y（t)。当输入为1 2 1 2au（t)+au(t)时(a

为常数输出应为 （B ）11 22 1 2A。ay（t)+y（t) B.ay（t）+ay（t)11 2 11 22C。ay（t)—ay（t) D.y（t)+ay（t）11 22 1 2240。I型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为（B）A.—40（dB/dec） B—20（dB/dec)C.0（dB/dec) D.+20（dB/dec）41．余弦函数cost的拉氏变换是（C）A。1

sC。 s

s22D。 1s22 s22142设积分环节的传递函数为s则其频率特性幅值( C ）K

K21 D1 243。奈奎斯特稳定性判据是利用系统( C )来判据闭环系统稳定性的一个判别准则A.开环幅值频率特性 B。开环相角频率特性C.开环幅相频率特性 D。闭环幅相频率特性系统的传递函数 ( C )A.与输入信号有关B.与输出信号有关C.完全由系统的结构和参数决定D。既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关45。一阶系统的阶跃响应， ( D ）A.当时间常数T较大时有振荡 B。当时间常数T较小时有振C.有振荡 D。无振荡三、简答1、什么是反馈？为什么要进行反馈控制？,闭环控制系统的工作是基于系统的,并力图减小这种偏差，而最终使得偏差为零，事实上，反馈控制仅仅需为无法预计的扰动设计2、什么是系统？什么是线性系统？个整体；当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，系统称为线性系统。3、系统稳定性的定义是什么?.4、相位超前校正与相位滞后校正在应用方面有何不同？答：5、系统稳定性：答:指控制系统在任何足够小的初始偏差的作用下,其过渡过程随着时间的推移,是否具有逐渐恢复原平衡状态的性能.6、根轨迹定义：0趋向于无穷大连续变化时7、控制工程系统中的瞬态响应指标包括哪些？8、简述建立系统微分方程的步骤是什么？（提示答案,不完整)列写它们的微分方程（3）（4）将该方程整理成标准形式CsRs。1、C(s)

GGGGR(s)

1G

1 2 3GG

G

（2分）1 2 2 3 3 4Y(s)2、系统结构图如下图所示，求R(s)

（15分)G(s) A(s)B(s)C(s)D(s)1A(s)B(s)C(s)D(s)A(s)B(s)B(s)C(s)C(s)D(s)3、如下图所示,将方框图化简，并求出其传递函数.HH1R(S)一G1C(S)一G2H2提示答案R(S)R(S)GG1 2C(S)1+G2H2+G1H1五、劳斯—赫尔维茨稳定判据1、设系统特征方程为

s45s32s24s30试用劳斯—赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,a4=1,a3=5，a2=2，a1=4,a0=3均大于零，且有5 4 0 01 2 3 0 4 0 5 4 00 1 2 3 1 2 3 4所以，此系统是不稳定的。2、设系统特征方程为

2s34s26s10试用劳斯—赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。1=2,a=41=6,a0=1均大于零，且有410 2360041 1 2 3所以，此系统是稳定的。3

s52s

s

3s

4s50试用劳斯判据判断系统的稳定性。解计算劳斯表中各元素的数值，并排列成下表s5114s4235s30s20s1s0系统是不稳定的.六、对数幅频特性曲线1、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G解：提示答案系统对数幅频特性曲线如下所示。

100L()/dB40 dB/dec-40dB/dec0110

100

(rad/s)-60dB