山东建筑大学自动控制理论复习题

单选题1、串联滞后校正是利用（B），使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。A.校正本身的超前相角B.校正本身的高频幅值衰减C.校正本身的超前相角和幅值衰减D.校正富裕的稳态性能2、单位负反馈系统开环奈氏图如图所示，右半平面开环极点数p=0，则系统（A）。A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.不能确定其稳定性3、系统的闭环主导极点越靠近虚轴，则该系统（D）。A.准确度越高B.准确度越低C.响应速度越快D.响应速度越慢4、已知系统的开环传函，则系统的开环增益为（B）。A.50B.10C.25D.1005、下列系统属于不稳定系统的是（C）。A.闭环极点为s=-1±j2的系统B.闭环特征方程为的系统C.单位阶跃响应为c(t)=1+20(e4t+e-4t)的系统D.闭环极点全部落在左半平面的系统6、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是（B）。A、B、C、D、7、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是（C）。A、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；B、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定；C、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。8、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则（D）。A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢9、关于奈氏判据及其辅助函数F(s)=1+G(s)H(s)，错误的说法是（A）。A、F(s)的零点就是开环传递函数的零点B、F(s)的极点就是开环传递函数的极点C、F(s)的零点数与极点数相同D、F(s)的零点就是闭环传递函数的极点10、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的（B）。A、闭环零点和极点B、开环零点C、闭环极点D、阶跃响应11、关于传递函数，错误的说法是(B)。A开环传递函数不稳定闭环可能稳定；B传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C传递函数一般是为复变量s的真分式；D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。12、负反馈系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程(B)。A、B、C、D、与是否为单位反馈系统有关13、已知单位负反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是(C)。A、0B、∞C、10D、2014、系统串联校正装置的传递函数为，则该校正装置属于(B)。A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断15、系统特征方程为，则系统（B）。A、稳定B、临界稳定C、右半平面闭环极点数D、型别16、稳态误差除了与系统的型号数有关，还与下述（B）有关。A.阶次B.输入信号类型C.阻尼比D.振荡频率17、若系统开环传递函数为，则它的开环增益为（C）。A.1B.2C.5D.1018、积分环节的传递函数为（A）。A．B.KC.τsD.以上都不是19、下面是t的拉普拉斯变换的是（B）。A．B.C.D.20、二阶欠阻尼系统暂态性能指标中只与阻尼比有关的是（D）。A.调整时间B.峰值时间C.上升时间D.最大超调量21、已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是r(t)=t时，系统的稳态误差是(A)。A．0B.∞C.10D.2022、线性系统的传递函数完全决定于系统的(C)。A．输入信号B．输出信号C．结构和参数D．扰动信号23.采用恒值外推规律的保持器称为（A）。A.零阶保持器B.一阶保持器C.二阶保持器D.非线性保持器24.PI控制规律指的是(B)。A.比例、微分B.比例、积分C.积分、微分D.比例、积分、微分25、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（D）。A.反馈校正B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正26、控制系统的相位稳定裕量反咉了系统的(C)。A、快速性B、稳态误差C、稳定性D、动态性能27、二阶系统的传递函数，则该系统是（B）。A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统C.过阻尼系统D.零阻尼系统28、设系统的特征方程为，则此系统（A）。A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定29、某单位反馈系统的开环传递函数为：，当k=（C）时，闭环系统临界稳定。A.10B.20C.30D.4030、稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（B）。A.B.C.D.二、填空题1、根轨迹起始于(开环极点)。2、根轨迹终止于(开环零点)。3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G(s)，则G(s)为(G1(s)+G2(s))（用G1(s)与G2(s)表示）。4、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以串联方式连接，其等效传递函数为G(s)，则G(s)为(G1(s)G2(s))（用G1(s)与G2(s)表示）。5、求传递函数要求在初始条件为(零)。6、传递函数线性定常控制系统的输出与输入的(拉氏变换)之比。7、设系统的开环传递函数为QUOTE，则其开环幅频特性为()。8、设系统的开环传递函数为QUOTE，相频特性为()。9、最小相位系统是指(开环零极点全部落在左半平面)。10、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过(参考输入)与反馈量的差值进行的。11、在二阶系统的单位阶跃响应中，定义为(调整时间)。12、在二阶系统的单位阶跃响应中是(最大超调量)。13、奈奎斯特稳定判据中，N=P-Z，其中P是指(落在右半平面的开环极点数)。14、奈奎斯特稳定判据中，N=P-Z，Z是指(落在右半平面的闭环极点数)。15、奈奎斯特稳定判据中，N=P-Z，N指(奈氏图逆时针绕-1,0点旋转的圈数)。16、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为，则该系统的开环传递函数为()。17、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为()。18、设系统的开环传递函数为，则其相频特性为()。19、伯德图中横坐标为(对数分度的频率值)。20、如果开环零点个数m少于开环极点个数n，则有(n-m)条根轨迹终止于无穷远处21、PID控制器的输入－输出关系的时域表达式是()。22、将采样后的离散信号无失真地恢复为原来连续信号的条件是ωs(≥)2ωm。23、零阶保持器的传递函数为((1-e-τs)/s)。24、线性系统开环传递函数的极、零点都位于s平面的左半面，这种系统称为(最小相位)系统。25、连续线性定常系统稳定的充分必要条件为：闭环系统特征方程的所有根位于S平面的(左)半平面。26、采样控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根都落在单位圆(内)。27、系统的微分方程为则闭环传递函数G(s)=(2/(s+0.5))。28、某单位反馈系统则该系统是(二)型系统；29、在采样控制中将离散信号恢复为连续信号的装置称为零阶(保持器)。三、简答题1、已知某线性系统在单位阶跃信号作用下稳态误差无穷大，该系统是否不稳定，说明理由。【答】不一定不稳定。稳态误差与稳定性是两个不同的概念，稳定性与系统结构有关，稳态误差除了与系统结构有关还与系统输入有关。2、线性定常离散系统的稳定性除了与系统的结构参数有关外，还与什么因素有关，说出具体关系。【答】还与采样周期有关，采样周期越小，稳定性越好。减小系统在给定信号或扰动信号作用下的稳态误差的方法主要有哪些？【答】保证系统中各环节的参数有一定的精度及线性性；适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前向通道增益；适当增加系统前向通道中积分环节的数目；采用前馈控制等。4、连续系统或离散系统稳定的充要条件是什么？【答】连续系统稳定的充要条件是闭环极点都落在左半平面；离散系统稳定的充要条件是特征方程的根都在z平面以原点为圆心的单位圆内。5、什么是稳态误差？【问答题】【答】系统在稳态条件下，输入加入后，经过足够长时间，其暂态响应已经衰减到微不足道时，稳态响应的期望值与实际值之间的误差。稳态误差是当某特定类型的输入作用于控制系统后，达到稳态时系统精度的度量。6、建立数学模型的两种基本方法是什么，各有什么特点？【答】机理分析法和实验辨识法。机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰。实验辨识法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限。两种方法可以结合试用，用机理分析法确定结构，实验辨识法确定参数。7、PD是什么环节？属于什么性质的校正（超前还是滞后），它具有什么特点？【答】比例微分环节。超前校正。提高快速性，改善稳定性。8、什么是反馈？闭环控制的特点。【答】将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入信号比较的过程称为反馈。闭环控制的特点是：在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。9、开环控制的特点。【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。10、非线性系统和线性系统相比有哪些特点？【答】非线性系统输入输出之间不存在比例关系，不适用叠加定理；稳定性不仅与结构和参数有关，而且与初始信号的大小有关；非线性系统常会产生自振。11、控制系统常用的数学模型有哪些？【答】数学模型有微分方程、传递函数、频率特性、结构图等。12、恒值调节系统、伺服系统各有什么特点？【答】恒值调节系统输入值是恒定的，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服系统输入信号是变化的，要求系统输出能以一定的准确度跟随输入量变化。13、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？【答】主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件等。14、对于最小相位系统，若采用频率特性法实现动静态校正，静态校正的理论依据是什么？【答】通过改变低频特性，提高系统型别和开环增益，已达到满足系统静态要求的目的。五、计算题（题干和答案分开罗列）1、试建立如图所示电路的动态微分方程，并求传递函数。【答】建立电路的动态微分方程根据KCL有即对微分方程进行拉氏变换得得传递函数2、写出下图所示系统的传递函数。【答】传递函数G(s):根据梅逊公式4条回路:,，无互不接触回路。特征式：2条前向通道:；3、设系统闭环传递函数Φsζ=0.2,T=0.08s及ζ=0.8,T=0.08s时单位阶跃响应的超调量、调节时间及峰值时间，并说明【答】当时，当时，(1)系统超调只与阻尼系数有关，而与时间常数T无关，增大，超调减小；(2)当时间常数T一定，阻尼系数增大，调整时间减小，即暂态过程缩短；峰值时间增加，即初始响应速度变慢；4、已知系统的结构如图所示，其中Gs一一G(s)R(s)C(s)【】Ⅰ型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为而静态速度误差系数稳态误差为5、已知某单位反馈系统的开环传递函数为，Gs绘制该系统以根轨迹增益K为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等）【答】(1)系统有有2个开环极点（起点）：0、3，1个开环零点（终点）为：-1；(2)实轴上的轨迹：（-∞，-1）及（0，3）；(3)求分离点坐标，得；分别对应的根轨迹增益为(4)求与虚轴的交点系统的闭环特征方程为,即令,得根轨迹如图所示。6、已知反馈系统的开环传递函数为Gs【答案】1、系统的开环频率特性为幅频特性：，相频特性：起点：；终点：；，曲线位于第3象限与实轴无交点。（1分）开环频率幅相特性图如图所示。判断稳定性：开环传函无右半平面的极点，则，极坐标图不包围（－1，j0）点，则根据奈氏判据，Z＝P－2N＝0系统稳定。（7、试求如图所示电路的传递函数。【答】对于如图所示的电气网络，其传递函数，可以求得为（10分）8、系统的信号流图如图所示，试求C(S)/R(S) 【答】9、某控制系统如图所示。其中控制器Gc采用增益为Kp的比例控制器，即Gc(s)=Kp，试利用劳斯判据确定使系统稳定的Kp值范围。【答】系统的闭环传递函数为GB(s)=系统的闭环特征方程为列劳斯列阵若要使系统稳定，其充要条件是劳斯列表的第一列均为正数，得稳定条件为100Kp>0求得Kp取值范围：0<Kp<15五、分析综合题1、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L0(ω)如图5所示：1、写出该系统的开环传递函数；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。解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性