自动控制原理题目参考答案.doc

1、一、填空题1 闭环控制系统又称为反馈控制系统。2 一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 传递函数 相同。3 一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 时间常数 T 。4 控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 偏移程度 有关。5 对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性 就可以判断其稳定性。6 一般讲系统的位置误差指输入是 阶跃信号 所引起的输出位置上的误差。7 超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的 相位 明显上升，从而具有较大的稳定裕度。8 二阶系统当共轭复数极点位于 +-45 度 线上时，对应的阻尼比为 0.707。9 PID 调节中的“P

2、”指的是 比例 控制器。10 若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ 远 越好。11 在水箱水温控制系统中，受控对象为_水箱 ，被控量为_水温 。12 自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为_ 开环控制方式 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为_ 闭环控制方式 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于_ 开环控制方式 。13 稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统_ 稳定 _。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用_ 劳斯判据 _；在频域分析中采用_ 奈氏判据

3、_。14、传递函数是指在_ 零 _初始条件下、线性定常控制系统的_ 输入拉式变换 _与_ 输出拉式变换 _之比。15 设系统的开环传递函数为 ，则其开环幅频特性为_ _，相频特性为 _-180-2(1)KsTarctan（tw-Tw）/1+tTw _。16 频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率对应时域性能指标_ 调整时间 t _，它们反映了系统动态过程的_快速性 c_。17 复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。18 信号流图由节点_和_支路_组成。19 二阶衰减振荡系统的阻尼比 的范围为_（0，1）_。20 两个传递

4、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 ，()Gs则 G(s)为 G1(s)+ G2(s)（用 G1(s)与 G2(s) 表示） 。21 PI 控制器是一种相位_比例积分_的校正装置。22 最小相位系统是指 S 右半平面不存在系统的开环零点和开环极点 。23 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：快速性_、_稳定性_和准确性。24 如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间，则在这两个极点间必定存在_一个分离点 _。25 如果要求系统的快速性好，则_闭环极点_ _应距离虚轴越远越好。26_相角条件 _ 是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_模

5、值条件_ 确定根轨迹上各点的根轨迹增益 k*的值。当 n-m_2_ _ 时, 开环 n 个极点之和等于闭环 n 个极点之和。27 二阶振荡环节的对数幅频渐进特性的高频段的斜率为_ _（db/dec） 。28 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 _。29 控制系统的_ _称为传递函数。一阶系统传函标准形式是_1/Ts+1_ _，二阶系统传函标准形式是_ 书本 P88_（3-11）_。30 在经典控制理论中，可采用_劳斯判据 _、根轨迹法或_奈氏判据 _等方法判断线性控制系统稳定性。31 控制系统的数学模型，取决于系统_结构_ _和_ 参数_, 与外作

6、用及初始条件无关。32 线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为_20lgA（w） _，横坐标为_ lgw_。33 奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中 P 是指_ _极点个数 _，Z 是指_零点个数_ _，R 指_ _。 （P186 幅角原理）34 在二阶系统的单位阶跃响应图中， 定义为_调节时间 _。 是_ 超调量_。st %35 PI 控制规律的时域表达式是 P211 （6-12）_ _。PID 控制规律的传递函数表达式是_ P219_。36 设系统的开环传递函数为 ，则其开环幅频特性为_，相频特性为_-12()KsTs90-arctanT1w-arctanT2w _。37“经典控

7、制理论”的内容是以_传递函数_ _为基础的。38 控制系统线性化过程中，变量的偏移越小，则线性化的精度_越高 _。39 某典型环节的传递函数是 ，则系统的时间常数是_0.5 相频特性_ _。1()2Gs40 延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使_ _发生变化。41 若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和_幅值裕量 _来做出判断。42 一般讲系统的加速度误差指输入是_匀加速度 _所引起的输出位置上的误差。43 输入相同时，系统型次越高，稳态误差越小_ _。44 系统主反馈回路中最常见的校正形式是_串联校正_和反馈校正。二、选择题1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为

8、（C ）A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A）上相等。A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（C ）A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件4. 从 0 变化到+时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A）A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个(B）A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为 ，

9、则它的开环增益为（ C ）10 (52)sA.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数 ，则该系统是（ B ）2()GsA.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的 不变，提高 n，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9. 一阶微分环节 ，当频率 时，则相频特性 为（ ） A()1GsT1T()GjA.45 B.-45 C.90 D.-9010.最小相位系统的开环增益越大，其（ ）DA.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11

10、.设系统的特征方程为 ，则此系统 （ ）A432817650ssA.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。12.某单位反馈系统的开环传递函数为： ，当 k=（ ）时，闭环系()kGss统临界稳定。CA.10 B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为 ，则此系统中包含正实部特征4321050Dss的个数有（ ）CA.0 B.1 C.2 D.314.单位反馈系统开环传递函数为 ，当输入为单位阶跃时，则其位置误26Gss差为（ ）CA.2 B.0.2 C.0.5 D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为 ，则它是一种（ ）D1()0csA.反馈校正 B.相位超前校正

11、 C.相位滞后超前校正 D.相位滞后校正16.稳态误差 ess 与误差信号 E(s)的函数关系为（ ）BA. B. C. D. 0lim()seE0li()seEslim()seElim()seEs17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ）AA.减小增益 B.超前校正 C.滞后校正 D.滞后-超前18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）BA.圆 B.上半圆 C.下半圆 D.45弧线19.开环传递函数为 G(s)H(s)= ,则实轴上的根轨迹为（ ）C3()KsA.(-3，) B.(0，) C.(-，-3) D.(-3，0)20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感

12、器是用作（ ）反馈的传感器。BA.电压 B.电流 C.位移 D.速度21传递函数的概念适用于（ ）系统。DA线性、非线性 B线性时变 C非线性定常 D线性定常22高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( ) 。DA、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23某单位反馈系统对速度输入信号 的稳态误差为 0.1，则该系统的开环传递函数（A 1()t） 。A没有积分环节且开环放大倍数 K=10 B有 1 个积分环节且开环放大倍数 K=10C有 1 个积分环节且开环放大倍数 K=0.1 D有 2 个积分环节且开环放大倍数 K=0.124一个稳定的二阶系统的阻尼比 满足（

13、C）的条件时，系统的响应具有衰减震荡的特征。A B C D 1101025当开环传递函数的根轨迹增益 从 变化时，闭环根轨迹（B ） 。*KA起于开环零点，终于开环极点 B起于开环极点，终于开环零点C起于闭环极点，终于闭环零点 D起于闭环零点，终于闭环极点26型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为（D ） 。A-20 (dB/dec) B-40 (dB/dec) C0 (dB/dec) D+20 (dB/dec) 27求取系统频率特性的方法有（ C） 。A脉冲响应法 B根轨迹法 C解析法和实验法 D单位阶跃响应法28已知某系统串联校正环节的传递函数为 ，则该校正环节属于1()()cTsGa（

14、A ） 。A超前校正 B滞后校正 C超前-滞后校正 D滞后-超前校正29已知系统的开环传递函数为 ，则该系统的开环增益为 ( )。C50(21)sA、 50 B、25 C、10 D、530一阶系统的阶跃响应， （ ） 。BA有超调 B当时间常数 T 较大时有超调 C当时间常数 T 较小时有超调 D无超调 31设某环节频率特性为 ，当 ，其频率特性相位移 为2()41Gj()（ A） 。A-180 B-90 C0 D4532设二阶振荡环节的传递函数 ，则其对数幅频特性渐近线的转角频216()4Gs率为（ ） 。CA2rad/s B8rad/s C4rad/s D16rad/s33已知单位反馈控制

15、系统在阶跃函数作用下，稳态误差 ess 为常数，则此系统为（ A） 。A0 型系统 BI 型系统 C型系统 D型系统34同一系统，不同输入信号和输出信号之间传递函数的特征方程（ A） 。A相同 B不同 C不存在 D不定35 从 0 变化到+时，迟延环节频率特性极坐标图为（ A）A圆 B半圆 C椭圆 D双曲线 36 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 ）A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37 适合应用传递函数描述的系统是 ( A )A单输入，单输出的线性定常系统 B单输入，单输出的线性时变系统C单输入，单输出的定常系统 D非线性系统38 开环传递

16、函数 ，其中 ，则实轴上的根轨12()()KszGsHp210pz迹为（ ）AA. B. C. D. 21(,pz2(,1,)1,zp39 设系统的传递函数为 ，则系统的阻尼比为（ B）21()5GssA. B. C. D.125140 1 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为（D ）A.-40(dB/dec) B.-20(dB/dec) C.0(dB/dec) D.+20(dB/dec)41 求取系统频率特性的方法有（C ）A脉冲响应法 B根轨迹法 C解析法和实验法 D单位阶跃响应法42 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

17、响应速度越慢43 一阶系统的阶跃响应， （ B）A无超调 B当时间常数 T 较大时有超调 C当时间常数 T 较小时有超调 D有超调44 设 ，当 k 增大时，闭环系统（ ）B(10)()25KsGsHA由稳定到不稳定 B由不稳定到稳定 C始终稳定 D始终不稳定45 设开环传递函数为 ，其根轨迹渐近线与实轴的交点为（C (1)()23KsGsH）A0 B1 C2 D346 在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是（ B）A.低频段 B. 高频段 C.中频段 D.无法反映47 若两个系统的根轨迹相同，则有相同的（ D）A.闭环零点和极点 B.开环零点 C.闭环极点 D.阶跃响应48 系统特征方程式的所

18、有根均在根平面的左半部分是系统稳定的( B )A.充分条件 B.充分必要条件 C.必要条件 D.以上都不是四、综合题1系统的结构图如图所示，试求该系统的输入输出传递函数。提示：根据各个节点 列写方程，然后解出传递函数2已知某系统在零初始条件下的单位阶跃响应为，ttetc2.12.01)(求传递函数 和系统的脉冲响应)(sRC)(tg提示：求得 C（s）R（s） 然后 得到传递函数，再根据脉冲激励拉式变换，得到脉冲响应拉式变换，然后逆变换！3试建立如下图所示电路的动态微分方程，并求传递函数。提示：设电容 C 两端电压为u1，列出方程，解得拉式变换 U1(S)与 Uo（s）关系，再根据 U1(S)

19、+Uo(s）=Ui（s） 得到传递函数4 已知 。求原函数 拉式逆变换，你懂的！21()5)Fs()ft5一单位负反馈系统的开环传递函数为 , 试计算输入 分别为 、28()Gs()rt1()t和 时，以及 时，系统的稳态误差。 输入信号拉式变换以后，套t2()1rtt用 P117 页（3-67 3-68）公式6某控制系统如图所示。其中控制器采用增益为 的比例控制器，即 ，试确pK()cpGsK定使系统稳定的 Kp 值范围。这个，先求传递函数，再根据 1+G(s)H(s)=0 得到关于 K 的方程，然后根据劳斯判据（P112)，得到 K 的范围。 （0，15）7已知系统开环零极点分布如下图所示，试绘制相应的根轨迹图。无图无真相8已知系统结构图如下图所示，使用劳斯稳定判据确定它能使系统稳定的反馈参数 的取值范围。！又是劳斯判据！ 9一最小相位系统传递函数的渐近对数幅频曲线如下图所示。 （15 分） （1） 求其传递函数。（2） 概略绘制系统的奈氏曲线图及用奈氏判据分析该系统的稳定性。（3） 说明能否直接由该渐近对数幅频曲线判断系统的稳定性。10 某单位反馈系统， 1212() ,0)(KGsTTs+（1）试概略绘制系统开环幅相曲线（要求有计算过程） ；P 176 例题（2）利用奈氏判据判断其稳定性。 （不会）