自动控制复习题库.doc

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

2、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 前向通道的传递函数为 G（ s） ，反馈通道的传递函数为 H（ s），则开环传递函数为 （ )()( sHsG ）， 闭环传递函数为 （)()(1 )( sHsG sG） 。 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， （ ） 型系统的稳态误差为零 。 12、 一阶 惯性环节的传递函数 11Ts ，它的幅频特性的数学式是 （2211 T ），它的相频特性的数学式是 （ Tarctan ）

3、 。 13、 已知系统的开环传递函数为)23( 33)( 2 sss ssG,称之为 （ ） 型系统，系统的开环极点为 （ -1）， （ -2）， （ 0）， 零点为 （ -1）。 14、 惯性环节的传递函数表达式为 G（ s） =（ 11Ts ）。 15、 一阶微分 环节的传递函数表达式为 G（ s） =（ 1Ts ）。 16、 积分环节的传递函数表达式为 G（ s） =（ s1 ） 。 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 tetf 63)( 的拉氏变换式是 （ 63s ）。 19、 一阶微分环节的传递函数为 1s ，它的幅频特性的数学式是

4、（ 221 ） ，它的相频特性的数学式是 （ arctan ） 。 20、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、 单位负反馈系统的开环传递函数)3)(1( 22)( sssG， 求阻尼比 （ 334 ），n （ 3 ）， 系统的阶跃响 应 （ 无 ） （ 填“ 有 ” 或 “ 无 ” ）超调。 23、 若环节的传递函数为 sK ，则其对数幅频特性 )(L 在零分贝点处的频率数值为 （ K ） 。 24、 在闭环控制系统中，通过检测

5、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

6、能的方法中， （ 比例 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、复合控制是一种 （ 按偏差控制 ） 和 （ 按扰动 ） 相结合的控制方式。

7、 35、按输入量变化规律来看，自动控制系统可分为 （ 恒值控制系统 ） 、（ 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 （ 峰值时间 ） 。 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 ） 、

8、和 （ 复合控制 ） 。 41、设计自动控制系统的方法和过程涉及 （ 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 tetg 5.235.0)( ，则该系统的传递函数为（ 5.235.0s ） 。 43、改善二阶系统性能的方法主要有 （ 比例 微分控制 ） 和 （ 测速反馈控制 ） 。 44、在欠阻尼（ 10 ）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”） 。 45、已知某单位反馈系统的开环传递函数为)12)(11.0( 50)( sssG，则其静态位置误差系数 pK

9、=（ 50） 、静态速度误差系数 vK =（ 0） 、静态加速度误差系数 aK =（ 0） 。 46、设单位反馈系统的开环传递函数为)5( 4)( sssG，试求该系统的单位阶跃响应为 （ )(31)(34)( 4 tuetuetu tt ） ， 单位脉冲响应为（ )(34 4tt ee ） 。 47、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 ） 、 （ 调节时间 ） 和 （ 超调量 ） 。 49、已知系统开环传递函数为 ssG

10、10)( ，当频率为 2rad/s时，则传递函数的幅值为 （ 905 ） ，相角为 （ 905.0 ） 。 50、 按输入量的变化规律不同，线性连续控制系统可分为 （ 恒值控制系统 ） 、 （ 随 动系统 ） 和 （ 程序控制系统 ） 。 51、 tetf 2)( 的拉氏变换式是 （21s） 。 52、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11Ts，它的幅频特性的数学式是 （2211 T ） ， 它的相频特性的数学式是 （ Tarctan ） 。 54、 已知系统的开环传递函数为)65( 13)( 2

11、2 sss ssG,称之为 （ II） 型系统，系统的开环极点为 （ 0） ,（ 0） ,（ -2） ,（ -3） ,零点为 （ 31 ） 。 55、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。 56、设单位反馈控制系统的开环传递函数为2 1)()( sassHsG ，要使相位裕度 为 045 ，则 a=（4 21a） 。 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、 C、 D、 2、对于 型系统而言，在加速度 2)( ttr 时，其静态加速度误差系数为 k ，则其稳态误

12、差为 （ C） 。 A、 0 B、 C、 k2 D、 k1 3、 惯性环节的传递函数表达式为 G（ s） =（ B）。 A、 1Ts B、 11TsC、 s1 D、 s 4、已知某线性系统开环传递函数为：)13)(1()()( sss KsHsG，则该系统不含有的典型环节为 （ D） 。 A、 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11Ts的相频特性为 （ B） 。 A、 )arctan( T B、 )arctan( T C、 )arctan(1 TD、)arctan(1 T6、 在 阶跃 函数的输入作用下， （ A） 型系统的稳态误差 不 为 零 。

13、 A、 0 B、 C、 D、 7、对于 型系统而言，在斜坡输入 ttr )( 时，其静态加速度误差系数为 k ，则 其稳态误差为 （ D） 。 A、 0 B、 C、 k2 D、 k1 8、 积分 环节的传递函数表达式为 G（ s） =（ C）。 A、 1Ts B、 11Ts C、 s1 D、 s 9、 已知某线性系统开环传递函数为：)12)(1()()( 2 sss KsHsG，则该系统不含有的典型环节为 （ 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 1Ts 的相频特性为 （ A） 。 A、 )arctan( T B、 )arct

14、an( T C、)arctan(1 TD、)arctan(1 T11、系统的输出信号对控制作用的影响 （ B） 。 A、 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） 。 A、 1Ts B、 11Ts C、 s1 D、 s 13、已知某线性系统开环传递函数为：)13)(1()()( sss KsHsG，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

15、 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） 。 A、 开环高 B、 闭环高 C、 相差不多 D、 一样高 16、 在 加速度 函数的输入作用下， （ D） 型系统的稳态误差为零。 A、 0 B、 C、 D、 III型及以上 17、 已知系统开环传递函数为)15.0)(11.0()( sss KsG，则其静态位置误差系数pK 、静态速度误差系数 vK 、静态加速度误差系数 aK 分别为 （ A） 。 A、 ， K ， 0 B、 0， ， K C、 K ， 0， D、 ， 0， K 18、已知系统的零点数为 m，极点数为 n，且 nm ，则系统根轨迹

16、分支数为 （ B） 。 A、 m B、 n C、 nm D、 nm 19、 惯性环节 的传递函数 11Ts ， 它 的相频特性为 （ C） 。 A、 )arctan( T B、)arctan(1 TC、 )arctan( T D、)arctan(1 T20、 对于系统抗干扰能力 （ B） 。 A、 开环强 B、 闭环强 C、 都强 D、 都不强 21、对于 0 型系统而言， （ A） 输入 作用下，系统稳态误差为常数值。 A、 阶跃输入 B、 斜坡输入 C、 加速度输入 D、 正弦输入 22、 非最小相位惯性 环节的传递函数表达式为 G（ s） =（ C） 。（ T0） A、 1Ts B、 1

17、1Ts C、 11Ts D、 1Ts 23、积分环节 s1 的幅频特性为 （ D） 。 A、 1 B、 0 C、 D、 1 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

18、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 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（

19、 P）控制规律、比例 微分（ PD）控制规律、积分（ I）控制规律、 比例 积分（ PI）控制规律、比例 微分 积分（ 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。

20、 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

21、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。 眼 睛 大 脑 手 臂 、 手眼 睛输 入 信 号 输 出 量（ 书 位 置 ） （ 手 位 置 ）驾 车 人 驾 驶 机 构 汽 车视 觉 和 触 觉 测量预 期 行 驶 路 线 实 际 行 驶 路 线10、 请查找有关给控制系统分类的资料，看看都有那些分类方法？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

22、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恒值控制系统、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 )(/)()( sRsCsG 。 G1( s ) G2( s ) G3( s )H2( s )H1( s )R ( s )C ( s )_解： G1( s ) G2( s ) G3( s )H2( s )H1( s ) / G3( s )R ( s )C ( s )_G1( s

23、)G2( s ) G3( s )1 + G2( s ) G3( s ) H2( s )H1( s ) / G3( s )R ( s )C ( s )_G1( s ) G2( s ) G3( s )1 + G2( s ) G3( s ) H2( s )H1( s ) / G3( s )R ( s )C ( s )_G1( s ) G2( s ) G3( s )1 + G1( s ) G2( s ) H1( s ) + G2( s ) G3( s ) H2( s )R ( s )C ( s )2、 系统结构图如图 1所示，试用结构图化简的方法求 )(/)()( sRsCsG 。 G1( s ) G

24、2( s ) G3( s )H2( s )H1( s )R ( s )C ( s )_解： G1( s ) G2( s ) G3( s )H2( s )H1( s )R ( s )C ( s )_G1( s ) G2( s )1 G1( s ) G2( s ) H1( s )G3( s )H2( s )R ( s )C ( s )_G1( s ) G2( s ) G3( s )1 G1( s ) G2( s ) H1( s )H2( s )R ( s )C ( s )_G1( s ) G2( s ) G3( s )1 G1( s ) G2( s ) H1( s ) G1( s ) G2( s ) G3( s ) H2( s )R ( s )C ( s )3、系统结构图如图 1所示，试用结构图化简的方法求 )(/)()( sRsCsG 。 )(1 sG)(2 sH)(3 sH)(1 sH)(4 sG)(3 sG)(2 sG)( sR )( sC_解：