控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料

1、2015控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料一、填空題1. 控制系統(tǒng)由控制對象和控制器兩部分組成。2. 對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。3. 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法有 機(jī)理法 和 辨識法 兩種。4. 經(jīng)典控制理論采用的數(shù)學(xué)模型主要以傳遞函數(shù)、為基礎(chǔ)；現(xiàn)代控制理論采用的數(shù)學(xué)模型主要以為狀態(tài)空間方程 基礎(chǔ)。k5. I型系統(tǒng)G(S) 在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0，在單位加速度輸入下,s(s 2)穩(wěn)態(tài)誤差為S。6.某線性定常系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)為y(t) tet其單位階躍響應(yīng)為 y(t) 1 e7. 在初始條件為零時，系統(tǒng)輸岀量的拉式變換 與輸入量的拉式變換 之比稱為線性系統(tǒng)

2、 (或元件)的傳遞函數(shù)。大于6dB8. 在工程控制實(shí)踐中，為使系統(tǒng)有滿意的穩(wěn)定性儲備，一般其幅值裕度應(yīng)滿足或大于2。9.離散信號f (t)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(t) f(kT) (t kT)k 0負(fù)實(shí)根或負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根10.判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點(diǎn)是系統(tǒng)特征方程的根必須為即系統(tǒng)的特征根必須全部在復(fù)平面的左半平面是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。幅頻和相頻兩種特性。11頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對正弦輸入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，頻率特性包括12. 如果在系統(tǒng)中只有離散信號而沒有連續(xù)信號, 輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。則稱此系統(tǒng)為離散(數(shù)字)控制系統(tǒng)，其13. 若線性系統(tǒng)的輸入信號為r(t)，輸出信號為c(t)，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù) G(s

3、)C sRs14.環(huán)節(jié)串聯(lián)時總的傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的乘積。15.某系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為1 2e ，則系統(tǒng)傳遞函數(shù)為s(s 2) °16、系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：系統(tǒng)的全部特征根都具有負(fù)實(shí)部。17、 對廣義系統(tǒng)，按反饋情況可分為開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)。18線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用_疊加_原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。19.反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和反饋量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。1 / 122015控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料20.在單位斜坡輸入信號作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ess=_21.方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和反饋 連接。122 .函數(shù)te-at的拉

4、氏變換為 。(s a)23 .線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為相頻特性 。24.積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為-20_dB / dec。25.二階系統(tǒng)的阻尼比E為 _0_時，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。26.在單位斜坡輸入信號作用下，n型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=27單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為丄 。s28.設(shè)系統(tǒng)的頻率特性G (j 3 )=R( 3 )+jI( 3 ),則幅頻特性 |G(j 3 )1= Jr2 (w)I 2 (w)。29.分析穩(wěn)態(tài)誤差時，將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、I型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)，這是按開環(huán)傳遞函數(shù)的 積分 環(huán)節(jié)數(shù)來分類的。3

5、0.用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是正弦函數(shù) 。31.二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比E的范圍為032. G(s)=的環(huán)節(jié)稱為 慣性環(huán)節(jié)。Ts 133.系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與輸出量的希望值 之間的偏差稱為誤差。2Wn34.二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是二2。s 2 WnS Wn35.設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為 G(j ) R(j ) jI()，則R()稱為 實(shí)頻特性 。34.用頻率法研究控制系統(tǒng)時， 采用的圖示法分為乃奎圖示法和_對數(shù)坐標(biāo)_圖示法。35.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)E0.707時，為最佳阻尼系數(shù)。這時系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。36. f(t) 0.5 te'，其拉氏變換為12s1(s

6、1)237. f(t) a'的 Z 變換 F(z)為z-Tz a4 / 122015 控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料8 /1238.反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過與反饋量的差值進(jìn)行的。39.根軌跡起始于開環(huán)極點(diǎn)；終止于開環(huán)零點(diǎn)二、選擇題1、關(guān)于反饋的說法，正確的是（A .反饋實(shí)質(zhì)上就是信號的并聯(lián).反饋都是人為加入的C .正反饋就是輸入信號與反饋相加.反饋就是輸出以不同方式作用于系統(tǒng)2、關(guān)于系統(tǒng)模型的說法，正確的是（A .每個系統(tǒng)只有一種數(shù)據(jù)模型.動態(tài)模型在一定條件下可簡化為靜態(tài)模型C .動態(tài)模型比靜態(tài)模型好.靜態(tài)模型比動態(tài)模型好3、某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為is，則該環(huán)節(jié)為A.慣性環(huán)節(jié)B.積分環(huán)

7、節(jié).比例環(huán)節(jié)C .微分環(huán)節(jié)4、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（A .與外界無關(guān).反映了系統(tǒng)、輸出、輸入三者之間的關(guān)系C .完全反映了系統(tǒng)的動態(tài)特性D.與系統(tǒng)的初始狀態(tài)有關(guān)5、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時間為（A .階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)定值的98%勺時間B .階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)定值的時間C .階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)定值的時間D .階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)定值的 98%的時間6、一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為t(A) 1 e 5 ；(B)7、系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為3 ;其單位階躍響應(yīng)為(5s 1tt3e 5 ； (C) 5 5e 5 ； (D)亠 0.2t3eW(t)，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（AA. G(s) S 0.2B.G(s

8、)0.2C . G(s)兀.G(s)0.6S 38、以下系統(tǒng)中，屬于最小相位系統(tǒng)的是（A . G(s)1 0.01s.G(s)10.01sC . G(s) 10.01s 1.G(s)1s(10.1s)9、一個線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否取決于（A .系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù).系統(tǒng)的輸入C .系統(tǒng)的干擾.系統(tǒng)的初始狀態(tài)10、一個系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是（A .系統(tǒng)的全部極點(diǎn)都在S平面的右半平面內(nèi).系統(tǒng)的全部極點(diǎn)都在S平面的上半平面內(nèi)C .系統(tǒng)的全部極點(diǎn)都在S平面的左半平面內(nèi).系統(tǒng)的全部極點(diǎn)都在S平面的下半平面內(nèi)11.脈沖函數(shù)的拉氏變換為（A. 0C.常數(shù)；12 .與開環(huán)控制相比較閉環(huán)控制的特征是系統(tǒng)有 A.執(zhí)行元件B.

9、 S；D.變量13 .單位斜坡信號A . sB.放大元件夕2的拉氏變換Ff(t)控制器D.反饋元件14 .系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)，此系統(tǒng)為型系統(tǒng)。A.0B.IC. IID. III15 .下面關(guān)于微分環(huán)節(jié)的控制作用描述中正確的是:(D)（A）使相位滯后 （B） 減小系統(tǒng)的阻尼 （C） 抗高頻干擾 （D）使相位超前16 .穩(wěn)態(tài)誤差除了與系統(tǒng)的型別、傳遞函數(shù)有關(guān)外，還與下述哪一項有關(guān)?（A）階次 （B）振蕩頻率（C） 阻尼比（D）輸入信號類型17 .二階振蕩系統(tǒng)幅值衰減的快慢取決于:(C )(A) d (B)n （C）特征根實(shí)部絕對值（D）特征根虛部的分布情況18系統(tǒng)輸出的拉氏變換完全取決于：

10、( B)(A) 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)位置(B)系統(tǒng)的初始狀態(tài)、輸入及其傳遞函數(shù)(C) 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(D)系統(tǒng)的固有特性19相位滯后校正環(huán)節(jié)相當(dāng)于：(A)低通濾波器(B)高通濾波器(C)帶通濾波器D) 帶阻濾波器2015控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料1010 / 1220. PI控制類似于:(0(A)增益調(diào)整(B)相位超前校正(C)相位滯后校正(D)相位滯后-超前校正21.某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)1/(s 2)，則輸入 r(t)2 sin 2t時穩(wěn)態(tài)輸出的幅值為：(D )(A)血(B) J2/2(C) 2(D) 122. 拉氏變換將時間函數(shù)變換成A .正弦函數(shù)C .單位脈沖函數(shù)23. 微分

11、環(huán)節(jié)的頻率特性相位移0A.90 °C. 0°24. 正弦函數(shù)sin t的拉氏變換是(3 )=(D )25.比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移0Op. zs /"V o(3 )=C.0單位階躍函數(shù) 復(fù)變函數(shù)B. -90 °D. -180D._1 s2D.-180A.90 °B.-9026. 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，A.當(dāng)時間常數(shù)T較大時有振蕩C.有振蕩27. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的A.充分條件B.必要條件C.充分必要條件28. 時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時最常用的典型輸入信號是A .脈沖函數(shù)B.斜坡函數(shù)C .拋物線函數(shù)D.階躍函

12、數(shù)29. 令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項式為零，則可得到系統(tǒng)的A .代數(shù)方程B.特征方程C .差分方程D.狀態(tài)方程B.當(dāng)時間常數(shù)D.無振蕩T較小時有振蕩30.線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于(D )(C)D.以上都不是(D )A .線性系統(tǒng)有外加輸入，非線性系統(tǒng)無外加輸入。B .線性系統(tǒng)無外加輸入，非線性系統(tǒng)有外加輸入。C.線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理。D .線性系統(tǒng)不滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)滿足迭加原理。31.時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時最常用的典型輸入信號是A .脈沖函數(shù)B .斜坡函數(shù)C .拋物線函數(shù)D .階躍函數(shù)(D )32.設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)= s

13、(s 1)(s 2)'該系統(tǒng)為2015控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料A. 0型系統(tǒng)C .11型系統(tǒng)33 .采用負(fù)反饋連接時, 其等效傳遞函數(shù)為A.邑1 G(s)C .1 G(s)H(s)H(s)，則B. I型系統(tǒng)D . III型系統(tǒng)如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為(C )B .1 G(s) H(s)D . G(s)1 G(s)H(s)22 / 12K34.一階系統(tǒng)G(s)= 的時間常數(shù)Ts + 1T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時間A .越長C 不變35拉氏變換將時間函數(shù)變換成A 正弦函數(shù)C 單位脈沖函數(shù)B .越短D .不定B 單位階躍函數(shù)D .復(fù)變函數(shù)36.若某系統(tǒng)的傳

14、遞函數(shù)為G(s)=Ts 1，則其頻率特性的實(shí)部R(3 )是(D )A K.12t2KC. 1 _TD.37. 傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能，它與下列哪項因素有關(guān)？A.輸入信號B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)D.輸入信號和初始條件38. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的A.充分條件B.必要條件C.充分必要條件39. 有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為U1(t)和U2(t)時，輸出分別為a1U1(t)+a2U2(t)時(a1,a2為常數(shù))，輸出應(yīng)為A. a1y1(t)+y 2(t)B. a1y1(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t)D. y1(t)+a2y2(t)4

15、0.I型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為A. -40(dB/dec)C. 0(dB/dec)41 余弦函數(shù)cos t的拉氏變換是A.丄sB. -20(dB/dec)D. +20(dB/dec)D.以上都不是y1(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為)CjBLD.宀42.設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為1G(s)=-s，則其頻率特性幅值 M()=A. KC.丄D. AB.開環(huán)相角頻率特性 D.閉環(huán)幅相頻率特性43. 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的（C ）來判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準(zhǔn)則。A. 開環(huán)幅值頻率特性C. 開環(huán)幅相頻率特性44. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)A. 與輸入信號有關(guān)B. 與輸出信號有關(guān)C. 完全由系統(tǒng)

16、的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定D. 既由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，也與輸入信號有關(guān)45. 一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，B.當(dāng)時間常數(shù)T較小時有振蕩D.無振蕩A.當(dāng)時間常數(shù)T較大時有振蕩C.有振蕩1、什么是反饋？為什么要進(jìn)行反饋控制? 答：反饋是指人們?yōu)榱诉_(dá)到一定的目的， 的實(shí)際輸出與輸入間的偏差之上的， 當(dāng)?shù)姆答伩刂普媚軝z測出這種偏差， 反饋控制僅僅需為無法預(yù)計的擾動設(shè)計，三、簡答有意加入的反饋，閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作是基于系統(tǒng) 在系統(tǒng)存在擾動的情況下，這種偏差就會出現(xiàn)。進(jìn)行適 并力圖減小這種偏差， 而最終使得偏差為零， 事實(shí)上, 因?yàn)閷梢灶A(yù)知的擾動，總可以在系統(tǒng)中加以校正。2、什么是系統(tǒng)？什么是線性系統(tǒng)？答：系統(tǒng)是由

17、相互聯(lián)系，相互作用的若干部分構(gòu)成而且有一定的目的或一定的運(yùn)動規(guī)律的一 個整體；當(dāng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型能用線性微分方程描述時，系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。3、系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義是什么？答：系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在初始狀態(tài)的作用下，由它引起的系統(tǒng)的時間響應(yīng)隨時間的推移，逐漸衰減并趨向與零的能力。若隨時間的推移，系統(tǒng)能回到平衡位置，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的；若隨時間的推移，系統(tǒng)偏離平衡位置愈來愈遠(yuǎn)，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。4、相位超前校正與相位滯后校正在應(yīng)用方面有何不同?答:5、系統(tǒng)穩(wěn)定性：其過渡過程隨著時間的推移， 是否具有答：指控制系統(tǒng)在任何足夠小的初始偏差的作用下, 逐漸恢復(fù)原平衡狀態(tài)的性能。6、根軌跡定義：答：指系統(tǒng)增益從0趨

18、向于無窮大連續(xù)變化時，閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程的根在復(fù)平面上的軌跡。7、控制工程系統(tǒng)中的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)包括哪些?(2)列寫它們的微分方程。(3)消去中間變(1)確定系統(tǒng)和各兀件的輸入量和輸出量。(4)將該方程整理成標(biāo)準(zhǔn)形式8、簡述建立系統(tǒng)微分方程的步驟是什么？(提示答案，不完整) 答：量。四、化簡圖示方框圖，并確定其閉環(huán)傳遞函數(shù)1、6'1(0答案：C廻GG2G3G4(2 分)R( s) 1 G1G2 G2G3 G3G42、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，求Y(s) (15 分)R(s)G(s)-A(s)B(s)C(s)D(s)1 A(s)B(s)C(s)D(s) A(s) B(s) B(s)C(s) C(s)D(s)3、如下圖所示，將方框圖化簡，并求出其傳遞函數(shù)。提示答案五、勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)1、設(shè)系統(tǒng)特征方程為s4 5s3 2s2 4s 30試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1， a3=5， 32=2， a1 =4， a0=3均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。2、設(shè)系統(tǒng)特征方程為2s3 4s2 6s 10試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：（1 ）用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，33=2,32=4,31=6,30=1均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。3、系統(tǒng)的特征方程為s3 3s2 4s 50