北京理工大學(xué)珠海學(xué)院控制工程2017年復(fù)習(xí)題

1、控制基礎(chǔ)填空題(每空1 1分，共2020分)1 .線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。2 .反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。3 .在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=。4 .當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實(shí)部都是時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。5.方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和連接。6 .線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換的比。7,函數(shù)e-at的拉氏變換為。8.線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，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010 .二階系統(tǒng)的阻尼比己為一時(shí)，響應(yīng)曲

2、線為等幅振蕩。11 .在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，R型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=。13 .單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為。14 .根據(jù)系統(tǒng)輸入量變化的規(guī)律，控制系統(tǒng)可分為控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。15 .對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：16 .系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與的形式無關(guān)。17 .決定二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩個(gè)重要參數(shù)是阻尼系數(shù)和。18 .設(shè)系統(tǒng)的頻率特性G(jco)=R()+jI()，則幅頻特性|G(jco)|二。19 .分析穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，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)的環(huán)節(jié)數(shù)來分類的。20 .線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是它的

3、特征方程式的所有根均在復(fù)平面的一部分。21 .從0變化到+8時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在象限，形狀為一圓。22 .用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是_。23 .二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比七的范圍為。K24 .G(s)=的環(huán)節(jié)稱為_環(huán)節(jié)。Ts125 .系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與_之間的偏差稱為誤差。26 .線性控制系統(tǒng)其輸出量與輸入量間的關(guān)系可以用方程來描述。28 .二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是。29 .設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為G(jco)=R(j&)+jig),則R稱為。30 .根據(jù)控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為_控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。33.根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)是否設(shè)有反饋環(huán)節(jié)來分類，控制

4、系統(tǒng)可分為制系統(tǒng)、_控制系統(tǒng)35.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)七=時(shí)，為最佳阻尼系數(shù)。這時(shí)系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。1.傳遞函數(shù)的定義是對(duì)于線性定常系統(tǒng)，在的條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與之比。2 .瞬態(tài)響應(yīng)是系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從狀態(tài)到狀態(tài)的響應(yīng)過程。3 .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是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。4 .I型系統(tǒng)G(s)=一在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為,在單位加速度輸入下，s(s2)穩(wěn)態(tài)誤差為。5 .頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，頻率特性包括兩種特性。6 .如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是

5、系統(tǒng)。7.傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號(hào)無關(guān)，僅僅決定于，并且只適于零初始條件下的系統(tǒng)。8 .系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)的形式及有關(guān)。單項(xiàng)選擇題：2.反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有()A.反饋回路C.積分環(huán)節(jié)3 .()=1,(a為常數(shù))saA.LeatC.Lg(ta)4 .Lt2e2t=()B.慣性環(huán)節(jié)D.PID調(diào)節(jié)器pfB.LeD.L2(t+a)A.1(s-2)3B.1a(sa)C.2(s2)3D.A.4B.2C.0D.8一，att一.、6.已知*t)=eat,(a為實(shí)數(shù))，則Lp(t)dt=()13.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=三，則其單位階躍響應(yīng)函數(shù)為A.TA.as-aB.a(sa)C.1s(s-

6、a)D.a(s-a).3t_2.7.f(t尸0t,，則Lf(t)=(0J：2A.3sC.小s)B.-ess32sD.-e8.某系統(tǒng)的微分方程為5x；(t)+2x0(t)xo(t)=Xj(t),它是(A.線性系統(tǒng)C.非線性系統(tǒng)9.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為A.比例環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)B.線性定常系統(tǒng)D.非線性時(shí)變系統(tǒng)G(s)=e2s,它是()B.延時(shí)環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)10.圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為(A.-RCs-1B.-RC-RCs1C.RCs+1DRCs1RCsuL11二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s尸存不，其無阻尼固有頻率口是(A.10B.5C.2.5D.25A.KB.KTC.T2D.KT2B.Ke4/TT)型系統(tǒng)

7、。Kt/T、D.(1-e)._z.t/T、C.K(1e)14.圖示系統(tǒng)稱為(A. 0B. IC. nD.m17.圖示對(duì)應(yīng)的環(huán)節(jié)為(C)A.TsB.1TsC.1+TsD.1Ts18.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為D(s)=s3+14s2+40s+4Ck=0,則此系統(tǒng)穩(wěn)定的A.T0B.0Vp1421.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=(s+7)(s2)苴零、極占是(4s1)(s-3)“、?、A.零點(diǎn)s=0.25,s=3;極點(diǎn)s=7,s=2B.零點(diǎn)s=7,s=-2;極點(diǎn)s=0.25,s=3C.零點(diǎn)s=7,s=2;極點(diǎn)s=1,s=3D.零點(diǎn)s=7,s=2;極點(diǎn)s=-0.25,s=322.一系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為3(s2)

8、，則系統(tǒng)的開環(huán)增益和型次依次為()s(2s3)(s5)A.0.4,IB.0.4,IIC.3,ID.3,H24.二階系統(tǒng)的阻尼比(，等于()A.系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)B.臨界阻尼系數(shù)與系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)之比C.系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比D.系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)的倒數(shù)26.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=4,則系統(tǒng)在r(t)=2t輸入作用下，其穩(wěn)態(tài)s(s5)誤差為()A.B.-C.4D.0445G(s尸?左,在0(時(shí),其無阻尼固有頻率n與諧二、填空題(每小題2分，共10分)1.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的、?口打關(guān)。2 .一個(gè)單位反饋系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為丁心一，則該閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程

9、為s35s24s-s3+5s2+4s+K=0開環(huán)增益為_，o3.二階系統(tǒng)在階躍信號(hào)作用下，其調(diào)整時(shí)間ts與阻尼比、_誤差帶?口無阻尼固有頻有關(guān)。填空題(每小題2分，共10分)T值范圍為(0D.27.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為振頻率r的關(guān)系為()A.nCL)rD.兩者無關(guān)1.線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于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。2 .令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)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

10、.狀態(tài)方程3 .時(shí)域分析法研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)最常用的典型輸入信號(hào)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)4 .設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=10，該系統(tǒng)為s(s1)(s2)A.-2700B,-180C.-900D.06.根據(jù)輸入量變化的規(guī)律分類，控制系統(tǒng)可分為A.恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋一反饋復(fù)合控制系統(tǒng)C.最優(yōu)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)7 .采用負(fù)反饋連接時(shí)，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H(s),則其等效傳遞函數(shù)為()B1+G(；H(s)CG(s)1G(s)H(s)8 .一

11、階系統(tǒng)G(s尸上的時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間Ts+1()A,越長B,越短C.不變D.不定9 .拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成A,正弦函數(shù)C.單位脈沖函數(shù)10 .線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，A.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B.系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比A. 0型系統(tǒng)C.II型系統(tǒng)B. I型系統(tǒng)D.III型系統(tǒng)5.二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性伙。),當(dāng) 8Tg 時(shí)，其相位移伙比)為G(s)1G(s)B.單位階躍函數(shù)D.復(fù)變函數(shù)是在零初始條件下C.系統(tǒng)輸入信號(hào)的拉氏變換與輸出信號(hào)的拉氏變換之比D.系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比11.若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(S)=TSK1則其頻率特

12、性的實(shí)部R()是八KA 2212T2C.B.D.1T12.微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移8()=A.900C.013.積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移8()=A.900C.0K22丁21TK1TB.-90D.-180B.-90D.-18014傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)?A.輸入信號(hào)C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)B.初始條件D.輸入信號(hào)和初始條件15.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16.有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為C.充分必要條件U1(t)和U2(t)時(shí)，輸出分別為D.以上都不是y1(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為a1U1(t)+a2U2(t)時(shí)(a1,a

13、2為常數(shù))，輸出應(yīng)為18.A.a1y1(t)+y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(S)=SB.a1y1(t)+a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)二5,則系統(tǒng)的阻尼比為5s2519.20.21.22.A.25B.5D.1正弦函數(shù)sin1的拉氏變換是A十CS522SB.D.埔22S122S二階系統(tǒng)當(dāng)0，1時(shí)，如果增加，則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量仃將A.增加C.不變主導(dǎo)極點(diǎn)的特點(diǎn)是A.距離實(shí)軸很遠(yuǎn)C.距離虛軸很遠(yuǎn)余弦函數(shù)cost 的拉氏變換是B.減小D.不定B.距離實(shí)軸很近D.距離虛軸很近B.C.S2S2D.022S.12.2S.：設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=

14、1,則其頻率特性幅值M(.)=s的作用時(shí)，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出Xo(t)。(15分)解:三.一個(gè)未知傳遞函數(shù)的被控系統(tǒng)，構(gòu)成單位反饋閉環(huán)。經(jīng)過測(cè)試，得知閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖所示。(10分)23.24.25.26.27.29.A.KC.1oB.D.K-21-2比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移8(co)=A.900B.-900C.00奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的(A.開環(huán)幅值頻率特性C.開環(huán)幅相頻率特性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)A.與輸入信號(hào)有關(guān)B.與輸出信號(hào)有關(guān)C.完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定D.-1800C)來判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)判別準(zhǔn)則。B.開環(huán)相角頻率特性D.閉環(huán)幅相頻率特性D.既由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決

15、定，也與輸入信號(hào)有關(guān)一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，A.當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較大時(shí)有振蕩B.當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較小時(shí)有振蕩C.有振蕩D.無振蕩某二階系統(tǒng)阻尼比為0.2,則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為A.發(fā)散振蕩C.衰減振蕩B.單調(diào)衰減D.等幅振蕩.設(shè)有一個(gè)系統(tǒng)如圖1所示，k1=1000N/m,k2=2000N/m,D=10N/(m/s),當(dāng)系統(tǒng)受到輸入信號(hào)Xi(t)5sin問：(1)系統(tǒng)的開環(huán)低頻增益K是多少？(5分)(2)如果用主導(dǎo)極點(diǎn)的概念用低階系統(tǒng)近似該系統(tǒng)，試寫出其近似閉環(huán)傳遞函數(shù)；(5分)2.動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量Mp和調(diào)節(jié)時(shí)間ts(A=5%)。(5分)七.如圖6所示系統(tǒng)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定且在單位斜坡輸入下ess2.25時(shí)，

16、K的數(shù)值。(10D(s)=s(s3)2K=s36s29sK=0由勞斯判據(jù)：3s2s1s第一列系數(shù)大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定得0:二K4二4WKV54時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)E和 3n的值。解:六.系統(tǒng)如圖5所示，r(t)=1(t)為單位階躍函數(shù)，試求:(10分)1.系統(tǒng)的阻尼比1和無阻尼自然頻率CO.(5分)分)1654-K6K三、設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為222Gc(s)=s+2%3%試求最大超調(diào)量(T%=9.6%、峰值時(shí)間tp=0.2秒5(5方上)2四、設(shè)一系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=Gc(s)=28n2,試求最大超調(diào)量b%=5%b%=5%、調(diào)整時(shí)間s2；：nSfn=0.05)時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)

17、三和3 3n n的值。、一25五、設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gk(s)=s(s6)求(1)(1)系統(tǒng)的阻尼比I I和無阻尼自然頻率concon；(2)(2)系統(tǒng)的峰值時(shí)間tptp、超調(diào)量(T%(T%、調(diào)整時(shí)間網(wǎng)=0.02);=0.02);解：七、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下:求：(1)(1)試確定系統(tǒng)的型次v v和開環(huán)增益K;K;(2)(2)試求輸入為r(t)=1十3t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。八、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)(1)試確定系統(tǒng)的型次v v和開環(huán)增益K;K;2(2)(2)試求輸入為r(t)=5+2t+4t2時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。九、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)(1)試確定系統(tǒng)的型次v v和開環(huán)增益K K；2.(2)(2)試求輸入為r(t)=2+5t+2t2時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。十、設(shè)系統(tǒng)特征方程為S4+2sS4+2s3 3+3s2+4s+5=0+3s2+4s+5=0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。十一、設(shè)系統(tǒng)特征方程為4一3_2一一一s6s