自動控制原理試題

1、一填空題1. 反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過 給定值 與反饋量的差值進行的。2.復(fù)合控制有兩種基本形式：即按 輸入 的前饋復(fù)合控制和按 擾動 的前饋復(fù)合控制。3.根軌跡起始于 開環(huán)極點 ，終止于 開環(huán)零點 。4.在水箱水溫控制系統(tǒng)中，受控對象為 水箱 ，被控量為 水溫 。5.傳遞函數(shù)是指在 零 初始條件下、線性定?？刂葡到y(tǒng)的輸出拉氏變換 與輸入拉氏變換 之比。6.頻域性能指標(biāo)與時域性能指標(biāo)有著對應(yīng)關(guān)系，開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的幅值穿越頻率對應(yīng)時域性能指標(biāo) 調(diào)整時間 ，它們反映了系統(tǒng)動態(tài)過程的 快速性。7.對自動控制系統(tǒng)的基本要求可以概括為三個方面，即： 穩(wěn)定性 、快速性和 準(zhǔn)確性 。8.在

2、經(jīng)典控制理論中，可采用勞斯判據(jù)(或：時域分析法)、根軌跡法或 奈奎斯特判據(jù)(或：頻域分析法) 等方法判斷線性控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。9.在二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖中，定義為 調(diào)整時間 。是 超調(diào) 。10、判斷一個閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定，可采用勞思判據(jù) 、 根軌跡 、 奈奎斯特判 據(jù)等方法11、能表達控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有 微分方程 、 傳遞函數(shù) 等。12.最小相位系統(tǒng)是指 S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點及開環(huán)零點 。二、選擇題1.采用負反饋形式連接后，則 ( D )A、一定能使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定； B、系統(tǒng)動態(tài)性能一定會提高；C、一定

3、能使干擾引起的誤差逐漸減小，最后完全消除；D、需要調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，才能改善系統(tǒng)性能。2.下列哪種措施對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果 ( A )。A、增加開環(huán)極點； B、在積分環(huán)節(jié)外加單位負反饋；C、增加開環(huán)零點； D、引入串聯(lián)超前校正裝置。3.系統(tǒng)特征方程為 ，則系統(tǒng) ( C )A、穩(wěn)定； B、單位階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)指數(shù)上升；C、臨界穩(wěn)定； D、右半平面閉環(huán)極點數(shù)。4.系統(tǒng)在作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，說明 ( A )A、 型別； B、系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、 輸入幅值過大； D、閉環(huán)傳遞函數(shù)中有一個積分環(huán)節(jié)。5.對于以下情況應(yīng)繪制0根軌跡的是( D )A、主反饋口符號為“-” ； B、除外的其他參數(shù)變化時；C

4、、非單位反饋系統(tǒng)； D、根軌跡方程（標(biāo)準(zhǔn)形式）為。6.開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對應(yīng)時域性能指標(biāo)( A ) 。A、超調(diào) B、穩(wěn)態(tài)誤差 C、調(diào)整時間 D、峰值時間7.已知開環(huán)幅頻特性如圖2所示， 則圖中不穩(wěn)定的系統(tǒng)是( B )。 系統(tǒng) 系統(tǒng) 系統(tǒng)圖2A、系統(tǒng) B、系統(tǒng) C、系統(tǒng) D、都不穩(wěn)定8.若某最小相位系統(tǒng)的相角裕度，則下列說法正確的是 ( C )。A、不穩(wěn)定； B、只有當(dāng)幅值裕度時才穩(wěn)定；C、穩(wěn)定； D、不能判用相角裕度判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9.若某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，則該校正裝置屬于( B )。 A、超前校正 B、滯后校正 C、滯后-超前校正 D、不能判斷10.下列串聯(lián)校正裝置的傳遞

5、函數(shù)中，能在處提供最大相位超前角的是：( B )。A、 B、 C、 D、11.關(guān)于傳遞函數(shù)，錯誤的說法是 ( B ) A 傳遞函數(shù)只適用于線性定常系統(tǒng)； B 傳遞函數(shù)不僅取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，給定輸入和擾動對傳遞函數(shù)也有影響； C 傳遞函數(shù)一般是為復(fù)變量s的真分式；D 閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。12.下列哪種措施對改善系統(tǒng)的精度沒有效果 ( C )。A、增加積分環(huán)節(jié) B、提高系統(tǒng)的開環(huán)增益K C、增加微分環(huán)節(jié) D、引入擾動補償13.高階系統(tǒng)的主導(dǎo)閉環(huán)極點越靠近虛軸，則系統(tǒng)的 ( D ) 。A、準(zhǔn)確度越高 B、準(zhǔn)確度越低 C、響應(yīng)速度越快 D、響應(yīng)速度越慢14.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)

6、為，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益為 ( C )。A、 50 B、25 C、10 D、5 15.若某系統(tǒng)的根軌跡有兩個起點位于原點，則說明該系統(tǒng)( B ) 。 A、含兩個理想微分環(huán)節(jié) B、含兩個積分環(huán)節(jié) C、位置誤差系數(shù)為0 D、速度誤差系數(shù)為016.開環(huán)頻域性能指標(biāo)中的相角裕度對應(yīng)時域性能指標(biāo)( A ) 。A、超調(diào) B、穩(wěn)態(tài)誤差 C、調(diào)整時間 D、峰值時間17.已知某些系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，屬于最小相位系統(tǒng)的是( B )A、 B 、 C 、 D、18.若系統(tǒng)增加合適的開環(huán)零點，則下列說法不正確的是 ( B )。 A、可改善系統(tǒng)的快速性及平穩(wěn)性； B、會增加系統(tǒng)的信噪比；C、會使系統(tǒng)的根軌跡向s平面的左

7、方彎曲或移動； D、可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。19.開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻段決定了系統(tǒng)的( A )。A、穩(wěn)態(tài)精度 B、穩(wěn)定裕度 C、抗干擾性能 D、快速性20.下列系統(tǒng)中屬于不穩(wěn)定的系統(tǒng)是( D )。 A、閉環(huán)極點為的系統(tǒng) B、閉環(huán)特征方程為的系統(tǒng)C、階躍響應(yīng)為的系統(tǒng) D、脈沖響應(yīng)為的系統(tǒng)三、名詞解釋 1. 穩(wěn)定性。答：指動態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)能夠恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)的能力。2.理想微分環(huán)節(jié)。答：.輸出變量正比于輸入變量的微分（或）。3.調(diào)整時間。答：系統(tǒng)響應(yīng)曲線達到并一直保持在允許衰減范圍內(nèi)的最短時間。4.正穿越。答：當(dāng)奈氏圖隨w增加逆時針從第二象限越過負實軸向第三象限去時，叫正穿越。5.根軌跡。答：

8、指當(dāng)系統(tǒng)某個參數(shù)（如開環(huán)增益K）由零到無窮大變化時，閉環(huán)特征根在s平面上移動的軌跡。6.數(shù)學(xué)模型。答：如果一物理系統(tǒng)在信號傳遞過程中的動態(tài)特性能用數(shù)學(xué)表達式描述出來，該數(shù)學(xué)表達式就稱為數(shù)學(xué)模型。7.反饋元件。答：用于測量被調(diào)量或輸出量，產(chǎn)生主反饋信號的元件。8.最大超調(diào)量。答：二階欠阻尼系統(tǒng)在單位階躍輸入時，響應(yīng)曲線的最大峰值與穩(wěn)態(tài)值的差。9.頻率響應(yīng)。答：系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。10.幅值裕量。答：在頻率為相位交界頻率時，開環(huán)幅頻特性的倒數(shù)稱為系統(tǒng)的幅值裕度，。11.自動控制。、答：在沒有人直接參與的情況下，使被控對象的某些物理量準(zhǔn)確地按照預(yù)期規(guī)律變化。12.傳遞函數(shù)。答：傳遞函數(shù)的定義是

9、對于線性定常系統(tǒng),在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比。13.瞬態(tài)響應(yīng)。答：系統(tǒng)在某一輸入信號的作用下其輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程。14.最小相位傳遞函數(shù)。答：在右半s平面上無極點和零點的傳遞函數(shù)稱為最小相位傳遞函數(shù)。15.復(fù)現(xiàn)頻率。答：在允許誤差范圍內(nèi)的最高工作頻率。四、簡答題 1.什么是偏差信號？什么是誤差信號？它們之間有什么關(guān)系?答：偏差信號：輸入信號與反饋信號之差；誤差信號：希望的輸出信號與實際的輸出信號之差。兩者間的關(guān)系：，當(dāng)時，2. 根軌跡的分支數(shù)如何判斷？答：根軌跡S平面止的分支數(shù)等于閉環(huán)特征方程的階數(shù)，也就是分支數(shù)與閉環(huán)極點的數(shù)目相同。3. 開環(huán)控

10、制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點是什么？答：開環(huán)控制系統(tǒng)：是沒有輸出反饋的一類控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單，價格低，易維修。精度低、易受干擾。閉環(huán)控制系統(tǒng)：又稱為反饋控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，不易維修。但精度高，抗干擾能力強，動態(tài)特性好。4. 系統(tǒng)閉環(huán)零點、極點和性能指標(biāo)的關(guān)系。答： 1)當(dāng)控制系統(tǒng)的閉環(huán)極點在s平面的左半部時，控制系統(tǒng)穩(wěn)定；2)如要求系統(tǒng)快速性好，則閉環(huán)極點越是遠離虛軸；如要求系統(tǒng)平穩(wěn)性好，則復(fù)數(shù)極點最好設(shè)置在s平面中與負實軸成45夾角線以內(nèi)；3)離虛軸的閉環(huán)極點對瞬態(tài)響應(yīng)影響很小，可忽略不計；4)要求系統(tǒng)動態(tài)過程消失速度快，則應(yīng)使閉環(huán)極點間的間距大，零點靠近極點。即存5）在偶極子

11、；5)如有主導(dǎo)極點的話，可利用主導(dǎo)極點來估算系統(tǒng)的性能指標(biāo)。5. 如何減少系統(tǒng)的誤差?答：可采用以下途徑：1)提高反饋通道的精度，避免引入干擾;2)在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減小;3）采用復(fù)合控制對誤差進行補償。6. 開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)是否穩(wěn)定？答：開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，其閉環(huán)只要滿足穩(wěn)定性條件，就是穩(wěn)定的，否則就是不穩(wěn)定的。7.二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)中，如要減小最大超調(diào)量，對其它性能有何影響？答：要減小最大超調(diào)量就要增大阻尼比（2分）。會引起上升時間、峰值時間變大

12、，影響系統(tǒng)的快速性。8. 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，如何來減小由輸入和干擾引起的誤差？答：對于輸入引起的誤差，可通過增大系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)和提高系統(tǒng)型次減小。對于干擾引起的誤差，可通過在系統(tǒng)前向通道干擾點前加積分增大放大倍數(shù)來減小。四、綜合題 1.系統(tǒng)開環(huán)頻率特性由實驗求得，并已用漸近線表示出。試求該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(設(shè)系統(tǒng)是最小相位系統(tǒng))。解：由圖知該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 （4分） 其中T= （3分） 由低頻漸近線與橫軸交點為，得 （2分） 修正量，得 （2分） 故所求開環(huán)傳遞函數(shù)為 （4分） 或記為 ()1.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，(l)求使系統(tǒng)穩(wěn)定的開環(huán)增益k的取值范圍；(2)求k=1時的幅值裕量；(3)求k=1.2，輸入x(t)=1+0.06 t時的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差值ess。