自考自控復(fù)習(xí)題

一、單項(xiàng)選擇題1.對自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能最基本的要求為【A】A.穩(wěn)定性B.靈敏性C.快速性D.準(zhǔn)確性2.有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時(shí)，輸出分別為y1(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(shí)(a1,a2為常數(shù))，輸出應(yīng)為【B】A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)

D.y1(t)+a2y2(t)3.如圖所示的非線性為【D】A.飽和非線性B.死區(qū)非線性C.磁滯非線性D.繼電型非線性4.時(shí)域分析中最常用的典型輸入信號(hào)是【D】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)5.控制理論中的頻率分析法采用的典型輸入信號(hào)為【C】A.階躍信號(hào)B.脈沖信號(hào)C.正弦信號(hào)D.斜坡信號(hào)6.單位拋物線函數(shù)在時(shí)的表達(dá)式為【C】A.B.C.D.7.函數(shù)的拉氏變換是【A】A.B.C. D.8.函數(shù)的拉普拉斯變換是【B】A.B.C. D.9.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下【B】A.系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B.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C.系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比D.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10.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它【C】A.只與輸入信號(hào)有關(guān)B.只與初始條件有關(guān)C.只與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)

D.與輸入信號(hào)、初始條件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都有關(guān)11.控制系統(tǒng)中，典型環(huán)節(jié)的劃分是根據(jù)【D】A.元件或設(shè)備的形式 B.系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)C.環(huán)節(jié)的連接方式 D.環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型12.傳遞函數(shù)G(s)=的環(huán)節(jié)稱為【C】A.慣性環(huán)節(jié)B.振蕩環(huán)節(jié)C.延遲環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)13.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【D】A.代數(shù)方程

B.差分方程C.狀態(tài)方程

D.特征方程14.主導(dǎo)極點(diǎn)的特點(diǎn)是【C】A.距離實(shí)軸很近B.距離實(shí)軸很遠(yuǎn)C.距離虛軸很近D.距離虛軸很遠(yuǎn)15.若兩個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為和，則串聯(lián)后的等效傳遞函數(shù)為【B】A.B.C.D.16.若負(fù)反饋系統(tǒng)的前向通道傳遞函數(shù)為，反饋通道傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)的等效傳遞函數(shù)為【D】A.B.C.

D.17.設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，該系統(tǒng)為【B】A.0型系統(tǒng)

B.1型系統(tǒng)C.2型系統(tǒng)

D.3型系統(tǒng)18.控制系統(tǒng)的上升時(shí)間tr、調(diào)整時(shí)間tS等反映出系統(tǒng)的【C】A.相對穩(wěn)定性B.絕對穩(wěn)定性C.快速性D.準(zhǔn)確性19.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess反映了系統(tǒng)的【A】A.穩(wěn)態(tài)控制精度B.相對穩(wěn)定性C.快速性 D.絕對穩(wěn)定性20.一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差為【A】A.0B.1C.∞ D.其他常數(shù)21.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越大，則輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間【B】A.越長

B.越短

C.不變

D.不定22.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其阻尼比為【D】A.4B.2C.1 D.23.當(dāng)二階系統(tǒng)的根分布在根平面的虛軸上時(shí)，系統(tǒng)的阻尼比ζ為【B】A．ζ=1B．ζ=0C．0<ζ<1 D．ζ≥124.當(dāng)二階系統(tǒng)的阻尼比大于1時(shí)，其階躍響應(yīng)曲線為【B】A.單調(diào)下降B.單調(diào)上升C.等幅振蕩 D.衰減振蕩25.如果系統(tǒng)中加入一個(gè)微分負(fù)反饋，系統(tǒng)的超調(diào)量將【B】A.增加

B.減小

C.不變

D.不定26.當(dāng)二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在左半復(fù)平面含有零點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于在前向通道加入了一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)，這時(shí)【C】A．阻尼比增大，穩(wěn)定性降低 B．阻尼比減小，穩(wěn)定性降低C．阻尼比增大，穩(wěn)定性提高 D．阻尼比減小，穩(wěn)定性提高27.若系統(tǒng)的特征方程式為s4+2s3+3s+1=0，則此系統(tǒng)的穩(wěn)定性為【C】A.穩(wěn)定

B.臨界穩(wěn)定C.不穩(wěn)定

D.無法判斷28.若系統(tǒng)的特征方程式為s3+4s+1=0，則此系統(tǒng)的穩(wěn)定性為【C】A.穩(wěn)定

B.臨界穩(wěn)定

C.不穩(wěn)定

D.無法判斷29若勞斯表中第一列的系數(shù)為[5，3，-1，-2]T，則系統(tǒng)在右半復(fù)平面的特征根有【B】A.0個(gè)B.1個(gè)C.2個(gè)D.3個(gè)30.拉普拉斯變換終值定理的表達(dá)式為【B】A. B.C. D.31.若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則穩(wěn)態(tài)位置誤差系數(shù)為【B】A.B.C.

D.32.若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)為【C】A.B.C.

D.33.若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則穩(wěn)態(tài)加速度誤差系數(shù)為【D】A.B.C.

D.34.根軌跡法是一種簡捷而直觀的時(shí)域分析方法，提出該方法的科學(xué)家是【B】A．EvansB．NyquistC．Hurwitz D．Nichols35.開環(huán)傳遞函數(shù)為的反饋控制系統(tǒng)，其根軌跡的分支數(shù)為【C】A.4B.3C.2D.136.若開環(huán)傳遞函數(shù)，則實(shí)軸上的根軌跡為【D】A.只有（-∞，-4]B.只有[-4，-2]C.只有[-2，0]

D.（-∞，-4]和[-2，0]37.開環(huán)傳遞函數(shù)為，其根軌跡終點(diǎn)為【D】A.0，-3B.-2，無窮遠(yuǎn)C.0，-6D.-2，-438.1型系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性的低頻段漸近線斜率為【C】A.-60dB/dec

B.-40dB/decC.-20dB/dec

D.0dB/dec39.2型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為【A】A.-40dB/dec

B.-20dB/decC.0dB/dec

D.+20dB/dec40.系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，則其對數(shù)幅頻特性漸近線的轉(zhuǎn)折頻率為【B】A.2rad/sB.4rad/sC.8rad/s D.16rad/s41.設(shè)某閉環(huán)傳遞函數(shù)為，則其截止頻率為【D】A.10rad/sB.1rad/sC.0.1rad/sD.0.01rad/s42.設(shè)某閉環(huán)傳遞函數(shù)為，則其頻帶寬度為【C】A.0～10rad/sB.0～1rad/sC.0～0.1rad/sD.0～0.01rad/s43.微分環(huán)節(jié)的相頻特性為θ(ω)=【A】A.90°

B.-90°C.0°

D.-180°44.對于微分環(huán)節(jié)，當(dāng)頻率從0向+∞變化時(shí)，其奈奎斯特曲線為【A】A.正虛軸 B.負(fù)虛軸C.正實(shí)軸 D.負(fù)實(shí)軸45.ω從0變化到+∞時(shí)，遲延環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為【A】A.圓B.半圓C.橢圓D.拋物線46.屬于頻域穩(wěn)定判定方法的是【D】A.勞斯判據(jù)B.赫爾維茨判據(jù)C.根軌跡法D.奈奎斯特判據(jù)47.利用奈奎斯特圖可以分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的【C】A.穩(wěn)態(tài)性能

B.動(dòng)態(tài)性能C.穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能

D.抗擾性能48.下列頻域性能指標(biāo)中，反映閉環(huán)頻域性能的是【A】A.諧振峰值MrB.相位裕量γC.增益裕量Kg

D.剪切頻率ωc49.在實(shí)際中很少單獨(dú)使用的校正方式是【D】A.串聯(lián)校正B.并聯(lián)校正C.局部反饋校正D.前饋校正50.某串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，其中，則該裝置是【B】A.超前校正裝置

B.滯后校正裝置C.滯后-超前校正裝置D.超前-滯后校正裝置51.PI控制規(guī)律的P、I分別指【B】A.比例、微分B.比例、積分C.微分、積分D.積分、微分52PD控制規(guī)律的P、D分別指【A】A.比例、微分B.比例、積分C.微分、積分D.積分、微分53.下面的表達(dá)式中，哪個(gè)是PID控制器的傳遞函數(shù)？【】A.B.C.D.54.若系統(tǒng)的狀態(tài)方程為，則該系統(tǒng)的特征根為【B】A.0，0 B.0，-1C.1，-1 D.0，155.設(shè)系統(tǒng)，則該系統(tǒng)【A】A．狀態(tài)可控且可觀測B．狀態(tài)可控但不可觀測C．狀態(tài)不可控且不可觀測 D．狀態(tài)不可控且可觀測二、填空題對自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可概括為穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。對自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能最基本的要求為穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的被控對象為發(fā)電機(jī)。常規(guī)控制器的組成元件有定值元件、比較元件、放大元件和反饋元件。線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下，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。若兩個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)分別為和，則它們串聯(lián)后的等效傳遞函數(shù)為*。單位脈沖函數(shù)的拉氏變換為X(S)=1/S。單位斜坡函數(shù)的拉氏變換為1/S^2。單位斜坡函數(shù)在時(shí)的表達(dá)式為t。單位拋物線函數(shù)在時(shí)的表達(dá)式為1/2*t^2。根軌跡起始于系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的開環(huán)極點(diǎn)。慣性環(huán)節(jié)的相頻特性為-tanˉ1+w。慣性環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性為20lg1/根號(hào)下1+c^2*w^2。慣性環(huán)節(jié)的幅頻特性為1/根號(hào)下1+c^2*w^2響應(yīng)曲線達(dá)到過調(diào)量的最大值所需的時(shí)間，稱為__峰值____時(shí)間。1型系統(tǒng)對于階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為0。2型系統(tǒng)對于斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為0。衡量一階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的性能指標(biāo)主要是調(diào)整時(shí)間和穩(wěn)態(tài)誤差。一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T越小，則輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間越短。響應(yīng)曲線達(dá)到過調(diào)量的最大值所需的時(shí)間，稱為峰值時(shí)間tp。用勞斯判據(jù)判穩(wěn)時(shí)，若勞斯表第一列元素，則系統(tǒng)穩(wěn)定。若二階系統(tǒng)的特征方程為，則系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是a1a2a3均大于零若二階系統(tǒng)的特征根為二實(shí)數(shù)根，則系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是λ1>0,λ2>0二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線為單調(diào)上升過程時(shí)，阻尼比ξ為ζ>1。如果實(shí)軸上某段右邊的開環(huán)零、極點(diǎn)個(gè)數(shù)為奇數(shù)段是根軌跡的一部分。某二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則其對數(shù)幅頻特性漸近線的轉(zhuǎn)折頻率為10rad/s。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-20dB/dec。滯后-超前校正裝置奈氏圖的形狀為一個(gè)圓。ω從0變化到+∞時(shí)，慣性環(huán)節(jié)頻率特性極坐標(biāo)圖為一個(gè)半圓。狀態(tài)空間表達(dá)式包括狀態(tài)方程和輸出方程兩部分。三、名詞解釋1.傳遞函數(shù)2.系統(tǒng)的型3.帶寬頻率4.超調(diào)量5.調(diào)整時(shí)間6．穩(wěn)態(tài)誤差7.最小相位系統(tǒng)8.非最小相位系統(tǒng)9.開環(huán)控制10.閉環(huán)控制11.諧振頻率12.峰值時(shí)間13.負(fù)載效應(yīng)14.反饋控制15.根軌跡16.系統(tǒng)的極點(diǎn)四、簡答題1.開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？2.圖示的液面控制系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？試說明其工作原理。答：該系統(tǒng)是閉環(huán)控制；水箱原來處于平衡狀態(tài)，q1(t)=q2(t)=0。如果打開閥門放水，完畢后關(guān)上閥門，h(t)發(fā)生變化，水位下降，△h變大，通過浮子反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)械杠桿帶動(dòng)活塞打開，q1(t)變大，使△h變小，浮子上浮，活塞也上升，直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)。是閉環(huán)控制；水箱原來處于平衡狀態(tài)，用水后由于水位下降，通過浮子反饋到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)械杠桿帶動(dòng)打開活塞，進(jìn)水口打開，浮子上浮，活塞也上升，水位恢復(fù)后活塞堵住進(jìn)水口，完成控制過程。3.自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有哪幾種？4.為什么在控制系統(tǒng)分析中，常采用階躍函數(shù)作為典型輸入信號(hào)？答：由于階躍函數(shù)輸入信號(hào)在起始時(shí)變化非常迅速，對系統(tǒng)來說是一種最不利的輸入信號(hào)形式。如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)輸入下的性能滿足要求，則可以說，系統(tǒng)在實(shí)際輸入信號(hào)下的性能也一定能令人滿意。故常采用其作為典型輸入信號(hào)。5.什么叫相對穩(wěn)定性？一般用哪些指標(biāo)進(jìn)行衡量？（寫出至少3個(gè)）6.何謂穩(wěn)定性？請至少寫出三種穩(wěn)定判別方法。7.在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，若勞斯表某行元素全為0，說明什么問題？應(yīng)該如何處理？答：說明存在共軛復(fù)數(shù)根或共軛虛根；處理方法：以不為0的最后一行元素為系數(shù)構(gòu)造輔助多項(xiàng)式（次數(shù)為偶數(shù)），求其對s的導(dǎo)數(shù)，用求導(dǎo)所得多項(xiàng)式的系數(shù)代替全0行，繼續(xù)完成勞斯表。8.若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s),試寫出繪制其根軌跡的幅角條件和幅值條件。9.已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)在s平面上的分布如圖所示。試?yán)L制根軌跡的大致圖形。10.頻率特性圖解分析方法中采用對數(shù)坐標(biāo)有何優(yōu)點(diǎn)？答：采用對數(shù)坐標(biāo)能直觀地表現(xiàn)時(shí)間常數(shù)等參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響；可以擴(kuò)展頻率特性的低頻段；可以將幅值的的乘除運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加減運(yùn)算，且可以用漸進(jìn)直線近似表示對數(shù)幅頻特性曲線。11.試寫出積分環(huán)節(jié)的幅頻特性、相頻特性、實(shí)頻特性和虛頻特性。12.試寫出微分環(huán)節(jié)的幅頻特性、相頻特性、實(shí)頻特性和虛頻特性。13.已知系統(tǒng)的開環(huán)Nyquist曲線如圖示。圖中P右代表系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)在右半s平面上的極點(diǎn)數(shù)，試判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性并說明理由。（1）（2）14.閉環(huán)頻率特性的性能指標(biāo)主要有哪些？15.控制系統(tǒng)的校正方式一般有哪幾種？很少單獨(dú)使用的是哪一種？16.單輸入單輸出系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為，試寫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和特征方程。五、計(jì)算題1.求圖示RC網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。解：由又，，2.求圖示比例積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。解：由=0（虛地），（虛斷）又，故3.試簡化圖示系統(tǒng)框圖，并求其閉環(huán)傳遞函數(shù)。4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，試求傳遞函數(shù)。5.試求圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：3個(gè)回路：，，2個(gè)不接觸回路：1個(gè)前向通道：，該通道與所有回路都接觸，所以6.已知系統(tǒng)的特征方程為，試用勞斯判據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；若不穩(wěn)定，判斷右半復(fù)平面特征根的個(gè)數(shù)。7.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試確定參數(shù)的取值范圍，使系統(tǒng)穩(wěn)定。解：閉環(huán)傳遞函數(shù)為特征多項(xiàng)式為勞斯表：若使系統(tǒng)穩(wěn)定，必須同時(shí)滿足，即8.單位負(fù)反饋系統(tǒng)如圖所示。試求：=1\*GB2⑴系統(tǒng)阻尼比和自然振蕩頻率；=2\*GB2⑵系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)最大超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間（）。解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為=1\*GB2⑴=（2）9.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制系統(tǒng)的根軌跡（繪制步驟已列出，只須填入適當(dāng)?shù)臄?shù)值）。解：1）系統(tǒng)，有3個(gè)開環(huán)極點(diǎn)，為、、，無開環(huán)零點(diǎn)。根軌跡的三個(gè)分支分別由三個(gè)極點(diǎn)出發(fā)趨向無窮遠(yuǎn)處。2）實(shí)軸上的根軌跡為和。3）漸進(jìn)線的相角為；漸進(jìn)線與實(shí)軸的交點(diǎn)為。4）確定分離點(diǎn)為(-2,0)，根軌跡離開分離點(diǎn)的相角為，為離開分離點(diǎn)的分支數(shù)。5）求根軌跡與虛軸的交點(diǎn)，交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,)；該點(diǎn)對應(yīng)的k值為48，是使系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定的增益值。6）由以上可大致繪出根軌跡如圖。解：=1\*GB3①0，-2，-4=2\*GB3②[-2，0]，（-，-4]=3\*GB3③-2圖略10.系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試畫出極坐標(biāo)圖并判斷相應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：頻率特性幅頻特性，相頻特性取若干值，作出極坐標(biāo)圖如圖。因?yàn)殚_環(huán)傳遞函數(shù)無右半s平面上的極點(diǎn)，乃氏曲線不包圍（-1，j0）點(diǎn)，故閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。11.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試在圖示坐標(biāo)系中繪制出系統(tǒng)的Nyquis