2016自动控制技术习题.doc

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1、2016自动控制技术习题 自动控制原理习题 一、单选题 1根据控制方式，控制系统可分为（ ）。 A.反馈控制系统和开环控制系统 B.线性控制系统和非线性控制系统 C.恒值控制系统和随动控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统 2系统的动态性能包括（ ）。 A稳定性、平稳性 B快速性、稳定性 C平稳性、快速性 D稳定性、准确性 1传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（ ）。 A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号与初始条件 2.适合应用传递函数描述的系统是（ ）。 A.单输入、单输出的线性定常系统 B.单输入、单输出的线性时变系统 C.单输入、单输出的定常系

2、统 D.非线性系统 1.如下图所示系统的开环传递函数Gk(s) =（ ）。 A. G1G3G1?G2 B. 1?G3H2?(G1?G2)G3H21?G3H2?(G1?G2)G3H2 (G1?G2)G3H2(G1?G2)G3 D. 1?G3H11?G3H1?(G1?G2)G3H2 1,则其无阻尼固有频率?n和阻尼比?依4s2?4s?1C. 2.二阶系统的传递函数为 次为（ ）。 A.1,0.5 B.0.5,1 C.2,1 D.1,2 3. 主导极点的特点是（ ）。 A.距离实轴很远 B.距离实轴很近 C.距离虚轴很远 D.距离虚轴很近 4.增大系统的开环增益，将使系统跟随稳态误差( )。 A.变

3、大 B.变小 C.不变 D.不能确定 5.系统稳定的充要条件是：系统微分方程的特征方程的所有根( )。 A.必须均为负实根 B.必须均位于复平面上的单位圆上 C.必须均为纯虚根 D.必须均位于复平面上的左侧 6如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡，则其阻尼比（ ）。 A<0 B=0 C0<<1 D1 7.关于系统的稳态响应，以下说法正确的是（ ）。 A.就是稳定系统的时间响应 B.是系统的过渡过程 C.系统受到外加信号的激励后,当t?时系统的输出 D.表征了系统的相对稳定性 8下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里的判据（ ）。 A.劳斯判据 B.赫尔维茨判据 C.

4、奈奎斯特判据 D.根轨迹法 9二阶系统当0<?<1时，若增加?，则输出响应的最大超调量?p将（ ）。 A.增加 B.减小 C.不变 D.不定 10.单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是（ ）。 A.在 r(t)?R?1(t)时，输出速度与输入速度的稳态误差 B.在 r(t)?R?1(t)时，输出位置与输入位置的稳态误差 C.在 r(t)?V?t时，输出位置与输入位置的稳态误差 D.在 r(t)?V?t时，输出速度与输入速度的稳态误差 1比例环节的频率特性相位移()=( )。 （典型环节？） A. 90 B. -90 C. 0 D. -180 2已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图

5、所示，则其对应的开环传递函数为（ ）。 10(G(s)? s(1 ?1 1 s?1) G(s)? s?1) 10(s2( 1 ?1 1 s?1)s?1) A ?2 B. 1 ?2 1 100(G(s)? s( ?1 s?1) G(s)? 100(s2( ?1 1 s?1)s?1) 1 C ?2 s?1) D ?2 3二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近线斜率为（ ）。 A.-40dB/dec B. +40dB/dec C. -20dB/dec D. +20dB/dec G(s)? 4.若开环传函为 K sTs?1, 此时相位裕量和的关系是（ ）。 A. 随K增加而增大 B.随K增大而减小

6、C. 与K值无关 D.以上都不是 5设单位负反馈系统的开环传函为G(s)=22 (s?1)3，那么它的相位裕量?的值 为（ ） A.15o B.60o C.30o D.45o 6、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( ) A、 K(2?s)K(s?1)KK(1?s) B 、 C 、2 D、 s(s?1)s(ss?1)s(2?s)s(s?5) 7、下列串联校正装置的传递函数中，能在?c?1处提供最大相位超前角的是：（ ）。 10s?110s?12s?10.1s?1A、 B、 C、 D、 s?10.1s?10.5s?110s?1 8滞后超前校正装置的相角是，随着?的增大（ ）。

7、A.先超前再滞后 B.先滞后再超前 C.不超前也不滞后 D.同时超前滞后 9设系统校正前后的对数幅频特性曲线如图所示，则通过校正下列没有改变的参数为（ ）。 A 系统的型v B. 带宽（0，?b） C. 相角裕度? D. 截止频率? c 10.PI控制规律指的是( )。 A比例、微分 B比例、积分 C积分、微分 D.比例、积分、微分 11PID控制器的输入输出关系的时域表达式是（ ）。 1de(t)Au(t)?Kpe(t)?e(t)dt Bu(t)?Kpe(t)?Kp? dtT Cu(t)?Kpe(t) Du(t)?Kpe(t)?Kp Ti?t0e(t)dt?Kp?de(t) dt 12.通常

8、情况下，增加以下环节可改善系统稳定性的是( )。 A.积分 B.惯性 C.比例微分 D.增大增益 1、采样系统结构如图所示，求闭环系统的脉冲传递函数为（ ）。 A1 1?GH(z)B1 1?G(z)H(z) CG(z)G(z) D 1?G(z)H(z)1?GH(z) 二、是非题 1.开环控制的特点是控制精度低、结构简单。（ ） 2.线性系统的传递函数G(s)与系统本身结构、参数有关。（ ） 3.最小相位系统是稳定的控制系统。（ ） 4.系统闭环零点影响系统的稳定性。（ ） 5根轨迹是根的集合，必对称于实轴。（ ） 6线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关。（ ） 7单位负反馈系统的开环传递

9、函数为k(2s?1)，如果k充分大系统就不稳2s(Ts?1) 定。（ ） 8开环稳定的系统将其闭环后的系统一定稳定。（ ） 9.一系统对斜坡输入的稳态误差为零,则该系统是一型系统。（ ） 10.有弹簧质量阻尼的二阶系统,传递函数为 的质量m,则系统的?n增大,?减小。（ ） 11.系统在r(t)?t2作用下的稳态误差ess?，说明系统不稳定。（ ） 12.延迟时间是指系统的阶跃响应第一次达到稳态值所对应的时间。（ ） 13.峰值时间是指系统的阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所对应的时间。（ ） 14.系统时间响应的瞬态分量反映系统的动态特性。（ ） 15在系统闭回路中引入积分环节就能消除稳态误

10、差。（ ） 16对数频率特性采用频率的对数分度实现了横坐标的非线性压缩。（ ） 17利用奈奎斯特判据判断系统稳定性时，需要考虑系统的型的影响。（ ） 18控制系统的频率特性反映了正弦信号作用下系统响应的性能，它是系统数学模型的一种表达形式。（ ） 19.积分环节的幅频特性，其幅值与频率成指数关系。（ ） 20.根据对数幅频特性就能画出相频特性。（ ） 21.采用串联超前校正时，通常可使校正后系统的截止频率增大。（ ） 22.当系统不满足性能指标时，通过串联校正方法一定能达到要求。（ ） 23. 某串联校正装置的传函为 ，则它是超前校正。（ ） 1,若增大系统2ms?cs?k 24. PI控器可

11、以提高系统的型别，以消除或减少系统的稳态误差。( ) 25香农采样定理要求采样角频率?s与最高次谐波角频率? max满足 ?s?max。( ) 26.离散系统加入零阶保持器后，由于其相位的滞后作用，使系统的动态特性变差。（ ） 27.采样系统稳定的条件是：闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的左半平面。（ ） 三、填空题 1自动控制系统按控制方式可分为、和复合控制等。 2复合控制有两种基本形式：即按复合控制。 3如图示电路的传递函数G(s)?，频率特性G(j?)?；当误差带定义为0.05时，过渡过程时间为 ；当输入信号为Ui(t)?2sin(5t)，则系统稳态输出U0(t)。 d2ydydr4.

12、系统的微分方程为a2?2?a1?a0?y?b1?b0?r在零初始条件dtdtdt 下，以r为输入，y为输出的系统的传递函数为_。 . (t)，设5已知系统的微分方程为2c(t)?7c(t)?5c(t)?r(t),r(t)?2?1 初始条件为零，则该系统的输出为 。 6各暂态分量衰减的快慢，取决于对应极点离的距离，某四 阶系统的闭环传递函数为?(s)?C(s)2(2s?1)?，利R(s)(2.05s?1)(0.125s?1)(0.2s2?0.4s?1)用主导极点的概念，可以将此系统近似为 。 7.已知单位闭环负反馈系统的开环传递函数为k,s(Ts?1)(k?0,T?0)，则该系统的阻尼比?为，自

13、然振荡频率?n为；当0?1时，该系统的阶跃响应曲线为曲线，当?1时，该系统的阶跃响应曲线为 曲线。当?1时，该系统为 系统，当? 时，该系统获得最佳过渡过程。 8最小相位系统的开环对数幅频特性三频段分别反映的系统性能是 低频 段反映； 中频段反映； 高频段反映。 9.在频率校正法中，串联超前校正是利用串联校正装置在系统的 频区产生相角 ，以提高系统的 ，且使幅值穿越频率 ?c ，从而系统的响应速度 。 10设系统的开环传递函数为G(s)?1，则其频率特s(0.1s?1)(0.5s?1) K，若要求带宽增加as(Ts?1)性的奈氏曲线与负实轴交点的频率值为 rad/s。 11已知单位反馈系统的开

14、环传递函数为G(s)? 倍，相位裕量保持不变，则K应为 ，T应为 。 12 试根据奈氏判据，判断题图(1)(10)所示曲线对应闭环系统的稳定性。 四、分析题 1图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。要求：指出系统输出量、给 定输入量、扰动输入量、被控对象、检测装置和控制装置的各组成部分（6分）， 并画出系统方框图（4分）。 炉温自动控制系统原理图 1图为水位控制系统的工作原理图。要求：指出系统输出量、给定输入量、扰动输入量、被控对象、检测装置和控制装置的各组成部分（6分），并画出系统方框图（4分）。 2已知系统的结构图如图所示，图中R(s)为输入信号，N(s)为干扰信号，试求传递函数 2已知系

15、统的结构图如图所示，图中R(s)为输入信号，N(s)为干扰信号，试求传递函数C(s)，C(s)。 R(s)N(s)C(s)E(s)，C(s)以及。 R(s)R(s)N(s) 2已知系统的结构图如图所示，图中R(s)为输入信号，N (s)为干扰信号， 试求传递函数C(s)E(s)，C(s)以及。 R(s)R(s)N(s) 4已知某单位反馈系统的开环传函为G(S)?Kr(s?1)K(s?2)或G(S)?r s(s?3)s(s?2) 1）绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等）； 2）求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K的取值范围。 G(s)?Kr s(s?3)2或G

16、(s)?K s(0.2s?1)(0.5s?1)4某单位反馈系统的开环传函为 1）绘制该系统以根轨迹增益Kr为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）； 2）确定使系统满足0?1的开环增益K的取值范围。 5、（共15分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L0(?)如图5所示： 1）写出该系统的开环传递函数G0(s)； 2）写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。 3）求系统的相角裕度?。 4）若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？ 5已知反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)?K ，试： s(s?1) 1）用奈奎斯特判据判断系统的稳定性； 2）

17、若给定输入r(t) = 2t2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。 3）求系统满足上面要求的相角裕度?。 5.某系统的开环对数幅频特性如图5-88所示，其中虚线表示校正前的，实线表示校正后的。要求 （1） 确定所用的是何种串联校正方式，写出校正装置的传递函数Gc(s)； （2） 确定使校正后系统稳定的开环增益范围； （3） 当开环增益K?1时，求校正后系统的相角裕度?和幅值裕度h。 5已知最小相位系统的开环对数幅频特性L0(?)和串联校正装置的对数幅频特性Lc(?)如下图所示，原系统的幅值穿越频率为?c?24.3rad/s， 1）写出原系统的开环传函G0(s),并求其相角裕

18、度?0，判断系统的稳定性； 2）写出校正装置的传递函数Gc(s)，并判断为何种校正方式； 3）写出校正后的开环传递函数G(s)，画出校正后系统的开环对数幅频特性L(?)，并用劳斯判据判断系统的稳定性。 7设离散系统如下图所示，其中K=10,T=0.2s,判断系统的稳定性，并求出 2r(t)?10?2t?t系统在时的稳态误差。 7T=0.25s ,当r(t)=2.1(t)+t时，欲使稳态误差小于0.1,试求K值 3采样系统如下图所示，其中G1(s)?1?e?sTsG2(s)?，Ks?1H(s)?， s?1K 1）试确定闭环系统稳定的K值范围；（7分） (t)时，欲使稳态误差小于0.1，试求的K值。2）当r(t)?1（3分） 已知e?0.1?0.9，e?0.5?0.6，e?1?0.368