自动控制原理复习题

自测题第一章自动控制的一般概念1．自动控制是在人不直接的情况下，利用外部装置使被控对象的某个参数（被控量）按的要求变化。

2．由被控和自动按一定的方式连接起来，完成一定的自动控制任务，并具有预定性能的动力学系统，称为自动控制系统。

3．闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有控制作用。

此种系统高，但稳定性较差。

4．开环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间只有作用，没有反馈控制作用。

此种系统低，但稳定性较高。

5．在经典控制理论中，广泛使用的分析方法有__________和__________。

6．温度控制系统是一种控制系统，一般对系统的指标要求比较严格。

7．对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：________、快速性和________。

8．火炮跟踪系统是一种控制系统，一般对系统的指标要求较高。

9．反馈控制系统是根据给定值和__________的偏差进行调节的控制系统。

第二章自动控制的数学模型1．数学模型的形式很多，常用的有微分方程、_____________和状态方程等。

2．线性定常系统的传递函数，是在__________条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。

3．传递函数只取决于系统的参数，与外作用无关。

4．根据欧拉公式和拉普拉斯变换的线性法则，可以示出的拉氏变换为，的拉氏变换为。

5．根据拉普拉斯变换的定义，单位斜坡函数t的拉普拉斯变换为，指数函数的拉普拉斯变换为。

6．二阶振荡环节的标准传递函数是。

7．多个环节的并联连接，其等效传递函数等于各环节传递函数的________。

8．正弦函数sinωt的拉氏变换为__________。

函数的拉氏变换为__________。

9．利用__________公式可以根据复杂的信号流图直接求出系统总的传递函数。

10．比较点从输入端移到输出端，“加倒数”；引出点从输入端移到输出端，“加本身”。

（）11．比较点从输出端移到输入端，“加本身”；引出点从输出端移到输入端，“加倒数”。

（）12．梅逊公式可用来求系统的输入量到系统中任何内部变量的传递函数。

（）13．梅逊公式可用来求系统任意两个内部变量C1(s)到C2(s)之间的传递函数。

（）13．正弦函数sin 的拉氏变换是（ ）14．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.输入信号和初始条件15．当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节16．对复杂的信号流图直接求出系统的传递函数可以采用( )A.终值定理B.初值定理C.梅森公式D.方框图变换17．采用系统的输入、输出微分方程对系统进行数学描述是（ ）A.系统各变量的动态描述B.系统的外部描述C.系统的内部描述D.系统的内部和外部描述18．拉氏变换将时间函数变换成（ ）A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数19．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）A ．系统输出信号与输入信号之比B ．系统输入信号与输出信号之比C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比20．方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ ）A ．乘积B ．代数和C ．加权平均D ．平均值21．由电子线路构成的控制器如图，它是（ ） A ． PI 控制器 B ． PD 控制器C ． PID 控制器 D ． P 控制器22．PID 控制器的传递函数形式是（ ）A ．5+3sB ．5+3/sC ．5+3s+3/sD ．5+1/(s+1)23．PID 控制器中，积分控制的作用是（ ）A ．克服对象的延迟和惯性B ．能使控制过程为无差控制C ．减少控制过程的动态偏差D ．使过程较快达到稳定24．终值定理的数学表达式为（ ）A ．B ．C ．D ．25．梅森公式为（ ）A ．B ．C ．D ．ω+s A 1.22.ωω+s B 22.ω+s s C 221.ω+s D )(lim )(lim )(0s X t x x s t →∞→==∞)(lim )(lim )(s X t x x s t ∞→∞→==∞)(lim )(lim )(0s sX t x x x t ∞→→==∞)(lim )(lim )(0s sX t x x s t →∞→==∞∑=∆n k k k p 1∑=∆∆n k k k p 11∑=∆∆n k k 11∑∆∆k k p 1D 、26．函数 的拉氏变换是（ ）[例1]．求出下图所示电路的传递函数、比例系数和时间常数。

解：应用复阻抗法得该系统称为比例积分环节。

其中，K=R2/R1称为比例系数，T=R1C 称为积分时间常数。

[例2]．求出下图所示电路的传递函数、比例系数和时间常数。

解：应用复阻抗法得该系统称为比例微分环节。

其中，K=R2/R1称为比例系数，T=R2C 称为微分时间常数。

22)(1ω++a s 22)(ωω++a s A 、22)(ω++a s a 22)(ω+++a s a s 1111111+=+⋅=Cs R R sC R sC R Z 2)()(R s U Z s U o i =Ts K Cs R R R R Cs R R Z R s U s U s G i o +=+=+===2121122)1()()()(te at ωcos -sC R s U R s U o i /1)()(21+=Ts K Cs R R R R sC R s U s U s G i o 11/1)()()(11212+=+=+==[例3]．求出下图所示电路的传递函数、分度系数和时间常数。

解：应用复阻抗法得其中：分度系数 ，时间常数[例4]．求出下图所示电路的传递函数、分度系数和时间常数。

解：应用复阻抗法得 其中，分度系数 ，时间常数第三章 时域分析法三、自测题1．线性定常系统的响应曲线仅取决于输入信号的______________和系统的特性，与输入信号施加的时间无关。

2．一阶系统1/（TS+1）的单位阶跃响应为 。

3．二阶系统两个重要参数是 ，系统的输出响应特性完全由这两个参数来描述。

4．二阶系统的主要指标有超调量MP%、调节时间ts 和稳态输出C(∞)，其中MP%和ts 是系统的 指标，C(∞)是系统的 指标。

5．在单位斜坡输入信号的作用下，0型系统的稳态误差ess=__________。

6．时域动态指标主要有上升时间、峰值时间、最大超调量和__________。

7．线性系统稳定性是系统__________特性，与系统的__________无关。

8．时域性能指标中所定义的最大超调量Mp 的数学表达式是__________。

9．系统输出响应的稳态值与___________之间的偏差称为稳态误差ess 。

sC R R R s G s U s U c r c ++==122/11)()()(CsR R R R 11221++=Cs R R R R Cs R R 211212)1(+++=)/()()/()1(2121212112R R Cs R R R R R R Cs R R +++++=s R R C R R s R R C R R R R R R R R 21212112221221111+++⋅++⋅+=TS aTS a ++⋅=111221R R R a +=2121R R C R R T +=sC R R sC R s U s U s G r c c /1/1)()()(122+++==1)(1212+++=Cs R R Cs R 1)(12122121+++++=Cs R R Cs R R R R R Ts bTs ++=11212R R R b +=C R R T )(21+=10．二阶系统的阻尼比ξ在______范围时，响应曲线为非周期过程。

11．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差ess=______。

12．响应曲线达到过调量的________所需的时间，称为峰值时间tp。

13．在单位斜坡输入信号作用下，I型系统的稳态误差ess=__________。

14．二阶闭环控制系统稳定的充分必要条件是该系统的特征多项式的系数_____________。

15．引入附加零点，可以改善系统的_____________性能。

16．如果增加系统开环传递函数中积分环节的个数，则闭环系统的稳态精度将提高，相对稳定性将________________。

17．为了便于求解和研究控制系统的输出响应，输入信号一般采用__________输入信号。

18．当系统的输入具有突变性质时，可选择阶跃函数为典型输入信号。

（）19．暂态响应是指当时间t趋于无穷大时，系统的输出状态。

（）20．在欠阻尼0＜δ＜1情况下工作时，若δ过小，则超调量大。

（）21．远离虚轴的极点对系统的影响很小。

（）22．当系统的输入是随时间增长变化时，可选择斜坡函数为典型输入信号。

（）23．稳态响应是指系统从刚加入输入信号后，到系统输出量达到稳定值前（）24．闭环系统稳定的充要条件是系统所有特征根必须位于S平面的左半平（）25．若要求系统快速性好，则闭环极点应靠近虚轴。

（）1．控制系统的上升时间tr、调整时间ts等反映出系统的( )A.相对稳定性B.绝对稳定性C.快速性D.平稳性2．时域分析中最常用的典型输入信号是（）A.脉冲函数B.斜坡函数C.阶跃函数D.正弦函数3．一阶系统G(s)=K/(TS+1)的放大系数K愈小，则系统的输出响应的稳态值（）A.不变B.不定C.愈小D.愈大4．一阶系统G(s)= K/(TS+1)的时间常数T越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间( )A．越长B．越短 C．不变 D．不定5．二阶系统当0<δ<1时，如果增加δ，则输出响应的最大超调量将Mp（）A.增加 B.减小 C.不变 D.不定6．当二阶系统特征方程的根为具有负实部的复数根时，系统的阻尼比为（）A．δ<0 B．δ＝0 C．0<δ<1 D．δ≥17．已知单位反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差ess为常数，则此系统为（）A．0型系统B．I型系统 C．Ⅱ型系统D．Ⅲ型系统8．若一系统的特征方程式为(s+1)2(s－2)2+3＝0，则此系统是（）A．稳定的B．临界稳定的 C．不稳定的D．条件稳定的9．一般讲，如果开环系统增加积分环节，则其闭环系统的相对稳定性将( ) A.变好 B.变坏 C.不变D.不定10．控制系统的稳态误差ess反映了系统的（）A ．稳态控制精度B ．相对稳定性C ．快速性D ．平稳性11．已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ，该系统闭环系统是（ ）A ．稳定的B ．条件稳定的C ．临界稳定的D ．不稳定的12．下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（ ）A.劳斯判据B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特判据D.根轨迹法13．已知系统的特征方程为(s+1)(s+2)(s+3)=s+4，则此系统的稳定性为（ ）A ．稳定B ．临界稳定C ．不稳定D ．无法判断14．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的( )A ．代数方程B ．特征方程C ．差分方程D ．状态方程15．设一单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)= ，要求KV=20，则K=( )A ．10B ．20C ．30D ．4016．设G (s )H (s )= ，当k 增大时，闭环系统（ ）A ．由稳定到不稳定B ．由不稳定到稳定C ．始终稳定D ．始终不稳定17．过阻尼系统的动态性能指标是调整时间ts 和( )A ．峰值时间tpB ．最大超调量MpC ．上升时间trD ．衰减比Mp ／Mp ′18．设控制系统的开环传递函数为G(s)= ，该系统为( )A ．0型系统B ．1型系统C ．2型系统D ．3型系统[例1]已知系统的结构如下图所示，单位阶跃响应的超调量σ%=16.3%，峰值时间tp=1s 。