自动控制理论二第1--2章习题

自动控制理论(二) 第一、二章测试题
一、填空题（每小题1分）
1、根据控制系统信号的形式，控制系统可分为________控制系统、________控制系统。

2、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：________、________和准确性。

3、信号流图中，节点可以把所有________的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的________。

4、在发电机开环励磁控制系统的基础上，增加______和反馈元件就构成了闭环励磁控制系统。

5、单位斜坡函数t 的拉氏变换为______。

6、采用比例-积分-微分（PID ）串联校正，可以兼顾系统的________与___________的改善。

7、常规控制器中定值元件的作用是产生 信号，其类型应与 来的信号一致。

8、根据控制系统元件的特性，控制系统可分为____ __ 控制系统、___ ___控制系统。

9、传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定
于 ，并且只适于零初始条件下的 系统。

10、框图等效变换的原则是，保持变换后与变换前的___________量不变。

11、积分环节的输出信号与输入信号的 成正比。

二、选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正
确答案的字母填写在括号内。

每题2分）
1、研究自动控制系统时常用的典型输入信号是（ ） A ．脉冲函数 B ．斜坡函数 C ．抛物线函数 D ．阶跃函数
2、PID 控制器的传递函数形式是（ ） A ．5+3s
B ．5+3s 1
C ．5+3s+3s
1
D ．5+
1
s 1+ 3、正弦函数sin ωt 的拉氏变换是（ ）
A ．
ω
+s 1 B ．2
2s ωω
+ C ．
2
2s s ω+ D ．2
2s 1ω+
4、随动系统中常用的输入信号是抛物线函数和( )
A. 阶跃函数
B. 脉冲函数
C. 正弦函数
D. 斜坡函数 5、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 ．PI
D 控制器 D ．P 控制器
6．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
7、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 8、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 9、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 10、运算放大器的特点为( )
A.高输入阻抗，高输出阻抗
B.高输入阻抗、低输出阻抗
C.低输入阻抗，高输出阻抗
D.低输入阻抗、低输出阻抗 11、根据控制系统元件的特性，控制系统可分为( )
A. 反馈控制系统和前馈控制系统
B. 线性控制系统和非线性控制系统
C. 定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 12、单位斜坡信号f(t)=t 的拉氏变换式是（ ） A.s 1 B. 2s 1 C. 1s 1 D. 3s 1 13、与开环控制相比较闭环控制的特征是（ ） A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节
14、常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是( ) A. PI B. PD C. ID D. PID 15、在程序控制系统中，给定值的变化是（ ）
A.固定的
B.未知的
C.按一定时间函数
D.随机的
16、自动控制系统的稳定性是指遇到阶跃扰动时，过渡过程结束后，被控量是否趋于（ ）
A.有限值
B. 零
C. 1
D. 无穷
三、名词解释（每小题3分）
1、传递函数的零点
2、恒值控制系统
3、前馈控制系统
4、前向通路
5、自动控制
6、传递函数的极点
7、反馈控制系统
四、问答题（每小题5分）
1、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么?
2、 试写出PID 控制器的传递函数。

3、某控制器的传递函数为G （s ）＝3（1＋2s ），试判断属何种类型控制器，并绘出单位阶跃响应曲线。

4、PD 控制器中的微分时间T d 对控制系统过渡过程有什么影响？
5、简要说明发电机闭环励磁控制系统工作原理。

五、分析题算题。

（每小题10分）
1、试建立题36图所示电路的传递函数，其中输入u(t)为电压源，y(t)为输出电压信号。

2、试图2所示求传递函数)
()
(C s R s
3、系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数
R(S)
C(S)。

E(s)
R(s)
G 1(s)
G 4(s)
C(s)
－ －
图2
G 2(s
G 3(s
－
自动控制理论(二)第一、二章测试题
参考答案及评分标准
一、单项选择题（每小题2分）
1——5、DCBDA 6——10、BDDBB 11——16、BBDDCA
二、填空题(每小题1分)
1、连续控制系统、离散控制系统
2、稳定性、快速性
3、输入支路、输出支路
4、比较元件
5、1/S2
6、稳态性能、动态性能
7、给定值、测量变送元件
8、线性控制系统、非线性控制系统9、系统的结构和参数、线性定常系统
10、输入变量和输出变量11、积分
三、名词解释（每小题3分）
1、传递函数的零点：传递函数分子多项式的根，称为传递函数的零点。

2、恒指控制系统：若自动控制系统的任务是保持被控量恒定不变，也即使被控量
在控制过程结束在一个新的状态时，被控量等于给定值。

3、前馈控制系统：直接依据扰动信号进行调节，扰动量是控制的依据，由于它没
有被控量的反馈信号，故不能形成闭合回路，它是一种开环控制系统。

4、前向通路：如果从输入节点到输出节点的通路上，经过任一节点不多于一次，
则此通路称为前向通路。

5、自动控制：应用控制装置自动地、有目的地控制或调节机器设备或生产过程，
使之按照人们规定的或是希望的性能指标运行。

6、传递函数的极点：传递函数分母多项式的根，称为传递函数的极点。

7、反馈控制系统根据被控量与给定值的偏差进行调节，最后使系统消除偏差，达到被控量等于给定值的目的，是一种闭环控制系统。

四、问答题（每小题5分）
1、传递函数与微分方程一样，它也是一种数学模型（数学表达式），不同的元件或系统，尽管它们的物理构成不同，但可能有相同的传递函数。

有相同传递函数的物理系统，其对应的物理量就有相同的动态特性。

2、PID控制器的传递函数：G(s)=Kp(1+T d s+1/T i s)= 1/δ(1+T d s+1/T i s)
3、这是比例微分（PD）控制器（3分）
4、T d选择过大，系统的动态偏差较小，但振荡加剧，过渡过程时间长；（2分）
T d太小，则动态偏差加大，过渡过程也不短，选择合适的T d，可获得较理想的动态特征。

（2分）
5、在闭环励磁控制系统中，增加了被控量电压的测量变送元件（1分），控制器A VR
的输出不仅取决于给定值u r，还与实际端电压uG有关。

（1分）
以A VR为比例调节为例，设发电机负荷发生变化，使机端电压uG下降，则有以下调节过程：
五、分析题算题。

（每小题10分）
1、解：输出阻抗Zo＝R2+1/C2s
输入阻抗：Zi=R1‖1/C1s +R2+1/C2s
传递函数：G(s)=Zo/Zi
=(1+R1C1s)(1+R2C2s)/[1+(R1C1+R2C2+R1C2)s+R1R2C1C2s2]
2、C(s)/R(s)=G1G2G3G4/(1+G1G2+G2G3+G3G4+ G1G2G3G4)
3、信号流图如下：
应用梅森公式求传递函数：
P1=G1G2G3G4G5,
L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2
△=1-（L1+ L2+L3）
△1=1
C s R s
G G G G G
G G G G G G H G G H
() ()=
+++
12345
1234231342 1
（资料素材和资料部分来自网络，供参考。

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