自动控制原理题目

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1、自动控制原理复习参考资料一、基本知识 11、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数,与外作用及初始条件无关。7、两个传递函数分别为G(s)与G(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G(s)+G(s),1 2 -12 以串联方式连接，其等效传递函数

2、为G(s)*G(s)。128、系统前向通道传递函数为G(s),其正反馈的传递函数为H(s),则其闭环传递函数为G (s)/(1-G(s)H(s)o9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G (s)，则闭环传递函数为G (s) /(1+G (s)。10、典型二阶系统中， =0707时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为4.3%。11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。14、对于有稳态误

3、差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t越小，即快速性越好s19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。21、对于线性系统，相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。22、根据校正装置的相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属

4、于相 位滞后校正装置，PID调节器属于相位滞后-超前校正装置。23、PID调节中的P指的是比例控制器，I是积分控制器，D是微分控制器。24、离散系统中信号的最高频谱为omax，则采样频率ss应保证3s=23max条件。26、在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为Z变换。27、离散系统中，两个传递函数分别为G (s)与G (s)的环节，以串联方式连接，连接点有采样开关,12其等效传递脉冲函数为G (z)G (z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为GG (z)。1 228、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。29、家用空调温度控制、电梯

5、速度控制等系统属于闭环控制系统；30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。二、基本知识21、开环控制系统的的特征是没有()A执行环节B.给定环节C反馈环节D.放大环节2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的()A、低频段B、中频段C、高频段D、均无关503、 若系统的开环传递函数为 50，则它的开环增益为()s(5s + 10)A.5B.10C.50D.1004、已知系统的开环传递函数为 50，则该系统的开环增益为()。(2 s + l)(s + 5)A、 50B、 25C、 10D、 55、开环频域性能指标中的相角裕度丫对应时域性能指标()。A、超调b

6、 % B、稳态误差e C、调整时间t D、峰值时间tsssp6、一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量?为()A.0 15?B.15 ?30?C.30?6O?D.6O?90?7、若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作()A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、关于传递函数，错误的说法是()A传递函数只适用于线性定常系统；B传递函数不仅取决于系统的结构与参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响;C传递函数一般是为复变量s的真分式；D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。9、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果()。A、增加积分环节B、提高系统的开环增益

7、KC、增加微分环节D、引入扰动补偿10、某系统的传递函数是G（s）=1 e-xs，则该可看成由（）环节串联而成。2 s + 1A.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时D.惯性、比例11、某系统的传递函数是G （s ）=1 ，则可等效为（）环节串联。s（s + 1）A.比例、积分B.积分、惯性C.惯性、微分D.微分、比例12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联（）进行校正。A.比例校正装置B.比例微分校正装置C.微分校正装置D.比例积分校正装置13、若某最小相位系统的相角裕度丫 0，则下列说法正确的是（）。A、不稳定；B、只有当幅值裕度k 1时才稳定； gC、稳定；D、不能判用相角裕

8、度判断系统的稳定性。14、最小相位系统的开环增益越大，其（）A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小 15、稳态误差e与误差信号E(s)的函数关系为()ssA. e = lim E(s) B. e = lim sE(s)s t0sss TOssC. e = lim E(s) D. e = lim sE(s)sssssTgs s16、若某串联校正装置的传递函数为上出，则该校正装置属于（）。100 s +1A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断17、对于离散控制系统，下例说法错误的是（）A.计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B.脉冲传递函数与采样开关的位

9、置有关C.Z变换是拉普拉斯变换的一种特殊形式D.零阶保持器是信号采样装置18、对于离散控制系统，下例说法错误的是（）A.脉冲传递函数与采样开关的位置有关B.零阶保持器是信号复现元件C.拉普拉斯变换的定理不适用于Z变换D.采样定理又称香农定理 19、当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时，对于II型系统其稳态误差为（）A.0B.0.1/kC.1/kD. ?20、II 型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为()A. - 60 (dB/dec) B. - 40 (dB/dec) C. - 20 (dB/dec) D.0 (dB/dec)Ts +121、某串联校正装置的传递函数为為，当01时，该装置为

10、()校正装置。B T s +11A.相位超前B.相位滞后C.相位滞后-超前D.参数量过少，无法判定22、开环频域性能指标中的相角裕度Y对应时域性能指标()。A、超调b % B、稳态误差e C、调整时间t D、峰值时间tsssp23、若某最小相位系统的相角裕度丫 0，则下列说法正确的是()。A、不稳定；B、只有当幅值裕度kg 1时才稳定; gC、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。24、下列哪种措施对提髙系统的稳定性没有效果()。A、增加开环极点；B、在积分环节外加单位负反馈;C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。25. 最小相位系统的开环增益越大，其()A.振荡次数越多B.稳定裕

11、量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小26. 稳态误差es与误差信号E(s)的函数关系为()A. ess=lim E(s) B. es toss=lim sE (s)s tOC. ess=lim sE (s)s T8=lim E(s) D. ess sT827. 一阶微分环节G(s) = 1 + Ts，当频率w = T时，则相频特性ZG(j)为()A.45B.-45C.90D.-9028主要用于产生输入信号的元件称为()A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件29. 某典型环节的传递函数是G (s )=丄，则该环节是()5 s + 1A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.微分环节30

12、. 在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的()A.是一种相位超前校正装置B.能影响系统开环幅频特性的髙频段C.使系统的稳定性能得到改善D.使系统的稳态精度得到改善三、读图分析能力1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？指出图示闭环控制系统中 1-7 各 部件分属什么元件或装置？闭环控制系统中的信号有哪些？指出图示闭环控制系统中信号 a-e 分 属什么信号？（参考分析例题：教材书第 5 页）2、衡量一个自动控制系统的性能指标有哪些？下图为某自动控制系统启动时的动态曲线，估算出 它们的动态指标。（参考分析例题：教材书第95页，实验二、实验三）（1）（2）（3）（4）3、自

13、动控制系统实物装置的定性分析。（1）指出系统的被控量、给定量、扰动量、反馈量、偏差 量；（2）分析其工作原理；（3）从给定量或扰动量变化开始，结合各环节功能与参数变化趋势，分 析系统如何自动调节。(1)（参考分析例题：教材书第10页，例1-5）四、计算与作图1、数学模型的建立与分析（考核内容：数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制）2、建立下图电路的数学模型、系统框图、伯德图(R=100KQ、R=1MQ、R=200KQ、0 1 2C=2uF、1C=0.25uF)23、系统的传递函数G （s） =Js（0.1s +1）试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode图。4、系统误

14、知某负反计算系统差分析，已 馈系统的输 r（t ）=2+41，的稳态误差。（参考：教材书第151-153页，本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加，分别计算两个信 号的误差，再相加即为总误差。注意本系统为非单位负反馈）10 55、系统结构如图，其中Gl(s) =, G2(s) =, H(s)=2，又设 r(t)=21,s + 5s(3s + 1)d( t)=0.5?1( t),求系统的稳态误差。(参考：分别计算给定误差与扰动误差，再相加即为总误差。本系统为非单位负反馈)五、系统分析题1、已知最小相位系统的开环对数幅频特性L (w)和串联校正装置的对数幅频特性L (w)如下图所

15、0c示，原系统的幅值穿越频率为w = 24.3rad /s :c1、写出原系统的开环传递函数G (s)，并求其相角裕度丫，并判断其稳定性；0 02、写出校正装置的传递函数G (s)；c3、 写出校正后的开环传递函数G (s)G (s)，画出校正后系统的开环对数幅频特性L (w)。0cGC2、3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L()如图所示：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、求系统的相角裕度丫。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？自动控制原理复习参考资料部分题目参考答案二、选择题：1-5, CB

16、ACA； 6-10, CBBCC； 11-15, BDCDB； 16-20, BDCAB四、计算题：1、解系统框图如下图所示：PI调解器比例滋门$十1)G2 (s)惯性积分叫-CT；+lSG4 (s) G5(s)G1 (s)丽=琼TD(1)图中为比例系数可调的比例积分(PI)调节器，其传递函数由图可见，此运放反馈回路取样电压不是而是经3.3K电位器与300电阻分压后的。3.6KQ反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为卩2。倍，因此其增益为峪二(112)凤/兔=(112)勺疋。/10疋0二(1 12)x5.!其时间常数爪硝ESxlO小6何为比例环节Q (s)二疋 二 & /兔二 100疋G/10疋G

17、 二 10O(3)&小为比例微分环节简二冬(洋曲，式中直3 =赵凤=20/10= 26 = R0Cq =10xl03 xO.lxlO5 =lxio-5s恥)为惯性环节K4T泸+1式中疋4 =47m/10 = 4.77； =47x103x2x10 =9.4x10_3）为积分环节为简化起见，一般将F由分压电路可知由于均为反相输入端输入，&中均应带一负号，由于书中约定, 此负号省略，最终极性有实际状况确定。此处由五个（奇数）环节，所以极性应变号，因此，此为负反馈。其反馈系数尸=0.1瓯几1尿=0.092、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联，形成单位负反馈，单独计算各环节 计算过程略，系统框图略，

18、伯德图参考如下3、解:系统有一比例环节：K = 10201ogl0 = 20（1.5分）1积分环节：（1分）s1惯性环节：转折频率为1/T=10（1.5分）四、系统分析题0.1s +120LogG(j卩） 1 14020-20厂、th-00.11103-20-40A-40ZG (j3)00.11103-450-900-135o-18Oo解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。故其开环传函应有以下形式G (s)二10/I1s ( s +1)( s + 1)1 2由图可知：1处的纵坐标为4 OdB,则L (1) = 20lg K = 40 ,得 K = 100故原

19、系统的开环传函为G0( s)=100s (s +10s +1)100s (0.1s + 1)(0.05s +1)求原系统的相角裕度Y :申(s) = 90 tg-10.13 tg-10.0530 0由题知原系统的幅值穿越频率为3 = 24.3rad / sc对最小相位系统丫 =-28 ;10F =1.6/iF（取1加）（3）严=ISO0 - arctan（0.1x70）- arctan（0.02 x70） = 43.6解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。K故其开环传函应有以下形式G (s) = 一1厂s ( s +1)(s + 1)1 2由图可知： = 1

20、处的纵坐标为40dB,则L(l) = 201g K = 40，得K = 1003 = 10和3 =100（2 分）1 2故系统的开环传函为GJs)二100（s Ns +1110人+1100丿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:开环频率特性G0(j)=100.j 100开环幅频特性Ao()=100开环相频特性：9 (s) = -90 -tg-10.1-tg-10.0103、求系统的相角裕度丫 ：幅值穿越频率沁31.6rad /sc对最小相位系统Y = 0临界稳定4、可以采用以下措施提髙系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后- 超前校正装置；增加开环零点；增加PI或PD或PID控制器；在积分环节外加单位负反馈。