自动控制原理考试试题库

1期末复习题概念题一、填空题1、把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统。2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数和结构有关，与输入和初始条件无关。3、最大超调量只决定于阻尼比，越小，最大超调量越小。4、已知系统频率特性为151j，当输入为ttx2sin)(时，系统的稳态输出为11sin(210)101ttg。5、校正装置的传递函数为TsaTssGc11)(，系数a大于1，则该校正装置为超前校正装置。6、如果max为)(tf函数有效频谱的最高频率，那么采样频率s满足条件max2s时，采样函数)(*tf能无失真地恢复到原来的连续函数)(tf。二、单选题1、闭环控制系统的控制方式为D。A.按输入信号控制B.按扰动信号控制C.按反馈信号控制D.按偏差信号控制2、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是D。A.1TsKB.))((bsassdsC.)(assKD.)(2assK3、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S平面极点数P=0，系统型号1v，则系统A。1j0A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.稳定性不能确定24、串联滞后校正是利用B，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。A．校正装置本身的超前相角B．校正装置本身的高频幅值衰减特性C．校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减D．校正装置富裕的稳态性能5、设离散系统闭环极点为iiizj，则C。A．当0i时，其对应的阶跃响应是单调的；B．当0i时，其对应的阶跃响应是收敛的；C．当221ii时，其对应的阶跃响应是收敛的；D．当0i时，其对应的阶跃响应是等幅振荡。三、是非题1、对于线性定常负反馈控制系统，(1)它的传递函数随输入信号变化而变化(×)(2)它的稳定性随输入信号变化而变化(×)(3)它的稳态误差随输入信号变化而变化(√)(4)它的频率特性随输入信号变化而变化(×)(5)它的特征方程是唯一的(√)(6)劳斯判据是根据系统闭环特征方程系数判别闭环系统稳定性的一种准则(√)(7)奈氏判据是根据系统闭环频率特性判别闭环系统稳定性的一种准则(×)2.减小或消除系统给定稳态误差的措施包括(1)减小系统开环增益(×)(2)在系统的前向通路或主反馈通路设置串联积分环节(√)3．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性和稳定裕量(√)4、已知离散系统差分方程为)()1(3)(2)1(3)2(krkrkckckc则脉冲传递函数为23132zzz(√)3计算题一、某闭环控制系统如图所示，其中sssG11，210()(10)Gsss，2Hs1、试求该系统的开环传递函数和闭环传递函数。2、试用劳斯判据判断该系统的稳定性。解答：1、系统开环传递函数为12220(1)()()()()()(10)sGsHsGsGsHsss系统开环传递函数为123212()()10(1)()1()()()102020GsGsssGsGsHssss2、则其特征方程为1()()0GsHs即321020200sss由劳斯判据：根据特征方程的系数，列写劳斯表为3210120102020102019020200ssss劳斯表中第一列系数均大于零，所以闭环系统稳定G1(s)G2(s)R(s)C(s)H(s)E(s)4二、下图是简化的飞行控制系统结构图，试选择参数1K和tK，使系统的6n、1。25(8)ss1KrctKs解答：系统的闭环传递函数为11211112222525()(8)2525()(825)251(8)(8)2ttnnnKKCsssKsRssKKsKKKssssss令21125368252216ntnKKK得11.44K，0.111tK。三、已知单位反馈系统开环传函为5()(0.21)Gsss，1、求系统的、n及性能指标%和st（5％）；2、分别求()1rt，()rtt，2()rtt时的稳态误差。解答：1、由闭环传递函数2222()25()1()5252nnnGssGsssss所以25n225n从而得出0.55n2(/1)%100%16.3%ne3.5(5%)1.4snts52、该系统为Ⅰ型系统，开环增益5K()1rt，()0sse()rtt，11()5sseK2()rtt，()sse四、已知某个单位反馈控制系统，开环对数幅频特性分别如图所示，写出这个系统的开环传递函数表达式并计算系统的截止频率c。解答：开环传递函数为)1(10)(sssG由()0cL得出1020log0cc所以103.16c或者由20020log1logc得出103.16c五、已知系统的开环传递函数为：10()(0.11)(0.041)Gssss1、绘出对数渐近幅频特性曲线以及相频特性曲线；2、确定系统的开环截止频率c和稳定裕度。6解答：1、该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的，K=1020lgK=20dB1111100.1T2211250.04T低频为积分放大环节，在1，K=20分贝处作-20dB/dec直线在10处作-40dB/10dec直线，在25处作–60dB/10dec直线011()900.10.04tgtg因此相角从-90度单调递减到-270度2、10()20log0100100.1ccccL0110()9010.4156.8ctgtg00180()23.2c六、离散系统结构图如下图所示，采样周期0.5T秒。1、写出系统开环脉冲传递函数)(zG；2、判断4K时系统稳定性。7解答：1、12111()(1)11(1)()TsTKeKKTzGzZZZzZssssszze代入0.5T，得0.50.5()(1)()KzGzzze3、系统闭环特征方程为0.520.50.5()(1)()0.5(10.5)0DzzzeKzzeKze代入4K，得20.50.5(1)0zeze两个特征根为1,20.20.75zj由于1,21z所以闭环系统稳定。七、某离散系统如图所示。1、写出系统开环脉冲传递函数()Gz；2、判断该系统的稳定性。()rt()et()et()ct0.2Ts解答：1、设5()(10)Gsss，则开环脉冲传递函数为101010511()[()]()0.5()(10)100.5(1)0.5()1(1)()TTTGzGsZsssszzzezzezze0.2T，所以220.5(1)()(1)()zeGzzze2、系统的闭环特征方程式为1()0Gz即220.5(1)10(1)()zezze整理得222(1.50.5)0zeze两个特征根为1,20.350.11zj，由于1,21z所以闭环系统稳定。5(10)ss)11.0(1SS8自动控制理论2011年7月23日星期六9课程名称:自动控制理论（A/B卷闭卷）一、填空题（每空1分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()Gs，则G(s)为G1（s）+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率n根号2，阻尼比根号2/2，该系统的特征方程为s^2+2s+2，该系统的单位阶跃响应曲线为衰减震荡。5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105ttgtee，则该系统的传递函数G(s)为10/（s+0.2s）+5/（s+0.5s）。6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tgtgT，则该系统的开环传递函数为K（Xs+1）/s(Ts+1)。8、PI控制器的输入－输出关系的时域表达式是u(t)=Kp[e(t)+1/tle(t)dt]，其相应的传递函数为Kp[1+1/Ts]，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能性能。二、选择题（每题2分，共20分）1、采用负反馈形式连接后，则(D)A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果(A)。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。3、系统特征方程为0632)(23ssssD，则系统(C)10A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数2Z。4、系统在2)(ttr作用下的稳态误差sse，说明(A)A、型别2v；B、系统不稳定；C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节。5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是(D)A、主反馈口符号为“-”；B、除rK外的其他参数变化时；C、非单位反馈系统；D、根轨迹方程（标准形式）为1)()(sHsG。6、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标(A)。A、超调%B、稳态误差sseC、调整时间stD、峰值时间pt7、已知开环幅频特性如图2所示，则图中不稳定的系统是(B)。系统①系统②系统③图2A、系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定8、若某最小相位系统的相角裕度0，则下列说法正确的是(C)。A、不稳定；B、只有当幅值裕度1gk时才稳定；C、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。9、若某串联校正装置的传递函数为1011001ss，则该校正装置属于(B)。A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c处提供最大相位超前角的是：BA、1011ssB、1010.11ssC、210.51ssD、0.11101ss11三、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。图3四、（共20分）系统结构图如图4所示：1、写出闭环传递函数()()()CssRs表达式；（4分）2、要使系统满足条件：707.0,2n,试确定相应的参数K和；（4分）3、求此时系统的动态性能指标st,00；（4分）4、ttr2)(时，求系统由()rt产生的稳态误差sse；（4分）5、确定)(sGn，使干扰)(tn对系统输出)(tc无影响。（4分）五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rKGsss: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）；（8分）2、确定使系统满足10的开环增益K的取值范围。（7分）六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L如图5图412所示：1、写出该系统的开环传递函数)(0sG；（8分）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分）3、求系统的相角裕度。（7分）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？（4分）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；在积分换届外加单位负反馈。13试题二一、填空题（每空