自动控制复习题

第一章绪论1.自动控制理论的三个发展阶段是（经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论）2.偏差量指的是（给定量）与反馈量相减后的输出量3.负反馈是指将系统的（输出量）直接或经变换后引入输入端，与（输入量）相减，利用所得的（偏差量）去控制被控对象，达到减少偏差或消除偏差的目的。4.对控制系统的基本要求有（稳定性、快速性、准确性）5.稳定性是系统正常工作的必要条件，，要求系统稳态误差（要小）6.快速性要求系统快速平稳地完成暂态过程，超调量（要小），调节时间（要短）7.自动控制理论的发展进程是（经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论）8.经典控制理论主要是以（传递函数）为基础，研究单输入单输出系统的分析和设计问题第二章自动控制系统的数学模型1.数学模型是描述系统输出量，输入量及系统各变量之间关系的（数学表达式）2.传递函数的分母多项式即为系统的特征多项式，令多项式为零，即为系统的特征方程式，特征方程式的根为传递函数的（极点），分子的形式的根是传递函数的（零点）3.惯性环节的传递函数为（11Ts）4.惯性环节的微分方程为（T)()(tdtdc+c（t）=r(t)5.振荡环节的传递函数为（G（s）=nnss2222）6.系统的开环传递函数为前向通道的传递函数与反馈通道的传递函数的（乘积）7.信号流图主要由（节点和支路）两部分组成8.前向通道为从输入节点开始到输出节点终止，且每个节点通过（一次）的通道9.前向通道增益等于前向通道中各个支路增益的（乘积）10.在线性定常系统中，当初始条件为零时，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比称作系统的（传递函数）11.传递函数表示系统传递，变换输入信号的能力，只与（结构和参数）有关，与（输入输出信号形式）无关12.信号流图主要由两部分组成：节点和支路，下面有关信号流图的术语中，正确的是（B）A．节点表示系统中的变量或信号B．支路是连接两个节点的有向线段，支路上的箭头表示传递的方向，传递函数标在支路上C．只有输出支路的节点称为输入节点，只有输入支路的节点为输出节点，既有输入支路又有输出支路的节点称为混合节点D．前向通道为从输入节点开始到输出节点终止，且每个节点通过（一次）的通道，前向通道增益等于前向通道中各个支路增益的乘积13.求图示无源网络的传递函数U。（s）/Ui(s)解：根据电压之比等于阻抗之比，可得网络的传递函数为Ui(s)(s)U0=sCLsRsCs2211221//)(1R)C1Ls)//((R=)1()]())(1[()(11221122221sCRLsRLsRsCRsCLsRsCC14.求无源网络的传递函数U。（s）/Ui（s）解：根据电压之比等于阻抗之比，可得网络的传递函数为）（）。（sisUU=CsLsRRCsLsR1//)(1//)(212=2121212)(RRRsLCRRLCsRLs15.求图示有源网络的传递函数U。（s）/Ui（s）解：根据电压之比等于阻抗之比，可得网络的传递函数为）（）。（sisUU=-sCRsCR112211//=-)1)(1(221112sCRsCRsCR=-)1)(1(21sTsTKs其中：T1=R1C1;T2=R2C2;T31=R3C1;T32=R3C216.求图示有源网络的传递函数U。（s）/Ui（s）解：流过R1的电流为I0（s）=sCRsUi111)(=sCsCRsUi1111)(流过R2的电流为I1(s)=-32222s1s1*sRCRCRU）。（*s1s1222CRC=-32232s)s(RRCRRU。令I0（s）=I1（s），得网络的传递函数为）（）。（sisUU=-sCsCRRRsCRR111322321=-1)(1132122132sCRsRRCsCCRR17.求图示有源网络的传递函数U。（s）/Ui（s）解：设第一级和第二级运算放大器的输出端电压分别为u1和u2，根据运放电路的虚地概念，可以列出如下方程组0)(RsUi+0)(RsU。=-sCRsU1111//)(sCURsU22211)(4032)()(RsURsU消去中间变量U1(s)和U2（s），整理得系统的闭环传递函数为)1()()(1133204141sCRsCRRRRRRRsUisU。18.已知系统结构图如下，画出信号流图，然后利用梅森公式求系统的传递函数。解：有两条前进通道：P1=G1G2P2=G2G3有一个回路：L1=-G1G2H1其余因式为：△1=△2=1其特征式为：△=1-L1=1+G1G2H1所以传递函数为：12132211)()(HGGGGGGsRsC19..已知系统结构图如下，画出信号流图，然后利用梅森公式求系统的传递函数。解：一条前向通道：P1=G13个回路：L1=-G1L2=-G1L3=-G2所以：∑La=-（2G1+G2）有一对互不接触的回环：∑Lb=G1G2其余因式为：△1=1+G2其特征式为：△=1-∑La+∑Lb=1+2G1+G2+G1G2所以传递函数为：21212121)1()()(GGGGGGsRsC第三章时域法1.设某一闭环控制系统的单位阶跃响应为c（t）=1-e-3t+e-4t,则该系统的闭环传递函数为（)4)(3(1262sssss））。2.若某系统的单位脉冲响应为g(t)=10e-0.2t+5e-0.5t,则该系统的闭环传递函数为（)5.0)(2.0(1515sss）。3.在自动控制系统中，对控制系统性能的三点要求是：稳定性、准确性、快速性4.二阶系统的超调量表达式为（σ%=e-ξπ／21）5.系统特征方程的全部跟都在左平面的充分必要条件是劳斯表的第一列系数都是（正）。6.设系统的初始条件为零，其微分方程为0.5c(t)+c(t)=10r(t),则系统的单位阶跃响应为（1/1+Kp）。7.在劳斯表中，若某一行元素全为零说明闭环系统存在（共轭复）根。8.在劳斯表中，若某一列的元素从上至下为3、0.7、9、-5，则该系统在s右半平面的极点数是（1）。9.已知单位负反馈系统开环传递函数G（s）=)20(16ss,则阻尼比ζ=（2.5）。10.已知一阶惯性环节的传递函数为G（s）=1Tsk，则在单位阶跃信号r(t)=1(t)作用下的相应c(t)=（k-keTt=k(1-eTt)11.一阶系统中，当调节时间ts=3T，对应的误差带是（5%）。12.某系统在输入信号r(t)=1+t的作用下，测得输出相应为c(t)=t+0.9-0.9e-10t，已知初始条件为零，系统的传递函数为（G（s）=1010s=)11.01s）。13.系统零初始条件下的单位阶跃响应为c(t)=1-1.25e-1.2tsin(1.6t+53.1。)，系统的传递函数为（G（s）=44.252ss）。14.已知二阶系统的传递函数为G（s）=44.242ss，则阻尼比为（0.6）。15.单位负反馈系统的开环传递函数为G（s）=)11.0(ssK，阻尼系数ζ=0.5时的K值为（10）。16.单位负反馈系统的开环传递函数为G（s）=)4)(2(1sss，则闭环传递方程为（s(s+4)(s+2)+1=0）。17.已知某二阶系统的单位阶跃响应为等幅振荡曲线，则该系统的阻尼比的取值为（0）。18.控制系统稳定的充分必要条件是，系统所有闭环绩点都在s平面的（左）半部分。19.某I型系统的输入信号为单位阶跃信号，则该系统的稳态误差为（0）。20.在典型二阶系统中，当阻尼比的值等于1的时候，其闭环系统根的情况是（两个相等负实根）。21.采用负反馈连接后，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，最后完全消失D.需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能22.下列那种措施对改善系统的精度没有效果（C）A.增加积分环节B.增加微分环节C.提高系统的开环增益D.引入扰动补偿23.若系统增加合适的开环零点，则下列说法不准确的是（C）A.可改善系统的快速性和稳定性B.会增加系统的信噪化C.会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动D.可增加系统的稳定性24.已知单位复反馈的开环传递函数为G（s）=)5(16ss，则系统的输出响应曲线为（B）A.发散的B.衰减的C.等幅震荡的D.单调上升的25.自动控制系统在输入信号和干扰信号同时存在时，其稳态误差是（A）。A.两者稳态误差之和B.两者稳态误差较小者C.两者稳态误差较大者D.输入信号的稳态误差26.已知系统的开环传递函数为G（s）=)5)(11.0(100ss，则系统的开环增益为（B）A.100B.1000C.20D.50027.已知某控制系统闭环特征方程s5+2s4-s-2=0,则系统是（B）A.稳点的B.不稳定的C.临界稳定D.不确定28.单位负反馈系统的开环传递函数为）（）（ssRC=)11.0(100ss，则闭环系统函数为（B）。A.G（s）=10001.01002ssB.G（s）=1001.01002ssC.G（s）=100010002ssD.无法计算