自动控制理论第三章练习题

《自动控制理论》（二）第三章测试题一、单项选择题(每小题2分)1.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比ξ保持不变时，()A.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的峰值时间tp越大B.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的峰值时间tp越小C.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的峰值时间tp不变D.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的峰值时间tp不定11.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的()A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是12.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和()A.阶跃函数B.脉冲函数C.正弦函数D.抛物线函数3．二阶系统当01时，如果增加，则输出响应的最大超调量p将（）A.增加B.减小C.不变D.不定2．一阶系统G(s)=1TsK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7．主导极点的特点是（）A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近5.系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的()A.实轴上B.虚轴上C.左半部分D.右半部分11.对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自然振荡频率ωn保持不变时，()A.阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts越大B.阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts越小C.阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts不变D.阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts不定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7.一阶系统的阶跃响应，()。A.当时间常数T较大时有超调B.当时间常数T较小时有超调C.有超调D.无超调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15.设单位负反馈控制系统的开环传递函数Go(s)=)as(sK，其中K0,a0，则闭环控制系统的稳定性与（）A.K值的大小有关B.a值的大小有关C.a和K值的大小有关D.a和K值的大小无关10.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程式的所有系数都是正数是系统稳定的()。A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是15.对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比ξ保持不变时，()。A.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp越大B.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp越小C.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp不变D.无阻尼自然振荡频率ωn越大，系统的超调量σp不定7．当二阶系统的根分布在右半根平面时，系统的阻尼比ξ为（）A．ξ0B．ξ=0C．0ξ1D．ξ19．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10．已知系统前向通道和反馈通道的传递函数分别为G（s）=sK1)s(H,)1s(s10h，当闭环临界稳定时，Kh值应为（）A．-1B．-0.1C．0.1D．12．若系统的特征方程式为s3+4s+1=0，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9．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pC．上升时间trD．衰减比p／p′13．一阶系统G(s)=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6．当二阶系统的根分布在根平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（）A．0B．=0C．01D．≥19．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2．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．ζ0B．ζ＝0C．0ζ1D．ζ≥13．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7．一阶系统1)(TsKsG的时间常数T越小，则系统的响应曲线达到稳态值的时间（）A．越短B．越长C．不变D．不定3．如果高阶系统的一个极点在根平面上的位置与一个零点的位置十分靠近，则该极点对系统的动态响应（）A．没有影响B．几乎没有影响C．有影响D．是否有影响，不太清楚4．采用零、极点对消法是为了使控制系统（）A．减少超调量B．降低阶数C．改善快速性D．改善动态和稳态性能8．已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）=1sK,则系统稳定时K的范围为（）A．K0B．K0C．K1D．K2二、填空题(每小题1分)10.如果要求系统的快速性好，则_极点_____应距离虚轴越远越好。20．一阶系统1Ts1的单位阶跃响应为y(t)=1-e-t/T(t≥0)。3.用时域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_阶跃函数__。9.如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离_虚轴__越远越好。18.在单位斜坡输入信号的作用下，0型系统的稳态误差ess=___∞__。19.时域动态指标主要有上升时间、峰值时间、最大超调量和调整时间。21.特征函数F(s)的极点是系统开环传递函数的__________。24.时域性能指标中所定义的最大超调量σp的数学表达式是__________。4.分析稳态误差时，将系统分为0型系统、1型系统、2型系统…，这是按开环传递函数的___积分__环节数来分类的。6.系统稳定的充分必要条件是其闭环传递函数的极点都在s平面__虚轴_的左半部分。7.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越___远__越好。18．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为__0ξ1__。19．G(s)=1Ts1的环节称为___惯性__环节。22．系统输出响应的稳态值与___________之间的偏差称为稳态误差ess。21.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和__ωn__。25.线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在根平面的__左半_部分17．二阶系统的阻尼比ξ在_≥1_范围时，响应曲线为非周期过程。18．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差ess=__0____。17．在单位斜坡输入信号作用下，I型系统的稳态误差ess=__K__。22．一阶系统TssG11)(的单位脉冲响应为_____________。三、名词解释(每小题2分)5.主导极点28．稳态误差ess28．偶极子28．稳态速度误差系数KV四、简答题(每小题4分)2.在0ξ1,ξ=0,ξ≥1三种情况下，标准二阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么?36．高阶系统中哪些闭环极点对系统的影响可以忽略？4.在0ξ1,ξ=0,ξ≥1三种情况下，试画出标准二阶系统的单位阶跃响应。1.试写出二阶振荡环节的传递函数。2.试写出一阶惯性环节的单位斜坡响应。31．设二阶系统的闭环传递函数为2nn22ns2s)s(G，当01时，试说明它的特征方程和特征根是什么?并将特征根在根平面上表示出来，再说明系统是否稳定?31．设一阶系统的闭环传递函数为G(s)=,试分析并画出其不同时间常数T（T1T2T3）时的单位阶跃响应曲线。五、计算题1.设系统的闭环传递函数为Gc(s)=nnnss2222，试求最大超调量σp=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。37．已知单位反馈控制系统的开环传递函数为)5s(s4)s(G0求1）单位阶跃响应；2）单位斜坡响应。1.设系统的闭环传递函数为GC(S)=2nn22ns2s,试求ξ=0.6、ωn=5rad/s时单位阶跃响应的上升时间tr、峰值时间tP、最大超前量σP和调整时间ts(△=±5%)。2.设单位反馈（即H(s)=1）系统的开环传递函数G(s)=1)s1)(Ts(TK21，试求其单位阶跃响应时的稳态误差ess。39．通过试验测得某一系统在单位阶跃函数r(t)作用下的闭环输出响应为y(t)=1+0.2e-60t-1.2e-10t，试求该系统的闭环传递函数Y(s)/R(s)，阻尼比ξ和自然振荡频率ωn。（10分）34．设单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)=)4s)(1s(s10试确定位置误差系数Kp、速度误差系数Kv及加速度误差系数Ka，以及当输入r(t)=1(t)+2t时系统的稳态误差essr。34．设单位反馈控制系统的开环传递函数为G0(s)=当参考输入r(t)=4t+8t2时，试求系统的稳态误差essr。35．设控制系统的方框图如题35图所示，当输入信号r1(t)＝1(t)，r2(t)＝2t同时作用时，试计算系统的稳态误差essr。35．一单位反馈控制系统的开环传递函数为)1(1)(sssG，试求（1）系统的ζ及ωn；（2）最大超调量(%)p及上升时间tr和调整时间%)2(st。35．设有单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=)1(TssK，其单位阶跃响应曲线如题35图所示，试确定K、T的参数值。