2015自动控制原理复习习题答案

1自动控制原理复习提纲一、单选题1．根据控制元件的特性，控制系统可分为（B）。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.恒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2．系统的动态性能包括（D）。A．稳定性、准确性B．快速性、稳定性C．稳定性、平稳性D．平稳性、快速性3．传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（C）。A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号与初始条件4.如下图所示系统的闭环传递函数Gk(s)=（C）。A.133212321()GGGHGGGHB.123212321()GGGHGGGHC.123231()1GGGHGHD.123321232()1()GGGGHGGGH5．设系统的传递函数为15251)(2sssG，则系统的阻尼比为（A）。A.0.5B.1C.0.2D.1.26.适合应用传递函数描述的系统是（A）。A.单输入、单输出的线性定常系统B.单输入、单输出的线性时变系统C.单输入、单输出的定常系统D.非线性系统7.二阶系统的传递函数为14412ss,则其无阻尼固有频率n和阻尼比依次为（B）。A.1,0.5B.0.5,1C.2,1D.1,28.主导极点的特点是（D）。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9.增大系统的开环增益，将使系统跟随稳态误差(B)。C(s)－R(s)－G3H1G1G2+H22A.变大B.变小C.不变D.不能确定10.非单位负反馈系统，其输出为C(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为（D）。A．()()()ESCSHSB．()()()()ESRSCSHSC．()()()()ESRSHSCSD．()()()()ESRSCSHS11.典型二阶系统的阻尼比ξ=0时，其单位阶跃响应是（B）。A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.阻尼衰减振荡曲线D.发散增幅振荡曲线11．如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡，则其阻尼比（C）。A．ξ0B．ξ=0C．0ξ1D．ξ≥112.设系统的开环传递函数为1()(1)(5)Gssss，则其频率特性的奈氏曲线与负实轴交点的频率值ω为（C）rad/s。A．5B．1/5C．5D．1/513．二阶系统当01时，若增加，则输出响应的最大超调量p将（B）。A.增加B.减小C.不变D.不定14.单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是（C）。A.在()1()rtRt时，输出速度与输入速度的稳态误差B.在()1()rtRt时，输出位置与输入位置的稳态误差C.在()rtVt时，输出位置与输入位置的稳态误差D.在()rtVt时，输出速度与输入速度的稳态误差15．一阶系统G(s)=1TsK的放大系数K愈小，则输出响应的稳态误差值（D）。A.不变B.不定C.愈小D.愈大16．在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是(C)。A.低频段B.中频段C.高频段D.无法反映16．伯德图中的低频段反映了系统的（A）。A.稳态性能B.动态性能C.抗高频干扰能力D.以上都不是16.表征系统的动态性能的是系统的开环对数幅频特性L(ω)的(B)。A.低频段B.中频段C.高频段D.低频段的斜率大小17．某最小相位系统的开环对数幅频曲线如图所示，则其对应的开环传递函数为（B）。3A．)1)(1(1312sssB．)1)(1(1321sssC．)1)(1(1213sssD．)1)(11)(1(321ssss18.如果系统在开环是稳定的，则闭环系统的相位稳定裕量满足（A）。A.γ0°B.γ0°C.γ30°D.γ=-180°19.若开环传函为1)(TssKsG,此时相位裕量和Ｋ的关系是（B）。A.随K增加而增大B.随K增大而减小C.与K值无关D.以上都不是20.设开环系统的频率特性为2)1(1)(jjG,则其频率特性的极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点的频率值ω为（B）rad/s。A.0.1B.1C.10D.221．设单位负反馈系统的开环传函为G(s)=3)1s(22，那么它的相位裕量的值为（D）A.15ºB.60ºC.30ºD.45º22．某校正环节传递函数Gc(s)=1s101s100，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（D）A.(0,j0)B.(1,j0)C.(1,j1)D.(10,j0)23．下列串联校正的传递函数中,能在)s/(c11处提供最大相位超前角的是（A）。125.61)4(1125.6)3(15.214.0)2(14.015.2)1(ssssssss24．设系统校正前后的对数幅频特性曲线如图所示，则通过校正下列没有改变的参数为（A）。A．系统的型vB.带宽（0，b）C.相角裕度D.截止频率c425．若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统（C）。A．位置误差系数为0B．速度误差系数为0C．含两个积分环节D．含两个理想微分环节26．下列哪种措施对改善系统的精度没有效果(A)。A．增加微分环节B．提高系统的开环增益KC．增加积分环节D．引入扰动补偿27．高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（D）。A．准确度越高B．准确度越低C．响应速度越快D．响应速度越慢28．已知开环幅频特性如下图所示，则图中不稳定的系统是（B）。系统①系统②系统③A．系统①B．系统②C．系统③D．都不稳定29．有一电网络，其传递函数为11)(TsTssGc，若此网络作为滞后校正环节使用，则其系数必须符合（A)。A．1B．1C．任意D．1030．PID控制器的输入输出关系的时域表达式是（D）。A．1()[()()]putKetetdtTB．()()()ppdetutKetKdtC．()()putKetD．0()()()()tpppiKdetutKetetdtKTdt30.PI控制规律指的是(B)。A．比例、微分B．比例、积分C．积分、微分D.比例、积分、微分531．采样系统结构如图所示，求闭环系统的脉冲传递函数为（D）。A．)(11zGHB．)()(11zHzGC．)(1)(zGHzGD．)()(1)(zHzGzG二、填空题1.根据有无反馈，控制系统可分为两类：开环控制系统、闭环控制系统。2．闭环系统稳定的充要条件是全部闭环极点均位于左半s平面。6.系统的微分方程为rbdtdrbyadtdyadtyda0101222在零初始条件下，以r为输入，y为输出的系统的传递函数为___bsbasasa102210_____。2.已知单位闭环负反馈系统的开环传递函数为)0,0(,)1(TkTssk，则该系统的阻尼比ζ为制Tk21法，自然振荡频率n为制Tkn；当10时，该系统的阶跃响应曲线为衰减振荡曲线，当1时，该系统的阶跃响应曲线为单调上升曲线。当1时，该系统为临界阻尼系统，当0.707时，该系统获得最佳过渡过程。3.如图2所示的RC电路的传递函数)(sG15.05.0ss，频率特性)(jG15.05.0jj，当tcos)t(Ui25时，稳态输出)t(U0为)452cos(25t。4.在频率校正法中，串联超前校正是利用串联校正装置在系统的中频区产生相角超前，以提高系统的相位裕量，且使幅值穿越频率c增大，从而系统的响应速度加快。6．已知单位反馈系统的开环传递函数为)1Ts(sK)s(G，若要求带宽增加a6倍，相位裕量保持不变，则K应为aK，T应为T/a。7．最小相位系统的开环对数幅频特性三频段分别反映的系统性能是①低频段反映稳态特性法；②中频段反映动态特性法；③高频段反映法抗高频干扰能力。8．最大超调量p反映了系统暂态过程的平稳性，调节时间st总体上反映了系统的快速性。9．已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示，其传递函数分别为：（a）：10()(101)(0.051)Gssss_；（b）：100(0.51)()(1)(0.011)(0.051)sGsssss。（a）（b）10．设某最小相位系统的相频特性为101()()180()tgtgT，则该系统的开环传递函数为2(1)(1)KssTs，其开环幅频特性为2222211KT。三、计算题1．已知系统的结构图如图所示，图中)(sR为输入信号，)(sN为干扰信号，试求传递函数)()(sRsC，)()(sNsC。解：令0)(sN，求)()(sRsC。图中有3条前向通路，2个回路。（1分），，，，，，1113421324321421GGGPGGPGGP7，，，)(121432421LLGGLGGL（3分）则有434242143423322111)()(GGGGGGGGGGGPPPsRsC（1分）令0)(sR，求)()(sNsC。有1条前向通路，回路不变。（1分），，1141GP（1分）则有43424111)()(GGGGGPsNsC（1分）2．某最小相角系统的开环对数幅频特性如图4-82所示。要求（1）写出系统开环传递函数；（2）利用相角裕度判断系统的稳定性；（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。解（1）由题4-29图可以写出系统开环传递函数如下：)120)(11.0(10)(ssssG（2）系统的开环相频特性为20arctan1.0arctan90)(截止频率1101.0c相角裕度85.2)(180c故系统稳定。（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数)1200)(1(100)(ssssG其截止频率10101cc而相角裕度85.2)(18011c故系统稳定性不变。所以，系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应加快。83．试根据奈氏判据，判断题4-80图(1)～(10)所示曲线对应闭环系统的稳定性。已知曲线(1)～(10)对应的开环传递函数如下（按自左至右顺序）。解题4-13计算结果列表题号开环传递函数PNNPZ2闭环稳定性备注1GsKTsTsTs()()()()1231110-12不稳定2GsKsTsTs()()()1211000稳定3GsKsTs()()210-12不稳定4GsKTssTsTT()()()()1221211000稳定5GsKs()30-12不稳定6GsKTsTss()()()12311000稳定7GsKTsTssTsTsTsTs()()()()()()()561234111111000稳定8GsKTsK()()11111/20稳定9GsKTsK()()111101不稳定10GsKsTs()()11-1/22不稳定94．已知一单位反馈控制系统，其被控对象G0(s)和串联校正装置Gc(s)的对数幅频特性分别如图5-86(a)、(b)和(c)中0L和CL所示。要求：（1）写出校正后各系统的开环传递函数；（2）分析各)(sGC对系统的作用，并比较其优缺点。解(a)未校正系统开环传递函数为Gsss020101()()14.1420100c26.351014.14arctan90180)(180000c采用迟后校正后1101)()(sssGac)11.0)(110()1(20)()()(0)(sssssGsGsGac画出校正后系统的开环对数幅频特性如图解5-37(a)所示。10有1.0120ca，2ca55)(180caaa可见高频段被压低14.14226.3