自动控制复习题

一、试用结构图等效化简或梅逊公式求图1所示系统的传递函数)()(s R s C图1解：结构图等效解：所以：432132432143211)()(G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= 梅逊公式解：图中有1条前向通路，3个回路，有1对互不接触回路，，，2111432111G G L G G G G P -==∆= ，，，21321323432)(1L L L L L G G L G G L +++-=∆-=-=43213243214321111)()(G G G G G G G G G G G G G G P s R s C ++++=∆∆=二： 分别用结构图等效变换和梅逊公式求图2-3所示系统的传递函数。

)(s R )(2s G )(1s G )(s C -)(3s G -图2-3解：用梅逊公式求取系统传递函数。

由图2-3知，系统有1个回路，有2条前向通路。

因此有)()(321s G s G L =∑-=-=)()(1132s G s G L a ∆1)(1)(222111=-===∆∆s G P s G P 根据梅逊公式，系统的传递函数为)()(1)()()()(322121s G s G s G s G P s R s C k kk --==∑=∆∆三、试用结构图等效化简和梅逊增益公式求图1所示各系统的传递函数)()(s R s C图1解：所以： 2321212132141)()(H G G H G H G G G G G G s R s C ++++= （e ）图中有2条前向通路，3个回路，，，，∆=∆==∆=242132111G P G G G P ，，，，)(132123*********L L L H G G L H G L H G G L ++-=∆-=-=-= 2321212132141122111)()(H G G H G H G G G G G G P P P P s R s C ++++=∆∆+=∆∆+∆=二、 设图2（a ）所示系统的单位阶跃响应如图2（b ）所示。

一、选择题1. 二阶系统的传递函数,则该系统是（B ）A。

临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统D。

零阻尼系统2。

设系统的特征方程为，则此系统（A ）A.稳定B。

临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。

3。

某单位反馈系统的开环传递函数为：，当k=( C）时，闭环系统临界稳定.A。

10 B。

20 C。

30 D.404.稳态误差e ss与误差信号E(s)的函数关系为（B）A。

B. C. D。

5. 系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求,称为（A )A。

最优控制 B.系统辨识C。

系统分析D。

最优设计6。

与开环控制系统相比较,闭环控制系统通常对( B）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。

A.输出量B。

输入量C。

扰动量D。

设定量7。

在系统对输入信号的时域响应中,其调整时间的长短是与（D）指标密切相关.A.允许的峰值时间B.允许的超调量C.允许的上升时间D。

允许的稳态误差8. 某典型环节的传递函数是，则该环节是（ C )A.比例环节B。

积分环节C。

惯性环节 D.微分环节9. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（C )A.并联越过的方块图单元B.并联越过的方块图单元的倒数C.串联越过的方块图单元D.串联越过的方块图单元的倒数10.时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（D ）A.上升时间B。

峰值时间C。

调整时间 D.最大超调量11。

设系统的特征方程为,则此系统中包含正实部特征的个数为（D )A。

0 B。

1 C.2 D。

312。

如果被调量随着给定量的变化而变化,这种控制系统叫（B ）A。

恒值调节系统B。

随动系统C。

连续控制系统 D.数字控制系统13。

与开环控制系统相比较,闭环控制系统通常对（B ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号.A。

输出量 B.输入量 C.扰动量D。

设定量14。

直接对控制对象进行操作的元件称为（D）A。

给定元件 B.放大元件 C.元件 D.执行元件15。

自动控制原理判断题1.线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。

（）2.开环控制是一种反馈控制。

（）3.开环控制的稳定性比闭环控制的稳定性要好。

（）4.系统的脉冲响应可以作为系统的数学模型( )。

5.线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。

（）6.系统的脉冲响应趋于零时，系统才是稳定的。

（）7.惯性环节的输出量不能立即跟随输入量变化，存在时间上的延迟，这是由于环节的惯性造成的。

（）8.比例环节又称放大环节，其输出量与输入量之间的关系为一种固定的比例关系。

（）9.积分环节的输出量与输入量的积分成正比。

（）10.闭环系统的极点是稳定的实极点，则阶跃响应是无超调的。

（）11.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。

( )12.线性系统的主要特点是具有齐次性和叠加性。

（）13.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。

( )14.如果把在无穷远处和在零处的的极点考虑在内，而且还考虑到各个极点和零点的重复数，传递函数G(s)的零点总数与其极点数不等。

（）15.静态速度误差系数k v 反映了系统对速度信号响应的速度误差( )。

16.s平面上根轨迹与虚轴的交点可以通过特征方程的劳斯表辅助方程求得。

（）17.稳态误差为无穷大的系统是不稳定的系统。

（）18.系统开环对数幅频特性在高频段的幅值，直接反应了对输入端高频干扰信号的抑制能力。

高频段的分贝值越低，表明系统的抗干扰能力越强。

（）k (ts +1)19.单位负反馈系统的开环传递函数为，式中k > 0, t > 0 ,则该系统的稳定性与t 的s2大小无关（）20.频率为ω的正弦信号加入线性系统后该系统的稳态输出将也是同频率的。

（）21.幅频特性相同的系统相频特性必相同。

（）22.串联滞后校正是利用校正网络的滞后特性从而改善系统性能的。

（）23.系统开环对数幅频特性在高频段的幅值，直接反应了对输入端高频干扰信号的抑制能力。

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)()(t d t dc +c （t)=r(t) 5. 振荡环节的传递函数为（G （s ）=nn s s 2222ωζωω++）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 。

第一章 习题1. 闭环和开环控制各有什么优缺点？开环: 结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。

但不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。

闭环:具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起的误差，控制精度高。

缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。

2．随动、恒值、程序控制系统。

按给定值变化规律分有：随动、恒值、程序控制系统。

3．开环、闭环、复合控制系统。

按系统结构分有：开环、闭环、复合控制系统4. 对一个自动控制系统的性能要求可以概括为哪几个方面 ？ 可以归结为稳定性、准确性（精度）和快速性。

第三章 习题一、基本概念1.最大超调量： 直接说明控制系统的阻尼特性。

2. 过渡过程时间：在过渡过程的稳态线上，用稳态值的百分数∆（通常%2%5=∆=∆或）作一个误差允许范围，过渡过程曲线进入并永远保持在这一允许误差范围内，进入允许误差范围所对应的时间叫过渡过程时间。

3. 峰值时间： 欠阻尼系统单位阶跃响应输出达到最大值时对应的时间。

4. 上升时间：在单位阶跃信号作用下，欠阻尼二阶系统输出第一次达到最终稳态值所对应的时间。

5. 闭环主导极点：假如距虚轴较远的闭环极点的实部与距虚轴最近的闭环极点的实部的比值大于或等于5，且在距虚轴最近的闭环极点的附近不存在闭环零%100)()()(⋅∞∞-=c c tp c p σ点。

这个距虚轴最近的闭环极点将在系统的过渡过程中起主导作用，称之为闭环主导极点。

它常以一对共轭复数极点的形式出现。

6. 稳态误差：稳态误差ess是系统的误差响应达到稳定时的值，是对系统稳态控制精度的度量，是衡量控制系统最终精度的重要指标。

7.开环静态位置放大倍数KP8.开环静态速度放大倍数Kv9.开环静态加速度放大倍数Ka二、问答题1、线性连续系统稳定的充要条件是什么？答：系统特征方程式的根全部具有负实部。

一、单项选择题：1． 线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( C )A ．线性系统有外加输入,非线性系统无外加输入。

B ．线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入.C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。

D ．线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。

2．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 ( B ）A ．代数方程B ．特征方程C ．差分方程D ．状态方程 3． 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （ D ）A ．脉冲函数B ．斜坡函数C ．抛物线函数D ．阶跃函数4．设控制系统的开环传递函数为G （s)=)2s )(1s (s 10++,该系统为 （ B )A ．0型系统B ．I 型系统C ．II 型系统D ．III 型系统5．二阶振荡环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 ( B )A ．—270°B ．—180°C ．—90°D ．0°6. 根据输入量变化的规律分类,控制系统可分为 ( A ）A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B 。

反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统 C.最优控制系统和模糊控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统7．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ）,则其等效传递函数为 （ C ）A ．)s (G 1)s (G + B ．)s (H )s (G 11+C ．)s (H )s (G 1)s (G +D ．)s (H )s (G 1)s (G -8． 一阶系统G （s ）=1+Ts K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 )A ．越长B ．越短C ．不变D ．不定9．拉氏变换将时间函数变换成 （ D ）A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数10．线性定常系统的传递函数,是在零初始条件下 （ D )A ．系统输出信号与输入信号之比B ．系统输入信号与输出信号之比C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 11．若某系统的传递函数为G(s ）=1Ts K+，则其频率特性的实部R （ω）是 （ A ） A ．22T 1Kω+B ．-22T 1Kω+C ．T1K ω+D ．—T1Kω+12。

自动控制原理复习题一、单项选择【1题】：二阶系统的闭环增益加大(1)快速性能好(2)超调量愈大(3)t提前 (4)对动态特性无影响p【2题】：欠阻尼二阶系统,ξω两者都与n(1)%σ有关 (2) %σ无关(3)t有关(4) p t无关p【3题】：一阶系统的闭环极点越靠近s平面的原点，其(1)响应速度越慢 (2)响应速度越快(3)准确度越高 (4)准确度越低【4题】：系统时间响应的瞬态分量(1)是某一瞬时的输出值(2)反映系统的准确度(3)反映系统的动特性(4)只取决于闭环极点【5题】：典型欠阻尼二阶系统中再加入一个闭环零点，则(1)对动态性能无影响 (2) %σ↓(3) %σ↑(4)t↑p【6题】：稳态速度误差的正确含义为(,A v均为常值)(1) []=下输出速度与输入速度间的稳态误差r t A t().1(2)[]=下输出位置与输入位置间的稳态误差().1r t A t(3) ()=下输出位置与输入位置间的稳态误差r t Vt(4) ()=下输出速度与输入速度间的稳态误差r t Vt【7题】：已知某系统的型别为v ，输入为()n r t t =(n 为正整数)，则系统稳态误差为零的条件是(1) v n ≥ (2)v n >(3) v n ≤(4)v n <【8题】：单位反馈开环传函为22354s s ++，则其开环增益,,n K ξω分别为： (1)542,,63(2) 25,36(3) 1,212(4)15,26【9题】：系统开环传递函数as bs s GH -+=2)(（a>0,b>0）,闭环稳定条件是：①、a>b ②、b>a ③、a=b④、b>=a【10题】：单位反馈系统，4532)(2++=s s s G 则其n K ωξ,,分别是 ①、34,65,2 ②、22,65,32③、2,65,21④、2,2125,21 二、多项选择题【1题】典型二阶系统单位阶跃响应如图，则可以确定该系统： (1). 是0.707ξ<的欠阻尼系统 (2). 开环增益2K = (3). 超调量%80%σ=(4). 调节时间2s t t = (5). 是0型系统 【2题】若系统1．开环稳定，闭环不一定稳定。

自动控制原理复习题自动控制原理填空题1.PID 调节中的“P ”指的是控制器。

2.输入相同时，系统型次越高，稳态误差越。

3.描述系统的微分方程为()()()()t x t x dtt dx dt t x d i =++230202，则频率特性=)(ωj G 。

4.对控制系统的首要要求是系统具有。

5.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号。

6.一般讲系统的位置误差指输入是所引起的输出位置上的误差。

7.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使发生变化。

8.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和来做出判断。

9.二阶系统当共轭复数极点位于±45?线上时，对应的阻尼比为。

10.远离虚轴的闭环极点对的影响很小。

11.系统闭环极点之和为。

12.“经典控制理论”的内容是以为基础的。

13.对控制系统的首要要求是系统具有。

14.对单位反馈系统来讲，偏差信号和误差信号。

15.一般讲系统的位置误差指输入是所引起的输出位置上的误差。

16.延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使发生变化。

17.若要全面地评价系统的相对稳定性，需要同时根据相位裕量和来做出判断。

18.惯性环节和积分环节的频率特性在上相等。

19.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越_ _越好。

20.“经典控制理论”的内容是以为基础的。

21.某典型环节的传递函数是21)(+=s s G ，则系统的时间常数是。

22.反馈控制原理是原理。

23.PID 调节中的“P ”指的是控制器。

24.主要用来产生偏差的元件称为元件。

25.设积分环节的传递函数为sK s G =)(，则其频率特性幅值A (ω)= 。

26.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。

27.开环控制系统的的特征是没有。

28.二阶系统当共轭复数极点位于±45?线上时，对应的阻尼比为。

29.远离虚轴的闭环极点对的影响很小。

30.系统闭环极点之和为。

自动控制理论复习题一、名词解释：1、频率响应 2、反馈 3、稳态误差4、最大超调量 5、单位阶跃响应6、相位裕量7、滞后一超前校正；8、稳态响应；9、频率特性；10、调整时间；11、峰值时间；12、截止频率；13、谐振峰值；14、谐振频率15、幅值穿越频率；16、相位穿越频率；17、幅值裕量；18、自动控制、19、状态变量、20、零阶保持器二、分别建立图示系统的微分方程，求传递函数，并说出图（c ）,(d)属于何种 较正网络。

图中)(t x i ，)(0t x 为输入、输出位移；)(t u i ，)(0t u 为输入、输出电压。

三、已知系统方框图如下，求传递函数)(,)(,)(000s X s X s X)(a )(b )t )t )(c )(t x i 1)(0t x )(d )(0s )(b X i )s X i )s四、已知系统的开环的幅相特性（Nyguist ）如图所示，图中P 为开环传递函数G(s)H(s)五、计算 1、设某二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，如果该系统为单位反馈型式，试确定其开环传递函数。

2、某系统如图所示，n p t 调整时间 s t 。

（设误差带宽度取±2％ ）)(c )(a))(a )(b ))六、已知系统的开环传递函数)()(s H s G 的幅频特性曲线如图示，且)()(s H s G 为最小相位系统。

试求)()(s H s G = ？七、某系统的开环传递函数为)12()1()()(-+=s s sK s H s G ，试画出其乃奎斯特图，并说明当K取何值时系统稳定？八、已知系统闭环传递函数为))()(01221101a s a s a s a s a a s a s X s X n n n n i +++⋅⋅⋅+++=-- 试证明系统对速度输入的稳态误差为零。

十、判断正误1、各项时域指标（最大超调量，调整时间等）是在斜坡信号作用下定义的。

2、对于结构不稳定系统，可以通过改变某些系统结构参数而使其稳定。

一：填空题1、控制系统的基本要求是（稳定性）、（快速性）、（准确性）。

2、线性定常控制系统的传递函数是零初始条件下，（输出变量）与（输入变量）的拉氏变换之比。

3、一个稳定的线性系统的稳态误差取决于（系统型别）、（开环增益）与（输入信号的类型和幅值）。

4、常用的校正方式有（串联校正）、（反馈校正）、(前馈校正)（复合校正）。

5、反馈控制原理是（利用偏差消除偏差）。

6、线性系统的基本特性是可以应用叠加原理，即具有（齐次性）与（可叠加性）。

7、一个线性定常控制系统稳定的充分必要条件是（闭环极点均严格位于s 左半平面）。

8、线性系统的频率特性包括（幅频特性）与（相频特性）。

9、若负反馈前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ），则开环传递函数为（)()(s H s G ），闭环传递函数为（)()(1)(s H s G s G +）。

10、在斜坡函数的输入作用下，（0）型系统的稳态误差为无穷大。

11、在斜坡函数的输入作用下，（Ⅱ）型系统的稳态误差为零。

12、一阶惯性环节的传递函数11+Ts ，它的幅频特性的数学式是（2211T ω+），它的相频特性的数学式是（T ωarctan -）。

13、已知系统的开环传递函数为)23(33)(2+++=s s s s s G ,称之为（Ⅰ）型系统，系统的开环极点为（-1），（-2），（0），零点为（-1）。

14、惯性环节的传递函数表达式为G （s ）=（11+Ts ）。

15、一阶微分环节的传递函数表达式为G （s ）=（1+Ts ）。

16、积分环节的传递函数表达式为G （s ）=（s1）。

17、在斜坡函数的输入作用下，（0）型系统的稳态误差为无穷大。

18、函数t e t f 63)(-=的拉氏变换式是（63+s ）。

19、一阶微分环节的传递函数为1s τ+，它的幅频特性的数学式是，它的相频特性的数学式是（arctan ωτ）。

20、控制系统常用的校正方式（串联校正）、（并联校正）、（前馈校正）、（复合校正）。