第一章习题答案1-1 试求图1-27系统的模拟结构图，并建立其状态空间表达式。
11K s K K p +sK s K p 1+s J 11sK n 22s J K b -++-+-)(s θ)(s U 图1-27系统方块结构图解：系统的模拟结构图如下：)(s U )(s θ---+++图1-30双输入--双输出系统模拟结构图1K pK K 1pK K 1+++pK n K ⎰⎰⎰11J ⎰2J K b ⎰⎰-1x 2x 3x 4x 5x 6x系统的状态方程如下：u K K x K K x K K x X K x K x x x x J K x J x J K x J K x x J K x x x pp p p n p b1611166131534615141313322211+--=+-==++--===∙∙∙∙∙∙阿令y s =)(θ，则1x y =所以，系统的状态空间表达式及输出方程表达式为[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∙∙∙∙∙∙654321165432111111112654321000001000000000000010010000000000010x x x x x x y uK K x x x x x x K K K K K K J K J J K J K J K x x x x x x p p pp npb1-2有电路如图1-28所示。
以电压)(t u 为输入量，求以电感中的电流和电容上的电压作为状态变量的状态方程，和以电阻2R 上的电压作为输出量的输出方程。
R1L1R2L2CU---------Uc---------i1i2图1-28 电路图解：由图，令32211,,x u x i x i c ===，输出量22x R y =有电路原理可知：∙∙∙+==+=++3213222231111x C x x x x R x L ux x L x R 既得22213322222131111111111x R y x C x C x x L x L R x u L x L x L R x =+-=+-=+--=∙∙∙写成矢量矩阵形式为：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡32121321222111321000*********x x x R y u L x x x CCL L R L L R x x x 。
第一章自动控制的一般概念一．是非题1．开环控制是一种反馈控制（×）2．开环控制的稳定性比闭环控制的稳定性要好（×）3．线形系统的主要特点是具有齐次性和叠加性(√)4．线性定常系统的各项系数是与时间有关的 (×）5．闭环控制的控制精度在很大程度上由形成反馈的测量元件的精度决定的（√)6．自动控制就是采用控制装置使被控对象自动的按给定的规律运行,使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按给定的规律变化（√)7．自动控制系统有两种最基本的控制形式即开环控制，闭环控制(√）二．选择题1．下述(D）不属于对闭环控制系统的基本要求。
(A)稳定性（B）准确性（C）快速性 (D）节能性2．自动控制系统一般由(D）组成（A）输入和输出（B）偏差和反馈 (C）控制量和扰动（D）控制器和被控对象3．在组成系统的元件中，（A）,即为非线形系统(A)只要有一个元、器件的特性是非线形的（B）有且只有一个元、器件的特性是非线形的（C）两个及两个以上的元、器件的特性是非线形的（D）所有的元器件的特性都是非线形的4．古典控制理论形成于(D）（A）2000年前 (B)1000年前（C）100年前（D）20 世纪20—40年代 5．对于一个自动控制、系统的性能要求可以该概括为三个方面：(A）快速性和准确性（A）稳定性（B）定常性（C）振荡性（D）抗干扰性6．传递函数的概念除了适用于定常系统之外，还可以描述(A）系统（A）线形时变（B）非线性定常（C）非线形时变（ D )以上都不是 7．在控制系统中被控制的物理量是被控量,直接改变被变量的元件称为（A)(A）执行元件 (B)控制元件（C）调节器（D）测量元件8．在通常的闭环控制系统结构中，系统的控制器和控制对象共同构成了(B）(A）开环传递函数（B）前向通道（C）反馈通道（D）闭环传递函数 9．下面数学模型中（D）是线形定常系统的外部描述（A）传递函数（B)微分方程 (C）频率特性（D）前面三种都是三．填空题1．自动控制系统的两种最基本形式即开环控制 ,闭环控制。
现代控制技术根底?一、单项选择题1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为〔A 〕A 、随动系统与自动调整系统B 、线性系统与非线性系统C 、连续系统与离散系统D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统2. 自动控制系统按系统号的特点来分类，可分为〔C 〕A 、随动系统与自动调整系统B 、线性系统与非线性系统C 、连续系统与离散系统D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统3. 普通机床的自动加工过程是〔C 〕A 、闭环控制B 、伺服控制C 、开环控制D 、离散控制4. 形成反应的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响〔B 〕A 、等于零B 、很大C 、很小D 、可以忽略5. 自动控制系统需要分析的问题主要有〔A 〕A 、稳定性、稳态响应、暂态响应B 、很大C 、很小D 、可以忽略6. 对积分环节进展比例负反应，则变为〔D 〕A 、比例环节B 、微分环节C 、比例积分环节D 、惯性环节7. 惯性环节的传递函数是〔A 〕A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(8. 比例环节的传递函数是〔B 〕A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(9. 微分环节的传递函数是〔D 〕A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(=D 、Ts s G =)(10. 积分环节的传递函数是〔C 〕A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)( 11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持〔C 〕A 、n m <B 、n m >C 、n m ≤D 、n m ≥12. f 〔t 〕=0.5t +1，则L [f 〔t 〕]=〔B 〕A 、s s 15.02+B 、s s1212+ C 、25.0s D 、s s +221 13. f 〔t 〕=2t +1，则L [f 〔t 〕]=〔B 〕A 、s s 122+B 、s s122+ C 、22s D 、s s +221 14. 通常把反应信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为〔C 〕A 、闭环传递函数B 、前向通道传递函数C 、开环传递函数D 、误差传递函数15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为〔A 〕A 、闭环传递函数B 、前向通道传递函数C 、开环传递函数D 、误差传递函数16. 单位脉冲信号的拉氏变换为〔B 〕A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 317. 单位阶跃信号的拉氏变换为〔A 〕A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 318. 单位斜坡信号的拉氏变换为〔C 〕A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 319. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于〔D 〕A 、1B 、无穷大C 、稳态值D 、零20. 当稳定系统到达稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为〔B 〕A 、扰动误差B 、稳态误差C 、暂态误差D 、给定偏差21. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差围取2％时，调整时间为〔A 〕A 、t s =4τB 、t s =3τC 、t s =2τD 、t s =τ22. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差围取5％时，调整时间为〔B 〕A 、t s =4τB 、t s =3τC 、t s =2τD 、t s =τ23. 根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s 平面左半部的为系统全部的〔C 〕A 、零点B 、临界点C 、极点D 、零点和极点24. 对二阶系统当10<<ξ时，其为〔B 〕A 、过阻尼系统B 、欠阻尼系统C 、零阻尼系统D 、临界阻尼系统25. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素〔A 〕A 、符号改变的次数B 、为负值的个数C 、为正值的个数D 、为零的次数26. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素〔B 〕A 、符号改变的次数B 、为负值的个数C 、为正值的个数D 、为零的次数27. 典型二阶系统的开环传递函数为〔C 〕A 、阻尼振荡角频率B 、阻尼特性C 、时间常数D 、无阻尼固有频率28. 时间常数T 的大小反映了一阶系统的〔A 〕A 、惯性的大小B 、输入量的大小C 、输出量的大小D 、准确性29. 典型二阶系统的特征方程为〔C 〕A 、022=+s s n ξωB 、0222=++n n s ωξωC 、0222=++n n s s ωξω D 、022=++n n s s ωξω 30. 调整时间t s 表示系统暂态响应持续的时间，从总体上反映系统的〔C 〕A 、稳态误差B 、瞬态过程的平稳性C 、快速性D 、阻尼特性31. 伯德图低频段渐近线是34dB 的水平直线，传递函数是〔A 〕A 、1250+sB 、5500+sC 、s 50D 、225s32. 过40=c ω且斜率为-20dB/dec 的频率特性是〔C 〕A 、4040+ωjB 、)40(40+ωωj jC 、)101.0(40+ωωj j D 、)101.0(402+-ωωj33. 在ω＝10 rad/s 处，相角滞后90° 的传递函数是〔D 〕A 、1020+s B 、20500+sC 、11010502++s s D 、11.001.0502++s s34. 放大器的对数增益为14dB ，其增益K 为〔B 〕A 、2B 、5C 、10D 、5035. 过40=c ω且斜率为-40dB/dec 的频率特性是〔D 〕A 、4040+ωj B 、)40(40+ωωj jC 、)101.0(40+ωωj jD 、)101.0(16002+-ωωj36. 以下传递函数中不是．．最小相位系统的是〔C 〕A 、1020+sB 、20500+-sC 、156502--s sD 、451502+++s s s37. 伯德图低频段渐近线是20dB 的水平直线，传递函数是〔D 〕A 、12100+s B 、5500+sC 、250+sD 、110+s38. 在ω＝20 rad/s 处，相角滞后45° 的传递函数是〔B 〕A 、1220+s B 、20500+sC 、12050+sD 、110+s 39. 系统的截止频率愈大，则〔B 〕A 、对高频噪声滤除性能愈好B 、上升时间愈小C 、快速性愈差D 、稳态误差愈小40. 进展频率特性分析时，对系统的输入信号为〔B 〕A 、阶跃信号B 、正弦信号C 、脉冲信号D 、速度信号41. 积分环节的相角为〔A 〕A 、-90ºB 、90ºC 、-180ºD 、180º42. 系统开环奈氏曲线与负实轴相交时的频率称为〔B 〕A 、幅值交界频率B 、相位交界频率C 、幅值裕量D 、相位裕量43. 在具有一样幅频特性的情况下，相角变化围最小的是〔C 〕A 、快速响应系统B 、非最小相位系统C 、最小相位系统D 、高精度控制系统44. 微分环节的相角为〔B 〕A 、-90ºB 、90ºC 、-180ºD 、180º45. 系统开环奈氏曲线与单位圆相交时的频率称为〔A 〕A 、幅值交界频率B 、相位交界频率C 、幅值裕量D 、相位裕量46. 串联校正装置11)(21++=s T s T s G c ，假设其为滞后校正，则应该〔B 〕 A 、T 1>T 2B 、T 1<T 2C 、T 1=T 2D 、T 1≠T 247. 假设在系统的前向通路上串联比例－微分〔PD 〕校正装置，可使〔A 〕A 、相位超前B 、相位滞后C 、相位不变D 、快速性变差48. 硬反应指的是反应校正装置的主体是〔C 〕A 、积分环节B 、惯性环节C 、比例环节D 、微分环节49. 串联校正装置11)(21++=s T s T s G c ，假设其为超前校正，则应该〔B 〕 A 、T 1>T 2B 、T 1<T 2C 、T 1=T 2D 、T 1≠T 250. 假设在系统的前向通路上串联比例－积分〔PI 〕校正装置，可使〔B 〕A 、相位超前B 、相位滞后C 、相位不变D 、快速性变好51. 软反应指的是反应校正装置的主体是〔D 〕A 、积分环节B 、惯性环节C 、比例环节D 、微分环节52. 校正装置的传递函数是101.011.0++s s ，该校正是〔A 〕 A 、比例微分校正 B 、近似比例积分校正C 、比例积分校正D 、比例积分微分校正53. 比例－积分〔PI 〕校正能够改善系统的〔C 〕A 、快速性B 、动态性能C 、稳态性能D 、相对稳定性54. 硬反应在系统的动态和稳态过程中都起〔D 〕A 、超前校正作用B 、滞后校正作用C 、滞后－超前校正作用D 、反应校正作用55. PD 校正器又称为〔B 〕A 、比例－积分校正B 、比例－微分校正C 、微分－积分校正D 、比例－微分－积分校正56. 闭环采样系统的稳定的充分必要条件为：系统特征方程的所有根均在Z 平面的〔D 〕A 、左半平面B 、右半平面C 、单位圆外D 、单位圆57. 采样控制系统中增加的特殊部件是〔A 〕A 、采样开关和采样信号保持器B 、采样开关和模数转换器C 、采样信号保持器和数模转换器D 、采样开关和信号发生器58. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆的正实轴上，则其暂态分量〔B 〕A 、为衰减振荡函数B 、按指数规律衰减C 、是发散的D 、衰减越慢59. 单位阶跃函数的Z 变换是〔C 〕A 、1B 、z 1C 、1-z zD 、zz 1- 60. 采样信号保持器的作用是将采样信号恢复为〔A 〕A 、连续信号B 、离散信号C 、输出信号D 、偏差信号61. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆的负实轴上，则其暂态分量〔A 〕A 、为衰减振荡函数B 、按指数规律衰减C 、是发散的D 、衰减越慢62. 单位脉冲函数的Z 变换是〔A 〕A 、1B 、z 1C 、1-z zD 、zz 1- 63. 采样控制系统的闭环脉冲传递函数的极点距z 平面坐标原点越近，则衰减速度〔B 〕A 、越慢B 、越快C 、变化越慢D 、变化越快64. 为了使采样控制系统具有比拟满意的暂态响应性能，闭环极点最好分布在〔D 〕A 、单位圆外的左半部B 、单位圆外的右半部C 、单位圆的左半部D 、单位圆的右半部65. 在工程实际中，为了保证采样过程有足够的准确度，常取ωs 为〔C 〕A 、2～4ωma*B 、3～5ωma*C 、5～10ωma*D 、8～12ωma*66. 状态变量描述法不仅能反映系统输入和输出的关系，而且还能提供系统〔D 〕A 、全部变量的信息B 、外部各个变量的信息C 、线性关系D 、部各个变量的信息67. 能观标准型的系统矩阵是能控标准型系统矩阵的〔C 〕A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵68. 约当标准型的系统矩阵是对角线阵，对角线元素依次为〔C 〕A 、零点B 、开环极点C 、系统特征根D 、各局部分式的系数69. 在现代控制理论中采用的状态变量描述法，又称为〔D 〕A 、全部变量描述法B 、外部描述法C 、线性描述法D 、部描述法70. 能观标准型的控制矩阵是能控标准型输出矩阵的〔C 〕A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵71. 线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的〔B 〕A 、行数为nB 、秩为nC 、列数为nD 、行列式值为n72. 系统状态变量的个数等于系统〔C 〕A 、全部变量的个数B 、外部变量的个数C 、独立变量的个数D 、部变量的个数73. 能观标准型的输出矩阵是能控标准型控制矩阵的〔C 〕A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵74. 线性定常系统状态完全能观的充分和必要条件是，其能观性矩阵的〔B 〕A 、行数为nB 、秩为nC 、列数为nD 、行列式值为n75. 一个状态变量为n 维的单输入，单输出系统，下面说确的是〔A 〕A 、系数阵A 为n ×n 维B 、控制阵B 为1×n 维C 、输出阵C 为n ×1维D 、A ，B ，C 三个阵均为n ×n 维二、计算题76. 求如下图系统的微分方程，图中*(t)为输入位移，y(t)为输出位移。
