欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应为一条衰减振荡曲线

机电控制工程基础作业1、一、简答题1、对控制系统的基本要求通常有哪些？稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性。

2.人工控制的恒温箱，人工调节过程包括哪些内容？1).观测恒温箱内的温度(被控制量)与要求的温度(给定值)进行比较，得到温度2)．的大小和方向根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电阻丝的电流以调节温度回复到要求值。

人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差3.对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的暂态过程可能有哪些？单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程4.开环控制系统有哪两个主要特点？开环控制是一种最简单的控制方式，其特点是，在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。

5.闭环控制系统的主要特点是什么？闭环控制的特点是，在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。

6．什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制系统（或闭环控制系统）。

7．控制系统按其结构可分为哪3类？控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。

8．举例说明什么是随动系统。

这种系统的控制作用是时间的未知函数，即给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量)的变化，这样的系统称之为随动系统。

随动系统应用极广，如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等等。

9、自动控制技术具有什么优点？⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导等等。

在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程11、什么是数学模型？描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做系统的数学模型。

选择题（共 10 道试题，共30分。

）峰值h(t p)超出终值h(∞)的百分比叫超调量。

已知系统闭环传递函数为：φ(s)=1/0.25s2+0.707s+1则系统的ts（5％）是（或者则系统的ωn为2）(或者：则系统的超调σ％为0.043)（或者：则系统的阻尼比ξ为0.707）阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间叫上升时间。

在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为振幅按指数规律衰减的简谐振荡6. 阶跃响应到达并保持在终值h(∞)+ -5%误差带内所需的最短时间；有时也用终值的+ -2％误差带来定义叫调节时间。

阶跃响应第一次达到终值h(∞)的50％所需的时间叫延迟时间。

一阶微分环节波德图渐近线斜率为20dB/dec二阶系统的临界阻尼比是 1 ？以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是没有超调量？下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的有s+2/(s+3)(s+2)下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是s+1/(2s+1)(3s+1)劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？线性定常系统20db/dec,通过ω=1点的直线。

单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( 1/S )。

单位斜坡函数的拉氏变换结果是(1/S2)。

以下控制系统按结构分类正确的是开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统阶跃响应越过稳态值h(∞)达到第一个峰值所需的时间叫峰值时间。

某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？单调上升当时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的误差为5%～2%。

3T< t<4T临界阻尼条件下二阶系统的输出为单调上升曲线。

阶跃响应到达并保持在终值％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的％误差带来定义叫调节时间。

当时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的误差为5%～2%。

二阶系统的单位阶跃响应欠阻尼状态曲线一、引言在控制理论中，二阶系统的单位阶跃响应欠阻尼状态曲线是一个重要的概念。

它反映了一个系统在欠阻尼状态下对输入信号的响应情况，是探讨系统稳定性、振荡特性和动态响应的重要工具。

本文将从二阶系统的定义开始，逐步深入探讨其单位阶跃响应欠阻尼状态曲线的特点和意义。

二、二阶系统的定义二阶系统是指具有两个自由度的动态系统，它可以用微分方程描述其动态特性。

在控制理论和工程实践中，二阶系统的表现形式多种多样，例如振动系统、电气系统、机械系统等等。

在对二阶系统进行分析时，常常需要了解它的单位阶跃响应欠阻尼状态曲线，以便全面理解系统的动态特性。

三、单位阶跃响应欠阻尼状态曲线的特点对于一个欠阻尼的二阶系统，其单位阶跃响应曲线常常呈现出以下特点：1. 振荡幅度大：由于缺乏阻尼，系统在受到单位阶跃输入后会出现明显的振荡，振荡幅度通常较大。

2. 振荡频率高：欠阻尼状态下，系统的自然频率对振荡频率的影响比较明显，常常表现为振荡频率较高。

3. 衰减缓慢：缺乏阻尼导致单位阶跃响应的振荡幅度衰减较慢，系统的响应时间较长。

以上特点使得欠阻尼的二阶系统在实际控制和工程应用中需要特别注意，因为它的振荡特性可能对系统的稳定性和性能产生重要影响。

四、单位阶跃响应欠阻尼状态曲线的意义通过对欠阻尼的二阶系统单位阶跃响应曲线的分析，我们可以深刻理解系统的振荡特性和动态响应特点。

这对于控制系统的设计和优化具有重要意义。

在实际工程中，我们常常需要针对欠阻尼的系统进行补偿和控制，以确保系统的稳定性和性能。

了解单位阶跃响应欠阻尼状态曲线的意义是至关重要的。

五、个人观点和理解作为文章撰稿人，我个人认为深入理解二阶系统的单位阶跃响应欠阻尼状态曲线对于控制理论和工程应用都具有重要意义。

通过对系统振荡特性和动态响应的深入分析，我们可以更好地设计控制算法和优化系统性能。

在工程实践中，对于欠阻尼系统的控制和补偿也需要特别注意，以确保系统的稳定性和可靠性。

山东建筑大学电气工程及其自动化专业2020-2021第二学期自动控制原理一、单选题1．下面哪种控制属于自动控制（） [单选题]A．自行车速度控制B．收音机音量控制C．汽车驾驶控制D．空调器的温度控制(正确答案)2．下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（） [单选题]A．稳定性B．复现性(正确答案)C．快速性D．准确性3．下列常用来描述静态特性的数学模型是（） [单选题]A．微分方程B．代数方程(正确答案)C．差分方程D．传递函数4．指数函数.其拉氏变换为（） [单选题]A. 1B.(正确答案)C.D5．典型的二阶振荡环节的传递函数为（）。

[单选题]A.(正确答案)B.C.D.6．下列不属于动态性能指标的是（） [单选题]A稳态误差(正确答案)B上升时间C峰值时间D最大超调量7．不属于控制系统设计过程步骤的是（） [单选题]A根据需要制定技术指标B根据技术指标设计若干解决方案C根据理论分析选择解决方案(正确答案)D对所选择方案做细节设计8．系统的闭环传递函数为，则系统的极点为（）。

[单选题]A.B.(正确答案)C.D.9．根轨迹的分支与（）数目相等。

[单选题]A开环极点(正确答案)B闭环极点C开环零点D闭环零点10．某环节传递函数，则其频率特征的奈奎斯特图终点坐标为（）。

[单选题] A.B.C.D.(正确答案)11．下面哪种控制属于人工控制（） [单选题]A导弹飞行控制B 汽轮机的转速控制C 人造卫星控制D汽车驾驶控制(正确答案)12．自动控制系统不稳定的过渡过程是（）。

[单选题]A.发散振荡过程(正确答案)B.衰减振荡过程C.单调过程D.以上都不是13．下列不是用来描述动态方程的数学模型是（） [单选题]A差分方程B传递函数(正确答案)C状态方程D代数方程14．最大超调量的大小直接描述了系统的（） [单选题]A快速性B准确性C相对稳定性(正确答案)D鲁棒性15．一阶系统的放大系数K越大，则其（）。

第3章补充习题一、填空题1．系统分析是指对系统的___稳定性____、____误差_____和___动态特性______三方面的性能指标进行分析。

2．控制系统分析的目的是确定系统的___稳定性____、___误差______和___动态特性______。

3．在控制系统分析时，人们经常选用的典型信号有__阶跃信号___、__速度信号___、___加速度信号___、__脉冲信号___和__正弦信号_____。

4．如果系统的实际输入信号具有突变的性质，可以选用___单位阶跃____信号作为输入信号进行试验。

5．如果系统的实际输入信号具有随时间逐渐变化的性质，可以选用_______信号作为输入信号进行试验。

6．凡能够用一阶微分方程描述的系统称为___一阶系统________。

7．一阶系统的典型环节也称为____惯性环节___________。

8．系统在单位阶跃信号作用下的输出称为__单位阶跃响应_____________。

9．一阶惯性环节的单位阶跃响应的时域数学表达式是___________。

10．一阶惯性环节一定是稳定的和___无__振荡的。

11．一阶惯性环节的时间常数可以用实验测出的单位阶跃响应曲线达到__0.632__高度点时所对应的时间来确定。

12．一阶惯性环节的时间常数越小，系统的惯性_越小_______。

13．一阶惯性环节的时间常数越小，系统的响应___快_____。

14．一阶惯性环节的阶跃响应在半对数坐标纸上是__t 1-x0(t)______。

15．一阶惯性环节的单位速度响应的时域数学表达式是___________。

16．系统在单位速度信号作用下的输出称为____单位速度响应___________。

17．一阶惯性环节在单位速度信号作用下的稳态误差是____T_______。

18. 系统在单位脉冲信号作用下的输出称为_____单位脉冲响应_________。

19．一阶惯性环节的单位脉冲响应的时域数学表达式是___________。

《控制工程基础》参考复习题及习题解答第一部分 单项选择题1.闭环控制系统的主反馈取自【 D 】A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 A 】A.数学模型B.被控对象C.被控参量D.结构参数3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【 A 】A.X i (s )－H (s)X 0(s )B.X i (s )－X 0(s )C.X or (s )－X 0(s )D.X or (s )－H (s )X 0(s )3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【 A】A.X i (s )－H (s)X 0(s )B.X i (s )－X 0(s )C.X or (s )－X 0(s )D.X or (s )－H (s )X 0(s )4.微分环节使系统【 A 】A.输出提前B.输出滞后C.输出大于输入D.输出小于输入5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【 B 】A.正弦曲线变化B.指数曲线变化C.斜坡曲线变化D.加速度曲线变化6.PID 调节器的微分部分可以【 A 】A.提高系统的快速响应性B.提高系统的稳态性C.降低系统的快速响应性D.降低系统的稳态性6－1.PID 调节器的微分部分可以【 A 】A.提高系统的稳定性B.提高系统的稳态性C.降低系统的稳定性D.降低系统的稳态性7.闭环系统前向传递函数是【 C 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比8.一阶系统的时间常数为T ，其脉冲响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1 D.Tt Te T -+8－1.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1D.T t Te T -+8－2.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1 D.Tt Te T -+8－3.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应的稳态误差为【C 】A.0B.TC.1T D.T t Te T -+8－4.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应的稳态误差为【 C 】A.0B.TC.1TD.T t Te T -+ 9.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线10.干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后【 】A.将发散离开原来的平衡状态B.将衰减收敛回原来的平衡状态C.将在原平衡状态处等幅振荡D.将在偏离平衡状态处永远振荡11.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是【 】A.1/sB.1C.21sD.1+1/s12.线性控制系统的频率响应是系统对输入【 】A.阶跃信号的稳态响应B.脉冲信号的稳态响应C.斜坡信号的稳态响应D.正弦信号的稳态响应13.积分环节的输出比输入滞后【 】A.090-B.090C.0180-D.018014.奈魁斯特围线中所包围系统开环传递函数)(s G 的极点数为3个，系统闭环传递函数的极点数为2个，则映射到)(s G 复平面上的奈魁斯特曲线将【 】A.逆时针围绕点（0，j0）1圈B.顺时针围绕点（0，j0）1圈C.逆时针围绕点（－1，j0）1圈D.顺时针围绕点（－1，j0）1圈15.最小相位系统稳定的条件是【 】A.γ＞0和g L ＜0B.γ＜0和g K ＞1C.γ＞0和)(g L ω＜0D.γ＜0和)(g L ω＞016.若惯性环节的时间常数为T ，则将使系统的相位【 】A.滞后1tan ()T ω-B.滞后1tan ω--C.超前1tan ()T ω-D.超前1tan ω-- 17.控制系统的误差是【 】A.期望输出与实际输出之差B.给定输入与实际输出之差C.瞬态输出与稳态输出之差D.扰动输入与实际输出之差18.若闭环系统的特征式与开环传递函数的关系为)()(1)(s H s G s F +=，则【 】A.)(s F 的零点就是系统闭环零点B.)(s F 的零点就是系统开环极点C.)(s F 的极点就是系统开环极点D.)(s F 的极点就是系统闭环极点19.要使自动调速系统实现无静差，则在扰动量作用点的前向通路中应含有【 】A.微分环节B.积分环节C.惯性环节D.比例环节20.积分器的作用是直到输入信号消失为止，其输出量将【 】A.直线上升B.垂直上升C.指数线上升D.保持水平线不变21.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除【 】A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程22.系统输入输出关系为i o o o x x x x cos =++，则该系统为【 】A.线性系统B.非线性系统C.线性时变系统D.线性定常系统23.线性定常二阶系统的输出量与输入量之间的关系是【 】A.振荡衰减关系B.比例线性关系C.指数上升关系D.等幅振荡关系24. 微分环节可改善系统的稳定性并能【 】A.增加其固有频率B.减小其固有频率C.增加其阻尼D.减小其阻尼25.用终值定理可求得)8)(5(4)(++=s s s s F 的原函数f (s )的稳态值为【 】A.∞ B ．4 C.0.1 D.026.可以用叠加原理的系统是【 】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.离散控制系统D.线性控制系统27.惯性环节含有贮能元件数为【 】A.2B.1C.0D.不确定28.一阶系统的单位阶跃响应在t ＝0处的斜率越大，系统的【 】A.响应速度越快B.响应速度越慢C.响应速度不变D.响应速度趋于零29.临界阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线30.欠阻尼二阶系统的输出信号振幅的衰减速度取决于【 】A.n ξωB.ξωC.g ξωD.c ξω31.单位加速度信号的拉氏变换为【 】A.1B.s 1C.21sD.31s32.线性系统的输入信号为t t x i ωsin )(=，则其输出信号响应频率为【 】A.ωB.n ωC.ωjD.n j ω33.微分环节的输出比输入超前【 】A.090-B.090C.0180-D.018034.若闭环系统的特征式与开环传递函数的关系为)()(1)(s H s G s F +=，则【 】A.)(s F 的极点就是系统开环零点B.)(s F 的零点就是系统开环极点C.)(s F 的零点就是系统闭环极点D.)(s F 的极点就是系统闭环极点35.系统开环传递函数为)11.0()14.0()(2++=s s s K s G 不用计算或作图，凭思考就能判断该闭环系统的稳定状况是【】A.稳定B.不稳定C.稳定边界D.取决于K 的大小36.为了保证系统有足够的稳定裕量，在设计自动控制系统时应使穿越频率附近)(ωL 的斜率为【 】A.－40 dB/decB.－20 dB/decC.＋40 dB/decD.＋20 dB/dec37.线性定常系统的偏差信号就是误差信号的条件为【 】A.反馈传递函数H(s)＝1B.反馈信号B(s)＝1C.开环传递函数G(s) H(s)＝1D.前向传递函数G(s)＝138.降低系统的增益将使系统的【 】A.稳定性变差B.稳态精度变差C.超调量增大D.稳态精度变好39.含有扰动顺馈补偿的复合控制系统可以显著减小【 】A.超调量B.开环增益C.扰动误差D.累计误差40.PID 调节器的微分部分可以【 】A.改善系统的稳定性B.调节系统的增益C.消除系统的稳态误差D.减小系统的阻尼比41.一般情况下开环控制系统是【 】A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统42.求线性定常系统的传递函数条件是【 】A.稳定条件B.稳态条件C.零初始条件D.瞬态条件43.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环系统的前向传递函数与【 】A.反馈传递函数相同B.闭环传递函数相同C.开环传递函数相同D.误差传递函数相同44.微分环节是高通滤波器，将使系统【 】A.增大干扰误差B.减小干扰误差C.增大阶跃输入误差D.减小阶跃输入误差45.控制框图的等效变换原则是变换前后的【 】A.输入量和反馈量保持不变B.输出量和反馈量保持不变C.输入量和干扰量保持不变D.输入量和输出量保持不变46.对于一个确定的系统，它的输入输出传递函数是【 】A.唯一的B.不唯一的C.决定于输入信号的形式D.决定于具体的分析方法47.衡量惯性环节惯性大小的参数是【 】A.固有频率B.阻尼比C.时间常数D.增益系数48.三个一阶系统的时间常数关系为T2＜T1＜T3，则【 】A.T2系统响应快于T3系统B.T1系统响应快于T2系统C.T2系统响应慢于T1系统D.三个系统响应速度相等49.闭环控制系统的时域性能指标是【 】A.相位裕量B.输入信号频率C.最大超调量D.系统带宽50.输入阶跃信号稳定的系统在输入脉冲信号时【 】A ．将变成不稳定系统 B.其稳定性变好 C.其稳定性不变 D.其稳定性变差51.二阶欠阻尼系统的阶跃响应为【 】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线52.单位斜坡信号的拉氏变换为【 】A.1B.s 1C.21sD.31s53.线性控制系统【 】A.一定是稳定系统B.是满足叠加原理的系统C.是稳态误差为零的系统D.是不满足叠加原理的系统54.延迟环节Ts e s G -=)(的幅频特性为【 】A.)(ωA ＝1B.)(ωA ＝0C.)(ωA ＜1D.)(ωA ＞155.闭环系统稳定的充分必要条件是其开环极坐标曲线逆时针围绕点（－1，j0）的圈数等于落在S 平面右半平面的【】A.闭环极点数B.闭环零点数C.开环极点数D.开环零点数56.频率响应是系统对不同频率正弦输入信号的【 】A.脉冲响应B.阶跃响应C.瞬态响应D.稳态响应57.传递函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为【 】A.非最小相位系统B.最小相位系统C.无差系统D.有差系统58.零型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s → 59.降低系统的增益将使系统的【 】A.稳定性变差B.快速性变差C.超调量增大D.稳态精度变好60.把系统从一个稳态过渡到新的稳态的偏差称为系统的【 】A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差61.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有【 】A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节62.同一系统由于研究目的的不同，可有不同的【 】A.稳定性B.传递函数C.谐波函数D.脉冲函数63.以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为【 】A.开环高B.闭环高C.相差不多D.一样高64.积分环节的积分时间常数为T ，其脉冲响应为【 】A.1B.1/TC.TD.1＋1/T65.串联环节的对数频率特性为各串联环节的对数频率特性的【 】A.叠加B.相乘C.相除D.相减66.非线性系统的最主要特性是【 】A.能应用叠加原理B.不能应用叠加原理C.能线性化D.不能线性化67.理想微分环节的输出量正比于【 】A.反馈量的微分B.输入量的微分C.反馈量D.输入量68.若二阶系统的阻尼比和固有频率分别为ξ和n ω，则其共轭复数极点的实部为【 】A.n ξωB.n ξω-C.d ξω-D.d ξω69.控制系统的时域稳态响应是时间【 】A.等于零的初值B.趋于零的终值C.变化的过程值D.趋于无穷大时的终值70.一阶系统的时间常数T 越小，系统跟踪斜坡信号的【 】A.稳定性越好B.稳定性越差C.稳态性越好D.稳态性越差71.二阶临界阻尼系统的阶跃响应为【 】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线72.线性系统的输入信号为t A t x i ωsin )(=，则其稳态输出响应相位【 】A.等于输入信号相位B.一般为输入信号频率ω的函数C.大于输入信号相位D.小于输入信号相位73.延迟环节Ts es G -=)(的相频特性为【 】 A.T ωωϕ1tan )(--= B.T ωωϕ1tan )(-=C.T ωωϕ=)(D.T ωωϕ-=)(74.Ⅱ型系统的开环传递函数在虚轴上从右侧环绕其极点的无穷小圆弧线所对应的开环极坐标曲线是半径为无穷大，且按顺时针方向旋转【 】A.π2的圆弧线B.πv 的圆弧线C.－π2的圆弧线D.π的圆弧线75.闭环系统稳定的充要条件是系统开环对数幅频特性过零时，对应的相频特性【 】A. 180)(-<c ωϕB. 180)(->c ωϕC. 180)(>c ωϕ 180)(<c ωϕ76.对于二阶系统，加大增益将使系统的【 】A.稳态性变差B.稳定性变差C.瞬态性变差D.快速性变差77.Ⅰ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s → 78.控制系统含有的积分个数多，开环放大倍数大，则系统的【 】A.稳态性能愈好B.动态性能愈好C.稳定性愈好D.稳态性能愈差79.控制系统的稳态误差主要取决于系统中的【 】A.微分和比例环节B.惯性和比例环节C.比例和积分环节D.比例和延时环节80.比例积分微分(PID)校正对应【 】A.相位不变 B ．相位超前校正 C ．相位滞后校正 D ．相位滞后超前校正81.闭环控制系统必须通过【 】A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制82.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 】A.传递函数B.反函数C.正弦函数D.余弦函数83.输出信号对控制作用有影响的系统为【 】A.开环系统B.闭环系统C.局部反馈系统D.稳定系统84.比例环节能立即地响应【 】A.输出量的变化B.输入量的变化C.误差量的变化D.反馈量的变化85.满足叠加原理的系统是【 】A.定常系统B.非定常系统C.线性系统D.非线性系统86.弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的【 】A.相对位移成正比B.相对速度成正比C.相对加速度成正比D.相对作用力成正比87.当系统极点落在复平面S 的虚轴上时，其系统【 】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比小于1大于0D.阻尼比小于088.控制系统的最大超调量【 】A.只与阻尼比有关B.只与固有频率有关C.与阻尼比和固有频率都有关D.与阻尼比和固有频率都无关89.过阻尼的二阶系统与临界阻尼的二阶系统比较，其响应速度【 】A.过阻尼的小于临界阻尼的B.过阻尼的大于临界阻尼的C.过阻尼的等于临界阻尼的D.过阻尼的反比于临界阻尼的90.二阶过阻尼系统的阶跃响应为【 】A.单调衰减曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线91.一阶系统在时间为T 时刻的单位阶跃响应为【 】A. 1B. 0.98C. 0.95D. 0.63292.线性系统的输出信号完全能复现输入信号时，其幅频特性【 】A.)(ωA ≥1B.)(ωA ＜1C.0＜)(ωA ＜1D.)(ωA ≤093.Ⅱ型系统是定义于包含有两个积分环节的【 】A.开环传递函数的系统B.闭环传递函数的系统C.偏差传递函数的系统D.扰动传递函数的系统94.系统的幅值穿越频率是开环极坐标曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率94－1.系统的幅值穿越频率是对数频率特性曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率95.系统的穿越频率越大，则其【 】A.响应越快B.响应越慢C.稳定性越好D.稳定性越差96. 最小相位系统传递函数的【 】A.零点和极点均在复平面的右侧B.零点在复平面的右侧而极点在左侧C.零点在复平面的左侧而极点在右侧D.零点和极点均在复平面的左侧97.Ⅰ型系统能够跟踪斜坡信号，但存在稳态误差，其稳态误差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数98.把系统扰动作用后又重新平衡的偏差称为系统的【 】A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差99.0型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s→ 100.PID 调节器的比例部分主要调节系统的【 】A.增益B.固有频率C.阻尼比D.相频特性101.随动系统要求系统的输出信号能跟随【 】A.反馈信号的变化B.干扰信号的变化C.输入信号的变化D.模拟信号的变化102.传递函数的量纲是【 】A.取决于输入与反馈信号的量纲B.取决于输出与输入信号的量纲C.取决于干扰与给定输入信号的量纲D.取决于系统的零点和极点配置103.对于抗干扰能力强系统有【 】A.开环系统B.闭环系统C.线性系统D.非线性系统104.积分调节器的输出量取决于【 】A.干扰量对时间的积累过程B.输入量对时间的积累过程C.反馈量对时间的积累过程D.误差量对时间的积累过程105.理想微分环节的传递函数为【 】 A.Ts +11B.s 1C.sD.1+Ts105.一阶微分环节的传递函数为【 】 A.Ts +11B.s 1C.sD.1+Ts106.实际系统传递函数的分母阶次【 】A.小于分子阶次B.等于分子阶次C.大于等于分子阶次D.大于或小于分子阶次107.当系统极点落在复平面S 的负实轴上时，其系统【 】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于或等于1D.阻尼比小于0108.欠阻尼二阶系统的输出信号的衰减振荡角频率为【 】A.无阻尼固有频率B.有阻尼固有频率C.幅值穿越频率D.相位穿越频率109.反映系统动态精度的指标是【 】A.超调量B.调整时间C.上升时间D.振荡次数110.典型二阶系统在欠阻尼时的阶跃响应为【 】A.等幅振荡曲线B.衰减振荡曲线C.发散振幅曲线D.单调上升曲线111.一阶系统时间常数为T ，在单位阶跃响应误差X 围要求为±0.05时，其调整时间为【】A.TB.2TC.3TD.4T112.比例环节的输出能不滞后地立即响应输入信号，其相频特性为【 】A.00)(=ωϕB.0180)(-=ωϕC.090)(-=ωϕD.090)(=ωϕ113.实际的物理系统)(s G 的极点映射到)(s G 复平面上为【 】A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点114.系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率114－1.系统的相位穿越频率是对数频率特性曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率115.比例微分环节（时间常数为T ）使系统的相位【 】A.滞后1tan T ω-B.滞后1tan ω-C.超前1tan T ω-D.超前1tan ω-116.系统开环频率特性的相位裕量愈大，则系统的稳定性愈好，且【 】A.上升时间愈短B.振荡次数愈多C.最大超调量愈小D.最大超调量愈大117.Ⅱ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零，其静态位置误差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数118.PID 调节器的积分部分消除系统的【 】A.瞬态误差B.干扰误差C.累计误差D.稳态误差119.Ⅰ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s → 120.比例微分校正将使系统的【 】A.抗干扰能力下降B.抗干扰能力增加C.稳态精度增加D.稳态精度减小120－1.比例微分校正将使系统的【 】A.稳定性变好B.稳态性变好C.抗干扰能力增强D.阻尼比减小121.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为【 】A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈122.实际物理系统微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性【 】A.结构参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成123.对于一般控制系统来说【 】A.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环一定振荡D.闭环一定振荡124.积分环节输出量随时间的增长而不断地增加，增长斜率为【 】A.TB.1/TC.1+1/TD.1/T2 125.传递函数只与系统【 】A.自身内部结构参数有关B.输入信号有关C.输出信号有关D.干扰信号有关126.闭环控制系统的开环传递函数是【 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比127.当系统极点落在复平面S 的Ⅱ或Ⅲ象限内时，其系统【 】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于0而小于1D.阻尼比小于0128.欠阻尼二阶系统是【 】A ．稳定系统 B. 不稳定系统 C.非最小相位系统 D.Ⅱ型系统129.二阶无阻尼系统的阶跃响应为【 】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线130.二阶系统总是【 】A.开环系统B.闭环系统C.稳定系统D.非线性系统131.一阶系统时间常数为T ，在单位阶跃响应误差X 围要求为±0.02时，其调整时间为【 】A.TB.2TC.3TD.4T132.积分环节Ts s G 1)(=的幅值穿越频率为【 】 A.T 1B.－T 1C.20T 1lgD.－20T 1lg132－1.微分环节()G s Ts =的幅值穿越频率为【 】 A.T 1B.－T 1C.20T 1lgD.－20T 1lg132－2.积分环节21()G s Ts =的幅值穿越频率为【 】 A.T 1B.－T 1 D.133.实际的物理系统)(s G 的零点映射到)(s G 复平面上为【 】A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点134.判定系统稳定性的穿越概念就是开环极坐标曲线穿过实轴上【 】A.（－∞，0）的区间B.（－∞，0］的区间C.（－∞，－1）的区间D.（－∞，－1］的区间135.控制系统抗扰动的稳态精度是随其前向通道中【 】A.微分个数增加，开环增益增大而愈高B.微分个数减少，开环增益减小而愈高C.积分个数增加，开环增益增大而愈高D.积分个数减少，开环增益减小而愈高136.若系统无开环右极点且其开环极座标曲线只穿越实轴上区间（－1，＋∞），则该闭环系统一定【】A.稳定B.临界稳定C. 不稳定D.不一定稳定137.比例环节的输出能不滞后地立即响应输入信号，其相频特性为【 】A.00)(=ωϕB.0180)(-=ωϕC.090)(-=ωϕD.090)(=ωϕ138.控制系统的跟随误差与前向通道【 】A.积分个数和开环增益有关B.微分个数和开环增益有关C.积分个数和阻尼比有关D.微分个数和阻尼比有关139.Ⅰ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s →140.Ⅱ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零，其静态位置误差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C. ∞D.时间常数141.实际物理系统的微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性【 】A.特征参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成142.输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是【 】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统143.传递函数代表了系统的固有特性，只与系统本身的【 】A. 实际输入量B.实际输出量C.期望输出量D.内部结构，参数144.惯性环节不能立即复现【 】A.反馈信号B.输入信号C.输出信号D.偏差信号145.系统开环传递函数为)(s G ，则单位反馈的闭环传递函数为【 】A.)(1)(s G s G +B.)()(1)()(s H s G s H s G +C.)()(1)(s H s G s G +D.)()(1)(s H s G s H + 146.线性定常系统输出响应的等幅振荡频率为n ω，则系统存在的极点有【 】A.n j ω±1B.n j ω±C.n j ω±-1D.1-147.开环控制系统的传递函数是【 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比147－1.闭环控制系统的开环传递函数是【 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比148.欠阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】A.零B.常数C.等幅振荡曲线D.等幅衰减曲线149.一阶系统是【 】A.最小相位系统B.非最小相位系统C.Ⅱ型系统D.不稳定系统150.单位阶跃函数的拉普拉斯变换是【 】A.1/sB.1C.21sD.1+1/s151.一阶系统的响应曲线开始时刻的斜率为【 】A.TB.TC.T 1D.T 1152.惯性环节11)(+=Ts s G 的转折频率越大其【 】A.输出响应越慢B.输出响应越快C.输出响应精度越高D.输出响应精度越低153.对于零型系统的开环频率特性曲线在复平面上【 】A.始于虚轴上某点，终于坐标原点B.始于实轴上某点，终于实轴上另一点C.始于坐标原点，终于虚轴上某点D.始于虚轴上某点，终于虚轴上另一点153-1．对于Ⅰ型系统的开环频率特性曲线在复平面上【 】A.始于(0)180G j =∞∠-的点，终于坐标原点B.始于(0)90G j =∞∠-的点，终于坐标原点C.始于(0)180G j =∞∠-的点，终于实轴上任意点D.始于(0)90G j =∞∠-的点，终于虚轴上任意点154.相位裕量是当系统的开环幅频特性等于1时，相应的相频特性离【 】A.负实轴的距离B.正实轴的距离C.负虚轴的距离D.正虚轴的距离155.对于二阶系统，加大增益将使系统的【 】A.动态响应变慢B.稳定性变好C.稳态误差增加D.稳定性变差 155－1.对于二阶系统，加大增益将使系统的【 】A.动态响应变慢B.稳态误差减小C.稳态误差增加D.稳定性变好 156.惯性环节使系统的输出【 】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后 156－1.惯性环节使系统的输出随输入信号频率增加而其【 】 A.幅值增大 B.幅值减小 C.相位超前 D.相位滞后 157.无差系统是指【 】A.干扰误差为零的系统B.稳态误差为零的系统C.动态误差为零的系统D.累计误差为零的系统 158.Ⅱ型系统跟踪加速度信号的稳态误差为【 】A.0B.常数C.∞D.时间常数 159.控制系统的稳态误差组成是【 】A.跟随误差和扰动误差B.跟随误差和瞬态误差C.输入误差和静态误差D.扰动误差和累计误差 160.Ⅰ型系统的速度静差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数161.线性定常系统输入信号导数的时间响应等于该输入信号时间响应的【 】 A. 傅氏变换 B.拉氏变换 C.积分 D.导数162.线性定常系统输入信号积分的时间响应等于该输入信号时间响应的【 】 A.傅氏变换 B.拉氏变换 C.积分 D.导数第一部分 单项选择题1.D2.A3.A4.A5.B6.A7.C8.C9.B 10.B 11.B 12.D 13.B 14.C 15.C 16.A 17.A 18.C 19.B 20.A 21.A 22.B 23.B 24.C 25.C 26.D 27.B 28.A 29.B 30.A 31.D 32.A 33.B 34.C 35.A 36.B 37.A 38.B 39.C 40.A 41.B 42.C 43.C 44.A 45.D 46.A 47.C 48.A 49.C 50.C 51.C 52.C 53.B 54.A 55.C 56.D 57.B 58.C 59.B 60.B 61.B 62.B 63.B 64.B 65.A 66.B 67.B 68.B 69.D 70.C 71.A 72.B 73.D 74.A 75.B 76.B 77.A 78.A 79.C 80.D 81.C 82.A 83.B 84.B 85.C 86.B 87.A 88.A 89.A 90.D 91.D 92.A 93.A 94.B 95.A 96.D 97.B 98.B 99.B 100.A 101.C 102.B 103.B 104.B 105.C 106.C 107.C 108.B 109.A 110.B 111.C 112.A 113.D 114.A 115.C 116.C 117.C 118.D 119.C 120.A 121.D 122.A 123.A 124.B 125.A 126.C 127.C 128.A 129.B 130.C 131.D 132.A 133.A 134.D 135.C 136.A 137.A 138.A 139.A 140.C 141.A 142.A 143.D 144.B 145.A 146.B 147.A 148.B 149.A 150.A 151.C 152.B 153.B 154.A 155.D 156.D 157.B 158.B 159.A 160.B第二部分 填空题1.积分环节的特点是它的输出量为输入量对时间的积累。

实验二 二阶系统时域分析一、 实验目的1. 学习瞬态性能指标的测试技能2. 了解参数变化对系统瞬态性能及稳定性的影响二、 实验要求观测不同参数下二阶系统的阶跃响应曲线并测出性能指标：超调量σ、峰值时间p t 、调节时间s t 。

三、 实验仪器1. GSMT2014型直流伺服系统控制平台；2. PC 、MA TLAB 平台。

四、 实验原理采用转速为输出的直流伺服电机为被控对象，设控制器为ss K s G c )1052.0()(+=，K 为开环增益，构成新的单位负反馈闭环系统。

已知被控对象的数学模型为：112.011052.01)()()(0+⨯+==s s s n s n s G u c 开环传递函数为：)112.0(112.011052.01)1052.0()()()(0+=+⨯+⨯+=⨯=s s Ks s s s K s G s G s G c 设典型二阶系统的结构图如图2.1所示。

图2.1 典型二阶系统结构图其中，当01T =、12.01=T 、21K =时，开环传递函数为：)112.0()1()(1021+=+=s s Ks T s T K K s G 其中，开环增益为1021K T K K K ==。

闭环传递函数为其中，1T K n =ω 11121T K =ξ (2.1) （1）当10<<ξ，即欠阻尼情况时，二阶系统的阶跃响应为衰减振荡，如图2.2中曲线1所示。

()1)(0)n T d C t t t ξωωθ=-+≥ (2.2)式中 21ξωω-=n d1tgθ-=峰值时间可由式（2.2）对时间求导，并令它为零，得：p d t πω== (2.3)超调量()()()p p C t C t C t σ∞∞-=，求得p eσ= (2.4)调节时间s t ，采用2%允许误差范围时，近似地等于系统时间常数1()n ξω⨯的四倍，即：n s t ξω4=(2.5)（2）当1=ξ，临界阻尼时，系统的阶跃响应为单调的指数曲线，如图2.2中曲线2所示)0()1(1)(≥+-=-t t e t C n t n ωω令输出为98.0可求得s t 。