自动控制总结复习题库doc.docx
《自动控制总结复习题库doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动控制总结复习题库doc.docx(52页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
自动控制总结复习题库doc
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(G(s)H(s)),闭环传递函数为(
G(s)
)。
G(s)H(s)
1
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
1
,它的幅频特性的数学式是(
1
),
Ts
1
1
2T2
它的相频特性的数学式是(arctan
T)。
13、已知系统的开环传递函数为
G(s)
3s
3
2
称之为(Ⅰ)型系统,系
s(s
3s2)
统的开环极点为(-1),(-2),(0),零点为(-1)。
1
14、惯性环节的传递函数表达式为G(s)=()。
Ts
1
15、一阶微分环节的传递函数表达式为
G(s)=(Ts
1)。
16、积分环节的传递函数表达式为
G(s)=(1
)。
s
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f(t)3e6t的拉氏变换式是(3)。
s6
19、一阶微分环节的传递函数为s1,它的幅频特性的数学式是(122),
它的相频特性的数学式是(arctan)。
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)。
21、在经典控制理论中,常用的分析方法有(时域分析法)、(根轨迹分析法)、
(频域分析法)。
22、单位负反馈系统的开环传递函数G(s)
22
,求阻尼比
(4
3),
(s
1)(s3)
3
n(3),系统的阶跃响应(无)(填“有”或“无”)超调。
23、若环节的传递函数为K,则其对数幅频特性L()在零分贝点处的频率数值
s
为(K)。
24、在闭环控制系统中,通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信
号,这个信号称为(反馈信号)。
25、自动控制系统对输入信号的响应,一般都包含两个分量,即一个是(零输入
响应),另一个是(零状态响应)分量。
26、自动控制,是指在(没有人直接参与)的情况下,利用(外加的设备或装置),使(机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数)自动地按照预定的规律运行。
27、自动控制系统基本控制方式有:
(反馈控制方式)、(开环控制方式)和(复合控制方式)。
28、建立控制系统数学模型的方法有:
(分析法)和(实验法)。
29、在改善二阶系统性能的方法中,(比例—微分控制)和(测速反馈控制)是两种常用的方法。
30、线性系统的频率特性曲线有三种:
(幅相频率特性曲线)、(对数频率特性曲线)和(对数幅相曲线)。
31、开环传递函数含有非最小相位环节的系统为(非最小相位系统);而开环传递函数全部由最小相位环节构成的系统称为(最小相位系统)。
32、频域的相对稳定性即稳定裕度包括(相角裕度)和(幅值裕度)两个方面。
33、反馈控制系统中的测量元件的职能是(检测被控制的物理量)。
34、复合控制是一种(按偏差控制)和(按扰动)相结合的控制方式。
35、按输入量变化规律来看,自动控制系统可分为(恒值控制系统)、(随动系统)
和(程序控制系统)。
36、控制系统的性能的评价分为(动态性能指标)和(稳态性能指标)。
37、在系统的动态性能指标中,评价系统响应速度的是(上升时间)和(峰值时
间)。
38、所谓系统的稳定性,是指(系统在扰动消失后,由初始偏差状态恢复到原平
衡状态的性能)。
39、幅值裕度的含义是(对于闭环稳定系统,如果系统开环幅频特性再增大h倍,则系统将处于临界稳定状态)。
40、自动控制系统的基本控制方式可分为(开环控制)、(反馈控制)、和(复合
控制)。
41、设计自动控制系统的方法和过程涉及(系统建模)、(系统分析)、和(系统
设计)。
42、假设某系统的单位脉冲响应函数为g(t)0.35e2.5t,则该系统的传递函数为
(0.35)。
s2.5
43、改善二阶系统性能的方法主要有(比例—微分控制)和(测速反馈控制)。
44、在欠阻尼(01)二阶系统中,阻尼比越小,超调量越(大)(填“大”或“小”);上升时间越(短)(填“长”或“短”)。
45、已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)
50
,则其静态
1)(2s1)
(0.1s
位置误差系数Kp=(50)、静态速度误差系数Kv=(0)、静态加速度误差系数Ka=
(0)。
46、设单位反馈系统的开环传递函数为
4
,试求该系统的单位阶跃
G(s)
s(s
5)
响应为(u(t)
4etu(t)
1e4tu(t)),单位脉冲响应为(4
(et
e4t))。
3
3
3
47、组成控制系统结构图的四种基本单元主要包括(信号线)、(引出点)、(比
较点)和(方框)。
48、系统的动态性能主要包括(延迟时间)、(上升时间)、(峰值时间)、(调节时
间)和(超调量)。
49、已知系统开环传递函数为G(s)10,当频率为2rad/s时,则传递函数的幅
s
值为(590),相角为(0.590)。
50、按输入量的变化规律不同,线性连续控制系统可分为(恒值控制系统)、(随
动系统)和(程序控制系统)。
51、f(t)
e2t的拉氏变换式是(
1)。
s
2
52、影响系统稳态误差的因素有:
(系统型别)、(开环增益)和(输入信号的形
式和幅值)。
53、惯性环节的传递函数
1
,它的幅频特性的数学式是(
1
),它的
Ts1
1
2T2
相频特性的数学式是(
arctan
T)。
54、已知系统的开环传递函数为
G(s)
3s
1
称之为(II)型系统,系
(s2
5s6)
s2
统的开环极点为(0),(0),(-2),(-3),零点为(
1)。
3
55、传递函数互为倒数的典型环节,对数幅频曲线关于(
0dB)线对称,对数相
频曲线关于(00)线对称。
56、设单位反馈控制系统的开环传递函数为
G(s)H(s)
as1
,要使相位裕度
s2
为450,则a=(a
1)。
4
2
二:
选择题
1、在斜坡函数的输入作用下,(A)型系统的稳态误差为无穷大。
A、0B、ⅠC、ⅡD、Ⅲ
2、对于Ⅱ型系统而言,在加速度r(t)t2时,其静态加速度误差系数为k,则其
稳态误差为(C)。
A、0
B、∞
2
1
C、
D、
k
k
3、惯性环节的传递函数表达式为G(s)=(B)。
A、Ts1
B、
1
C、1
D、s
Ts1
s
4、已知某线性系统开环传递函数为:
G(s)H(s)
K
,则该系统不含
s(s
1)(3s1)
有的典型环节为(D)。
A、惯性环节
B、积分环节
C、比例环节
D、振荡环节
5、惯性环节的传递函数
1
的相频特性为(B)。
Ts
1
A、arctan(T)
B、
arctan(T)
C、
1
D、
1
arctan(T)
arctan(T)
6、在阶跃函数的输入作用下,(A)型系统的稳态误差不为零。
A、0
B、Ⅰ
C、Ⅱ
D、Ⅲ
7、对于Ⅰ型系统而言,在斜坡输入
r(t)t时,其静态加速度误差系数为
k,则
其稳态误差为(D)。
A、0
B、
∞
C、
2
D、
1
k
k
8、积分环节的传递函数表达式为
G(s)=(C)。
A、Ts1
B、
1
C、1
D、s
Ts1
s
9、已知某线性系统开环传递函数为:
G(s)H(s)
K
,则该系统
(s
1)(s2
2s1)
不含有的典型环节为(B)。
A、惯性环节B、积分环节C、比例环节D、振荡环节
10、一阶微分环节的传递函数Ts1的相频特性为(A)。
A、arctan(T)
B
、
arctan(
T)C、
1
D、
1
arctan(
T)
arctan(T)
11、系统的输出信号对控制作用的影响(
B)。
A、开环有
B、
闭环有
C、
都没有
D、
都有
12、积分环节的传递函数表达式为G(s)=(C)。
A、Ts1B
、
1
C
、1
D
、s
Ts
1
s
13、已知某线性系统开环传递函数为:
G(s)H(s)
K
,则该系统不
1)(3s
s(s
1)
含有的典型环节为(C)。
A、惯性环节B、积分环节C、一阶微分环节D、非最小相位环节
14、若系统的截止频率和相角裕度均低于需求指标,应采用(A)。
A、串联超前校正B、串联滞后校正C、串联滞后—超前校正D、反馈校正
15、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统,其精度(B)。
A、开环高B、闭环高C、相差不多D、一样高
16、在加速度函数的输入作用下,(D)型系统的稳态误差为零。
A、
0
B、
C、
D、III型及以上
17、已知系统开环传递函数为G(s)
K
,则其静态位置误差系数
s(0.1s1)(0.5s1)
Kp、静态速度误差系数Kv、静态加速度误差系数Ka分别为(A)。
A、,K,0B、0,,K
C、K,0,
D、,0,K
、已知系统的零点数为
,极点数为,且m
n,则系统根轨迹分支数为()。
18
m
n
B
A、m
B
、n
C
、mn
D
、mn
19、惯性环节的传递函数
1
,它的相频特性为(C)。
Ts
1
A、arctan(T)B、
1
C、arctan(
T)
D、
1
arctan(T)
arctan(T)
20、对于系统抗干扰能力(B)。
A、开环强B、闭环强C、都强D、都不强
21、对于0型系统而言,(A)输入作用下,系统稳态误差为常数值。
A、
阶跃输入
B、斜坡输入
C、加速度输入
D、正弦输入
22、非最小相位惯性环节的传递函数表达式为
G(s)=(C)。
(T>0)
A、
Ts1
B、
1
C
、
1
D、Ts1
Ts
Ts1
1
1
23、积分环节的幅频特性为(D)。
A、1B、0C、D、1
三:
简答题
1、何谓自动控制?
开环控制和闭环控制各具有什么样的特点?
答:
所谓自动控制,是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,
使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
开
环控制特点:
输出量不会对系统的控制发生影响;闭环控制特点:
无论什么原因
使被控量偏离期望值而出现偏差时,必定会产生一个相应的控制作用去减小或消
除这个偏差,使被控量与期望值趋于一致。
2、什么叫传递函数?
它有什么性质?
答:
传递函数定义为零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉式变换之比。
性质:
(a)、传递函数是复变量s的有理分式函数,具有复变函数的所有性质,且所有系数均为实数。
(b)、传递函数只取决于系统或元件的结构和参数。
(c)、传递函数与微分方程有相通性。
(d)、传递函数的拉式反变换是脉冲响应。
3、反馈控制系统的基本组成元部件按职能分类有几种?
答:
测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件。
4、系统在单位阶跃函数作用下的动态过程随时间变化状况的指标,称为动态性
能指标。
它具体包括哪些?
答:
延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量。
5、线性系统的基本控制规律有哪些?
答:
比例(P)控制规律、比例—微分(PD)控制规律、积分(I)控制规律、
比例—积分(PI)控制规律、比例—微分—积分(PID)控制规律。
6、自动控制理论的发展经历了哪几个发展阶段?
答:
反馈控制原理、经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论。
7、线性系统的静态误差系数具体包括哪些类型?
答:
静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。
8、控制系统的校正方式有哪些?
答:
串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正
9、人在平时生活中做的许多事情,比如走路、取物、吃食物、阅读、清扫等都
带有反馈控制作用,试举例,并用框图说明其反馈工作原理。
答:
(1)人用手拿桌子上的书。
取书时,首先人要用眼睛连续目测手相对于书的
位置,并将这个信息送入大脑(称为位置反馈信息);然后由大脑判断手与书之间的距离,产生偏差信号,并根据其大小发出控制手臂移动的命令(称为控制作用或操纵量),逐渐使手与书之间的距离(即偏差)减小。
显然,只要这个偏差存在,上述过程就要反复进行,直到偏差减小为零,手便取到了书。
人取书的系统方框图如下所示。
输入信号输出量
眼睛大脑手臂、手
(书位置)(手位置)
眼睛
(2)车司机操纵方向盘驾驶汽车沿公路平稳行驶时,首先通过视觉和触觉(身体运动)反馈实际行车路线,驾车人将预期的行车路线与实际测量的行车路线相比较,便能得到行驶偏差,驾车人通过液压放大器将操纵力放大以便控制驱动轮,使行驶偏差减小。
其示意图如图下。
驾车人利用实际行驶方向与预期方向之间的差异,调整方向盘
汽车司机驾驶汽车系统方框图如下图所示。
预期行驶路线
实际行驶路线
驾车人
驾驶机构
汽车
—
视觉和触觉测
量
10、请查找有关给控制系统分类的资料,看看都有那些分类方法?
并进行简单
总结。
答:
自动控制系统有多种分类方法。
例如,按控制方式可分为开环控制、反馈控
制、复合控制等;按元件类型可分为机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、
气动系统、生物系统等;按系统功用可分为温度控制系统、压力控制系统、位置
控制系统等;按系统性能可谓分线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、
定常系统和时变系统、确定性系统和不确定性系统等;按输入量变化规律可分为
恒值控制系统、随动系统和程序控制系统等。
一般,为了全面反映自动控制系统
的特点,常常将上述各种分类方法组合应用。
四:
计算分析题
1、系统结构图如图所示,试用结构图化简的方法求
G(s)C(s)/R(s)。
H2(s)
R(s)
_
C(s)
G2(s)
G1(s)
G3(s)
_
H1(s)
解:
H2(s)
R(s)
_
C(s)
G2(s)
G1(s)
G3(s)
_
H1(s)/G3(s)
R(s)
G2(s)G3(s)
G1(s)
1+G2(s)G3(s)H2(s)
_
H1(s)/G3(s)
R(s)
G1(s)G2(s)G3(s)
_
1+G2(s)G3(s)H2(s)
H1(s)/G3(s)
R(s)
G1(s)G2(s)G3(s)
C(s)
1+
G1(s)G2(s)H1(s)+G2(s)G3(s)H
2(s)
C(s)
C(s)
2、系统结构图如图1所示,试用结构图化简的方法求G(s)C(s)/R(s)。
R(s)
G1(s)
G2(s)
C(s)
G3(s)
_
H1(s)
H2(s)
解:
H1(s)
_
R(s)
G2(s)
C(s)
G1(s)
G3(s)
_
H2(s)
R(s)
G1(s)G
2(s)
C(s)
1+G1(s)G2
(s)H1(s)
G3(s)
_
H2(s)
R(s)
_
R(s)
G1(s)G2(s)G3(s)C(s)
1+G1(s)G2(s)H1(s)
H2(s)
G1(s)G2(s)G3(s)C(s)
1+G1(s)G2(s)H1(s)+G1(s)G2(s)G3(s)H2(s)
3、系统结构图如图1所示,试用结构图化简的方法求G(s)C(s)/R(s)。
H2(s)
R(s)
_
C(s)
G2(s)
3(s)
G1(s)
G
G4(s)
_
_
H3(s)
H1(s)
解:
H2(s)
1
G4(s)
_
R(s)
C(s)
G1(s)
G2(s)
G
3(s)
G4(s)
_
_
(3分)
H3(s)
H1(s)
H(s)
2
G4(s)
R(s)
_
C(s)
G34
(s)
G
3(s)G
4(s)
G
(s)
G2(s)
G
(s)
(s)G
(s)H
(s)
1
34
1G
3
4
3
_
(2分)
H1(s)
R(s)
C(s)
_
G1(s)
G23(s)
G2(s)G3(s)G4(s)
G23
(s)
1G3(s)G4(s)H3(s)G2(s)G3(s)H2(s)
H1(s)
(2分)
R(s)
G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)
C(s)
1G2(s)G3(s)H2(s)G3(s)G4(s)H3(s)
G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)
C(s)
G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)
(s)
(3分)
R(s)
1G2(s)G3(s)H
2(s)G3(s)G4(s)H
3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)
4、试求图示系统的闭环传递函数,并求出闭环阻尼比为0.5时所对应的K值。
K