自动控制原理的题目含问题详解.docx

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自动控制原理的题目含问题详解

《自动控制原理》复习参考资料

一、根本知识1

1、反应控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反应量的差值进展的。

2、闭环控制系统又称为反应控制系统。

3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。

4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。

5、对自动控制系统的根本要求可以概括为三个方面，即：

稳定性、快速性和准确性。

6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数,与外作用与初始条件无关。

7、两个传递函数分别为G1（s）与G2（s）的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G1（s）+G2（s），以串联方式连接，其等效传递函数为G1（s）*G2（s）。

8、系统前向通道传递函数为G〔s〕，其正反应的传递函数为H〔s〕，如此其闭环传递函数为G〔s〕/（1-G〔s〕H〔s〕）。

9、单位负反应系统的前向通道传递函数为G〔s〕，如此闭环传递函数为G〔s〕/（1+G〔s〕）。

10、典型二阶系统中，ξ时，称该系统处于二阶工程最优状态，此时超调量为4.3%。

11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，如此系统稳定。

12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。

13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。

14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。

15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。

16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益如此稳态误差将减小。

17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大如此系统的快速性愈差。

18、应用频域分析法，穿越频率越大，如此对应时域指标ts越小，即快速性越好

19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点与开环零点。

20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反应校正、补偿校正与复合校正四种。

21、对于线性系统，相位裕量愈大如此系统的相对稳定性越好。

22、根据校正装置的相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属于相位滞后校正装置，PID调节器属于相位滞后-超前校正装置。

23、PID调节中的P指的是比例控制器，I是积分控制器，D是微分控制器。

24、离散系统某某号的最高频谱为ωmax，如此采样频率ωs应保证ωs>=2ωmax条件。

26、在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为Z变换。

27、离散系统中，两个传递函数分别为G1（s）与G2（s）的环节，以串联方式连接，连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1（z）G2（z）；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2（z）。

28、根据系统的输出量是否反应至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。

29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统；

30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。

二、根本知识2

1、开环控制系统的的特征是没有〔〕

2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的〔〕

A、低频段B、中频段C、高频段D、均无关

3、假如系统的开环传递函数为

，如此它的开环增益为〔〕

4、系统的开环传递函数为

，如此该系统的开环增益为（）。

A、50B、25C、10D、5

5、开环频域性能指标中的相角裕度

对应时域性能指标（）。

A、超调

B、稳态误差

C、调整时间

D、峰值时间

6、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量γ为〔〕

A.0～15︒︒～30︒︒～60︒︒～90︒

7、假如系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，如此该系统称作〔〕

8、关于传递函数，错误的说法是（）

A传递函数只适用于线性定常系统；

B传递函数不仅取决于系统的结构与参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；

C传递函数一般是为复变量s的真分式；

D闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。

9、如下哪种措施对改善系统的精度没有效果（）。

A、增加积分环节B、提高系统的开环增益K

C、增加微分环节D、引入扰动补偿

10、某系统的传递函数是

，如此该可看成由〔〕环节串联而成。

A.比例、延时B.惯性、导前C.惯性、延时D.惯性、比例

11、某系统的传递函数是

，如此可等效为〔〕环节串联。

A.比例、积分B.积分、惯性C.惯性、微分D.微分、比例

12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联〔〕进展校正。

A.比例校正装置B.比例微分校正装置

C.微分校正装置D.比例积分校正装置

13、假如某最小相位系统的相角裕度

，如此如下说法正确的答案是（）。

A、不稳定；B、只有当幅值裕度

时才稳定；

C、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

14、最小相位系统的开环增益越大，其〔〕

A.振荡次数越多B.稳定裕量越大

15、稳态误差ess与误差信号E（s）的函数关系为〔〕

A.

B.

C.

D.

16、假如某串联校正装置的传递函数为

，如此该校正装置属于（）。

A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断

17、对于离散控制系统，下例说法错误的答案是〔〕

A.计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B.脉冲传递函数与采样开关的位置有关

C.Z变换是拉普拉斯变换的一种特殊形式D.零阶保持器是信号采样装置

18、对于离散控制系统，下例说法错误的答案是〔〕

A.脉冲传递函数与采样开关的位置有关B.零阶保持器是信号复现元件

C.拉普拉斯变换的定理不适用于Z变换D.采样定理又称香农定理

19、.当输入为单位斜坡且系统为单位负反应时，对于II型系统其稳态误差为〔〕

kkD.∞

20、II型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为〔〕

A.–60〔dB/dec〕B.–40〔dB/dec〕C.–20〔dB/dec〕D.0〔dB/dec〕

21、某串联校正装置的传递函数为

，当

>1时，该装置为（）校正装置。

A.相位超前B.相位滞后C.相位滞后-超前D.参数量过少，无法判定

22、开环频域性能指标中的相角裕度

对应时域性能指标（）。

A、超调

B、稳态误差

C、调整时间

D、峰值时间

23、假如某最小相位系统的相角裕度

，如此如下说法正确的答案是（）。

A、不稳定；B、只有当幅值裕度

时才稳定；

C、稳定；D、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

24、如下哪种措施对提高系统的稳定性没有效果（）。

A、增加开环极点；B、在积分环节外加单位负反应；

C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。

25.最小相位系统的开环增益越大，其〔〕

ess与误差信号E（s）的函数关系为〔〕

A.

B.

C.

D.

27.一阶微分环节

，当频率

时，如此相频特性

为〔〕

°°°°

28.主要用于产生输入信号的元件称为〔〕

29.某典型环节的传递函数是

，如此该环节是〔〕

30.在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的〔〕

三、读图分析能力

1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？

指出图示闭环控制系统中1-7各部件分属什么元件或装置？

闭环控制系统中的信号有哪些？

指出图示闭环控制系统某某号a-e分属什么信号？

〔参考分析例题：

教材书第5页〕

2、衡量一个自动控制系统的性能指标有哪些？

如下图为某自动控制系统启动时的动态曲线，估算出它们的动态指标。

〔参考分析例题：

教材书第95页，实验二、实验三〕

〔1〕

〔2〕

〔3〕

（4）

3、自动控制系统实物装置的定性分析。

〔1〕指出系统的被控量、给定量、扰动量、反应量、偏差量；〔2〕分析其工作原理；〔3〕从给定量或扰动量变化开始，结合各环节功能与参数变化趋势，分析系统如何自动调节。

〔1〕

（2）

（3）

（4）

〔参考分析例题：

教材书第10页，例1-5〕

四、计算与作图

1、数学模型的建立与分析

〔考核内容：

数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制〕

2、建立如下图电路的数学模型、系统框图、伯德图

〔R0=100KΩ、R1=1MΩ、R2=200KΩ、C1=2uF、C2=0.25uF〕

3、系统的传递函数

，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode图。

4、系统误差分析，某负反应系统的输入r（t）=2+4t，计算系统的稳态误差。

〔参考：

教材书第151-153页，本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠加，分别计算两个信号的误差，再相加即为总误差。

注意本系统为非单位负反应〕

5、系统结构如图，其中

，

•1（t），求系统的稳态误差。

〔参考：

分别计算给定误差与扰动误差，再相加即为总误差。

本系统为非单位负反应〕

五、系统分析题

1、最小相位系统的开环对数幅频特性

和串联校正装置的对数幅频特性

如如下图所示，原系统的幅值穿越频率为

：

1、写出原系统的开环传递函数

并求其相角裕度

，并判断其稳定性；

2、写出校正装置的传递函数

；

3、写出校正后的开环传递函数

，画出校正后系统的开环对数幅频特性

。

2、

3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线

如下列图：

1、写出该系统的开环传递函数

；

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性与开环相频特性。

3、求系统的相角裕度

。

4、假如系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？

《自动控制原理》复习参考资料局部题目参考答案

二、选择题：

1-5，CBACA；6-10，CBBCC；11-15，BDCDB；16-20，BDCAB

四、计算题：

1、[解]　系统框图如如下图所示：

（1）图中

为比例系数可调的比例积分〔PI〕调节器，其传递函数

。

　　由图可见，此运放反应回路取样电压不是

，而是

电位器与300

电阻分压后的

。

　　反应电压的减小，相当反应电阻增大为

倍，因此其增益为

　　其时间常数

s　　

（2）

为比例环节

。

　　（3）

为比例微分环节

，式中

，

　　（4）

为惯性环节

，式中

，

　　（5）

为积分环节

，式中

　　（6）由于

均为反相输入端输入，

中均应带一负号，由于书中约定，为简化起见，一般将此负号省略，最终极性有实际状况确定。

　　此处由五个〔奇数〕环节，所以极性应变号，因此，此为负反应。

其反应系数

由分压电路可知

。

2、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联，形成单位负反应，单独计算各环节

计算过程略，系统框图略，伯德图参考如下

3、解：

系统有一比例环节：

〔1.5分〕

积分环节：

〔1分〕

惯性环节：

转折频率为1/T=10〔1.5分〕

20LogG（jω）

40

20[-20]

00.1110ω

-20[-40]

-40

∠G〔jω〕

00.1110ω

-450

-900

-1350

-1800

四、系统分析题

第1题

解：

1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。

故其开环传函应有以下形式　　　

由图可知：

处的