《自動控制原理》復(fù)習題.doc

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《自動控制原理》復(fù)習題 一、填空題（每小題0.5分，共10分） 1、線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的所有特征根必須 　　　 　　　　。 2、越大　　　　。 3、用時域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是________。 4、極坐標圖上以坐標原點為圓心的單位圓和Bode圖上的　 　　　對應(yīng)。 5、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)零點之間(其中一個零點可以位于無窮遠處)，則在這兩個零點之間必定存在________。 6、要改善通常可采用兩種方式：1）增加前向通路的增益；2） 。 7、經(jīng)典控制理論的三大問題是穩(wěn)定性、 和動態(tài)性能。 8、根據(jù)控制信號的不同，可以將控制系統(tǒng)分為　　　　　　　　和隨動控制系統(tǒng)。 9、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應(yīng)距離________越遠越好。 10、開環(huán)控制和 是控制系統(tǒng)的兩種基本形式。 11、一般來說，滿足　　　　　的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，我們又常稱為線性可加性。 12、組成系統(tǒng)的控制裝置與被控對象之間，只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制稱之為 。 13、用標明傳遞函數(shù)的方塊和連接線表示系統(tǒng)功能的圖形叫　　　　　。 14、在勞斯表中，第一列的所有元素均大于零，那么系統(tǒng)　　　　。 15、在二階系統(tǒng)中，稱為　　　　　　　　。 16、在自動控制系統(tǒng)中，使用速度反饋與微分順饋可以改善系統(tǒng)的　　　　　　。 17、開環(huán)幅相頻率特性曲線越靠近（－1,j0）點，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度　　　　。 18、一個控制系統(tǒng)的控制作用能否對系統(tǒng)的所有狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而能對系統(tǒng)的狀態(tài)實現(xiàn)控制，稱為________。 19、控制系統(tǒng)的反饋分為狀態(tài)反饋和 兩種。 20、相位裕量和　　　　　是相對穩(wěn)定性的兩個重要指標。 二、選擇題（每小題1分，共10分） 1、設(shè)線性定常系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的根為，i =1,2,… ,n，則該系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為（ ）。 A．Re[si] < 0 B．Re[si] = 0 C．Re[si] > 0 D．Re[si] <1 2、在二階系統(tǒng)的欠阻尼（0＜ξ＜1）階躍響應(yīng)曲線中，阻尼比越小，那么（ ）。 A．超調(diào)量越大 上升時間越小 B．超調(diào)量越小 上升時間越大 C．超調(diào)量越小 上升時間越小 D．超調(diào)量越大 上升時間越大 3、對于開環(huán)增益為K的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號A(t)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為（ ）。 A． B．0 C． D． 4、下面4種關(guān)于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的描述中，錯誤的是（ ）。 A．開環(huán)頻率特性的低頻段決定了系統(tǒng)的無差度和開環(huán)增益。 B．幅頻對數(shù)特性的中頻穿越頻率是－1，并且中頻段寬度時，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并且動態(tài)性能比較好。 C．系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率與調(diào)節(jié)時間成正比；相位裕度和阻尼比成正比。 D．高階系統(tǒng)為了保證抗干擾性能，高頻衰減率應(yīng)為。 5、開環(huán)系統(tǒng)的極坐標圖如下，不穩(wěn)定的是圖（ ）。 A B 　C 　 D 6、設(shè)某系統(tǒng)的相位裕度是，開環(huán)截止頻率是，要求校正后相位裕度為，開環(huán)截止頻率為，適合用滯后校正的條件是（ ）。 A． B． C． D． 7、二階振蕩環(huán)節(jié)，產(chǎn)生諧振峰值的條件是（ ）。 A． B． C． D． 8、常用的比例、積分與微分控制規(guī)律的另一種表示方法是（ ）。 （ ） A．PI B．PD C．ID D．PID 9、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當無阻尼自然振蕩頻率保持不變時，( ) A. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越大 B. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts越小 C. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts不變 D. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間ts不定 10、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加零點，將使系統(tǒng)的動態(tài)性能( ) A. 變好 B. 變差 C. 不變 D. 不定 三、名詞解釋（每題4分，共20分） 1. 自動控制 2. 線性定常系統(tǒng) 3. 穩(wěn)態(tài)誤差 4. 相對穩(wěn)定性 5. 根軌跡法 四、簡答題（每題5分，共30分） 1、簡述采用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的特點。 2、請寫出梅遜公式的表達式，并說明公式中每個參數(shù)的含意。 3、試述擾動信號對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并寫出減小或消除擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差的措施。 4、根軌跡如果穿過虛軸，如何計算根軌跡與虛軸交點的坐標。 5、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點。 6、簡述奈氏穩(wěn)定判據(jù)。 五、計算題（每題15分，共30分） 1、已知系統(tǒng)特征方程為，試用代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2、已知反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如右圖所示。試確定結(jié)構(gòu)參數(shù) K 和τ，使 ，并計算調(diào)節(jié)時間。 一、填空題（每小題0.5分，共10分） 1、線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的所有特征根必須 　　　 　　　　。 2、越大　　　　。 3、用時域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是________。 4、極坐標圖上以坐標原點為圓心的單位圓和Bode圖上的　 　　　對應(yīng)。 5、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間則在這兩個極點之間必定存在________。 6、要改善通?？刹捎脙煞N方式：1）增加前向通路的增益；2） 。 7、自動控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)、準和　　。 8、根據(jù)時間信號的不同，可以將控制系統(tǒng)分為　　　　　　　　和離散時間系統(tǒng)。 9、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應(yīng)距離________越遠越好。 10、開環(huán)控制和 是控制系統(tǒng)的兩種基本形式。 11、一般來說，滿足　　　　　的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，我們又常稱為線性可加性。 12、組成系統(tǒng)的控制裝置與被控對象之間，有順向作用還有反向聯(lián)系的控制稱之為 。 13、用標明傳遞函數(shù)的方塊和連接線表示系統(tǒng)功能的圖形叫　　　　　。 14、在勞斯表中，第一列元素的符號變化次數(shù)代表　　　　　　　　　　　　　　。 15、在二階系統(tǒng)中，稱為　　　　　　　　。 16、在自動控制系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動態(tài)性常采用　　　　　與微分順饋的方法。 17、開環(huán)幅相頻率特性曲線越遠離（－1,j0）點，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度　　 　。 18、一個控制系統(tǒng)能否通過輸出量把系統(tǒng)的初始狀態(tài)識別出來，稱為_ _______。 19、控制系統(tǒng)的反饋分為狀態(tài)反饋和 兩種。 20、相位裕量和　　　　　是相對穩(wěn)定性的兩個重要指標。 二、選擇題（每小題1分，共10分） 1、設(shè)線性定常系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的根為，i =1,2,… ,n，則該系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為（ ）。 A．Re[si] < 0 B．Re[si] = 0 C．Re[si] > 0 D．Re[si] <1 2、在二階系統(tǒng)的欠阻尼（0＜ξ＜1）階躍響應(yīng)曲線中，阻尼比越大，那么（ ）。 A．超調(diào)量越大 調(diào)整時間越小 B．超調(diào)量越小 調(diào)整時間越大 C．超調(diào)量越小 調(diào)整時間越小 D．超調(diào)量越大 調(diào)整時間越大 3、對于開環(huán)增益為K的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號A(t)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為（ ）。A． B．0 C． D． 4、下面4種關(guān)于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的描述中，錯誤的是（ ）。 A．開環(huán)頻率特性的低頻段決定了系統(tǒng)的無差度和開環(huán)增益。 B．幅頻對數(shù)特性的中頻穿越頻率是－1，并且中頻段寬度時，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并且動態(tài)性能比較好。 C．系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率與調(diào)節(jié)時間成正比；相位裕度和阻尼比成正比。 D．高階系統(tǒng)為了保證抗干擾性能，高頻衰減率應(yīng)為。 5、開環(huán)系統(tǒng)的極坐標圖如下，不穩(wěn)定的是圖（ ）。 A B 　C 　 D 6、設(shè)某系統(tǒng)的相位裕度是，開環(huán)截止頻率是，要求校正后相位裕度為，開環(huán)截止頻率為，適合用超前校正的條件是（ ）。 A． B． C． D． 7、二階振蕩環(huán)節(jié)，產(chǎn)生諧振峰值的條件是（ ）。 A． B． C． D． 8、常用的比例、積分控制規(guī)律的另一種表示方法是（ ）。 A．PI B．PD C．ID D．PID 9、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當無阻尼自然振蕩頻率保持不變時，( ) A. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp越大 B. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp越小 C. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp不變 D. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp不定 10、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性( )。 A. 變好 B. 變差 C. 不變 D. 不定 三、名詞解釋（每題4分，共20分） 1. 傳遞函數(shù) 2. 線性定常系統(tǒng) 3. 穩(wěn)定性 4. 閉環(huán)主導(dǎo)極點 5. 穩(wěn)定裕量 四、簡答題（每題5分，共30分） 1、簡述結(jié)構(gòu)圖化簡的原則。 2、簡述信號流圖中前向通路是怎么定義的。 3、簡述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的三要素。 4、簡述根軌跡的分離點和會合點，并寫出分離點和會合點的計算方法。 5、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點。 6、簡述波德圖上的奈氏穩(wěn)定判據(jù)。 五、計算題（每題15分，共30分） 1、已知系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為，試用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判斷該系統(tǒng)是否穩(wěn)定，如不穩(wěn)定請說明引起系統(tǒng)不穩(wěn)定的根的個數(shù)；如臨界穩(wěn)定，請求取使系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的共軛虛根。 2、有擾系統(tǒng)如下圖所示，已知輸入信號，擾動信號，試求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 一、填空題（每小題0.5分，共10分） 1、線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的所有特征根必須 　　　 　　　　。 2、越大　　　　。 3、用時域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是________。 4、極坐標圖上以坐標原點為圓心的單位圓和Bode圖上的　 　　　對應(yīng)。 5、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間則在這兩個極點之間必定存在________。 6、要改善通?？刹捎脙煞N方式：1）增加前向通路的增益；2） 。 7、自動控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)、準和　　。 8、根據(jù)時間信號的不同，可以將控制系統(tǒng)分為　　　　　　　　和離散時間系統(tǒng)。 9、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應(yīng)距離________越遠越好。 10、開環(huán)控制和 是控制系統(tǒng)的兩種基本形式。 11、一般來說，滿足　　　　　的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，我們又常稱為線性可加性。 12、組成系統(tǒng)的控制裝置與被控對象之間，有順向作用還有反向聯(lián)系的控制稱之為 。 13、用標明傳遞函數(shù)的方塊和連接線表示系統(tǒng)功能的圖形叫　　　　　。 14、在勞斯表中，第一列元素的符號變化次數(shù)代表　　　　　　　　　　　　　　。 15、在二階系統(tǒng)中，稱為　　　　　　　　。 16、在自動控制系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動態(tài)性常采用　　　　　與微分順饋的方法。 17、開環(huán)幅相頻率特性曲線越遠離（－1,j0）點，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度　　 　。 18、一個控制系統(tǒng)能否通過輸出量把系統(tǒng)的初始狀態(tài)識別出來，稱為_ _______。 19、控制系統(tǒng)的反饋分為狀態(tài)反饋和 兩種。 20、相位裕量和　　　　　是相對穩(wěn)定性的兩個重要指標。 二、選擇題（每小題1分，共10分） 1、設(shè)線性定常系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的根為，i =1,2,… ,n，則該系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為（ ）。 A．Re[si] < 0 B．Re[si] = 0 C．Re[si] > 0 D．Re[si] <1 2、在二階系統(tǒng)的欠阻尼（0＜ξ＜1）階躍響應(yīng)曲線中，阻尼比越大，那么（ ）。 A．超調(diào)量越大 調(diào)整時間越小 B．超調(diào)量越小 調(diào)整時間越大 C．超調(diào)量越小 調(diào)整時間越小 D．超調(diào)量越大 調(diào)整時間越大 3、對于開環(huán)增益為K的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號A(t)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為（ ）。A． B．0 C． D． 4、下面4種關(guān)于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的描述中，錯誤的是（ ）。 A．開環(huán)頻率特性的低頻段決定了系統(tǒng)的無差度和開環(huán)增益。 B．幅頻對數(shù)特性的中頻穿越頻率是－1，并且中頻段寬度時，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并且動態(tài)性能比較好。 C．系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率與調(diào)節(jié)時間成正比；相位裕度和阻尼比成正比。 D．高階系統(tǒng)為了保證抗干擾性能，高頻衰減率應(yīng)為。 5、開環(huán)系統(tǒng)的極坐標圖如下，不穩(wěn)定的是圖（ ）。 A B 　C 　 D 6、設(shè)某系統(tǒng)的相位裕度是，開環(huán)截止頻率是，要求校正后相位裕度為，開環(huán)截止頻率為，適合用超前校正的條件是（ ）。 A． B． C． D． 7、二階振蕩環(huán)節(jié)，產(chǎn)生諧振峰值的條件是（ ）。 A． B． C． D． 8、常用的比例、積分控制規(guī)律的另一種表示方法是（ ）。 A．PI B．PD C．ID D．PID 9、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當無阻尼自然振蕩頻率保持不變時，( ) A. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp越大 B. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp越小 C. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp不變 D. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時間tp不定 10、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性( )。 A. 變好 B. 變差 C. 不變 D. 不定 三、名詞解釋（每題4分，共20分） 1. 自動控制 2. 線性定常系統(tǒng) 3. 穩(wěn)態(tài)誤差 4. 相對穩(wěn)定性 5. 根軌跡法 四、簡答題（每題5分，共30分） 1、簡述采用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的特點。 2、請寫出梅遜公式的表達式，并說明公式中每個參數(shù)的含意。 3、試述擾動信號對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并寫出減小或消除擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差的措施。 4、根軌跡如果穿過虛軸，如何計算根軌跡與虛軸交點的坐標。 5、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點。 6、簡述奈氏穩(wěn)定判據(jù)。 五、計算題（每題15分，共30分） 1、已知單位負反饋系統(tǒng)如下圖所示， (1)求使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。（本小題7分） (2)如果要求閉環(huán)特征方程的所有根的實部都小于－0.1，求K的取值范圍。（本小題8分） 2、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ，試繪制其根軌跡。