《自動(dòng)控制原理》復(fù)習(xí)題.doc

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《自動(dòng)控制原理》復(fù)習(xí)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(shí)域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是________。 4、極坐標(biāo)圖上以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心的單位圓和Bode圖上的　 　　　對(duì)應(yīng)。 5、如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)零點(diǎn)之間(其中一個(gè)零點(diǎn)可以位于無窮遠(yuǎn)處)，則在這兩個(gè)零點(diǎn)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、經(jīng)典控制理論的三大問題是穩(wěn)定性、 和動(dòng)態(tài)性能。 8、根據(jù)控制信號(hào)的不同，可以將控制系統(tǒng)分為　　　　　　　　和隨動(dòng)控制系統(tǒng)。 9、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)距離________越遠(yuǎn)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(duì)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(biāo)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(dòng)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(diǎn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度　　　　。 18、一個(gè)控制系統(tǒng)的控制作用能否對(duì)系統(tǒng)的所有狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而能對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)實(shí)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(duì)穩(wěn)定性的兩個(gè)重要指標(biāo)。 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(shí)間越小 B．超調(diào)量越小 上升時(shí)間越大 C．超調(diào)量越小 上升時(shí)間越小 D．超調(diào)量越大 上升時(shí)間越大 3、對(duì)于開環(huán)增益為K的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號(hào)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(cuò)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(duì)數(shù)特性的中頻穿越頻率是－1，并且中頻段寬度時(shí)，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并且動(dòng)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(shí)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(biāo)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(duì)于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當(dāng)無阻尼自然振蕩頻率保持不變時(shí)，( ) A. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間ts越大 B. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間ts越小 C. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間ts不變 D. 阻尼比ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間ts不定 10、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加零點(diǎn)，將使系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)控制 2. 線性定常系統(tǒng) 3. 穩(wěn)態(tài)誤差 4. 相對(duì)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(diǎn)。 2、請(qǐng)寫出梅遜公式的表達(dá)式，并說明公式中每個(gè)參數(shù)的含意。 3、試述擾動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并寫出減小或消除擾動(dòng)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(jì)算根軌跡與虛軸交點(diǎn)的坐標(biāo)。 5、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點(diǎn)。 6、簡述奈氏穩(wěn)定判據(jù)。 五、計(jì)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(jì)算調(diào)節(jié)時(shí)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(shí)域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是________。 4、極坐標(biāo)圖上以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心的單位圓和Bode圖上的　 　　　對(duì)應(yīng)。 5、如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)極點(diǎn)之間則在這兩個(gè)極點(diǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)、準(zhǔn)和　　。 8、根據(jù)時(shí)間信號(hào)的不同，可以將控制系統(tǒng)分為　　　　　　　　和離散時(shí)間系統(tǒng)。 9、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)距離________越遠(yuǎn)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(duì)象之間，有順向作用還有反向聯(lián)系的控制稱之為 。 13、用標(biāo)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(hào)變化次數(shù)代表　　　　　　　　　　　　　　。 15、在二階系統(tǒng)中，稱為　　　　　　　　。 16、在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動(dòng)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(yuǎn)離（－1,j0）點(diǎn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度　　 　。 18、一個(gè)控制系統(tǒng)能否通過輸出量把系統(tǒng)的初始狀態(tài)識(shí)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(duì)穩(wěn)定性的兩個(gè)重要指標(biāo)。 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(shí)間越小 B．超調(diào)量越小 調(diào)整時(shí)間越大 C．超調(diào)量越小 調(diào)整時(shí)間越小 D．超調(diào)量越大 調(diào)整時(shí)間越大 3、對(duì)于開環(huán)增益為K的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號(hào)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(cuò)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(duì)數(shù)特性的中頻穿越頻率是－1，并且中頻段寬度時(shí)，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并且動(dòng)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(shí)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(biāo)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(duì)于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當(dāng)無阻尼自然振蕩頻率保持不變時(shí)，( ) A. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp越大 B. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp越小 C. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp不變 D. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp不定 10、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點(diǎn)，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(diǎn) 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(hào)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(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)，并寫出分離點(diǎn)和會(huì)合點(diǎn)的計(jì)算方法。 5、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點(diǎn)。 6、簡述波德圖上的奈氏穩(wěn)定判據(jù)。 五、計(jì)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(qǐng)說明引起系統(tǒng)不穩(wěn)定的根的個(gè)數(shù)；如臨界穩(wěn)定，請(qǐng)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(hào)，擾動(dòng)信號(hào)，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(shí)域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是________。 4、極坐標(biāo)圖上以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心的單位圓和Bode圖上的　 　　　對(duì)應(yīng)。 5、如果根軌跡位于實(shí)軸上兩個(gè)相鄰的開環(huán)極點(diǎn)之間則在這兩個(gè)極點(diǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)、準(zhǔn)和　　。 8、根據(jù)時(shí)間信號(hào)的不同，可以將控制系統(tǒng)分為　　　　　　　　和離散時(shí)間系統(tǒng)。 9、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點(diǎn)應(yīng)距離________越遠(yuǎn)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(duì)象之間，有順向作用還有反向聯(lián)系的控制稱之為 。 13、用標(biāo)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(hào)變化次數(shù)代表　　　　　　　　　　　　　　。 15、在二階系統(tǒng)中，稱為　　　　　　　　。 16、在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動(dòng)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(yuǎn)離（－1,j0）點(diǎn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度　　 　。 18、一個(gè)控制系統(tǒng)能否通過輸出量把系統(tǒng)的初始狀態(tài)識(shí)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(duì)穩(wěn)定性的兩個(gè)重要指標(biāo)。 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(shí)間越小 B．超調(diào)量越小 調(diào)整時(shí)間越大 C．超調(diào)量越小 調(diào)整時(shí)間越小 D．超調(diào)量越大 調(diào)整時(shí)間越大 3、對(duì)于開環(huán)增益為K的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號(hào)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(cuò)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(duì)數(shù)特性的中頻穿越頻率是－1，并且中頻段寬度時(shí)，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并且動(dòng)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(shí)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(biāo)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(duì)于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當(dāng)無阻尼自然振蕩頻率保持不變時(shí)，( ) A. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp越大 B. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp越小 C. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp不變 D. 阻尼比越大，系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp不定 10、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點(diǎn)，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(dòng)控制 2. 線性定常系統(tǒng) 3. 穩(wěn)態(tài)誤差 4. 相對(duì)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(diǎn)。 2、請(qǐng)寫出梅遜公式的表達(dá)式，并說明公式中每個(gè)參數(shù)的含意。 3、試述擾動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并寫出減小或消除擾動(dòng)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(jì)算根軌跡與虛軸交點(diǎn)的坐標(biāo)。 5、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點(diǎn)。 6、簡述奈氏穩(wěn)定判據(jù)。 五、計(jì)算題（每題15分，共30分） 1、已知單位負(fù)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(shí)部都小于－0.1，求K的取值范圍。（本小題8分） 2、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ，試?yán)L制其根軌跡。