1、PAGE 大工(d n)14秋自動控制(z dn kn zh)原理開卷(kijun)期末考試復習資料一、選擇題1、如果系統(tǒng)輸入的信號大多具有突變性質(zhì)時，應(yīng)選用（A）作為實驗信號。A階躍函數(shù)B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù)D脈沖函數(shù)2、上升時間是指響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值10%上升到（C）所需要的時間。A50% B60% C90% D100%3、等加速度函數(shù)指的是（C）。A階躍函數(shù)B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù)D脈沖函數(shù)4、（D）是單位階躍信號對時間的一階導數(shù)。A開環(huán)傳遞函數(shù)的極點 B開環(huán)傳遞函數(shù)的零點C閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點 D閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點5、對于高階系統(tǒng)，系統(tǒng)的（D）決定了系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)曲線的形狀。A零點 B極點 C

2、零點或極點 D零點和極點6、非線性元件的描述函數(shù)類似于線性元件的（D）。A幅值特性 B幅頻特性C斜率特性D頻率特性7、與負反饋系統(tǒng)的根軌跡方程相比，正反饋根軌跡的幅值條件（B），輻角條件（）。A相同，相同B相同，不同C不同，相同D不同，不同8、定值控制系統(tǒng)也叫（A）。A恒值控制系統(tǒng)B隨動控制系統(tǒng)C復合控制系統(tǒng)D伺服控制系統(tǒng)9、（B）反映系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。A峰值時間 B調(diào)節(jié)時間C延滯時間 D上升時間10、對于二階系統(tǒng)，調(diào)節(jié)時間只取決于特征根的（A）。A實部 B虛部 C實部和虛部 D不能確定11、相平面圖的對稱性可以從（C）來判斷。A相軌跡B相軌跡的頻率C相軌跡的斜率 D相軌跡的幅值12、信號流圖

3、中不含有（B）A節(jié)點 B方框C支路 D增益13、某系統(tǒng)(xtng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則當輸入(shr)為時，系統(tǒng)(xtng)的穩(wěn)態(tài)誤差為（D）。A10 B0.1 C2.5 D14、根軌跡的分支數(shù)等于特征方程的階次，即（C）。A開環(huán)零點數(shù)m B開環(huán)極點數(shù)nC開環(huán)零點數(shù)m和開環(huán)極點數(shù)n中的較大者D開環(huán)零點數(shù)m和開環(huán)極點數(shù)n中的較小者15、典型環(huán)節(jié)中，（A）的幅頻特性和相頻特性都是常量。A比例環(huán)節(jié) B微分環(huán)節(jié) C慣性環(huán)節(jié) D積分環(huán)節(jié)16、控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)根軌跡有（B）條漸近線。A1 B2 C3 D4 17、系統(tǒng)中常見的非線性特性，當輸入為（B）時，其輸出一般為同周期的（B）。A正弦函數(shù)

4、，余弦函數(shù) B正弦函數(shù)，非正弦函數(shù)C余弦函數(shù)，正弦函數(shù) D余弦函數(shù)，非正弦函數(shù)18、將連續(xù)信號通過采樣開關(guān)變換成（C）的過程稱為采樣過程。A數(shù)字信號 B模擬信號C離散信號 D脈沖信號19、順饋校正也稱（C）。A串聯(lián)校正 B并聯(lián)校正C前饋校正 D有源校正20、關(guān)于相平面法，下面說法錯誤的是（B）。A相平面法只適用于一階、二階系統(tǒng)B相平面法僅適用于二階系統(tǒng)C相平面法可以分析穩(wěn)定性D相平面法可以分析系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)只有輸出支路沒有輸入支路的節(jié)點稱為（B）。A輸出節(jié)點B輸入節(jié)點C混合節(jié)點D前向通路22、對于(duy)標準二階系統(tǒng)，當系統(tǒng)(xtng)處于欠阻尼情況(qngkung)時，系統(tǒng)的特征根為（B）。

5、A一對純虛根B一對共軛復根C一對重實根D兩個不相等實根23、傳遞函數(shù)屬于（C）。A比例環(huán)節(jié)B微分環(huán)節(jié)C慣性環(huán)節(jié)D積分環(huán)節(jié)24、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅與系統(tǒng)（C）的分布有關(guān)。25、積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，其對數(shù)相頻特性為（B）。A開環(huán)傳遞函數(shù)的極點B開環(huán)傳遞函數(shù)的零點C閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點D閉環(huán)傳遞函數(shù)的零點 B C D26、等加速度函數(shù)指的是( C )。A階躍函數(shù) B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù)D脈沖函數(shù)27、采樣過程從物理意義上可以理解為（ D ）。A信號調(diào)制過程 B模數(shù)轉(zhuǎn)換過程C數(shù)模轉(zhuǎn)換過程D脈沖調(diào)制過程28、如果系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)在復平面的右半面既沒有極點，也沒有零點，則稱該傳遞函數(shù)為（A）。A最小相位

6、傳遞函數(shù)B積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)C慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)D微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)29、反饋校正也稱（B）。A串聯(lián)校正B并聯(lián)校正C前饋校正D有源校正30、單位階躍函數(shù)的變換為（C）。A BC D二、判斷題1、采用消元處理(chl)后能形象直觀地表明輸入信號以及各中間變量在系統(tǒng)的傳遞過程。（B錯誤(cuw)） 2、任何復雜系統(tǒng)(xtng)的結(jié)構(gòu)圖都不外乎由串聯(lián)、并聯(lián)和反饋3種基本結(jié)構(gòu)交織組成。（A正確） 3、在工程實際中機械動力系統(tǒng)可以近似為一階系統(tǒng)（B錯誤） 4、過阻尼系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，動作緩慢，所以一般控制系統(tǒng)都不設(shè)計成過阻尼系統(tǒng)。（A正確）5、閉環(huán)零點的分布決定了瞬態(tài)響應(yīng)曲線的形狀及指標。（ B錯誤）6、在s平面

7、上，凡能滿足幅值條件的點都是系統(tǒng)的特征根。（ B錯誤 ）7、Z變換只能表征連續(xù)時間信號在采樣時刻上的信息。（A正確 ）8、研究非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，只需要明確給定系統(tǒng)的初始狀態(tài)即可。（B錯誤）9、等傾斜線法是一種常用的繪制相平面圖的圖解法。（A正確）10、極限環(huán)可以使系統(tǒng)性能變好。（B錯誤）11、在離散系統(tǒng)中，一個采樣周期也稱為一拍。（A正確）12、相平面內(nèi)的所有封閉曲線都是極限環(huán)。（B錯誤）13、負反饋可增強參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響。（B錯誤）14、通常稱正反饋系統(tǒng)的根軌跡為180根軌跡。（B錯誤）15、運動方程為二階微分方程的系統(tǒng)稱為二階系統(tǒng)。（A正確）16、非線性系統(tǒng)只有一個平衡狀態(tài)。（

8、B錯誤）17、傳遞函數(shù)是在初始條件為零時定義的。（A正確）18、拋物線函數(shù)可由對斜坡函數(shù)的微分而得到。（B錯誤）19、根軌跡與虛軸的交點坐標可以應(yīng)用勞斯判據(jù)列表的方法確定。（A正確）20、反饋校正可以消除不可變部分的參數(shù)波動。（A正確）21、傳遞函數(shù)既能表示輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系，又能反映中間變量。（B錯誤）22、如果勞斯陣列表中第一列系數(shù)均為正數(shù)，則該系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。（B錯誤）23、根軌跡與虛軸的交點坐標可以應(yīng)用勞斯判據(jù)的方法確定。（A正確）24、從s域到z域的映射關(guān)系是由確定的。（A ）25、根軌跡是連續(xù)的，且以虛軸為對稱的曲線。（B ）26、一個系統(tǒng)或者一個部件，其結(jié)構(gòu)圖是唯一的。（ B

9、）27、開環(huán)極點是滿足開環(huán)傳遞函數(shù)分子等于零的點。（B ）28、如果勞斯表中代替(dit)為0的很小正數(shù)上下元素符號相同(xin tn)，表明特征方程具有一對虛根。（A）29、當串聯(lián)環(huán)節(jié)(hunji)之間無采樣開關(guān)時，系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)之積的Z變換。（A）30、采用演繹法時，能夠滿足觀測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)模型有無窮多個（B）31、傳遞函數(shù)和微分方程一樣，都可以表征系統(tǒng)的動態(tài)特性。（A）32、對于一階系統(tǒng)，無論輸入何種信號，其輸出響應(yīng)都不會振蕩。（B）33、信號流圖可以經(jīng)過等效變換求出輸出量與輸入量之間的傳遞函數(shù)。（ A ）34、由于能量有限、飽和限制等，積分環(huán)節(jié)的輸出不會無限增加。（

10、 A ）35、線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)和部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，與外作用函數(shù)及初始條件無關(guān)。（ A ）36、相平面法是一種圖解法，適用于分析任何具有嚴重非線性特性的系統(tǒng)。（B）37、只有輸入支路的節(jié)點稱為輸出節(jié)點，它一般表示系統(tǒng)的輸出信號。（A ）38、在工程實際中機械動力系統(tǒng)可以近似為一階系統(tǒng)。（ B ）39、過阻尼系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，動作緩慢，所以一般控制系統(tǒng)都不設(shè)計成過阻尼系統(tǒng)。（ A ）40、Z變換只能表征連續(xù)時間信號在采樣時刻上的信息。（ A ）41、同一個物理系統(tǒng)，可以用不同的數(shù)學模型來表達。（ A ）42、采用演繹法時，能夠滿足觀測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)模型有無窮多個。（B）43、比例環(huán)節(jié)不失真也

11、不延滯，故又稱為放大環(huán)節(jié)。（A）44、控制系統(tǒng)在穩(wěn)定的情況下，一般都存在一定的穩(wěn)態(tài)誤差。（ A ）45、勞斯陣列表第一列有負數(shù)，說明系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（ B ）46、根軌跡是以實軸為對稱的，故根軌跡的分離、會合點均位于實軸上。（ B ）47、相位差隨頻率變化的特性稱為相頻特性。（ A ）48、在正弦輸入信號作用下，線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出也是一個同頻率的正弦信號，所以幅值和相位不變。（ B ）49、前饋校正是在系統(tǒng)主反饋回路之外采用的校正方式。（ A ）50、保持器的外推作用表現(xiàn)為過去時刻的輸出信號是當前時刻離散信號的外推。（ B ）三、簡答題最小相位系統(tǒng)的定義是什么？答：如果系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)在復平

12、面s的右半面既沒有極點，也沒有零點(ln din)，則稱該傳遞函數(shù)為最小相位傳遞函數(shù)，具有最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)稱為最小相位系統(tǒng)。2、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定(wndng)裕量用什么衡量？答：幅值裕量和相角(xin jio)裕量3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的定義是什么？答：將連續(xù)信號經(jīng)過采樣并變換成離散的數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。4、簡述Shannon定理的主要內(nèi)容。答：如果對一個具有有限頻譜的連續(xù)信號進行采樣，當采樣角頻率或采樣頻率時，則由采樣得到的離散信號能夠無失真地恢復到原來的連續(xù)信號。5、閉環(huán)頻域性能指標有哪幾種？答：諧振峰值、諧振頻率和帶寬頻率。6、對數(shù)頻率特性曲線由哪兩部分組成？答：對數(shù)幅頻特性和

13、對數(shù)相頻特性。7、針對開環(huán)頻率特性所提出的指標有哪幾種？答：剪切頻率、相角裕度和幅值裕度。8、試概述非線性系統(tǒng)在工程上常用的三種分析方法。答：相平面法、描述函數(shù)法和逆系統(tǒng)法。9、針對閉環(huán)幅頻特性所提出的指標有哪幾種？答：閉環(huán)諧振峰值、諧振角頻率和帶寬頻率。10、應(yīng)用勞斯判據(jù)可以判別系統(tǒng)的哪幾部分性能？答：系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性、系統(tǒng)的絕對穩(wěn)定性、求解系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界參數(shù)、分析系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性的影響。四、計算題1、某單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試用勞斯判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解： 系統(tǒng)(xtng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 4分因此(ync)，系統(tǒng)的特征方程為：列寫勞斯陣列表(li bio)如下： 第一列系數(shù)都

14、是正數(shù)，故系統(tǒng)是穩(wěn)定的。2、某負反饋控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為。試確定使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的T值范圍。解：閉環(huán)特征方程： 由第1列元素符號大于0，得使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的T值范圍：0T4 。3、下列兩串聯(lián)環(huán)節(jié)和之間無采樣開關(guān)，試求串聯(lián)環(huán)節(jié)等效的脈沖傳遞函數(shù)。 解：串聯(lián)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為 根據(jù)線性定理我們可知 4、設(shè)單位(dnwi)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。已知系統(tǒng)(xtng)的誤差響應(yīng)為 ，試求系統(tǒng)(xtng)的阻尼比、自然振蕩頻率。解：閉環(huán)特征方程為 由已知誤差響應(yīng)看出，輸入必為，且系統(tǒng)為過阻尼二階系統(tǒng)。故 系統(tǒng)時間常數(shù)為 , 令 得 ， 將代入上式得 ， 5、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的幅頻特性如下

15、圖所示，試求當時，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。解：由圖可知，起始斜率為零，因此系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中應(yīng)不含積分環(huán)節(jié)；應(yīng)為兩個慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率。由此可寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 （1） 其中(qzhng)開環(huán)增益由圖幅頻特性低頻(dpn)起始斜率為零求得： , 再將，代入（1）式，得到(d do)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 6、設(shè)單位負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求系統(tǒng)階躍響應(yīng)性能指標、和。解：系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 由上式可以得到： 則可以求得： 7、按步驟化簡如下圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求傳遞函數(shù)。解：步驟1：首先將前面的綜合點后移，后面引出點前移得到如下(rxi)圖所示結(jié)構(gòu)。 步驟(bzhu)2：再將以及(y

16、j)組成的小回路實行反饋變換，得到如下結(jié)構(gòu)圖。 再將上圖實行串聯(lián)及反饋變換，得到總的傳遞函數(shù)為 8、如下圖（a）所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖(b)所示。試確定系統(tǒng)參數(shù)K和。（計算結(jié)果保留到小數(shù)點后1位。） (a) (b)解：系統(tǒng)傳函：由圖知：百分比超調(diào)量峰值時間因此：，。所以，9、已知單位(dnwi)負反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求(yoqi)閉環(huán)極點的實部均小于，試確定(qudng)的取值范圍。Ph148解：系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為： 由題意可令，即將代入閉環(huán)特征方程，有整理得： 列勞斯表如下： 1 2 5 0 則使系統(tǒng)穩(wěn)定的的取值范圍為：， 解得 10、某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性如圖

17、所示。（1）寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；（2）試求系統(tǒng)的相位裕度，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：（1）設(shè)開環(huán)傳遞函數(shù)為： 由系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線可知，兩個轉(zhuǎn)角頻率分別為 由，求得K=10。 所以(suy)： （2）由，得 所以(suy)， 系統(tǒng)(xtng)是穩(wěn)定的，但裕度很小。 11. 二階離散系統(tǒng)如下圖所示。試求使系統(tǒng)穩(wěn)定的最大K值。設(shè)采樣周期T=0.5s。 解:開環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 閉環(huán)特征方程為 對上式進行W變換，簡化后得 由勞斯判據(jù)知，若使系統(tǒng)穩(wěn)定，則要求 所以，系統(tǒng)穩(wěn)定。 五、綜合題1、設(shè)單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，若要求系統(tǒng)截止頻率，試求相應(yīng)的值及相角裕度。解：由題意(t y)可列： 其

18、幅頻特性與相頻特性為： 令，有 于是(ysh)相角裕度 由代入以上式子(sh zi)得到： ， 2、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖的漸近幅頻特性如下圖所示，試計算該系統(tǒng)在作用下的穩(wěn)定誤差和相角裕度。解：由題圖可確定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)： 其中滿足方程 即，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為： 由系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可以看出系統(tǒng)為型，且開環(huán)增益。則當作用(zuyng)下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為： 由題意(t y)我們可得剪切頻率滿足(mnz)方程 則相角裕度為 3、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試求：使系統(tǒng)幅值裕度為的值；使系統(tǒng)的相角裕度為的值。解：(1) 系統(tǒng)開環(huán)頻率特性為 當時，令為相角交界頻率（穿越頻率），于是有 ，故由 可求得 （2）當時，由定義得得系統(tǒng)(xtng)截止頻率 由可求得 4、已知負反饋系統(tǒng)(xtng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，試繪制(huzh)其根軌跡圖。 解：（1）起點在p1= ，p2= 2處，終點在z1= 3及無窮遠處。（2）實軸上的根軌跡分布在2之間和3之間。（3）漸近線：n=