..>中南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程考試〔?？啤硰?fù)習(xí)題及參考答案"自動(dòng)控制工程根底"一、單項(xiàng)選擇題：線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于(C)A．線性系統(tǒng)有外加輸入，非線性系統(tǒng)無外加輸入。B．線性系統(tǒng)無外加輸入，非線性系統(tǒng)有外加輸入。C．線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理。D．線性系統(tǒng)不滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)滿足迭加原理。2．令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式為零，則可得到系統(tǒng)的(B)A．代數(shù)方程B．特征方程C．差分方程D．狀態(tài)方程3．時(shí)域分析法研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)最常用的典型輸入信號(hào)是〔D〕A．脈沖函數(shù) B．斜坡函數(shù)C．拋物線函數(shù) D．階躍函數(shù)4．設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，該系統(tǒng)為〔B〕A．0型系統(tǒng)B．I型系統(tǒng)C．II型系統(tǒng)D．III型系統(tǒng)5．二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性，當(dāng)時(shí)，其相位移為(B)A．-270°B．-180°C．-90°D．0°6.根據(jù)輸入量變化的規(guī)律分類，控制系統(tǒng)可分為(A)A.恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.反響控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋—反響復(fù)合控制系統(tǒng)7．采用負(fù)反響連接時(shí)，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反響通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則其等效傳遞函數(shù)為(C)A．B．C．D．8．一階系統(tǒng)G(s)=的時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間(A)A．越長(zhǎng)B．越短C．不變D．不定9．拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成〔D〕A．正弦函數(shù)B．單位階躍函數(shù)C．單位脈沖函數(shù)D．復(fù)變函數(shù)10．線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下〔D〕A．系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B．系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比C．系統(tǒng)輸入信號(hào)的拉氏變換與輸出信號(hào)的拉氏變換之比D．系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比11．假設(shè)*系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性的實(shí)部R(ω)是〔A〕A．B．-C．D．-12.微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=(A)A.90°B.-90°C.0°D.-180°13.積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=(B)A.90°B.-90°C.0°D.-180°14.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與以下哪項(xiàng)因素有關(guān)？〔C〕A.輸入信號(hào) B.初始條件C.系統(tǒng)的構(gòu)造參數(shù) D.輸入信號(hào)和初始條件15.系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半局部是系統(tǒng)穩(wěn)定的(C)16.有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時(shí)，輸出分別為y1(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(shí)(a1,a2為常數(shù))，輸出應(yīng)為〔B〕1y1(t)+y21y1(t)+a2y2(t)1y1(t)-a2y21(t)+a2y2(t)17.I型系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為〔B〕A.-40(dB/dec) B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec) D.+20(dB/dec)18.設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)的阻尼比為〔C〕A.B.C.D.119．正弦函數(shù)sin的拉氏變換是〔B〕A.B.C.D.20．二階系統(tǒng)當(dāng)0<<1時(shí)，如果增加，則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量將〔B〕A.增加 B.減小C.不變 D.不定21．主導(dǎo)極點(diǎn)的特點(diǎn)是〔D〕A.距離實(shí)軸很遠(yuǎn) B.距離實(shí)軸很近C.距離虛軸很遠(yuǎn) D.距離虛軸很近22．余弦函數(shù)cos的拉氏變換是〔C〕A.B.C.D.23．設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性幅值M()=〔C〕A.B.C.D.24.比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=(C)°°°°25.奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的(C)來判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)判別準(zhǔn)則。26.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(C)D.既由系統(tǒng)的構(gòu)造和參數(shù)決定，也與輸入信號(hào)有關(guān)28.二階振蕩環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性相位移θ(ω)在(D)之間?！愫?0°°和－90°°和180°°和－180°29.*二階系統(tǒng)阻尼比為0.2，則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為(C)A.發(fā)散振蕩B.單調(diào)衰減C.衰減振蕩D.等幅振蕩二、填空題：1.線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用___疊加__原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。2．反響控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和__反響量__的偏差進(jìn)展調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。3．在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_____。4．當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實(shí)部都是__負(fù)數(shù)__時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。5.方框圖中環(huán)節(jié)的根本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和__反響_連接。6．線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在_初始條件為零___時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換的比。7．函數(shù)te-at的拉氏變換為。8．線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為__相頻特性__。9．積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為__－20__dB／dec。10．二階系統(tǒng)的阻尼比ξ為_0_時(shí)，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。11．在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，Ⅱ型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=__0__。12．0型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為___0___dB/dec，高度為20lgKp。13．單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為。14.根據(jù)系統(tǒng)輸入量變化的規(guī)律，控制系統(tǒng)可分為__恒值__控制系統(tǒng)、___隨動(dòng)___控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。15.對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定性、__快速性__和準(zhǔn)確性。16.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的構(gòu)造和參數(shù)決定，與__輸入量、擾動(dòng)量__的形式無關(guān)。17.決定二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩個(gè)重要參數(shù)是阻尼系數(shù)ξ和_無阻尼自然振蕩頻率wn。18.設(shè)系統(tǒng)的頻率特性Ｇ(jω)=R(ω)+jI(ω),則幅頻特性|G(jω)|=。19.分析穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、I型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)…，這是按開環(huán)傳遞函數(shù)的__積分__環(huán)節(jié)數(shù)來分類的。20.線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是它的特征方程式的所有根均在復(fù)平面的___左___局部。21．ω從0變化到+∞時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在____第四____象限，形狀為___半___圓。22.用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是_正弦函數(shù)_。23．二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比ξ的范圍為。24．G(s)=的環(huán)節(jié)稱為___慣性__環(huán)節(jié)。25．系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與_輸出量的希望值__之間的偏差稱為誤差。26．線性控制系統(tǒng)其輸出量與輸入量間的關(guān)系可以用___線性微分__方程來描述。27．穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性是對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的根本要求。28．二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是。29．設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為實(shí)頻特性。30.根據(jù)控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為__線性__控制系統(tǒng)、非線性_控制系統(tǒng)。31.對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定性、快速性和_準(zhǔn)確性__。ωr與阻尼系數(shù)ξ的關(guān)系為ωr=ωn。33.根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)是否設(shè)有反響環(huán)節(jié)來分類，控制系統(tǒng)可分為__開環(huán)_控制系統(tǒng)、_閉環(huán)__控制系統(tǒng)。34.用頻率法研究控制系統(tǒng)時(shí)，采用的圖示法分為極坐標(biāo)圖示法和__對(duì)數(shù)坐標(biāo)_圖示法。ξ=______時(shí)，為最正確阻尼系數(shù)。這時(shí)系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。三、設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調(diào)量σξ和ωn的值。解：∵=9.6%∴ξ=0.6∵tp=＝0.2∴ωn=四、設(shè)一系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調(diào)量σ％=5%、調(diào)整時(shí)間ts=2秒(△=5)時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)ξ和ωn的值。解：∵=5%∴ξ=0.69∵ts=＝2∴ωn=2.17rad/s五、設(shè)單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為求〔1〕系統(tǒng)的阻尼比ζ和無阻尼自然頻率ωn；〔2〕系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp、超調(diào)量σ％、調(diào)整時(shí)間tS(△=2)；解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式比照，可知，故，又六、*系統(tǒng)如以下列圖所示，試求其無阻尼自然頻率ωn，阻尼比ζ，超調(diào)量σ％，峰值時(shí)間，調(diào)整時(shí)間(△=2)。解：對(duì)于上圖所示系統(tǒng)，首先應(yīng)求出其傳遞函數(shù)，化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特征量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。與標(biāo)準(zhǔn)形式比照，可知，七、單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K；〔2〕試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：〔1〕將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝1，這是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝50；〔2〕討論輸入信號(hào)，，即A＝1，B＝3根據(jù)表3—4，誤差八、單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K；〔2〕試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：〔1〕將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝2，這是一個(gè)II型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝100；〔2〕討論輸入信號(hào)，，即A＝5，B＝2,C=4根據(jù)表3—4，誤差九、單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試確定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K；〔2〕試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：〔1〕該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝0，這是一個(gè)0型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝20；〔2〕討論輸入信號(hào)，，即A＝2，B＝5，C=2根據(jù)表3—4，誤差十、設(shè)系統(tǒng)特征方程為s4+2s3+3s2+4s+5=0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十一、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十二、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=5，a2=2，a1=4，a0=3均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十三、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：〔1〕用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十四、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝30；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v＝1；低頻漸近線通過〔1，20lg30〕這點(diǎn)，斜率為－20dB/dec；有一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增加－20dB/dec。系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。LL()/dB-20dB/dec0/(rad/s)50-40dB/dec120lg30十五、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝100；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v＝1；低頻漸近線通過〔1，20lg100〕這