自动控制原理复习题(二)
自动控制原理复习题（二）
一、选择题
1、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是： A. 1011s s ++ C. 210.51s s ++ B. 101
0.11s s ++ D. 0.11
101s s ++
2、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点：
A. 准确度越高 C. 响应速度越快
B. 准确度越低
D. 响应速度越慢
3、已知系统的传递函数为1s K
e TS τ-+，其幅频特性()G j ω应为： A. 1K e T τω-+
C. τω- B. 1K
e T τω
ω-+
D. 4、梅逊公式主要用来（ ）
A. 判断稳定性 C. 求系统的传递函数
B. 计算输入误差
D. 求系统的根轨迹
5、 适合应用传递函数描述的系统是：
A. 单输入，单输出的线性定常系统；
B. 单输入，单输出的线性时变系统；
C. 单输入，单输出的定常系统；
D. 非线性系统。
6、对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。
A. 微分
C. 加减 B. 相乘
D. 相除
7、直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）
A. 比较元件
C. 执行元件 B. 给定元件
D. 放大元件
8、二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是 （ ）
A. 上升时间
C. 调整时间 B. 峰值时间
D. 最大超调量
9、在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（ ）来求
得输出信号的幅值。
A. 相位
C. 稳定裕量 B. 频率
D. 时间常数
10、已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（ ）
A. 0.707
C. 1
B. 0.6 D. 0
11、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，
则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差*()E S 之间有如下关系：
A.
*()()()E S H S E S =? C. *()()()()E S G S H S E S =?? B. *()()()E S H S E S =? D. *()()()()E S G S H S E S =?? 12、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：
A. 闭环零点和极点C. 闭环极点
B.开环零点D. 阶跃响应
13、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：
A.
*(2) (1) K s s s
-
+
C.
*
2
(31)
K
s s s+
－
B.
*
(1)(5
K
s s s
-+）
D.
*(1)
(2)
K s
s s
-
-
14、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C. 高频段
B.开环增益D. 中频段
15、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（）
A. 充分条件C. 充分必要条件
B.必要条件D. 以上都不是
16、以下关于系统稳态误差的概念正确的是（ C ）
A. 它只决定于系统的结构和参数
B.它只决定于系统的输入和干扰
C. 与系统的结构和参数、输入和干扰有关
D. 它始终为0非线性系统
17、当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差为（）
A. 0 C. 1/k
B.0.1/k D. ∞
18、开环控制的特征是（）
A. 系统无执行环节
B.系统无给定环节
C. 系统无反馈环节
D. 系统无放大环节
19、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（）
A. 相位滞后校正C. 微分调节器
B.相位超前校正D. 积分调节器
20、在信号流图中，只有（）不用节点表示。
A. 输入C. 比较点
B.输出D. 方块图
21、在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（）来求得输出信号的幅值。
A. 相位C. 稳定裕量
B.频率D. 时间常数
22、若二阶系统的调整时间长，则说明（）
A. 系统响应快C. 系统的稳定性差
B.系统响应慢D. 系统的精度差
23、设一阶系统的传递函数是，且容许误差为5%，则其调整时间为（）
A. 1 C. 3
B.2 D. 4
24、若二阶系统的调整时间短，则说明（）
A. 系统响应快C. 系统的稳定性差
B.系统响应慢D. 系统的精度差
25、下说法正确的是（）
A. 时间响应只能分析系统的瞬态响应
B. 频率特性只能分析系统的稳态响应
C. 时间响应和频率特性都能揭示系统的动态特性
D. 频率特性没有量纲
26、II 型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ ）
A. –60（dB/dec ）
C. –20（dB/dec ） B. –40（dB/dec ）
D. 0（dB/dec ）
27、适合应用传递函数描述的系统是：（ ）
A. 单输出的线性定常系统；
C. 单输入，单输出的定常系统； B. 单输入，单输出的线性时变系统；
D. 非线性系统。
28、二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为（ ）
A. 最大相位频率
C. 谐振频率 B. 固有频率
D. 截止频率
29、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是：（ ）
A. 在 ()1()r t R t =?时，输出速度与输入速度的稳态误差；
B. 在 ()1()r t R t =?时，输出位置与输入位置的稳态误差；
C. 在 ()r t V t =?时，输出位置与输入位置的稳态误差；
D. 在 ()r t V t =?时，输出速度与输入速度的稳态误差。
30、系统的开环传递函数为两个“S ”多项式之比 ()()()
M S G S N S =
,则闭环特征方程为：（ ）
A. N(S) = 0
C. 1+ N(S) = 0 B. N(S)+M(S) = 0
D. 与是否为单位反馈系统有关 31、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，
则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差*()E S 之间有如下关系：（ ）
A. *()()()E S H S E S =?
C. *()()()()E S G S H S E S =?? B. *()()()E S H S E S =?
D. *()()()()E S G S H S E S =??
32、某单位反馈控制系统的开环传递函数为：()1
2-=s k s G ，当k=（ ）时，闭环系统临界稳定。
A. 0.5 C. 1.5
B. 1
D. 2
33、某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（
） A. 1+Ts K C. )(a s s K
+ B. ))((b s a s s d
s
+++ D. )(2a s s K
+
34、确定根轨迹大致走向，用以下哪个条件一般就够了（ ）
A. 特征方程 C. 幅值条件
B. 幅角条件
D. 幅值条件+幅角条件
35、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（ ）
A. 相位超前校正 C. 相位滞后—超前校正
B. 相位滞后校正
D. 反馈校正
36、已知系统为最小相位系统，则一阶惯性环节的幅频变化范围为（
） A. 0－45° C. 0－90° B. 0－-45°
D. 0－-90°
37、为了保证系统稳定，则闭环极点都必须在（ ）上。
A. s 左半平面
B. s 右半平面
C. s上半平面
D. s下半平面
38、系统型次越高，稳态误差越（）
A. 越小C. 不变
B.越大D. 无法确定
39、常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是（）
A. PDI C. IPD
B.PDI D. PID
40、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：（）
A.
*(2) (1) K s s s
-
+
C.
*
2
(31)
K
s s s+
－
B.
*
(1)(5
K
s s s
-+）
D.
*(1)
(2)
K s
s s
-
-
41、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.开环增益
C.高频段
D.中频段
42、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点：（）
A. 准确度越高C. 响应速度越快
B.比准确度越低D. 响应速度越慢
43、根轨迹上的点应满足的幅角条件为（）
A. -1
C. ±(2k+1)π/2 (k=0,1,2,…) B.1
D. ±(2k+1)π(k=0,1,2,…)
44、主导极点的特点是（）
A. 距离虚轴很近C. 距离虚轴很远
B.距离实轴很近D. 距离实轴很远
50、在系统校正时，为降低其稳态误差优先选用（ ）校正。
A. 滞后
C. 滞后-超前 B. 超前
D. 减小增益
51、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是：
A. 在 ()1()r t R t =?时，输出速度与输入速度的稳态误差；
B. 在 ()1()r t R t =?时，输出位置与输入位置的稳态误差；
C. 在 ()r t V t =?时，输出位置与输入位置的稳态误差；
D. 在 ()r t V t =?时，输出速度与输入速度的稳态误差。
52、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：
（ ） A. 1011
s s ++ C. 210.51s s ++ B.
1010.11s s ++ D. 0.11101s s ++ 53、已知反馈系统，其开环传递函数为：G s s s ()(.)=
+100021确定系统的相角裕度：（ ）
A.12.60
B.20.50
C.300
D.450
54、已知系统的传递函数为
1s K e TS τ-+，其幅频特性()G j ω应为：（ ） A.
1K e T τω-+
C. τω- B. 1K e T τωω-+
D. 55、系统的开环传递函数为两个“S ”多项式之比()()()M S G S N S =
,则闭环特征方程为：（ ）
A. N(S) = 0 C. 1+ N(S) = 0
B.N(S)+M(S) = 0
D. 与是否为单位反馈系统有关
二、填空题
1、线性离散系统中脉冲传函的定义。
2、典型非线性特性有饱和特性、死区特性、间隙特性、、非线形增益、滞环特性。
3、自动控制的涵义。
4、工程上对自动控制系统在性能上的要求有、、
。
5、闭环控制系统又称为系统。
6、对控制系统的首要要求是系统具有。
7、对于最小相位系统一般只要知道系统的就可以判断其稳定性。
8、超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的明显上升，从而具有较大的稳定裕度。
9、二阶系统当共轭复数极点位于线上时，对应的阻尼比为0.707。
10、一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为，二阶6、一般讲系统的位置误差指输入是所引起的输出位置上的误差,速度误差指输入是所引起的输出位置上的误差，加速度误差指输入是所引起的输出位置上的误差。系统当输入为单位脉冲函数时，其响应的稳态误差恒为。
11、控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的有关。
12、对控制系统进行分析的方法主要有 、 、 。
13、 传递函数 。
12、典型自动控制系统中包含的基本环节有反馈环节、 、 、
。
13、PID 调节中的“P ”指的是 控制器，“I ”指的是 控
制器,“D ”指的是 控制器。
14、若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越 越好。
15、时域分析法的特点是 、 ，局限性是 。
16、某典型环节的传递函数是1()2
G s s =+，则系统的时间常数是 。 17、研究控制系统常用的数学模型有 、 、 等。
18、根轨迹起始于 ，终止于 。
19、延迟环节不改变系统的幅频特性，仅使 发生变化。
20、在 条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的
拉普拉斯变换值比，定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统内在
特性，只与系统的 、 有关，而与输入量或输入函数的形
式无关。
20、环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的 。环节并联
后总的传递函数是所有并联环节传递函数的 。
21、在使用梅森增益公式时，注意增益公式只能用在 节点和
节点之间。
22、一个一般控制系统由若干个典型环节构成，常用的典型环节有比例环
节、 、 、 、
和延迟环节等。
23、构成方框图的基本符号有四种，即、比较点、方框和。
27、上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的；而最大超调量Mp和振荡次数则反应系统的。
28、稳定性是控制系统的重要性能，使系统正常工作的首要条件。控制理论用于判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有：和
稳定判据。
29、系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义，所以应先判别系统的
。
30、Kp的大小反映了系统在阶跃输入下的能力，Kp越大，稳态误差；Kv的大小反映了系统的能力，Kv 越大，系统稳态误差；Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力，Ka越大，系统跟踪精度。
31、超调量仅与阻尼比ξ有关，ξ越，Mp则越，相应的平稳性越好。反之，阻尼比ξ越，振荡越，平稳性越差。当ξ=0，系统为具有频率为Wn的等幅震荡。
32、系统中增加一个闭环左实极点，系统的过渡过程将变，超调量将
，系统的反应变得较为滞呆。
33、根轨迹的规律是条件和条件。
统的开环相频特性Ф（w）等于各个环节之和。
34、在s右半平面上既无又无的传递函数，称为最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统，称为。
35、时域性能指标，包括指标和指标；频域性能指标，包括频域指标和频域指标。
36、校正方式可以分为校正、校正、校正和补偿等。串联校正和并联校正是最常见的两种校正方式。
37、根据校正装置的特性，校正装置可分为校正装置、校正装置和校正装置。
38、跟轨迹图揭示了、阻尼系数、振型等动态性能与系统参数的关系，用跟轨迹图设计控制系统的关键是配置合适的。
39、系统的开环对数幅频特性L(w)等于各个串联环节对数之和，系
40、在z域中采样系统稳定的充要条件是：当且仅当采样特征方程的全部特征跟均分布在z平面上的，后者所有特征跟的模均小于，相应的线性定常系统是稳定的。
41、系统稳定的充分必要条件是。
42、根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和
。
43、稳态误差与系统输入信号r(t)的有关，与系统的
有关。
45、闭环控制系统中，真正对输出信号起控制作用的是。
46、PD控制器是一高通滤波器，属校正装置；PI控制器是一低通滤波器，属滞后装置；而PID控制器是由其参数决定的
滤波器。
47、非线性系统分析的基础知识，主要包括法和法。
48、一般讲系统的加速度误差指输入是 所引起的输出位置上的误差。
三、综合题
1、机俯仰角控制系统结构图如图1所示，试求闭环传递函数()()c r Q s Q s 。
图1
2、试证明图2中所示的力学系统(a)和电路系统(b)是相似系统（即有相同形式的数学模型）。
图2
3、已知控制系统结构图如图3所示，求输入()31()r t t =?时系统的输出()c t 。
图3
4、已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半s 平面根的个数及纯虚根。
01011422)(2345=+++++=s s s s s s D
5、对于典型二阶系统，已知σ％=15％，3s s t =，试计算相角裕度γ。
6、试概略绘出下列多项式方程的根轨迹。
010)2(323=++++K s K s s
7、图4所示电路，求传函()()()C r U s s U s Φ=
。
图4
8、图5所示系统，求传函)()()(s X s X s W r C =
。
X
图5
9、已知一单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线如图6所示，求系统的闭环传递函数。
图6
10、已知开环零、极点如图5所示，试绘制相应的根轨迹。
图5
11、设系统开环传函为
()()1
1
1
)
(
-
+
=
s
Ts
s
W
kτ
，试分别大致画出τ
2
2.18
X c(t)
t (s)
t m
0.8
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）
12、根据图6所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：
(1) 、将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；
(2)、 画出系统方框图。
图6
解：(1) 负反馈连接方法：a-d. b-c
(2) 系统方框图如下。
13、试绘制下列传递函数的幅相曲线。
G s s s ()()()=++5
2181。
14、图7 (a)，(b)所示均为调速系统。
(1) 分别画出图7 (a)、图(b)所示系统的方框图。给出图7 (a)所示系统正确的反馈
连线方式。
(2)指出在恒值输入条件下，图7 (a)、(b) 所示系统中哪个是有差系统，哪个是无
差系统，说明其道理。
图7 调速系统工作原理图
15、设图8（a）所示系统的单位阶跃响应如图8（b）所示。试确定系统参数
K，
1
K和a。
2
图8
16、已知反馈系统，其开环传递函数为
G s s s ()(.)=+100
021
试用奈氏判据或对数稳定判据判断闭环系统的稳定性，并确定系统的相角裕度和幅值裕度。
17、已知单位负反馈系统的开环传递函数，试概略绘出相应的根轨迹。
)1010)(1010()20()(*j s j s s s K s G -++++=
18、绘制下列传递函数的渐近对数幅频特性曲线。
G s s s ()()()=++2
2181。
19、采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如图9所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
图9 蒸汽机转速自动控制系统
20、单位负反馈系统的开环传递函数4()(5)
G s s s =+，求单位阶跃响应()c t 。 21、在已知系统中10()(1)
G s s s =-，()1h H s K s =+。试确定闭环系统临界稳定时的h K 22、绘制下列传递函数的幅相曲线：
()
()/1G s K s = ()
()/22G s K s = ()()/33G s K s =
23、试概略绘出下列多项式方程的根轨迹。
023223=++++K Ks s s s
24、图10为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？
图10水温控制系统原理图
25、已知系统方程组如下：
?
?
?
?
?
?
?
=
-
=
-
=
-
-
=
)
(
)
(
)
(
)
(
)]
(
)
(
)
(
[
)
(
)]
(
)
(
)
(
)[
(
)
(
)
(
)]
(
)
(
)[
(
)
(
)
(
)
(
3
4
3
5
2
3
3
6
1
2
2
8
7
1
1
1
s
X
s
G
s
C
s
G
s
G
s
C
s
X
s
X
s
X
s
G
s
X
s
G
s
X
s
C
s
G
s
G
s
G
s
R
s
G
s
X
试绘制系统结构图，并求闭环传递函数()
()
C s
R s
。
26、设角速度指示随动系统结构图如图11所示。若要求系统单位阶跃响应无超调，且调节时间尽可能短，问开环增益K应取何值，调节时间s t是多少？
图11
27、对于典型二阶系统，已知参数3
n
ω=，0.7
ξ=，试确定截止频率
c
ω和相角裕度γ。