控制工程基礎復習資料

1、一、填空題1控制系統(tǒng)由控制對象 和 控制器兩部分組成。2.對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和準確性。3建立系統(tǒng)數(shù)學模型的方法有 機理法 和 辨識法 兩種。4經(jīng)典控制理論采用的數(shù)學模型主要以傳遞函數(shù)、為基礎；現(xiàn)代控制理論采用的數(shù)學模型主要以為狀態(tài)空間方程基礎。5.I型系統(tǒng)在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0，在單位加速度輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為。6某線性定常系統(tǒng)的單位斜坡響應為 其單位階躍響應為7.在初始條件為零時，系統(tǒng) 輸出量的拉式變換 與輸入量的拉式變換 之比稱為線性系統(tǒng)（或元件）的傳遞函數(shù)。8.在工程控制實踐中，為使系統(tǒng)有滿意的穩(wěn)定性儲備，一般其幅值裕度應滿足大于6dB

2、或大于2。9.離散信號的數(shù)學表達式為 10. 判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點是系統(tǒng)特征方程的根必須為 負實根或負實部的復數(shù)根 ，即系統(tǒng)的特征根必須全部在 復平面的左半平面 是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。11 頻率響應是系統(tǒng)對正弦輸入穩(wěn)態(tài)響應，頻率特性包括 幅頻和相頻 兩種特性。12. 如果在系統(tǒng)中只有離散信號而沒有連續(xù)信號，則稱此系統(tǒng)為離散(數(shù)字)控制系統(tǒng)，其輸入、輸出關系常用差分方程來描述。13若線性系統(tǒng)的輸入信號為，輸出信號為，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 。14環(huán)節(jié)串聯(lián)時總的傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的 乘積 。15某系統(tǒng)單位脈沖響應函數(shù)為，則系統(tǒng)傳遞函數(shù)為。16、系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：系統(tǒng)的全部特征根都具有負實部

3、。17、對廣義系統(tǒng)，按反饋情況可分為 開環(huán)系統(tǒng) 、 閉環(huán)系統(tǒng) 。18 線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應用_疊加_原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。19反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和_反饋量_的偏差進行調節(jié)的控制系統(tǒng)。20在單位斜坡輸入信號作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_。21.方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和_反饋 _連接。22函數(shù)te-at的拉氏變換為。23線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關系稱為_相頻特性_。24積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為_20_dBdec。25二階系統(tǒng)的阻尼比為 _ 0_ 時，響應曲線為等幅振蕩。2

4、6在單位斜坡輸入信號作用下，型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_0_。27單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為 。28. 設系統(tǒng)的頻率特性(j)=R()+jI(),則幅頻特性|G(j)|=。29. 分析穩(wěn)態(tài)誤差時，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。30. 用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是_正弦函數(shù)_。31二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比的范圍為。32G(s)=的環(huán)節(jié)稱為_慣性_環(huán)節(jié)。33系統(tǒng)輸出量的實際值與_輸出量的希望值_之間的偏差稱為誤差。34二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是。35設系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為 實頻特性 。34.用頻率法研究控制系統(tǒng)時，采用的圖示

5、法分為乃奎斯特 圖示法和_對數(shù)坐標_圖示法。35.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)=_0.707_時，為最佳阻尼系數(shù)。這時系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。36. ，其拉氏變換為 37. 的變換為 38.反饋控制又稱偏差控制，其控制作用是通過 與反饋量的差值進行的。39. 根軌跡起始于開環(huán)極點；終止于開環(huán)零點二、選擇題1、關于反饋的說法，正確的是（ D ） A反饋實質上就是信號的并聯(lián) B反饋都是人為加入的 C正反饋就是輸入信號與反饋相加 D反饋就是輸出以不同方式作用于系統(tǒng)2、關于系統(tǒng)模型的說法，正確的是（ B ） A每個系統(tǒng)只有一種數(shù)據(jù)模型 B動態(tài)模型在一定條件下可簡化為靜態(tài)模型 C動態(tài)模型比靜態(tài)模型好 D靜態(tài)

6、模型比動態(tài)模型好3、某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，則該環(huán)節(jié)為（ B ） A. 慣性環(huán)節(jié) B. 積分環(huán)節(jié) C微分環(huán)節(jié) D比例環(huán)節(jié)4、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（ A ） A與外界無關 B反映了系統(tǒng)、輸出、輸入三者之間的關系 C完全反映了系統(tǒng)的動態(tài)特性 D. 與系統(tǒng)的初始狀態(tài)有關5、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時間為（ C ） A階躍響應曲線第一次達到穩(wěn)定值的98%的時間 B階躍響應曲線達到穩(wěn)定值的時間 C階躍響應曲線第一次達到穩(wěn)定值的時間 D階躍響應曲線達到穩(wěn)定值的98%的時間6、一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ；其單位階躍響應為（ B ）（A） ；（B） ；（C） ；（D）7、系統(tǒng)的單位脈沖響應函數(shù)為，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（ A ）

7、A B. C D8、以下系統(tǒng)中，屬于最小相位系統(tǒng)的是（ B ） A B C D9、一個線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否取決于（ A ） A系統(tǒng)的結構和參數(shù) B系統(tǒng)的輸入 C系統(tǒng)的干擾 D系統(tǒng)的初始狀態(tài)10、一個系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是（ C ） A系統(tǒng)的全部極點都在S平面的右半平面內 B系統(tǒng)的全部極點都在S平面的上半平面內 C系統(tǒng)的全部極點都在S平面的左半平面內 D系統(tǒng)的全部極點都在S平面的下半平面內11脈沖函數(shù)的拉氏變換為（ C）A. 0 B. ；C. 常數(shù)； D.變量12與開環(huán)控制相比較閉環(huán)控制的特征是系統(tǒng)有 ( D )A執(zhí)行元件B放大元件 C控制器 D反饋元件13單位斜坡信號的拉氏變換是 ( B )AB C

8、 D 14系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，此系統(tǒng)為 型系統(tǒng)。 ( B )A.0 B.I C. II D. III15 下面關于微分環(huán)節(jié)的控制作用描述中正確的是： ( D)(A)使相位滯后 (B)減小系統(tǒng)的阻尼 (C)抗高頻干擾 (D)使相位超前16穩(wěn)態(tài)誤差除了與系統(tǒng)的型別、傳遞函數(shù)有關外，還與下述哪一項有關？ ( D )(A) 階次 (B) 振蕩頻率 (C) 阻尼比 (D) 輸入信號類型17二階振蕩系統(tǒng)幅值衰減的快慢取決于： (C )(A) (B) (C) 特征根實部絕對值 (D) 特征根虛部的分布情況18系統(tǒng)輸出的拉氏變換完全取決于： ( B)(A)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的極點位置 (B)系統(tǒng)的初始狀態(tài)、輸入及

9、其傳遞函數(shù)(C)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) (D)系統(tǒng)的固有特性19相位滯后校正環(huán)節(jié)相當于： ( A )（A）低通濾波器 （B）高通濾波器 （C）帶通濾波器 （D） 帶阻濾波器20. PI控制類似于： （C）(A) 增益調整 (B) 相位超前校正 (C) 相位滯后校正 (D) 相位滯后-超前校正 21某單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，則輸入時穩(wěn)態(tài)輸出的幅值為: （D ）（A） （B） （C）2 （D）1 22.拉氏變換將時間函數(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復變函數(shù)23.微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( A )A.90 B. -90C. 0 D. -18024、正弦函數(shù)sin的

10、拉氏變換是 （ B ）A.B.C.D. 25.比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= （C）A.90 B.-90 C.0 D.-18026.一階系統(tǒng)的階躍響應， （D ） A.當時間常數(shù)T較大時有振蕩B.當時間常數(shù)T較小時有振蕩 C.有振蕩D.無振蕩27.系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的 （C）A.充分條件 B.必要條件 C.充分必要條件 D.以上都不是28.時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時最常用的典型輸入信號是 （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)29.令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項式為零，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30.線性

11、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。31 時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時最常用的典型輸入信號是 （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)32設控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，該系統(tǒng)為 （ B ）A0型系統(tǒng)BI型系統(tǒng)CII型系統(tǒng)DIII型系統(tǒng)33采用負反饋連接時，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則其等效傳遞函數(shù)為 ( C )ABCD34 一階系統(tǒng)G(s)=的時間常

12、數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應達到穩(wěn)態(tài)值的時間 ( A )A越長B越短C不變D不定35拉氏變換將時間函數(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復變函數(shù)36若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性的實部R()是 ( A )A B-C D-37.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能，它與下列哪項因素有關？ ( C )A.輸入信號B.初始條件C.系統(tǒng)的結構參數(shù) D.輸入信號和初始條件38. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的 ( C )A.充分條件 B.必要條件 C.充分必要條件 D.以上都不是39. 有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時，輸出分別為y1

13、(t)和y2(t)。當輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(a1,a2為常數(shù))，輸出應為 （B）A. a1y1(t)+y2(t)B. a1y1(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t)40.I型系統(tǒng)開環(huán)對數(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)41余弦函數(shù)cos的拉氏變換是 （ C ）A.B.C.D. 42.設積分環(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.43.奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的( C )來

14、判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準則。A.開環(huán)幅值頻率特性 B.開環(huán)相角頻率特性C.開環(huán)幅相頻率特性 D.閉環(huán)幅相頻率特性44. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) ( C )A.與輸入信號有關B.與輸出信號有關C.完全由系統(tǒng)的結構和參數(shù)決定D.既由系統(tǒng)的結構和參數(shù)決定，也與輸入信號有關45. 一階系統(tǒng)的階躍響應， ( D ) A.當時間常數(shù)T較大時有振蕩B.當時間常數(shù)T較小時有振蕩 C.有振蕩D.無振蕩三、簡答1、什么是反饋？為什么要進行反饋控制？答：反饋是指人們?yōu)榱诉_到一定的目的，有意加入的反饋，閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作是基于系統(tǒng)的實際輸出與輸入間的偏差之上的，在系統(tǒng)存在擾動的情況下，這種偏差就會出現(xiàn)。進行適當?shù)姆答伩?/p>

15、制正好能檢測出這種偏差，并力圖減小這種偏差，而最終使得偏差為零，事實上，反饋控制僅僅需為無法預計的擾動設計，因為對可以預知的擾動，總可以在系統(tǒng)中加以校正。2、什么是系統(tǒng)？什么是線性系統(tǒng)？答：系統(tǒng)是由相互聯(lián)系，相互作用的若干部分構成而且有一定的目的或一定的運動規(guī)律的一個整體；當系統(tǒng)的數(shù)學模型能用線性微分方程描述時，系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)。3、系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義是什么？答：系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在初始狀態(tài)的作用下，由它引起的系統(tǒng)的時間響應隨時間的推移，逐漸衰減并趨向與零的能力。若隨時間的推移，系統(tǒng)能回到平衡位置，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的；若隨時間的推移，系統(tǒng)偏離平衡位置愈來愈遠，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。4、相位超前校正與相

16、位滯后校正在應用方面有何不同？答： 5、系統(tǒng)穩(wěn)定性：答：指控制系統(tǒng)在任何足夠小的初始偏差的作用下，其過渡過程隨著時間的推移，是否具有逐漸恢復原平衡狀態(tài)的性能。6、根軌跡定義：答：指系統(tǒng)增益從0趨向于無窮大連續(xù)變化時，閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程的根在復平面上的軌跡。7、控制工程系統(tǒng)中的瞬態(tài)響應指標包括哪些？8、 簡述建立系統(tǒng)微分方程的步驟是什么？（提示答案，不完整）答：（1）確定系統(tǒng)和各元件的輸入量和輸出量。（2）列寫它們的微分方程。（3）消去中間變量。（4）將該方程整理成標準形式四、化簡圖示方框圖，并確定其閉環(huán)傳遞函數(shù)。1、答案：（2分）2、系統(tǒng)結構圖如下圖所示，求 （15分）3、如下圖所示，將方框圖

17、化簡，并求出其傳遞函數(shù)。一一H1G1G2H2R(S)C(S)提示答案R(S)C(S)G1G21+ G2H2+G1H1五、勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)1、設系統(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。2、設系統(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。3、 系統(tǒng)的特征方程為 試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解 計算勞斯表中各元素的數(shù)值，并排列成下表系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。六、對數(shù)幅頻特性曲線1、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試繪制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。解：提示答案系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線如下所示。L(w)/dB20 dB / dec40 dB / dec10100 60 dB / decw (rad/s)0140 2、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試繪制系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。解：提示答案L(w)/dB20 dB/dec0w /(rad/s) 5040 dB / dec 1 20lg30七、計算題1、已知單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞