自动控制原理复习题

自动控制原理 复习题 一、填空题一、填空题 1、若控制信号没有使用系统输出的测量信号，则这样的系统称为开环控制系统。 2、反馈（闭环）控制系统中的反馈控制类型包括正反馈和负反馈。 3、信号流指一个自动控制系统中所有相互作用的信号的组合。包括六个量： 输入量、输出量、、控制量、扰动量、中间变量。 4、对自动控制系统基本组成及工作原理的分析称为定量分析。 5、自动控制系统按输入量变化的规律分类：恒值控制系统、伺服控制系统、过 程控制系统。 6、自动控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性。 7、自动控制理论分为经典控制理论和控制理论。 8、数学模型是用来描述自动控制系统工作过程或运动规律本质的一种科学语言。这种语言 以微分方程为基础，以拉普拉斯变换为求解工具。 9、 若测量了系统的输出信号并将其应用于控制装置的控制信号中， 则这样的系统称为闭 环控制系统，又称为反馈控制系统。 10、要画出一个实际自动控制系统的系统组成框图，就必须首先明确下面题：控制的目 的是什么、控制的装置是什么、被控制量与被控制量之间是否存在关联 11、 分成如下几个环节或元件： 给定元件、 测量及反馈环节、 比较环节、补 偿环节、、执行元件、被控对象。 12、 恒值控制系统： 控制系统的输入量是恒量， 并且要求系统的输出量相应地保持恒定。 伺服控制系统：输入量是变化的（有时是随机的）， 并且要求系统的输出量能跟随输入 量的变化而相应变化。 过程控制系统：输入量通常是随机变化的， 不确定，但要求系统的输出量在整个生产过 程中保持恒值或按一定的程序变化。 13、自动控制系统稳定性包括稳定和相对稳定。 14、在经典控制理论中，自动控制系统的定量分析又分为时域分析法、 频域分析法和根轨迹法。 二、单项选择题二、单项选择题 1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ C ） A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（）上相等。 A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率 3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ C ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从 0 变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A ） A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线 5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电 动机可看作一个（ B ） 10 A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 6. 若系统的开环传递函数为 s(5s  2) ，则它的开环增益为（） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以（ B ） A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 8.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ） A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 432  D s 3s 10s 5s s20，则此系统中包含正实部特征的个数 9.设系统的特征方程为 有（） A.0 B.1 C.2 D.3 10.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ A ） A.减小增益 B.超前校正 C.滞后校正 D.滞后-超前 11. 系统已给出，确定输入，使输出尽可能符合给定的最佳要求，称为（ A ） A.最优控制 B.系统辨识 C.系统分析 D.最优设计 12. 与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ B ）进行直接或间接地测量，通过反 馈环节去影响控制信号。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量 13. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（）指标密切相关。 A.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差 14. 主要用于产生输入信号的元件称为（B） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 15. 某典型环节的传递函数是 Gs 1 5s 1 ，则该环节是（ C ） A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节 三、名词解释三、名词解释 1.稳定性：系统在受到扰动作用后自动返回原来的平衡状态的能力。 2.调整时间: 响应曲线到达并停留在稳态值的±5%误差范围内所需的最小时间称为调节时 间。 3.数学模型：是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式。 4.最大超调量：在响应过程中，输出量 C（t）超出其稳态值的最大差量与稳态值之比称为 最大超调量。 四、简答题四、简答题 1. 闭环控制和开环控制各有什么优缺点？ 答：开环控制: 结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效 果较好。 但不能自动修正被控制量的偏离， 系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制 精度影响较大。 闭环控制:具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化及外界扰动引起 的误差，控制精度高。缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。 2. 典型二阶系统(当 0ξ1,ξ=0,ξ≥1 时)在单位阶跃输入信号作用下的输出响应的特性 是什么? 答：阻尼比等于 0 时，特征根为纯虚根，响应曲线为等幅振荡曲线；阻尼比大于 0 小于 1 时，特征根为具有负实部的共轭复数，响应曲线为衰减振荡曲线； 阻尼比等于 1 时，特征根 为相等负实根，响应曲线为非周期单调曲线；阻尼比大于1 时，特征根为两个不等负实根， 响应曲线为非周期单调曲线。 3. 消除和减少由参考输入造成的稳态误差的方法有哪些?它们有什么局限性？ 答：消除和减少由参考输入造成的稳态误差的方法： （1）增加开环放大倍数; （2）提高系统类型数。 二者都会造成系统稳定性的下降。 4. 什么是闭环主导极点？引入闭环主导极点对分析和设计系统具有什么意义？ 答：假如距虚轴较远的闭环极点的实部与距虚轴最近的闭环极点的实部的比值大于或等于 5，且在距虚轴最近的闭环极点的附近不存在闭环零点。这个距虚轴最近的闭环极点将在系 统的过渡过程中起主导作用，称之为闭环主导极点。它常以一对共轭复数极点的形式出现。 应用闭环主导极点的概念分析、 设计系统时， 使分析和设计工作得到很大简化， 且易于进行。 5. 减小系统在给定信号或扰动信号作用下的稳态误差的方法主要有那些？ 答：（1）保证系统中各环节（或元件）的参数具有一定的精度及线性性； （2）适当增加开环增益或增大扰动作用前系统前向通道的增益； （3）适当增加系统前向通道中积分环节的数目； （4）采用前馈控制。 6. 连续控制系统或离散控制系统稳定的充分必要条件是什么？ 答： 连续控制系统稳定的充分必要条件是闭环极点都位于S 平面左侧； 离散控制系统稳定的 充分必要条件系统的特性方程的根都在Z