自动控制原理习题及答案.docx

一、简答题

被控对象、被控量、干扰各是什么？

答：对象：需进行控制的设备或装置的工作进程。

被控量：被控对此昂输出需按控制要求变化的物理量。

干扰：对生产过程产生扰动，使被控量偏离给定值的变量。

按给定信号分类，控制系统可分为哪些类型？

答：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

什么是系统的静态？

答：被控量不随时间改变的平衡状态。

什么是系统的动态？

答：被控量随时间变化的不平衡状态。

什么是系统的静态特性？

答：系统再平衡状态下输出信号与输入信号的关系。

什么是系统的动态特性？

答：以时间为自变量，动态系统中各变量变化的大小、趋势以及相互依赖的关系。

控制系统分析中，常用的输入信号有哪些？

答：阶跃、斜坡、抛物线、脉冲。

（3次）传递函数是如何定义的？

答：线性定常系统在零初始条件下输出响应量的拉氏变换与输入激励量的拉氏变换之比。

系统稳定的基本条件是什么？

答：系统的所有特征根必须具有负的实部的实部小于零。

以过渡过程形式表示的质量指标有哪些？

答：峰值时间tp、超调量δ%、衰减比nd、调节时间ts、稳态误差ess。

简述典型输入信号的选用原因。

答：①易于产生；②方便利用线性叠加原理；③形式简单。

什么是系统的数学模型？

答：系统的输出参数对输入参数的响应的数学表达式。

信号流图中，支路、闭通路各是什么？

答：支路：连接两节点的定向线段，其中的箭头表示信号的传送方向。

闭通路：通路的终点就是通路的起点，且与其他节点相交不多于一次。

误差性能指标有哪些？

答：IAE，ITAE，ISE，ITSE

填空题

反馈系统又称偏差控制，起控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。

复合控制有两种基本形式，即按参考输入的前馈复合控制和按扰动输入的前馈复合控制。

某系统的单位脉冲响应为g(t)=10e-0.2t+5e-0.5t，则该系统的传递函数G(s)为。

根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。

设最小项为系统的相频特性为?(ω)=tg-1(τω)-90°-tg-1(Tω)，则该系统的开环传递函数为。

PI控制器的输入-输出关系的时域表达式是u(t)=Kp[e(t)+]，其相应的传递函数为Gc(s)=1+，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。PID控制器的输入-输出关系的时域表达式是u(t)=Kp[e(t)++τd]，其相应的传递函数表达式是Gc(s)=1++τds。

在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。

频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率ωc对应时域性能指标调节时间ts，它们反映了系统动态过程的快速性。

对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和准确性，其中最基本要求是稳定性。

一阶系统传函标准形式是G(s)=，二阶系统传函标准形式是G(s)=。

在经典控制理论中，可采用劳斯判据、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。

控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数，与外作用及初始条件无关。

线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lgA(ω)，横坐标为lgω。

奈奎斯特稳定判据中，Z=N+P，其中P是指右半S平面的开环极点个数，Z是指右半S平面的闭环极点个数，N是指奈奎斯曲线逆时针围绕坐标原点|N|圈。

在二级系统的单位阶跃响应图中，ts定义为调节时间，δ%是超调量。

若某单位负反馈控制系统中的其前向传递函数为G(s)，则该系统的开环传递函数为G(s)。

能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫做系统的数学模型，在古典理论中系统数学模型有结构图、信号流图、微分方程、传递函数等。

最小相位系统是指系统的传递函数在右半s平面上既五零点也无极点。

三、选择题

（D）采用负反馈形式连接后，则：

一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；

C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；

D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。

（A）下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果？

A、增加开环极点；B、在积分环节外加单位负反馈；

C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。

3.（C）系统特征方程为D(s)=s3+2s2+3s+6=0，则系统：

A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；

C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数为Z=2。

4.（D）对于以下情况应绘制0°根轨迹的是：

A、主反馈口符号为“-”；B、除Kr外的其他参数变化时；

C、非单位反馈系统；D、根轨迹方程（标准形式）为G(s)H(s)=+1。

5.（A）系统在r(t)=t2作用下的稳态误差ess=?，说明：