自动控制理论 - 习题集(含答案) - 下载本文

《自动控制理论》课程习题集 1

《自动控制理论》课程习题集

一、单选题

1. 下列不属于自动控制基本方式的是( )。

A.开环控制 C.复合控制 A.稳定性 C.稳态特性

B.随动控制 D.闭环控制 B.动态特性 D.瞬态特性 B. 系统的扰动量大且D. 系统的扰动量可以

C. 0<ζ<1 A. ζ=1 C. 0<ζ<1

D. 0≤ ζ ≤1

B. ζ=0 D. 0≤ ζ ≤1

7. 当( )时,输出C(t)等幅自由振荡,称为无阻尼振荡。

8. 若二阶系统的阶跃响应曲线无超调达到稳态值,则两个极点位于位

于( )。 A. 虚轴正半轴 C. 虚轴负半轴 有( )。 A. 实部为正 C. 虚部为正

B. 实正半轴 D. 实轴负半轴

2. 自动控制系统的( )是系统工作的必要条件。

9. 线性系统稳定的充分必要条件是闭环系统特征方程的所有根都具

B. 实部为负 D. 虚部为负

B. 越大系统的稳态特D. 越小系统的稳态特

3. 在( )的情况下应尽量采用开环控制系统。

A. 系统的扰动量影响不大 无法预计

C. 闭环系统不稳定

预计并能进行补偿 A. 与输入信号有关 和元件的参数

C. 闭环系统不稳定 预计并能进行补偿 A. 经典理论 C. 经典控制理论 A. ζ=1

10. 下列说法正确的是:系统的开环增益( )。

A. 越大系统的动态特性越好 性越好

C. 越大系统的阻尼越小 性越好 移动的轨迹。 A. 开环零点 C. 闭环零点

4. 系统的其传递函数( )。

B. 只取决于系统结构D. 系统的扰动量可以

11. 根轨迹是指开环系统某个参数由0变化到∞,( )在s平面上

B. 开环极点 D. 闭环极点

5. 建立在传递函数概念基础上的是( )。

B. 控制理论 D. 现代控制理论 B. ζ=0

12. 闭环极点若为实数,则位于[s]平面实轴;若为复数,则共轭出现。

所以根轨迹( )。 A. 对称于实轴 C. 位于左半[s]平面

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6. 构成振荡环节的必要条件是当( )时。

B. 对称于虚轴

D. 位于右半[s]平面

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*K13. 系统的开环传递函数G0(s)?(s?1)(s?3),则全根轨迹的分支s(s?2)(s?4)2

平面的极点数),其中闭环系统稳定的是( )。

数是( )。

A.1 C.3

B.2 D.4

14. 已知控制系统的闭环传递函数是Gc(s)?轨迹起始于( )。 A. G(s)H(s)的极点 C. 1+ G(s)H(s)的极点

G(s),则其根

1?G(s)H(s)B. G(s)H(s)的零点 D. 1+ G(s)H(s)的零点

(a) p=1 (b) p=1 (c) p=1 (d) p=1

A. 图(a) C. 图(c)

B. 图(b) D. 图(d)

19. 已知开环系统传递函数为G(s)H(s)?10,则系统的相角裕度

s(s?1)为( )。 A.10° C.45°

B.30° D.60°

15. 系统的闭环传递函数是Gc(s)?( )。

A. G(s)H(s)的极点 C. 1+ G(s)H(s)的极点 线

( )。 A.-20dB/dec C.-60dB/dec

G(s),根轨迹终止于

1?G(s)H(s)

B. G(s)H(s)的零点 D. 1+ G(s)H(s)的零点

20. 某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示。则该系统

的开环传递函数为( )。

L(dB) 20 -20 ω 10 16. 在设计系统时应使系统幅频特性L(ω)穿越0dB线的斜率为

B.-40dB/dec D.-80dB/dec

B.位于第四象限的半圆 D.不规则曲线

A. G(s)?C. G(s)?20 (1?10s)20 (1?0.1s)

B.G(s)?D.G(s)?10 (1?10s)10 (1?0.1s)17. 当ω 从?∞ → +∞ 变化时惯性环节的极坐标图为一个( )。

A.位于第一象限的半圆 C.整圆

18. 设系统的开环幅相频率特性下图所示(P为开环传递函数右半s

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21. 各非线性系统的G(jω)曲线和-1/N(X)曲线下图中(a)、(b)、(c)、(d)

所示,G(s)在右半平面无极点,试判断闭环可能产生自激振荡的系统为 ( )。

j j G(jω) -1/N(X) (b)0 G(j?25. 已知采样系统结构图如下图所示,其闭环脉冲传递函数为( )。

C*(s) R(s) E(s) E*(s) G1(s) E1(s) E1*(s) G2(s) C(s) -1/N(X) G(jω) (a)

A.图(a) C.图(c)

j 0 -1/N(X) B A G(j?(d)j 0 - 0 H(s)

B.

-1/N((c)

A.

G1(z)G2(z) 1?G1(z)G2(z)H(z)

G1G2(z)

1?G1(z)G2(z)H(z)G1G2(z)

1?G1(z)G2H(z)

B.图(b) D.图(d)

B. 位于第四象限的半D. 不规则曲线

C.

22. 当ω 从?∞ → +∞ 变化时惯性环节的极坐标图为一个( )。

A. 位于第一象限的半圆 圆

C. 整圆

G1(z)G2(z)

1?G1(z)G2H(z) D.

二、计算题1

26. 系统结构图如图,求传递函数C(s)/R(s), E(s)/R(s) 。

G3(s)R(s) E(s) - G1(s)23. 下列串联校正环节中属于滞后校正的是( )。

1?0.1s

1?0.5s5sC.

1?5sA.

1?5s

1?0.4ss(s?100)(s?0.05)D.

10(s?10)(s?0.5)B.

24. 下列环节中属于PI校正的是( )。

1A. B.Ts

Ts1?TsC. D.K(1+Ts)

TsG2(s)- C(s) H2(s)H1(s)27. 系统结构图如图,求传递函数C(s)/R(s),E(s)/R(s)。

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G2(s) R(s) R(s) C(s) E(s) ? E(s) G1(s) ? G2(s) C(s) - G1(s) G3(s) H(s) 28. 系统结构图如图所示,求其传递函数。

-H1 R G1 G2 G3 C H-H2 2 G4

29. 已知系统结构图如图所示,求:

(1) 开环传递函数G(s); (2) 闭环传递函数?(s)。

R(s) C(s) 2.510 - - s(s?1)0.5s

30. 已知系统结构图如图所示,求其传递函数。

31. 单位负反馈的典型二阶系统单位阶跃响应曲线如图,试确定系统

的闭环传递函数。

h(t) 1.3 1 0 0.1 t(s)

32. 已知系统单位脉冲响应为g(t)=1-e-t,求传递函数G(s)和频率特性G(jω) 。

33. 已知系统单位阶跃响应为h(t)=1-2e-t+e-2t :

(1) 求系统传递函数; (2) 求系统阻尼比。

34. 已知系统微分方程为

?y???6?y??11y??6y?2u??12u 试求:

(1) 系统的传递函数;

(2) 求系统的单位脉冲响应。

35. 已知系统单位阶跃响应为h(t)=1-1.8e-4t+0.8e-9t (t?0), 试求系统的

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频率特性表达式。

36. 设系统闭环特征方程式为s+3Ks+(K+2)s+4=0,试:

(1) 确定系统稳定时参数K的取值范围; (2) 确定临界稳定时系统等幅振荡的频率。

32

L(dB) -20 -40 37. 已知系统闭环特征方程式为2s4+s3+3s2+5s+10=0,试判断系统的稳

定性。

ω 1 100 1000 -60 38. 系统如图所示,求其阻尼比、上升时间、调节时间。

R(s) - 25s(s?5)C(s)

42. 已知系统开环幅相曲线如图所示,试用奈氏判据判断闭环系统稳

定性。

j -1.p=0 (a)

0 -1.p=0 (b)j 0 -1.p=0 (c)j -1.p=2 (d)j 0 -1.p=0 (e)j 0 39. 已知系统的闭环传递函数为

C(s)2.64K(0.1s?1) ?(s)??R(s)s(s?6)(0.1s?1)?2.64K求系统稳定时K的取值范围。

40. 已知单位反馈系统的开环传递函数为

0 K G(s)?s(0.1s?1)(0.2s?1)试确定系统稳定时K的取值范围。

41. 一最小相角系统的开环对数幅频特性渐近线如图: (1) 写出开环传递函数表达式;

1?s/60(2) 取串联校正环节传递函数为Gc(s)? ,写出出校正后的开

1?s/450环传递函数。

0 10 43. 将系统的传递函数为,试

s(0.01s?1)(1) 绘制其渐近对数幅频特性曲线; (2) 求截止频率ωc。

(1) 写出系统的开环传递函数; (2) 计算相角裕度。

0 0

44. 设最小相位系统的开环对数幅频曲线如图所示,要求:

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