四川省自考复习题现代控制技术基础

现代控制技术基础复习题

一、单项选择题 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.采用负反馈形式连接后 【 】 A.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.需要调整系统结构参数，才能改善系统性能

2.惯性环节又称为 【 A.积分环节 B.微分环节 C.一阶滞后环节 D.振荡环节

3.二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.0.6 B.0.707 C.1 D.0

4.二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 B.最大超调量 C.调整时间 D.峰值时间

5.系统的传递函数完全决定于系统的 【 A.结构和参数 B.输入信号 C.输出信号 D.扰动信号

5.系统的传递函数完全决定于系统的 【 A.结构和参数 B.输入信号 C.输出信号 D.扰动信号

6.单位抛物线函数在t≥0时的表达式为 【 A.t B.t2/2 C.t2 D.2t2

7.控制系统的上升时间、调整时间等反映出系统的 【 A.相对稳定性 B.绝对稳定性 C.快速性 D.准确性

8.二阶振荡环节奈奎斯特图中与虚轴交点的频率为 【 A.谐振频率 B.固有频率 C.截止频率 D.最大相位频率

9.Ⅱ型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为 【 A.0(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. -40(dB/dec) D. -60(dB/dec)

10.RLC串联电路构成的系统应为 【 A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.振荡环节

11.劳斯表第一列系数为[5,3,-1,2]T

，则系统在右半复平面的特征根有【

】 】 】 】 】 】 】 】 】 】 】

A. 0个 B.1个 C. 2个 D.3个

12.一阶系统的闭环极点越靠近s平面原点 【 】 A.准确度越高 B.准确度越低 C.响应速度越慢 D.响应速度越快

13.闭环采样系统稳定的充要条件为系统特征方程的所有根均在Z平面的 【 】 A.左半平面 B.右半平面 C.单位圆外 D.单位圆内

14.采样信号保持器的作用是将采样信号恢复为 A.连续信号 B.离散信号 C.输出信号 D.偏差信号 •15.若系统状态方程为 x0101x01u，则系统的特征根为A. 0，0 B.0，-1

C.1，-1 D.0，1

16.控制理论中的频率分析方法采用的典型输入信号为 A.阶跃信号 B.脉冲信号 C.正弦信号 D.斜坡信号 17.某典型环节的传递函数是G(s)=2s，则该环节是 A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节

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.下列系统中属于开环控制的是 A.普通车床 B.自动跟踪雷达 C.数控加工中心 D.家用空调器

20.单位脉冲函数f(t)=δ(t)的拉氏变换式F(s)= A.1 B. s C. s2 D. s3 21.当二阶系统的阻尼比大于1时，其阶跃响应曲线为 A.单调下降 B.单调上升 C.等幅振荡 D.衰减振荡

22.惯性环节又称为 A.积分环节 B.微分环节 C.一阶滞后环节 D.振荡环节

23.若保持二阶系统的阻尼比不变，提高固有频率，则可以

】 】

【 】 【 】 【 】 【 】 【 】 【 】 【 】 【 】

【 【

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 24.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° B. 0→-45° C.0→90° D. 0→-90°

25.Ⅰ型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为 【 】 A.0(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. -40(dB/dec) D. -60(dB/dec)

26.闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的 【 】 A.开环增益 B.低频段 C.中频段 D.高频段

27.一阶系统单位阶跃响应的稳态误差为 【 】 A.0 B.1 C.2 D.∞

28.采样控制系统中增加的特殊部件是 【 】 A.采样开关和采样信号保持器 B.采样开关和模数转换器 C.采样信号保持器和数模转换器 D.采样开关和信号发生器

29. 能观标准型的控制矩阵是能控标准型输出矩阵的 【 】 A.对称矩阵 B.逆阵 C.转置 D.单位阵

01030.设系统为 x x1u,y10x，则该系统 【 】

01•A.状态可控且可观测 B.状态可控但不可观测

C.状态不可控且不可观测 D.状态不可控且可观测 二、判断改错题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”并改正错误。 1.反馈控制系统中只有负反馈。 【 】 2.单位脉冲函数在现实中是不存在的，它只有数学上的意义。 【 】 3.微分方程和传递函数不存在一一对应的数学关系。 【 】 4.离散控制系统是一种断续控制方式。 【 】 5.控制系统的基本要求是稳定性、快速性和平稳性。 【 】 6.传递函数代表了系统的固有特性。 【 】 7.若闭环特征方程的全部根都在S平面的右半部，则该系统稳定。 【 】 8.最小相位系统的相位变换范围最小。 【 】 三、问答题

1.下图是仓库大门自动控制系统的示意图，试说明该系统的工作原理，并画出其方框图。

题1图 仓库大门自动控制系统示意图

2.下图是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。试说明该系统的工作原理并画出其方框图。

Q1

绞盘放大器电动机开门开关门关门开关Q2题2图 水位自动控制系统

四、计算题

2n1. 设系统的闭环传递函数为Gc(s)=，试求最大超调量σ％

=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。

2. 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：GK(s) 求：(1) 试确定系统的型次v和开环增益K；

（2）试求输入为r(t)13t时，系统的稳态误差。

3. 已知一系统的特征方程为 D(s)=s5+2s4+s3+3s2+4s+5=0，用劳斯判据判定系统的稳定性。

4. 已知系统的结构如图所示，T1s，试求系统的闭环脉冲传递函数(z)。

r(t) c(t) 11eTs

ss1s

题4图

s22ns2n100

s(s2)

5. 如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

H1

R(S) 一 G1 G2 一

H2 题5图 6. 设一系统的闭环传递函数为Gc(s)=

2ns2C(S) 2ns2n，试求最大超调量σ％

=5%、调整时间ts=2秒(△=0.05)时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。 7. 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：GK(s)求：(1) 试确定系统的型次v和开环增益K；

（2）试求输入为r(t)52t4t时，系统的稳态误差。 8. 一个反馈控制系统的特征方程为

s35Ks22K3s10022 2s(s0.1)(s0.2)

试确定使该闭环系统稳定的K值。 9. 求下图所示系统的脉冲传递函数G(z)C(z)。 R(z)

题9图

10. 如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

R(S) 一 C(S) G1 一 G2 G3 H1 题10图

现代控制技术基础答案

一、单项选择题

1D 2C 3D 4B 5A 6B 7C 8B 9C 10D 11C 12C 13D 14A 15B

11C 12D 13C 14A 15A 16B 17C 18B 19D 20B 21C 22A 23A 24C 25A

二、判断改错题

1 × 反馈控制系统中不只有负反馈

2 √

3 × 微分方程和传递函数存在一一对应的数学关系。 4 √

5 ×控制系统的基本要求是稳定性、快速性和准确性

6 √

7 ×若闭环特征方程的全部根都在S平面的左半部，则该系统稳定。 8 √

三、问答题 1 解：

（1） 仓库大门自动控制系统方框图： 开（关） 门位置 电位器 放大器 电动机 绞盘 实际位置 大门 （5分）

（2）工作原理：控制系统的控制任务是通过开门开关控制仓库大门的开启与关闭。开门开关或关门开关合上时，对应电位器上的电压，为给定电压，即给定量。仓库大门处于开启或关闭位置与检测电位器上的电压相对应，门的位置是被控量。（2分）

当大门所处的位置对应电位器上的电压与开门（或关门）开关合上时对应电位器上的电压相同时，电动机不动，控制绞盘处于一定的位置，大门保持在希望的位置上，如果仓库大门原来处于关门位置，当开门开关合上时，关门开关对应打开，两个电位器的电位差通过放大器放大后控制电动机转动，电动机带动绞盘转动将仓库大门提升，直到仓库大门处于希望的开门位置，此时放大器的输入为0，放大器的输出也可能为0。电动机绞盘不动，大门保持

在希望的开门位置不变。反之，则关闭仓库大门。（2分） 2. 解：

(1) 方框图如下： 给定水位 浮子 杠杆 阀门 水箱 实际水温 （5分）

⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。（1分）水箱是被控对象，水箱的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。（1分）当水箱水位高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低，当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大，进入流量增加，水位升高到给定水位。（2分）

四、计算题

1解：∵%e100%=9.6% （3分） ∴ξ=0.6 （3分） ∵tp=

n1212＝0.2 （3分）

∴ωn=

tp12314.0.210.6219.6rad/s （3分）

2. 解：（1）将传递函数化成标准形式

GK(s)10050 （3分）

s(s2)s(0.5s1)可见，v＝1，这是一个I型系统 开环增益K＝50；（3分）

（2）讨论输入信号，r(t)13t，即A＝1，B＝3 （3分） 误差essAB1300.060.06（3分）

1KpKV1503. 解：列写劳斯表：

11s43231s3

59s2s5450（每行2分，共10分） 0s1s0325 由劳斯表可以看出，第一列元素的符号改变了两次，由+2变成

-1，又由-1变成+9，根据劳斯判据，该系统有两个正实部的极点，系统不稳定。（2分）

4. 解：分）

Ts111e11TsG(s)*(1e)2sss1s(s1)s（4

(1z1)[G(z)ZG(s)zzz](T1s)(z1)2z1ze10.368z0.264(z1)(z0.368)（4分）

z0.264(z)G(z)0.36821G(z)zz0.6325.解： H1/G2 （4分）

C(S) R(S) 一 G1 G2

一

H2 （3分）

H1/G2

C(S) R(S) 一 G2 G1 1+ G2H2

（3分）

H1/G2 C(S) R(S) 一 G1G2

1+ G2H2

（3分）

C(S) R(S) G1G2

1+ G2H2+G1H1

（3分）

6. 解：∵%e100%=5% （3分） ∴ξ=0.69 （3分） ∵ts=

123n＝2 （3分）

∴ωn=2.17 rad/s （3分） 7. 解：（1）将传递函数化成标准形式

GK(s)2100 （3分）

s2(s0.1)(s0.2)s2(10s1)(5s1)可见，v＝2，这是一个II型系统

开环增益K＝100； （3分） （2）讨论输入信号，r(t)52t4t，即A＝5，B＝2, C=4 （3分） 误差ess2ABC524000.040.04 （3

1KpKVKa1100分）

8. 解：该题给出了系统闭环特征方程，可利用劳斯判据求出K值范围。

s3s2

15K2K23K2K102K310；（每行2分，共8分）

s1s05K02K30 解；（2分） 2K23K20K得K＞0.5即为所求。（2分）

（3分） 9. 解：由图知：G(z)Zs5s5225Z（3分）

s(s5)22Z（3分） ss52z2z（3分） z1ze5T10.解： R(S) G1 G2 G3

一 一

H1

H1

（4分）

G1G2 C(S) R(S)

G3 1+ G2H1 一

H1 C(S)

（4

C(S) R(S) G1G2G3 分）

1+ G2H1+ G1G2H1

（4分）