中国大学mooc控制工程基础期末考试答案

职业技能问答 V2fiA 2022-07-04 13:49:25 417次浏览 74444个评论

第一章 控制系统的基本概念

1-1 控制系统的工作原理随堂测验

1、教室空调控制系统中,被控制对象是:
    A、空调
    B、温度
    C、教室
    D、空调压缩机

2、教室空调控制系统中,被控制量是:
    A、遥控器给出的温度
    B、教室内部的温度
    C、空调控制器测得的温度
    D、空调压缩机的工作转速

3、教师—学生教学系统中,反馈信号是
    A、学生作业及考试成绩
    B、学生答疑内容
    C、学生给出的随堂测验或提问的答案
    D、老师授课内容

1-2 控制系统的结构及其组成随堂测验

1、电风扇控制系统的结构为
    A、转速开环控制系统
    B、转速闭环控制系统
    C、转速负反馈控制系统
    D、转速半闭环控制系统

2、下列系统属于闭环控制系统的有
    A、微波炉加热系统
    B、冰箱温度控制系统
    C、汽车发动机转速控制系统
    D、教室日光灯照明控制系统

3、闭环控制系统的控制精度一定优于开环控制系统。

1-3 控制系统的类型及基本要求随堂测验

1、下列系统中具有随动控制特性的系统有:
    A、汽车自适应巡航控制系统
    B、全自动配钥匙机控制系统
    C、数控车床控制系统
    D、鼓风机转速控制系统

2、程序控制系统的特点是其控制由计算机软件实现。

3、控制系统的性能可以从( )、准确性和快速性三个方面进行评价。

第一章 控制系统的基本概念 单元测验

1、实现自动控制的基本原理是
    A、计算机控制
    B、电子电路控制
    C、负反馈控制
    D、正反馈控制

2、汽车自动巡航控制系统的被控制对象是
    A、汽车
    B、汽车发动机
    C、油门踏板
    D、汽车发动机转速

3、机床工作台位置控制系统中,被控制对象是
    A、工作台
    B、机床
    C、电机
    D、丝杠

4、机床工作台位置控制系统中,被控制量是
    A、工作台位置
    B、工作台运动速度
    C、工作台驱动电机转速
    D、工作台运动加速度

5、机床主轴转速控制属于
    A、随动控制系统
    B、恒值控制系统
    C、程序控制系统
    D、开环控制系统

6、比较元件的作用是
    A、获得偏差信号
    B、获得执行器控制信号
    C、获得负反馈信号
    D、获得给定信号

7、教师-学生组成的教学系统中,被控制对象是
    A、学生
    B、教师
    C、教师讲授的知识
    D、学生掌握的知识

8、水钟系统中,被控制量是
    A、水位高度
    B、时间
    C、水滴速度
    D、时间刻度

9、房间空调温度调节系统中,空调属于
    A、执行元件
    B、被控对象
    C、校正元件
    D、给定元件

10、机床工作台位置控制系统中,可以选用的测量元件有
    A、直线位移传感器
    B、旋转编码器
    C、测速发电机
    D、加速度传感器

11、下列控制系统属于闭环控制的有
    A、空调温度控制系统
    B、电冰箱温度控制系统
    C、电风扇控制系统
    D、微波炉加热时间控制系统
    E、汽车自动驾驶系统

12、下列系统属于开环控制的是
    A、电风扇控制
    B、室内照明灯具控制
    C、空调温度控制
    D、水钟

13、实现自动控制一般必须包括如下元件:
    A、测量元件
    B、执行元件
    C、比较元件
    D、并联校正元件

14、下列系统属于随动控制的有
    A、反卫星武器
    B、空空导弹
    C、仿形加工车床
    D、汽车发动机怠速控制

15、控制系统的性能需求主要包括:
    A、稳定性
    B、精确性
    C、快速性
    D、安全性

16、机床工作台位置闭环控制系统的精度一定优于机床工作台位置开环控制系统的精度。

17、负反馈的目的是为了获得偏差信号,用于产生控制作用,纠正输出偏差。

18、开环控制系统的输出不会出现振荡现象。

19、闭环控制系统的精度越高,其稳定性越好。

20、闭环控制系统的精度越高,其快速性越好。

21、开环控制的精度一般低于半闭环和闭环控制的精度。

22、闭环和半闭环控制系统均具有自动调节的功能。

23、有计算机参与的自动控制系统一定属于离散控制系统。

24、闭环控制系统实现自动调节的基本方法是()

25、比较环节的作用是将系统的实际输出值与给定值进行比较运算以获得()。

26、检测元件的作用是测量系统输出信号,获取()信号。

27、执行元件的作用是产生控制调节作用去消除()。

28、机床切削加工属于()控制系统。

29、()是保证控制系统正常工作的先决条件。

30、精确性一般以()来衡量。

第一章 控制系统的基本概念 作业

1、抽水马桶控制系统的被控制量和被控制对象分别是什么?

2、绘制抽水马桶控制系统的功能框图并简述其工作原理。

3、仓库大门自动控制系统的原理如图1.13所示。试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理并绘制系统框图。

4、试绘制下图所示液位控制系统的功能框图,并简述其工作原理。

5、根据你的生活经验,分别选择一个实例说明开环控制和闭环控制系统的特点及其工作原理。

6、简要说明控制系统稳定性、准确性和快速性的含义。

第二章 数学模型

第二章 数学模型

1、拉氏变换齐次性表达式是( ),A为常数。
    A、L[f(t)]=1/AL[f(t)]
    B、L[Af(t)]= AL[f(t)]
    C、L[Af(t)]= AL[Af(t)]
    D、L[Af(t)]=L[f(At)]

2、拉氏变换叠加性的表达式是( ) a,b为常数
    A、L[af1(t)+bf2(t)]=aL[f1(at)]+bL[f2(bt)]
    B、L[af1(t)+bf2(t)]= aL[af1(t)]+bL[bf2(t)]
    C、L[af1(t)+bf2(t)]= aL[f1(t)]+bL[f2(t)]
    D、L[af1(t)+bf2(t)]= 1/aL[f1(t)]+1/bL[f2(t)]

3、拉氏变换( )建立了函数f(t)在t=0+处的初值与函数sF(s)在s趋于无穷远处的终值间的关系。
    A、初值定理
    B、终值定理
    C、延迟定理
    D、叠加性

4、如要利用终值定理求函数f(t)的终值,则要求sF(s)的所有极点位于s平面(. . )
    A、右侧
    B、实轴
    C、虚轴
    D、左侧

5、拉氏变换(. )建立了函数f(t)在t趋于无穷远处的终值与函数sF(s)在s趋于零处的初值间的关系。
    A、初值定理
    B、终值定理
    C、延迟定理
    D、叠加性

6、如将G(S)方框输入端的求和点等效移到G(S)的输出端,则在被移动端通路上串入(. )方框。
    A、1
    B、G(S)
    C、1/ G(S)
    D、-G(S)

7、如将G(S)方框输出端的求和点等效移到G(S)的输入端,则在被移动端通路上串入( ) 方框。
    A、-G(S)
    B、G(S)
    C、1/ G(S)
    D、1

8、如将G(S)方框输入端的引出点点等效移到G(S)的输出端,则在被移动端通路上串入(. ) 方框。
    A、1
    B、G(S)
    C、1/ G(S)
    D、-1

9、如将G(S)方框输出端的引出点点等效移到G(S)的输入端,则在被移动端通路上串入(. ) 方框。
    A、1/ G(S)
    B、G(S)
    C、1
    D、-G(S)

10、方框并联后的总的传递函数,等于所有并联方框单元传递函数( )。
    A、相除
    B、相乘
    C、之差
    D、之和

11、部分分式展开法求逆拉氏变换 如特征方程只含有不同的实数极点,则其逆拉氏变换的形式为( )。
    A、正弦函数
    B、余弦函数
    C、指数衰减函数
    D、振荡衰减函数

12、部分分式展开法求逆拉氏变换 如特征方程的根是一对共轭复数则其逆拉氏变换的形式为 (. )。
    A、余弦函数
    B、指数衰减函数
    C、正弦函数
    D、振荡衰减函数

13、控制工程中,某个典型环节传递函数G(S)=K, 这个环节是(. )。
    A、比例环节
    B、惯性环节
    C、微分环节
    D、积分环节

14、控制工程中,某个典型环节传递函数G(S)=S, 这个环节是()。
    A、积分环节
    B、理想微分环节
    C、振荡环节
    D、二阶微分环节

15、控制工程中,某个典型环节传递函数G(S)=1/S, 这个环节是( )。
    A、比例环节
    B、延迟环节
    C、微分环节
    D、积分环节

16、控制工程中,某个典型环节传递函数G(S)=TS+1, 这个环节是(. )。
    A、比例环节
    B、延迟环节
    C、一阶微分环节
    D、惯性环节

17、控制工程中,某个典型环节传递函数G(S)=1/(TS+1), 这个环节是(. )。
    A、振荡环节
    B、延迟环节
    C、一阶微分环节
    D、惯性环节

18、一阶系统的参数是(. )
    A、时间常数和阻尼比
    B、固有频率
    C、时间常数
    D、阻尼比

19、二阶系统的参数是( )
    A、阻尼比
    B、固有频率
    C、时间常数
    D、时间常数和阻尼比

20、依据系统及元件各变量之间所遵循的物理或化学规律列写出相应的数学关系式,建立模型,这种建立数学模型的方法称为(. )。
    A、系统辨识
    B、解析法
    C、实验法
    D、黑箱

21、数学模型是描述系统输入、输出量以及内部各变量之间关系的数学表达式,它揭示了系统结构及其参数与其性能之间的内在关系。

22、理想线性系统其输入输出之间是呈单调、线性比例的关系,即输入 输出关系是一条理想直线。

23、静态条件(变量各阶导数不为零)下描述变量之间关系的代数方程称为静态数学模型。

24、任何一个高于二阶的系统都可以看成是若干个一阶和二阶系统的组成。

25、物理本质不同的系统,不可能有相同的数学模型,从而不可以抛开系统的物理属性,用同一方法进行具有普遍意义的分析研究(信息方法)

26、线性系统满足可加性、齐次性。

27、非线性系统不满足叠加原理。

28、线性化方程的系数与平衡工作点的选择无关。

29、线性化是无条件的,必须注意线性化方程适用的工作范围

30、应用拉氏变换解线性微分方程步骤对微分方程求拉氏变换,得到S域代数方程,解代数方程,得到S域输出的象函数,逆拉氏变换,微分方程的解。

31、传递函数是复数s 域中的系统数学模型,其参数不取决于系统本身的结构及参数,与系统的输入形式有关。

32、若输入给定,则系统输出特性完全由传递函数G(s) 决定,即传递函数表征了系统内在的固有动态特性。

33、传递函数是一种以系统参数表示的非线性定常系统输入量与输出量之间的关系式;传递函数的概念通常只适用于非线性定常系统。

34、传递函数通过系统输入量与输出量之间的关系来描述系统的固有特性。即以系统外部的输入-输出特性来描述系统的内部特性。

35、传递函数是 s 的复变函数。传递函数中的各项系数和相应微分方程中的各项系数对应相等,不完全取决于系统结构参数;

36、传递函数是在非零初始条件下定义的,即在零时刻之前,系统对所给定的平衡工作点处于相对静止状态。因此,传递函数原则上不能反映系统在非零初始条件下的全部运动规律; (T)

37、.传递函数只能表示系统输入与输出的关系,描述系统内部中间变量的变化情况。

38、一个传递函数只能表示一个输入对一个输出的关系,不适合于单输入单输出系统的描述。

39、环节是不是根据微分方程划分的,是具体的物理装置或元件;

40、系统的闭环传递函数不具有相同的特征多项式。即闭环传递函数的极点不相同。

41、数学模型分为静态数学模型,动态数学模型。

42、数学模型就是指动态数学模型。

43、动态数学模型是描述变量各阶导数之间关系的微分方程。

44、依据系统及元件各变量之间所遵循的物理或化学规律列写出相应的数学关系式,建立模型,这种建立数学模型的方法称为解析法。

45、依据系统及元件各变量之间所遵循的物理或化学规律列写出相应的数学关系式,建立模型,这种建立数学模型的方法称为系统辨识。

46、人为地对系统施加某种测试信号,记录其输出响应,并用适当的数学模型进行逼近。这种方法也称为系统辨识。

47、人为地对系统施加某种测试信号,记录其输出响应,并用适当的数学模型进行逼近。这种方法也称为解析法。

48、机械系统中以各种形式出现的物理现象,都可简化为质量、弹簧和阻尼三个要素.

49、从动态性能看,在相同形式的输入作用下,数学模型相同而物理本质不同的系统其输出响应相似。相似系统是控制理论中进行实验模拟的基础.

50、从动态性能看,在不同形式的输入作用下,数学模型相同而物理本质相同的系统其输出响应相似。相似系统是控制理论中进行实验模拟的基础.

51、数学模型分为静态数学模型和( )。

52、动态数学模型是描述变量各阶导数之间关系的( )

53、依据系统及元件各变量之间所遵循的物理或化学规律列写出相应的数学关系式,建立模型,这种建立数学模型的方法称为( )。

54、人为地对系统施加某种测试信号,记录其输出响应,并用适当的数学模型进行逼近。这种方法也称为( )。

55、机械系统中以各种形式出现的物理现象,都可简化为( )、弹簧和阻尼三个要素

56、从动态性能看,在相同形式的输入作用下,数学模型相同而物理本质不同的系统其( )相似。相似系统是控制理论中进行实验模拟的基础;

57、可以用常系数线性微分方程描述的系统。则为( )。

58、为分析方便,通常在合理的条件下,将非线性系统简化为( )处理。

59、非线性数学模型的线性化的方法是( )。

60、求非线性系统的( )可用泰勒级数展开法。

61、拉普拉斯变换把函数从时域转换到(. )域

62、S域的函数称为其对应时域函数的拉普拉氏变换或象函数,时域函数称为其对应S域函数的(. )

63、拉氏变换齐次性L[Af(t)]=(. ),A为常数

64、拉氏变换叠加性L[af1(t)+bf2(t)]= (. ) a,b为常数

65、初值定理建立了函数f(t)在t=0+处的初值与函数(. )在s趋于无穷远处的终值间的关系。

66、如要利用终值定理求函数f(t)的终值,则要求sF(s)的所有(. )位于s平面左侧。

67、拉氏变换卷积定理L[f(t)*g(t)]=(. )

68、拉氏变换尺度改变定理L[f(t/a)]=(. )

69、.部分分式展开法求F(S)逆拉氏变换 L-1[F(s)] = L-1[F1(s)]+L-1[F2(s)]+…+L-1[Fn(s)] =( )

70、部分分式展开法求逆拉氏变换 如特征方程只含有不同的实数极点,则其逆拉氏变换的形式为( )

71、部分分式展开法求逆拉氏变换 如特征方程的根是一对共轭复数则其逆拉氏变换的形式为 ( )

72、传递函数的定义:在( )条件下,线性定常系统输出量的拉氏变换与引起该输出的输入量的拉氏变换之比。

73、零初始条件是指t<0时,输入量及其各阶导数均为0;输入量施加于系统之前,系统处于稳定的工作状态,即t < 0 时,输出量及其( )也均为0;

74、系统的( )方程是指传递函数分母=0的方程

75、特征方程的根称为传递函数的( ),就是系统的特征根。

76、控制工程中的典型环节有比例环节、( )、微分环节、积分环节、振荡环节、二阶微分环节等

77、控制系统方框图是系统数学模型的( )形式。可以形象直观地描述系统中各元件间的相互关系及其功能以及信号在系统中的传递、变换过程。

78、在控制系统方框图中,信号线是带有箭头的直线,箭头表示信号的传递方向,直线旁标记信号的时间函数或( )。

79、任何系统都可以由信号线、( )、信号引出点及求和点(综合点)组成的方框图来表示。

80、控制系统方框图( )求和点可以互换、合并、分解,即满足代数运算的交换律、结合律和分配律。

81、同一信号线上引出的信号,其性质、大小( )。

82、方框与方框首尾相连,前一方框的输出就是后一方框的输入,这种连接形式是( )连接。

83、方框串联后的总的传递函数,等于每个方框单元传递函数的( )。

84、多个方框具有同一个输入,而以各方框单元输出的代数和作为总输出,这种连接形式是( )连接。

85、方框并联后的总的传递函数,等于所有并联方框单元传递函数( )。

86、一个方框的输出输入到另一个方框,得到的输出再返回作用于前一个方框的输入端,这种结构称为( )连接。

87、如将G(S)方框输入端的求和点等效移到G(S)的输出端,则在被移动端通路上串入( )方框。

88、如将G(S)方框输出端的求和点等效移到G(S)的输入端,则在被移动端通路上串入( )方框。

89、如将G(S)方框输入端的引出点等效移到G(S)的输出端,则在被移动端通路上串入( )方框。

90、如将G(S)方框输出端的引出点等效移到G(S)的输入端,则在被移动端通路上串入( )方框。

第二章 数学模型

1、试建立如图所示系统的运动微分方程。电压ui为系统的输入量;电压uo为系统的输出量;R为电阻;C为电容。

2、建立系统的运动微分方程,图中位移xi为系统的输入量;位移xo为系统的输出量;K为弹簧刚度系数;B为粘性阻尼系数。

3、已知系统的方框图如图所示,图中Xi(s)为输入量,N(s)为扰动量。 试求传递函数Xo(S)/Xi(S) .

4、将以下函数写出部分分式的形式,并求出留数。

5、将以下函数写出部分分式的形式,并求出留数。

第三章 控制系统时域分析方法

第3章单元测验

1、关于劳斯稳定性判据,如果劳斯阵列某一行全为0,( )是正确的。
    A、闭环系统一定是临界稳定的
    B、闭环系统一定是不稳定的
    C、闭环系统可能是临界稳定的,也可能是不稳定的
    D、闭环系统一定是稳定的

2、系统分析与研究所采用( )应选取参照系统正常工作时的实际情况。
    A、典型信号
    B、误差信号
    C、干扰信号
    D、噪声信号

3、若实际系统的输入随时间逐渐变化,则可选( )作为典型输入信号。
    A、速度信号
    B、加速度信号
    C、阶跃信号
    D、脉冲信号

4、若允许误差为5%,一阶系统阶跃响应进入稳态需要经过时间( )。
    A、T
    B、2T
    C、3T
    D、4T

5、经过时间T,一阶系统单位阶跃响应达到其稳态输出值的( )。
    A、63.2%
    B、36.8%
    C、95%
    D、98%

6、一阶系统单位速度响应的稳态误差为( )。
    A、T
    B、2T
    C、5%
    D、2%

7、一阶系统单位速度响应的稳态部分相对于输入信号滞后时间为( )。
    A、T
    B、2T
    C、3T
    D、0.5T

8、欠阻尼二阶系统时域响应一定含有( )项。
    A、指数振荡
    B、指数衰减
    C、振荡衰减
    D、振荡发散

9、系统的时域性能指标通常通过系统的单位( )响应进行定义。
    A、阶跃
    B、速度
    C、加速度
    D、脉冲

10、控制系统性能指标用于评价系统( )与平稳性。
    A、快速性
    B、稳定性
    C、精确性
    D、过渡性

11、系统极点距虚轴的距离决定了其所对应( )衰减的快慢。
    A、暂态分量
    B、稳态分量
    C、零输入响应分量
    D、零状态响应分量

12、对于高阶系统,如果存在( ),就可以近似为一阶系统或者二阶系统进行处理。
    A、主导极点
    B、偶极子
    C、复数极点
    D、实数极点

13、系统误差分为动态误差与( )。
    A、稳态误差
    B、稳态偏差
    C、暂态误差
    D、瞬态偏差

14、控制系统偏差为0表明控制系统此时( )。
    A、无控制作用
    B、输出为0
    C、输入为0
    D、工作异常

15、稳态误差系数仅与反馈控制系统的( )有关。
    A、开环传递函数
    B、闭环传递函数
    C、闭环增益
    D、输入信号

16、当输入信号已知的情况下,控制系统稳态误差是否为0取决于( )。
    A、开环传递函数中积分环节个数
    B、开环增益
    C、输入信号幅值
    D、闭环增益

17、主导极点为距虚轴最近、实部的绝对值为其它极点实部绝对值的( )或更小,且其附近没有零点的闭环极点。
    A、五分之一
    B、三分之一
    C、二分之一
    D、四分之一

18、在阶跃输入作用下, 0型系统的稳态误差为( )。
    A、常值
    B、0
    C、无穷大
    D、不存在

19、在加速度输入信号作用下, II型系统的稳态误差为( )。
    A、常值
    B、0
    C、无穷大
    D、不存在

20、线性系统稳定的充要条件为( )。
    A、系统闭环极点均在s平面的左半平面
    B、系统闭环零点均在s平面的左半平面
    C、系统闭环零极点均在s平面的左半平面
    D、系统闭环极点均在s平面的右半平面

21、劳斯阵列出现全零行表明系统在s平面有( )。
    A、关于原点对称分布的根
    B、关于虚轴对称分布的根
    C、关于实轴对称分布的根
    D、实根与复根

22、已知劳斯阵列情况下,系统稳定的充分必要条件为( )。
    A、第一列元素同号
    B、第一列元素有零元素
    C、第一行元素同号
    D、第一列元素没有零元素

23、系统稳定的必要条件为( )。
    A、特征多项式系数同号
    B、特征多项式系数异号
    C、特征多项式系数有零元素
    D、特征多项式系数不为零

24、相对稳定性可以定义为( )。
    A、极点到虚轴的相对距离
    B、极点到实轴的相对距离
    C、极点到原点的相对距离
    D、极点在s平面的分布

25、系统分析是指对系统( )的性能指标进行分析。
    A、稳定性
    B、精确性
    C、快速性
    D、准确性

26、对于二阶系统,阻尼比一定,自然频率越大,则( )越小。
    A、调整时间
    B、峰值时间
    C、上升时间
    D、超调量

27、对于二阶系统,自然频率一定,阻尼比越小,则( )越大。
    A、超调量
    B、调整时间
    C、峰值时间
    D、上升时间

28、对于二阶系统,评价系统平稳性指标包括( )。
    A、超调量
    B、振荡周期数
    C、调整时间
    D、峰值时间

29、对于二阶系统,评价系统快速性指标包括( )。
    A、调整时间
    B、峰值时间
    C、上升时间
    D、超调量

30、系统的稳态偏差(误差)取决于系统的( )。
    A、开环增益
    B、输入信号
    C、开环传递函数中积分环节
    D、闭环增益

31、临界阻尼二阶系统阶跃响应单调上升,无振荡、无超调。

32、二阶系统阻尼比小于0时,其极点位于s平面左半平面。

33、对于二阶系统,阻尼比一定时,自然频率越大,瞬态响应分量衰减越迅速。

34、对于二阶系统,阻尼比一定时,自然频率越大,系统能够更快达到稳态值,响应的快速性越好。

35、劳斯阵列出现全零行表明系统是稳定的。

36、对于二阶系统,阻尼比一定,自然频率越大,峰值时间越大。

37、对于二阶系统,阻尼比一定,自然频率越小,上升时间越小。

38、对于一稳定系统而言,其极点距虚轴的距离越远,所对应暂态分量衰减慢。

39、主导极点为距虚轴最近、实部的绝对值为其它极点实部绝对值的三分之一或更小,且其附近没有零点的闭环极点。

40、稳态误差是指误差随时间变化的过程值。

41、控制系统偏差为0时,其误差为0。

42、稳态误差系数仅与反馈控制系统的开环传递函数有关,与输入信号无关。

43、系统的型数由系统闭环传递函数中积分环节的个数决定。

44、系统的稳态误差与其开环增益有关,开环增益越大,稳态误差越大。

45、在速度信号输入作用下,I 型系统的稳态误差为0。

46、线性系统稳定的充要条件为系统所有闭环极点均在s平面的左半平面。

47、如果二阶系统特征多项式系数存在0元素,则系统一定不稳定。

作业

1、已知系统的单位脉冲响应为,求系统的传递函数。

2、对于如下系统,要使系统的最大超调量等于0.2,峰值时间等于1s,试确定增益K和Kh的数值,并确定此时系统的上升时间tr和调整时间ts。

3、试应用劳斯判据确定系统稳定时K的取值范围。

4、已知单位反馈系统的开环传递函数为 ,试分别求出系统在单位阶跃输入、单位速度输入和单位加速度输入时的稳态误差。

5、求当输入xi(t)=1(t),扰动n(t)=1(t)时,系统总的稳态误差。

第四章 频域分析法

频域分析法

1、线性控制系统的频率响应是系统对输入( )
    A、阶跃信号的稳态响应
    B、脉冲信号的稳态响应
    C、正弦信号的响应
    D、正弦信号的稳态响应

2、积分环节的输出比输入滞后( )
    A、-90°
    B、90°
    C、-180°
    D、180°

3、系统的幅值穿越频率是对数频率特性曲线与( )
    A、负实轴相交处频率
    B、单位圆相交处频率
    C、Bode图上零分贝线相交处频率
    D、Bode图上-180°相位线相交处频率

4、系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与( )
    A、负实轴相交处频率
    B、单位圆相交处频率
    C、Bode图上零分贝线相交处频率
    D、Bode图上-180°相位线相交处频率

5、对于零型全极点系统的开环奈奎斯特曲线在复平面上( )
    A、始于虚轴上某点,终于坐标原点
    B、始于实轴上某点,终于坐标原点
    C、始于坐标原点,终于虚轴上某点
    D、始于虚轴上某点,终于虚轴上另一点

6、在系统对数幅频特性图中,在某惯性环节转折频率之后,其渐近线的斜率将( )
    A、下降10db/dec
    B、增加10db/dec
    C、下降20db/dec
    D、增加20db/dec

7、系统开环传递函数G(s)的极点数为3个,系统闭环传递函数的极点数为2个,则系统的开环极坐标曲线将( )
    A、逆时针围绕点(0,j0)1圈
    B、顺时针围绕点(0,j0)1圈
    C、逆时针围绕点(-1,j0)1圈
    D、顺时针围绕点(-1,j0)1圈

8、系统开环传递函数为G(s)=K(0.4s+1)/(s(0.1s+1)),该闭环系统的稳定状况是( )
    A、稳定状态
    B、不稳定状态
    C、临界稳定状态
    D、取决于K的大小

9、为了保证系统有足够的相位裕量,在设计系统时应使幅值穿越频率附近L(ω)的斜率为( )
    A、-40db/dec
    B、-20db/dec
    C、+40db/dec
    D、+20db/dec

10、控制系统的稳态误差主要取决于系统中的( )
    A、微分和比例环节
    B、惯性和比例环节
    C、比例和积分环节
    D、比例和延时环节

11、线性系统的输入信号为x(t)=Asinωt,则其稳态输出响应的相位等于输入信号相位

12、微分环节的输出比输入超前90°

13、惯性环节使系统的输出相位滞后

14、对数幅频特性图的低频渐近线斜率为-20db/dec,则系统为II型系统

15、系统开环传递函数的极点是闭环系统的零点

16、若系统开环稳定且其开环奈奎斯特曲线只穿越实轴上区间(-1,+∞),则该闭环系统稳定

17、判断系统稳定性的穿越概念就是开环奈奎斯特曲线穿过实轴上(-∞,0]的区间

18、系统开环频率特性的相位裕量越大,则系统的稳定性愈好,且最大超调量愈小

19、系统的幅值穿越频率是开环开奎斯特曲线与负实轴相交处的频率

20、控制系统含有的积分环节越多,则系统的稳定性愈好

频域分析法

1、简述利用开环系统的波德图判断系统稳定性的判据。(文字叙述)

2、简述开环系统对数幅频特性图的起始段渐近线所包含积分或微分环节的个数。(文字叙述)

3、简述幅频特性和相频特性的物理意义。(文字叙述)

4、简述开环系统积分环节对系统性能的影响。(文字叙述)

5、(1)当开环稳定时,闭环系统稳定的充分必要条件是什么?(文字叙述) (2)当开环不稳定时,闭环系统稳定的充分必要条件是什么?(文字叙述)

第五章 控制系统设计与校正

系统设计与校正单元测验

1、下列对于系统校正的说法什么是正确的?
    A、通过改变系统结构,如在系统中增加附加装置或元件 (校正装置),对已有的系统进行重新设计使之满足性能要求。
    B、寻找合适的校正装置。
    C、设计控制器,让系统实现期望的性能目标。
    D、根据被控对象及其控制要求,选择适当的控制器及控制规律,实现给定性能指标。
    E、用仪表对系统进行标定和校正。
    F、采用高温等物理方式,改变系统的运行状态。
    G、校正不会改变系统的特征方程。

2、系统校正的综合方法有下列表述,哪句是正确的?
    A、根据性能指标要求确定系统期望的开环特性,再与原有开环特性进行比较,确定校正方式以及参数。
    B、可以在频域进行,利用开环频响函数的Bode图进行校正。
    C、可以采用反复试凑来完成。
    D、原来系统是不稳定的,就无法通过校正使系统稳定。
    E、必须用闭环频率响应特性进行校正。
    F、频域法校正时,和系统的时域指标没有关系。

3、下列哪种是常用的系统校正结构?
    A、串联校正
    B、并联校正
    C、反馈校正
    D、逆向校正
    E、内模校正
    F、随机校正
    G、状态反馈校正

4、关于前馈控制,下述哪个说法是正确的?
    A、本质上是一种开环控制。
    B、本质上是一种闭环控制。
    C、一般针对特定的对象模型和扰动设计。
    D、根据偏差大小调节。
    E、根据输出的大小调节。
    F、改变了系统的特征方程,影响了系统的稳定性。

5、原系统是单位负反馈欠阻尼二阶系统,需要对其性能进行设计或校正,下列哪个说法是正确的?
    A、可以根据时间域响应的要求,通过参数设计使之达到预期性能。
    B、调整时间与开环频响的幅值穿越频率、闭环频响的带宽是有联系的,因此可以通过改变其幅值穿越频率来校正其调整时间。。
    C、除了改变增益,无法对系统稳态控制精度进行校正。
    D、没有办法改变其超调量。
    E、无法使用频域法来校正系统。
    F、时间域的性能指标和闭环频率响应函数有关,与开环频率响应函数无关。

6、关于PID控制,下列哪个说法是正确的?
    A、通常,积分控制作用体现在低频段,以提高系统稳态性能。
    B、微分控制作用体现在中频段,以改善系统的动态性能,如稳定性。
    C、比例项大,可以提高系统的稳定性。
    D、除了改变比例项,无法对系统稳态控制精度进行校正。
    E、必须要P、I、D三个部分都有。
    F、本质上是一种开环控制。

7、关于PID控制适用范围,下列哪个说法是正确的?
    A、只能应用于线性系统。
    B、可以应用于线性系统和非线性系统。
    C、只适用于数学模型已知的被控对象。
    D、也可以适用于数学模型未知的被控对象
    E、不能适用于具有扰动的场合。
    F、不能适用于具有时间延迟的场合。

8、对于系统,加入P控制后可能会发生什么现象?
    A、稳态误差减小。
    B、幅值穿越频率增大,调整时间缩短。
    C、系统稳定性提高。
    D、系统抗干扰能力提高。
    E、系统相位裕度增大。
    F、系统幅值裕度增大。

9、对于系统,加入PI控制后一般为了补偿什么性能指标?
    A、减少稳态误差。
    B、增加带宽,提高系统响应速度。
    C、提高系统稳定性。
    D、提高系统抗干扰能力。
    E、消去系统极点。
    F、抑制系统噪声。

10、对于系统,加入PD控制后一般为了实现什么目标?
    A、提高系统稳定性。
    B、可以提高系统响应速度。
    C、提高系统抗干扰能力。
    D、减小系统相位裕度。
    E、减小系统带宽。
    F、只能应用于线性系统。

11、对于系统,施加PID控制后可以实现什么性能目标?
    A、提高稳态精度。
    B、可以提高系统响应速度。
    C、提高系统稳定性。
    D、提高系统抗干扰能力。
    E、无法提高相位裕度。
    F、无法减小稳态误差。
    G、无法同时提高相位裕度和减小稳态误差。

12、对于超前校正,下列哪个说法是正确的?
    A、校正器包括一个增益、一个一阶微分环节和一个惯性环节。
    B、超前校正是一阶校正环节。
    C、超前校正是二阶校正环节。
    D、无法减小系统的超调量。
    E、用于提高系统稳态精度。
    F、一般会导致带宽减小。

13、选择超前校正环节时,下列哪个说法是正确的?
    A、超前校正器中惯性环节的转折频率比一阶微分环节的转折频率更高。
    B、为了最大限度地利用相位超前作用,一般使校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的幅值穿越频率处。
    C、为了最大限度地利用相位超前作用,一般使校正装置的最大超前相角对应频率与原系统的幅值穿越频率一致。
    D、超前校正环节不会改变系统的稳态误差。
    E、不会改变系统幅值穿越频率。
    F、可以提供0度-180度的相位超前角。

14、超前校正时,下列哪个说法是正确的?
    A、是近似PI校正。
    B、是近似PD校正。
    C、是近似P校正。
    D、是近似PID校正。
    E、可以提供任意大的相位超前角。
    F、只能采用模拟电子器件构建超前校正网络。

15、滞后校正提高系统稳定性的原理是?
    A、降低中频段的增益,减小系统的幅值穿越频率,从而增加系统相位裕度。
    B、通过减小系统幅值穿越频率提高相位裕度。
    C、提供足够的相位超前量。
    D、通过零极点相消,提高系统相位裕度。
    E、增大系统的幅值穿越频率。
    F、减小系统的相位裕度。

16、滞后校正中,要求上截止频率远小于新幅值穿越频率的理由是?
    A、避免滞后校正影响系统的稳定性。
    B、减小滞后校正环节给系统带来的相位滞后。
    C、保持系统响应速度。
    D、不影响系统幅值穿越频率。
    E、为了维持系统稳态误差。
    F、为了发挥充分最大滞后相位角的作用。

17、滞后—超前校正系统,滞后部分一般设计在频域的哪个部分?
    A、远小于新幅值穿越频率的低频段。
    B、其上截止频率在新幅值穿越频率1/2-1/10处。
    C、靠近新幅值穿越频率的地方。
    D、靠近未校正系统幅值穿越频率的地方。
    E、都可以。
    F、比新幅值穿越频率更高的频段。

18、下列关于滞后—超前校正的说法哪个是正确的?
    A、其中的超前校正部分可以提高系统稳定裕度。
    B、滞后校正部分的上截止频率要远小于校正后系统新的幅值穿越频率。
    C、滞后部分的作用可以保证系统的稳态精度。
    D、滞后部分的作用可以提高系统响应速度。
    E、滞后—超前校正可以消除系统延时。
    F、滞后—超前校正是近似PD校正。

19、进行滞后—超前校正时,首先根据下列哪个指标确定系统开环增益?
    A、稳态误差。
    B、稳态精度。
    C、超调量
    D、调整时间。
    E、上升时间。
    F、相位裕度。

20、对于反馈校正,下列说法正确的是?
    A、反馈回路开环增益远小于1时,近似反馈开路,已校正系统与未校正系统特性相似。
    B、开环增益远大于1 时,反馈回路的特性主要取决于反馈校正装置。
    C、反馈校正给系统带来的相位超前。
    D、反馈校正给系统带来的相位滞后。
    E、反馈校正一般增大了被包围环节的时间常数。
    F、反馈校正无法降低被包围元件参数变换的敏感性。

系统设计与校正单元作业

1、系统串联超前校正由哪些基本环节组成?串联超前校正能够改善控制系统哪些性能?其作用原理是什么?

2、串联超前校正用来提高系统稳定裕度时,应该怎样设计超前环节的上下截止频率之比?其最大超前角对应的频率应该设计在哪里比较合适?

3、在什么情况下,能够通过串联滞后校正来提高系统的稳定性?它与超前校正作用原理有什么不同?

4、

5、

控制工程基础期末考试2020

控制工程基础客观题2020

1、一阶系统的参数是(. )
    A、时间常数
    B、时间常数和阻尼比
    C、固有频率
    D、阻尼比

2、控制工程中,某个典型环节传递函数G(S)=1/(TS+1), 这个环节是( )。
    A、惯性环节
    B、振荡环节
    C、延迟环节
    D、一阶微分环节

3、部分分式展开法求逆拉氏变换 如特征方程的根是一对共轭复数且实部小于0则其逆拉氏变换的形式为()。
    A、振荡衰减函数
    B、余弦函数
    C、指数衰减函数
    D、正弦函数

4、若实际系统的输入随时间逐渐变化,则可选( )作为典型输入信号。
    A、脉冲信号
    B、加速度信号
    C、速度信号
    D、阶跃信号

5、自动驾驶汽车控制系统中,被控制对象是
    A、汽车发动机
    B、汽车
    C、汽车油门踏板
    D、汽车方向盘

6、闭环控制系统偏差为0表明此时控制系统( )。
    A、无控制作用
    B、输出为0
    C、输入为0
    D、非正常工作

7、水钟控制系统中,被控制量是
    A、时间
    B、储水箱
    C、储水箱水位
    D、计时速度

8、关于超前校正,下列哪个说法是正确的?
    A、为了提供超前相位,超前校正器中惯性环节的转折频率比一阶微分环节更低。
    B、为了最大限度地利用相位超前作用,一般使校正装置的最大超前相角出现在校正后系统的幅值穿越频率处。
    C、不会改变系统稳态误差。
    D、不会改变系统幅值穿越频率。

9、滞后—超前校正系统,滞后部分的转折频率一般设计在频域的哪个部分?
    A、低频段,远低于幅值穿越频率。
    B、靠近幅值穿越频率的地方。
    C、中高频段。
    D、都可以。

10、在系统对数幅频特性图中,在某一阶微分环节转折频率之后,其渐近线的斜率将( )
    A、下降10db/dec
    B、增加10db/dec
    C、下降20db/dec
    D、增加20db/dec

11、一个渐近稳定的控制系统在阶跃输入作用下其瞬态响应分量和输出误差将随着时间的推移逐渐趋于0。

12、理想线性系统其输入输出之间是呈单调、线性比例的关系,即输入 输出关系是一条理想直线。

13、传递函数是一种以系统参数表示的非线性定常系统输入量与输出量之间的关系式;传递函数的概念通常只适用于非线性定常系统。

14、对于单位反馈闭环控制系统,在速度输入信号作用下,I 型系统的稳态误差为0。

15、线性系统稳定的充要条件为系统的极点均在s平面的左半平面。

16、开环控制系统不存在稳定性问题。

17、闭环控制系统的稳定性越好,其精度越高。

18、关于PID控制,判断下面说法是否正确:PID控制中,通常微分控制作用设计在中频段,以改善系统的稳定性;积分控制作用设计在低频段,以提高系统稳态性能。

19、系统超前、滞后等校正方法是采用系统闭环频响函数的Bode图来进行的。

20、系统开环传递函数的零点是闭环系统的极点。

控制工程基础主观题

1、图中位移xi为系统的输入量;位移xo为系统的输出量;K为弹簧刚度系数;B为粘性阻尼系数,请建立系统的运动微分方程。请问这是几阶系统?

2、已知系统的单位脉冲响应为,求系统的传递函数。

3、简述开环、闭环、半闭环控制系统的结构及其特点。

4、已知单位反馈系统未校正时开环传递函数G(s)和校正装置Gc(s)的对数幅频特性渐近线如图所示,要求: (1)请问是哪种类型校正? (2)写出校正后的开环传递函数,画出已校正系统的开环对数幅频特性渐近线; (3)请分析校正后的优缺点。

5、简述奈奎斯特图的绘图基本步骤。