自动控制理论第一、二章练习题

《自动控制理论》（二）第二章测试题

一、选择题

1、方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ ） A．乘积 B．代数和 C．加权平均 D．平均值 2、决定系统传递函数的是系统的（ ） A．结构 B．参数 C．输入信号 3、终值定理的数学表达式为（ ） A．x(?)?limx(t)?limX(s)

t??s?0D．结构和参数

B．x(?)?limx(t)?limX(s)

t??s??C．x(?)?limx(t)?limsX(s)

t?0x??D．x(?)?limx(t)?limsX(s)

t??s?04、梅森公式为（ ） A．

?k?1n1pk?k B．

??k?1n1pk?k C．

???k?1nk D．

1??p?kk

5、斜坡输入函数r(t)的定义是（ ）

1(t) C．r(t)?at2 A．r(t)?t B．r(t)?x0·D．r(t)?vt

6、单位抛物线输入函数 r(t) 的数学表达式是 r(t) ＝（ ） A ． at2 B ． Rt2 C ．1/2t2 D ． t2 7、单位阶跃函数的拉氏变换是（ ） A ． B ． C ．1/s

D ． 1

8、比例微分控制器中，微分时间常数越大，则系统的（ ）

A ．动态偏差越小 B ．动态偏差越大 C ．振荡越小 D ．过渡过程缩短 9、同一系统，不同输入信号和输出信号之间传递函数的特征方程（ ） A ．相同 B ．不同 C ．不存在 D ．不定 10、控制系统中 , 基本环节的划分，是根据（ ） A ．元件或设备的形式 C ．环节的连接方式

B ．系统的物理结构 D ．环节的数学模型

11、单位斜坡函数 r(t) 的数学表达式是 r(t)= （ ） A ． a2t B ． t2 C ． t D ． vt

12、若受控对象存在较大的延迟和惯性，效果较好的控制方式是（ ）

A ．比例控制 B ．积分控制C ．比例微分控制 D ．比例积分控制

13、 PI 控制器的传递函数形式是 ( ) A ． 5+3s B ． 5+4s2 C ．

D ．

14、决定系统静态性能和动态性能的是系统传递函数的 ( )

A ．零点和极点 B ．零点和传递系数

C ．极点和传递系数 D ．零点、极点和传递系数

15、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 ( ) A ．代数方程 B ．特征方程 C ．差分方程

A．脉冲函数

B．斜坡函数 C．抛物线函数

D．状态方程

D．阶跃函数

16、研究自动控制系统时常用的典型输入信号是（ ）

17、PID控制器的传递函数形式是（ ）

111A．5+3s B．5+3 C．5+3s+3 D．5+

s?1ss18、拉氏变换将时间函数变换成（ ） A．正弦函数

B．单位阶跃函数C．单位脉冲函数

D．复变函数

19、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ） A．系统输出信号与输入信号之比 B．系统输入信号与输出信号之比

C．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 20、PID控制器中，积分控制的作用是（ ） A．克服对象的延迟和惯性 C．减少控制过程的动态偏差

B．能使控制过程为无差控制 D．使过程较快达到稳定

21、PD控制规律指的是( )。

A. 比例、微分 B. 比例、积分 C. 积分、微分 D. 比例、积分、微分 22、 运算放大器具有( )的优点。

A. 输入阻抗高，输出阻抗高 B. 输入阻抗高，输出阻抗低

C. 输入阻抗低，输出阻抗高 D. 输入阻抗低，输出阻抗低

23、传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（ ） A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件 24、采用系统的输入、输出微分方程对系统进行数学描述是（ ） A.系统各变量的动态描述 B.系统的外部描述 C.系统的内部描述 D.系统的内部和外部描述 25、根据给定值信号的特点分类，控制系统可分为( )。 A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统

B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统 C.最优控制系统和模糊控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统 26、系统的传递函数( )。

A.与输入信号有关 B.与输出信号有关

C.完全由系统的结构和参数决定D.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关 27、对复杂的信号流图直接求出系统的传递函数可以采用( ) A.终值定理 B.初值定理 C.梅森公式 D.方框图变换

28、一般讲，如果开环系统增加积分环节，则其闭环系统的相对稳定性将( ) A.变好 B.变坏 C.不变 D.不定

29、由基本功能组件并联成的PID控制器，其三种控制作用( ) A.可以各自独立整定 B.不能独立整定

C.只有积分，微分时间可独立整定 D.只有比例增益可独立整定 30、根据控制系统元件的特性，控制系统可分为( )

A. 反馈控制系统和前馈控制系统 B. 线性控制系统和非线性控制系统 C. 定值控制系统和随动控制系统 D. 连续控制系统和离散控制系统 31、 随动系统中常用的输入信号是抛物线函数和( )

A. 阶跃函数 B. 脉冲函数 C. 正弦函数 D. 斜坡函数 32、常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是( ) A. PI B. PD C. ID D. PID 33、正弦函数sin?t的拉氏变换是（ ）

?s11A. B.2 C. D.

s??2s2??2s2??2s??34、研究随动系统时，常用的典型输入信号是（ ） A.脉冲函数 B.斜坡函数 C.阶跃函数 D.正弦函数 35、由电子线路构成的控制器如图，它是（ ） A.PI控制器 B.PD控制器 C.PID控制器 D.P控制器

36、PI控制规律指的是( )

A.比例、微分 B.比例、积分

C.积分、微分 D.比例、积分、微分

37、.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和( )

A.阶跃函数 B.脉冲函数 C.正弦函数 D.抛物线函数 38、运算放大器的特点为( )

A.高输入阻抗，高输出阻抗 B.高输入阻抗、低输出阻抗 C.低输入阻抗，高输出阻抗 D.低输入阻抗、低输出阻抗

二、填空题：

1、函数e?at的拉氏变换为_1/(s+a)___。

2、数学模型的形式很多，常用的有微分方程、___传递函数__________和状态方程等。 3、利用__梅森公式___________公式可以根据复杂的信号流图直接求出系统总的传递函数。 4、单位阶跃函数1（t）的拉氏变换为____1/s_________。

5、正弦函数 sin ω t 的拉氏变换为 ___ω/(s2+ω2)_____ 。

6、就线性和非线性而言，实际的自动控制系统的数学模型应该是 非线性 的。 7、单位脉冲函数又称为δ(t)函数，它的数学表达式是 _δ(t)=∞（t=0）。 8、反馈控制系统是根据给定值和 _反馈信号_____ 的偏差进行调节的控制系统。

9、线性定常系统的传递函数，是在 _零初始条件__条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。

10、函数 te-at 的拉氏变换为 ___1/(s+a)2_______ 。

11、在发电机开环励磁控制系统的基础上，增加__比较元件 和反馈元件就构成了闭环励磁控制系统。

12、单位斜坡函数t的拉氏变换为__1/s____。

13、根据系统给定值信号的特点，控制系统可分为___恒值__控制系统、___随动_控制系统

和程序控制系统。

14、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、__快速性__和准确性。 15、系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与__输入信号__的形式无关。 16、信号流图中，支路表示了一个信号对另一个信号的函数关系，信号只能沿支路的_箭头_

方向传递。

17、随动系统中常用的典型输入信号是__抛物线函数_和斜坡函数。 18、信号流图由__节点__和支路___组成。 19、根据自动控制系统是否形成闭合回路来分类，控制系统可分为_闭环___控制系统、_____开环_控制系统。

20、线性控制系统的特点是可以应用___叠加_______原理，而非线性控制系统则不能。 21、方框图的基本连接方式有串联连接、并联连接和____反馈______连接。

22、线性控制系统的特点是可以使用___叠加____原理。

23、在经典控制理论中，广泛使用的分析方法有___频率法____和_根轨迹法____。

24、根据控制系统信号的形式，控制系统可分为_连续（时间）_控制系统、离散（时间）_

控制系统。

25、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：__稳定性___、__快速性___

和准确性。

26、信号流图中，节点可以把所有_输入支路__的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有

的输出支路_。 27、常规控制器中定值元件的作用是产生给定值 信号，其类型应与 测量变送元件来的信号一致。

28、__稳定性_、__快速性和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。

29、根据控制系统元件的特性，控制系统可分为_线性 控制系统、_非线性__控制系统。 30、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和_准确性_。 31、信号流图中，节点可以把所有输入支路的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的_输出支路。

三、名词解释题(本大题共4小题。每小题3分，共12分)

1、受控对象：以电动机转速控制系统为例，电动机即为受控对象。 2、积分器 3、混合节点 4、扰动

2

5、自动控制系统 6、稳定性

7、随动控制系统

8、传递函数的零点 9、恒值控制系统 10、非线性控制系统 11、不接触回路 13、传递函数

14、信号流图 15、前馈控制系统 16、前向通路 17、自动控制

18、传递函数的极点 19、反馈控制系统

四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 1、闭环控制系统有什么优缺点？

2、控制系统的方框图有哪些基本连接方式？

3、在发电机励磁控制系统的励磁方式中，晶闸管静止自励方式的特点是什么？

4、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么? 5、一般的自动控制系统被控量变化的动态过程有哪几种？ 6、若L[x(t)]=X(s)，拉氏变换终值定理应用的条件是什么？ 7、开环控制系统的优缺点是什么? 8、描述某电路的微分方程为ui(t)=L

di+u0(t),u0(t)=iR,其中R，L分别为电路的电阻和电感，dti为电路的电流，ui(t)和u0(t)分别为电路的输入电压和输出电压。写出电路的传递函数

uo(s). ui(s)9、由运算放大器构成PID控制器。画出电路图，并推导其传递函数。(10分) 10、试写出PID控制器的传递函数。

11、PD控制器中微分时间Td对控制系统过渡过程有什么影响？ 12、简要说明发电机闭环励磁控制系统工作原理。

五、计算题（本大题共3小题，第34、36小题各10分，第35小题8分，共28分） 36．已知系统的微分方程

d2ydt2?3dy?2y?x，式中y为系统的输出变量，x为系统的输入dt?(0)=15，求出系统的输出y(t)。 变量。设x=20·1（t），初始条件为y(0)=5，y

34 ．弹簧—质量—阻尼器系统如题 34 图所示。图中， M —重块的质量， f —阻尼系数， K —弹簧系数， L(t) —重块的位移， P(t) —加在系统上的外力。求系统输出／输入的传递函数 。

39. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数

C(S)。 R(S)

1. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数

C(S)。 R(S)

3. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数

C(S)。 R(S)

3.系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数

C?s?R(s)。

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