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中国大学MOOC自动控制原理（一）作业答案

自动控制原理（一）

学校: 九八五题库

学校: 超星学习通

题目如下：

1. 1. 使工作机械、或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行，称为____；在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使工作机械、或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行，称为____。

答案: 控制# 自动控制

2. 2. ____是控制的精髓，瓦特将其应用于蒸汽机的____中。

答案: 反馈# 飞球调速器

3. 3. 输出对控制作用没有影响的控制方式称为____，其结构简单，缺点是____； 输出对控制作用有影响的控制方式称为____，结构相对复杂，优点是________。

答案: 开环控制# 抗干扰能力差# 闭环控制# 抗干扰能力强

4. 4. 负反馈调节器的控制作用能够____偏差，正反馈调节器的作用下偏差会____。

答案: 减小# 增大

5. 5. 自动控制系统由____和控制装置组成；人为增加的控制装置主要包括____、____、____。

答案: 被控对象# 控制器# 执行器# 检测变送器

6. 6. 按系统输入信号的特征，控制系统可分为____控制系统、____控制系统和____控制系统。

答案: 恒值# 随动# 程序

7. 7. 机器人绘制图样，属于____控制系统，火炮根据敌机位置调整攻击角度属于____控制系统；热水器控制水温为42度属于____控制系统。

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8. 8. 按照信号形式，控制系统可分为____控制系统和____控制系统；按照系统元件特性是否满足线性叠加定理，控制系统可分为____控制系统和____控制系统；按照系统的结构参数是否随着时间变化，控制系统可分为____控制系统和____控制系统；按照系统的结构参数是否已知，控制系统可分为____控制系统和____控制系统；按照系统参数的空间分布，控制系统可分为____控制系统和____控制系统；

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9. 9. 经典控制理论，系统性能分析主要包括____、____、____三方面内容。

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10. 10. 系统被控量是输出信号，对于被控对象而言输入信号有____、____，对于闭环控制系统而言输入信号有____、____。

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11. 11. 前馈控制结构简单，对____扰动有补偿作用，补偿及时，但无法保证控制____。

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12. 12. 反馈控制结构相对复杂，对____扰动有补偿作用，补偿存在滞后，反馈____确保控制精度

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13. 1. 系统开环频率特性图主要有____图、____图和____图。

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14. 2. 一个信号可以看作许许多多正弦信号的叠加，这些正弦信号的相对幅值不同，也就是在信号中所占的比重不同，信号中____成分比重越多，就越锐利快速，信号中____成分比重越多，就越迟钝平缓。

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15. 3. 对于一稳定的线性系统，当系统的输入为正弦信号时，其稳态输出是____。只是在系统作用下，输入正弦与输出正弦在____和____上有差异，而此差异会随着输入信号____的不同而变化，输出与输入的幅值比为系统的____，输出和输入的相位差为系统的____。

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16. 4. 系统的传递函数写成基本环节乘积形式，其Bode图的起始斜率取决于____环节的个数；以后每遇到一个基本环节，斜率在此基本环节的____处做相应的变化。最小相位系统的幅频特性与相频特性所具有的对应关系是____。

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17. 5. 根据频域分析的基本思想，系统的频率特性函数为G(jw)=A(w)e^(jφ(w))，其中A(w)为系统的____，φ(w)为系统的____；设系统的控制输入为Usin(at)，则系统的稳态输出为____。

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18. 6. 设系统的传递函数G(s)=10/(2s+1)，则系统的幅频特性为____，相频特性为____；若系统的控制输入为2sin5t，则系统的稳态输出为____。

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19. 7. 一个非周期信号加在具有低通特性的系统上，则它所含的____可以较好地在输出信号中复现出来，而____则要受到削弱。其结果是与输入信号相比，输出信号的波形必然会显得____。

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20. 8. 开环传递函数的比例系数增大K倍，则系统的Nyquist图将____，系统Bode图的幅频特性将____、相频特性将____。

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21. 9. 系统开环Bode图的不同频段能够反映系统的不同特性，其中____看系统精度，____看系统的稳定性和响应速度，____看系统的抗扰能力。

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22. 10. 为了保证系统的稳定性，最小相位系统Bode图的幅频相频曲线应在Wc附近相当宽的频率段上的斜率保持为____。

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23. 11. 系统传递函数分子多项式为m阶，分母多项式为n阶（n>m），其极坐标图从____度的方向终于____。

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24. 12. 设反馈控制系统的开环传递函数G(s)H(s)关于D形围线（或广义D形围线）的映射曲线为Γ，那么系统稳定的充分必要条件是曲线Γ不穿过(-1,j0)点，且____时针包围临界点(-1,j0)的圈数 等于开环传递函数在____的极点数 。

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25. 13. 对于最小相位系统（开环零极点都位于左半平面），度量闭环系统相对稳定性的方法是用开环频率特性曲线与(-1,j0)点的接近程度来表征，通常用____和____来度量。

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26. 14. 幅值稳定裕量h>1说明系统稳定；相角稳定裕量r<0，说明系统____。

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27. 15. 系统的相角裕量变小，则系统的超调会____，系统的开环截止频率降低，系统的快速性____抗噪声能力____。

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28. 16. 若闭环幅频特性有谐振峰。系统对输入信号频谱中这一频率段内的有很高的____，因而其响应必有按这个频率段的频率____的强烈倾向。

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29. 17. 系统的相角裕量越大，超调越____；截至频率越高，快速性越____，抗高频干扰的能力越____。

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30. 1. 通过增加适当的装置改善系统特性的方法称为____，为此目的而加入的装置称为____。

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31. 2. 微分环节起到“提前预报”的作用。其作用的结果是使系统的超调____，振荡____，过渡过程____。但PD控制器对____过于敏感。

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32. 3. 从频域角度，系统的串连校正方式主要有____校正、____校正和____校正。

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33. 4. 超前校正的主要作用是____。可以用它补偿系统固有部分在截止角频率附近的相角滞后，以提高系统的____改善系统的动态特性。超前校正会使系统的截止频率后移，所以计算超前角时需要留出____。

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34. 5. 滞后校正能够在开环比例系数 不降低的前提下，降低____频段和____频段的开环增益而不影响____频段。

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35. 6. 超前校正适用于改善系统的____，而滞后校正常用于改善系统的____。如果系统的动态和稳态特性均较差时，通常需采用____。

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36. 7. 滞后校正的转折频率 选得距截止频率 越远，滞后校正装置本身在 处造成的相角滞后就____。然而， 距 越远，容易造成“____”现象。

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37. 8. 用根轨迹法进行系统校正，是将高阶系统看作欠阻尼二阶系统进行设计，所以，在校正装置设计之后，需要进行____，看被忽略掉的系统极点对系统动态性能的影响。正因为降阶处理的粗略性，设计之初确定主导极点位置时需要留出____。

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38. 9. 用根轨迹法设计系统的校正装置，首先由给定的____确定主导极点的位置；然后通过设置校正装置的____使根轨迹通过主导极点的预期位置；最后，计算预期位置处的根轨迹增益从而得到校正装置____，通过增加____满足系统的静态精度要求。

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39. 10. 在原点附近增加一对开环偶极子，根轨迹的走向和特征根的位置____，所以基本上不改变系统的____特性，其作用主要是改变系统的____，提高系统的静态精度。

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40. 1. 关于采样控制系统，说法正确的是

A. 采样后的信号属于离散信号。

B. 采样后的信号值域是离散的。

C. 采样后的信号值域是连续的。

D. 采样是为了协调被控过程和控制器工作频率，避免大幅震荡。

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41. 2. 下列装置不属于保持器的是

A. 零阶保持器。

B. A/D转换器。

C. D/A转换器。

D. 采样装置。

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42. 3. 某信号的最高次谐波角频率为wm，若想用理想滤波器不失真地将采样信号复现为原连续信号，采样频率至少为

A. 5wm。

B. 1.5wm。

C. 2wm。

D. wm。

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43. 4. 计算机控制系统中，将连续被控量转换成离散信号的是D/A装置，将离散控制量转换成连续控制信号的是A/D装置。

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44. 5. 采样控制系统在采样间隔期间，对作用于系统的扰动没有补偿作用。

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45. 6. 控制系统中全部信号都是定义在离散时间域的系统称为离线控制系统

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46. 1. 下列属于自动控制系统的是：

A. 由加热炉、热电偶、电桥、放大器、加热管实现炉温控制

B. 马桶水箱内液位控制

C. 飞机自动驾驶系统

D. 技术员通过操作台控制机床生产速度

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47. 2. 关于“控制”说法错误的是：

A. 使被控量按照一定的规律变化

B. 使对象或过程按照人们的要求运动

C. 不能含有自动控制装置

D. 需要对过程或对象进行干预

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48. 3. 下列不属于自动化装置的是：

A. 调节阀门

B. 被控对象或过程

C. PLC控制器

D. 检测变送仪表

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49. 4. 控制的精髓是：

A. 反馈

B. 无人为参与

C. 动态调节

D. 前馈

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50. 5. 指南车不属于自动控制系统

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51. 1. 关于开环、闭环控制说法错误的是：

A. 开环控制抗干扰能力强

B. 闭环控制中控制作用于输出无关

C. 闭环控制抗干扰能力强

D. 开环控制中控制作用于输出无关

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52. 2. 下列属于随动控制系统的是：

A. 电网发电功率控制系统

B. 雕刻机床控制系统

C. 火炮攻击角度控制系统

D. 恒定炉温控制系统

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53. 3. 按照系统的输入信号形式，系统可分为

A. 采样控制系统

B. 随动控制系统

C. 恒值控制系统

D. 程序控制系统

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54. 4. 下列说法错误的是

A. 只要系统中有离散信号就是离散系统

B. 只要系统中有连续信号就是连续系统

C. 只要系统中存在非线性部件就是非线性系统

D. 只要系统中存在线性部件就是线性系统

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55. 5. 集中参数系统由常微分方程描述，分布参数系统由偏微分方程描述

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56. 6. 随动系统又称为跟踪系统。在随动系统中，扰动的影响是次要的，系统分析、设计的重点是研究被控量跟随输入量的快速性和准确性

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57. 7. 恒值控制系统设计的重点是研究各种扰动对被控对象的影响以及抗扰动的措施。

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58. 8. 程序控制系统和随动系统的输入量都是时间的函数，不同之处在于前者是未知的函数，后者则是已知的函数。

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59. 1. 关于机理建模正确的说法有：

A. 需要完全明确被控对象的内在机理

B. 不同机理的系统不可能得到相同形式的数学模型

C. 需要消去输入输出之外的变量

D. 输出量放到等号左边，输入量放到等号右边

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60. 2. 建立数学模型时， 应该放到微分方程等号右边的量有：

A. 被控量

B. 扰动量

C. 控制量

D. 控制误差

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61. 3. 下列说法错误的是：

A. 建立单入单出数学模型时，原始方程的个数等于引入被控量的个数才能消去所有中间变量

B. 机理建模过程中，所列写的元件方程就是元件部分的数学模型。

C. 数学模型等号右侧只能有控制量一个变量

D. 代数方程不是数学模型

E. 即便机理明确，建模过程中也会不可避免的带来误差

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62. 4. 建立数学模型越精确越好

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63. 1. 关于线性系统的响应说法正确的是：

A. 响应指系统在输入作用下，输出所时间变化的函数关系。

B. 典型响应指系统在典型输入信号作用下的响应

C. 脉冲响应的laplace变换即为系统的传递函数

D. 脉冲响应的积分就是阶跃响应

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64. 2. 关于传递函数，正确的说法是

A. 与微分方程同属于系统的数学描述方式

B. 分母多项式=0即为特征方程

C. 是系统脉冲响应的laplace变换

D. 由系统本身的结构参数决定

E. 只适用于线性时不变系统

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65. 3. 一个实际的即物理上可实现的线性系统，其传递函数必然是严格真有理分式，但社会等广义系统不受此限制

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66. 4. 微分方程阶数从传递函数中看不出来

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67. 5. 系统的传递函数是输出与输入的拉氏变换像函数的比值。

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68. 1. 以下说法正确的是：

A. 动态特性相同的元部件具有相同的传递函数

B. 按照传递函数进行分类的元部件称为环节

C. 典型环节的静态增益都是1

D. 带有常数项的典型环节都是用尾一多项式表示

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69. 2. 关于基本环节说法正确的是

A. 传递函数基本环节表达式中的比例称为系统增益，表示阶跃输入作用下输出稳态值变化量与输入的比值

B. 一次因子对应实数零极点，二阶因子对应复数零极点

C. 基本环节的阶数可以是任意阶

D. 纯迟延环节的传递函数为超越函数

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70. 3. 系统含有原点处的零极点则基本环节表达式中会对应出现微分与积分环节

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71. 4. 比例环节的输出无失真成比例复现输入，一般将响应快速的元件如电子放大器、电位器、电阻、齿轮等看做比例环节。

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72. 5. 含有一个储能元件的系统用惯性环节表示，输出不能立即复现输入，快速性与时间常数大小有关，阶跃响应有可能震荡

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73. 6. 含有两个储能元件的系统用震荡环节表示，输出不能立即复现输入，阶跃响应一定震荡

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74. 1. 关于结构图的化简，说法错误的是

A. 串联连接的传递函数等于各个传递函数的乘积

B. 并联连接的传递函数等于各个传递函数的代数和

C. 相邻的比较点可以随意调换位置与合并

D. 相邻的引出点可以随意调换位置与合并

E. 相邻的比较点和引出点可以随意调换位置与合并

F. 引出点后移需要乘以跨过方框的传递函数

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75. 2. 以下关于结构图的说法错误的是

A. 方框表示元件输入与输出信号的关系

B. 信号线的箭头表示信号流向

C. 信号线对应各个变量

D. 比较点是求两个信号的差值

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76. 3. 机理建模时得到的部件方程在laplace变换后就得到元件对应的传递函数从而得到该元件的结构图，然后按元件之间的信号的因果关系可得到整个系统的结构图

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77. 4. 结构图化简过程相当于于机理建模方法中的消去中间变量过程。

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78. 5. 当系统既有控制输入又有扰动输入时，结构图化简应该把扰动去掉，得到输入到输出的传递函数。

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79. 1. 下列说法错误的是：

A. 建立数学模型的方法有分析法和实验法

B. 分析法所建立的数学模型比实验法建立的数学模型精确

C. 分析法建立数学模型需要对系统做必要的简化

D. 实验法适合于在系统机理未知或部分已知的情况下建立数学模型

E. 机理完全已知的系统不能用实验法建立数学模型

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80. 2. 下列说法错误的是：

A. 控制理论的研究对象是动态系统

B. 动态指系统状态随时间变化

C. 动态数学模型不可以是差分方程

D. 动态数学模型可以是微分方程

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81. 3. 不同物理含义的系统，输入、输出变量随时间的演化特性可以相同，因此，可脱离系统的物理含义，抽象出系统的运动特性加以研究。

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82. 4. 数学模型是描述系统输入、输出关系的数学表达式，分为动态模型和静态模型。

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83. 5. 静态数学模型描述的系统输出如何在输入作用下随时间变化。

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84. 1. 关于传递函数极点，正确的说法是

A. 就是系统的特征根

B. 产生系统的固有运动

C. 与输入信号无关

D. 个数等于系统的阶数

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85. 2. 关于传递函数零点，正确的说法是

A. 影响系统模态在输出中的比重

B. 产生系统的固有运动

C. 可以阻断系统的某些固有模态

D. 不可以阻断输入的运动形式

E. 离某极点越近，则该极点对应的运动在输出中比重越大

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86. 3. 首一多项式形式的传递函数对应的增益称为：

A. 根轨迹增益。

B. 静态增益

C. 系统增益

D. 比例系数

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87. 4. 系统的输入所包含的模态决定着输出的受迫运动，所以一定会体现在系统的输出中。

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88. 5. 传递函数的极点在复平面上用“o”表示，零点用“X”表示

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89. 1. 劳斯表中出现全零行，说明存在关于原点对称的根，以下说法正确的是

A. 关于原点对称的根无法求得

B. 关于原点对称的根可求解系统特征方程得到

C. 关于原点对称的根可求解辅助方程的导数方程得到

D. 关于原点对称的根可求解辅助方程得到

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90. 2. 代数方程所有根都位于复平面左半平面的充要条件是劳斯表首列元素全部非负。

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91. 3. 劳斯表出现全0行，说明系统存在关于原点对称的根，，可以利用上一行构造辅助多项式求出这些根。

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92. 4. 劳斯表首列出现0元素，说明系统临界稳定

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93. 5. 劳斯表首列出现0元素，且上下同号，说明存在纯虚根，可以利用上一行构造辅助多项式求出这些纯虚根。

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94. 1. 根轨迹校正最后需要进行验证的原因有。

A. 闭环极点期望位置是按照二阶欠阻尼系统设计，最后得到的闭环系统往往为高阶系统，性能会与二阶欠阻尼系统有所差异。

B. 系统受到扰动的情况下，可能不满足设计要求。

C. 设计过程并非精确计算，一些步骤，譬如增加开环偶极子，带来的影响会可能是最终的系统不满足设计要求。

D. 根轨迹法本身就不准确。

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95. 2. 关于开环偶极子的影响，说法正确的是。

A. 基本不影响根轨迹的走向。

B. 会明显影响根轨迹的走向。

C. 会影响系统的静态误差。

D. 会改变系统的静态开环增益。

E. 在根轨迹增益不变的情况下，增加开环偶极子，会导致闭环特征根位置的显著移动。

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96. 3. 根轨迹校正需要将时域指标转换成系统闭环极点的期望位置，所依据的是欠阻尼二阶系统的性能指标公式。

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97. 4. 满足设计要求的闭环极点期望位置是唯一的，所以对应控制器及其参数也是唯一的。

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98. 5. 设计控制器使根轨迹经过闭环极点的期望位置来满足系统的动态性能指标，然后选择根轨迹增益满足静态性能指标。

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99. 1. 绘制正反馈根轨迹，需要做调整的绘制规则有。

A. 时轴上的根轨迹分布。

B. 根轨迹在复零点和复极点的入射出射角。

C. 分离汇合点的分离角和汇合角。

D. 渐近线的方向角。

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100. 2. 当系统具有开环重极点和开环重零点时，对应出射角、入射角公式中出射角和入射角应乘以开环极点和开环零点的重数

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101. 1. 系统的根轨迹关于__对称，分支数等于__，起点为系统的__，终点为系统的__和__。

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102. 2. 在原开环传递函数中增加开环零点，根轨迹将向____偏移，有利于系统的____和____。在原开环传递函数中增加开环极点，根轨迹将向____偏移，可以提高系统的抗干扰能力。

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103. 3. 闭环系统的特征根由系统的结构和参数决定。当系统的某个参数从0到正无穷变化时，系统特征根在复平面的位置会____，所形成的轨迹称为____。

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104. 4. 对于负反馈系统，实轴上的开环极点和开环零点把实轴划分为若干区域，对于其中任一区域，如果其右边实轴上的开环零、极点个数之和为____，则该区域____根轨迹。

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105. 5. 计算根轨迹与虚轴的交点的常用____、____两种方法。

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106. 6. 当系统满足____时，根轨迹增益 由 变化时，闭环极点的和始终保持不变，恒等于系统的____。

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107. 7. 绘制根轨迹的依据是系统的闭环特征方程，一般将其改写成____，并分解为____条件和____条件，其中____用来确定某点是不是属于分轨迹，____用来确定根轨迹上某点处对应的根轨迹增益。

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108. 8. 某系统的根轨迹方程为N(s)/D(s)=-1，则通过构造辅助方程____可以求出根轨迹的分离、汇合点。

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109. 9. 从开环复数极点出发的根轨迹切线的方向角称为____。趋于开环复数零点的根轨迹切线的方向角称为____。

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110. 10. 在绘制远离原点的根轨迹时，略去原点附近的一对相距很近的零、极点的影响，是因为他们在____中的作用相互抵消。

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111. 11. 某系统的开环传递函数6(s+2)/(s+1)(s+3)(s+5)，则闭环极点的和为____，闭环极点的乘积为____。

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112. 1. 稳定的线性系统，输入正弦信号，则输出是与输入同频率的正弦信号，如下说法正确的是：

A. 输出正弦与输入正弦的幅值不同，系统导致的幅值增益与输入信号频率相关，称为幅频特性。

B. 输出正弦与输入正弦的相角不同系统导致的相角变化与输入信号频率相关，称为相频特性。

C. 输出正弦信号与输入正弦信号，只有幅值不同，相角相同。

D. 输出正弦信号与输入正弦信号，只有相角不同，幅值相同。

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113. 2. 关于极坐标图说法正确的是？

A. 频率特性函数是与频率相关的复数，频率从零到正无穷变化，频率特性函数在复平面上的位置变化所形成的轨迹称为极坐标图。

B. 极坐标图中箭头的方向表示频率增大的方向。

C. 极坐标图终止于原点说明系统具有低通滤波特性。

D. 对于极坐标图上的特定点，实部的绝对值代表输入输出正弦信号之间的幅值变化，虚部代表输入输出正弦信号之间变化角度的正切值。

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114. 3. 关于频率特性说法正确的是

A. 将系统传递函数中的s换成jw就得到了系统的频率特性函数。

B. 频率特性函数的模即为幅频特性。

C. 频率特性函数的角即为相频特性。

D. 幅频特性为频率的偶函数，相频特性为频率的奇函数。

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115. 4. 随时间变化的信号，可以看成是不同频率正弦信号的合成。相比于变化慢的平滑信号，变化快的尖锐信号中高频成分所占比重更大。

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116. 5. 系统对输入信号高频成分衰减越厉害，则系统的响应越快。

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117. 6. 对数频率坐标展宽了低频段，压缩了高频段，频率零点位于负无穷远。

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118. 7. 系统输出与输入信号形态上的差异是由于系统对输入信号不同频率的作用不同，从而改变了信号中不同频率成分的比重。

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