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第一章 自动控制系统的基本概念(50题)
1.选择题
【题目部分】
-
自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程( )。
A. 随意变化 B. 自动地按照预定规律变化或保持恒定 C. 仅保持恒定不变 D. 仅按随机规律变化
-
在控制系统中,给定输入量决定( )。
A. 系统的扰动大小 B. 系统输出量的要求值或变化规律 C. 系统的抗干扰能力 D. 系统的稳定性
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下列哪一项属于扰动输入量( )。
A. 电位器设定的给定电压 B. 电源电压的波动 C. 操作员设定的目标温度 D. 系统输入的阶跃信号
-
开环控制系统的特点是( )。
A. 输出量参与控制 B. 输出量不参与控制 C. 一定存在反馈通道 D. 控制精度一定高于闭环系统
-
闭环控制系统与开环控制系统最本质的区别是( )。
A. 是否含有执行机构 B. 是否存在反馈通道 C. 是否含有被控对象 D. 是否含有给定输入
-
关于开环控制与闭环控制的比较,下列说法正确的是( )。
A. 开环控制结构复杂,闭环控制结构简单 B. 开环控制性能较差,闭环控制性能较好 C. 开环控制精度一定高于闭环控制 D. 闭环控制一定比开环控制稳定
-
按给定信号分类,雷达天线跟踪系统属于( )。
A. 恒值控制系统 B. 随动控制系统 C. 程序控制系统 D. 离散控制系统
-
程控机床属于( )。
A. 恒值控制系统 B. 随动控制系统 C. 程序控制系统 D. 线性控制系统
-
自动控制系统的基本要求可以概括为( )。
A. 稳、准、狠 B. 稳、快、准 C. 快、准、狠 D. 稳、快、省
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闭环控制系统的反馈信号一定是( )。
A. 正反馈 B. 负反馈 C. 局部反馈 D. 主反馈
-
复合控制方式是( )。
A. 开环控制 B. 闭环控制 C. 开环控制与闭环控制的结合 D. 正反馈控制
-
在恒值控制系统中,给定值( )。
A. 按未知时间函数变化 B. 按一定时间函数变化 C. 保持不变 D. 随机变化
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控制系统中的测量装置主要功能是( )。
A. 接收控制信号并直接驱动被控对象动作 B. 检测被控量并转换为与给定量相同物理量 C. 放大偏差信号 D. 产生给定输入信号
-
关于开环控制系统,下列说法正确的是( )。
A. 结构复杂 B. 抗扰动能力强 C. 输出量不参与控制 D. 控制精度高
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自动控制系统中的执行机构是指( )。
A. 产生给定信号的装置 B. 作用于被控对象的装置或设备 C. 检测被控量的装置 D. 放大偏差信号的装置
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关于闭环控制系统,下列说法错误的是( )。
A. 利用反馈信号自动修正输出偏差 B. 整体控制精度一般高于开环控制系统 C. 一定存在正反馈 D. 结构相对复杂
-
在控制系统中,扰动输入量是( )。
A. 系统希望存在的外部输入量 B. 系统不希望但又客观存在的外部输入量 C. 决定系统输出要求值的输入量 D. 系统的主反馈信号
-
下列控制系统中,属于程序控制系统的是( )。
A. 恒温箱 B. 雷达天线跟踪系统 C. 数控机床 D. 电压稳压器
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开环调速系统中,若负载变大,电动机转速会下降,系统( )。
A. 自动提高电枢电压,使转速回升 B. 无法自动补偿,转速一直下降 C. 自动降低电枢电压 D. 保持转速不变
-
闭环控制系统中,比较环节的作用是( )。
A. 放大偏差信号 B. 将被控量与给定量进行比较,产生偏差信号 C. 产生给定信号 D. 驱动被控对象
-
自动控制系统中的校正环节主要用于( )。
A. 产生给定信号 B. 放大信号 C. 改善系统性能 D. 检测被控量
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关于自动控制系统的分类,按数学描述形式可分为( )。
A. 恒值系统和随动系统 B. 线性系统和非线性系统 C. 连续系统和离散系统 D. 开环系统和闭环系统
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关于开环控制系统,下列描述正确的是( )。
A. 存在反馈通道 B. 无反馈通道 C. 能自动补偿扰动 D. 结构复杂
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反馈通道中,若反馈信号的极性与输入信号的极性相反,称为( )。
A. 正反馈 B. 负反馈 C. 局部反馈 D. 主反馈
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下列属于恒值控制系统的是( )。
A. 雷达跟踪系统 B. 数控机床 C. 恒温箱 D. 随动系统
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在自动控制系统中,给定环节的作用是( )。
A. 检测被控量 B. 产生系统的给定输入信号 C. 放大信号 D. 驱动执行机构
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自动控制系统中的被控对象是指( )。
A. 产生给定信号的装置 B. 要进行控制的设备或生产过程 C. 检测被控量的装置 D. 放大偏差信号的装置
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下列哪项不是自动控制系统的基本组成环节( )。
A. 被控对象 B. 执行机构 C. 测量装置 D. 根轨迹绘制仪
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关于开环控制系统,其控制精度( )。
A. 一定高于闭环系统 B. 通常低于闭环系统 C. 与闭环系统完全相同 D. 不受扰动影响
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按给定信号分类,恒值控制系统、随动控制系统和( )。
A. 线性控制系统 B. 程序控制系统 C. 离散控制系统 D. 非线性控制系统
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在控制系统中,放大环节的主要作用是( )。
A. 检测被控量 B. 对信号进行放大或能量形式转换 C. 产生给定信号 D. 比较偏差
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关于复合控制,下列说法正确的是( )。
A. 只有开环控制 B. 只有闭环控制 C. 开环与闭环的结合 D. 只有正反馈
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自动控制的基本方式不包括( )。
A. 开环控制 B. 闭环控制 C. 复合控制 D. 随机控制
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闭环控制系统的主反馈一定是( )。
A. 正反馈 B. 负反馈 C. 局部反馈 D. 微分反馈
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在控制系统中,传感器通常属于( )。
A. 执行机构 B. 测量装置 C. 被控对象 D. 给定环节
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下列系统中,属于随动控制系统的是( )。
A. 恒温箱 B. 数控机床 C. 雷达天线跟踪系统 D. 电压稳压器
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关于开环控制系统的描述,正确的是( )。
A. 输出量对系统产生作用 B. 输出量对系统不产生作用 C. 一定存在反馈通道 D. 抗扰动能力强
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控制系统中,比较环节输出的信号是( )。
A. 给定信号 B. 偏差信号 C. 反馈信号 D. 放大信号
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关于闭环控制系统的优点,下列说法错误的是( )。
A. 抗扰动能力强 B. 控制精度高 C. 结构简单 D. 能自动修正偏差
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自动控制系统的"快"是指( )。
A. 系统的稳定性 B. 系统的动态响应速度 C. 系统的稳态精度 D. 系统的抗干扰能力
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自动控制系统的"准"是指( )。
A. 系统的稳定性 B. 系统的快速性 C. 系统的稳态精度 D. 系统的抗干扰能力
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自动控制系统的"稳"是指( )。
A. 系统的稳定性 B. 系统的快速性 C. 系统的稳态精度 D. 系统的抗干扰能力
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按给定信号分类,自动控制系统分为恒值控制、随动控制和( )。
A. 程序控制 B. 线性控制 C. 非线性控制 D. 离散控制
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复合控制系统中,前馈控制主要用于( )。
A. 按扰动补偿 B. 按给定补偿 C. 提高系统增益 D. 降低系统增益
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闭环控制系统利用反馈信号自动修正输出偏差,因此整体控制精度一般( )。
A. 高于开环系统 B. 低于开环系统 C. 等于开环系统 D. 与开环系统无关
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在控制系统中,给定输入量也称为( )。
A. 扰动输入量 B. 参考输入量 C. 反馈量 D. 偏差量
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关于扰动输入量,下列说法正确的是( )。
A. 决定系统输出要求值 B. 影响给定输入量对系统输出量的控制 C. 是系统的反馈信号 D. 是系统的给定信号
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自动控制系统中的测量装置通常将非电量转换为( )。
A. 机械量 B. 电量 C. 光量 D. 声量
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控制系统的输出量也称为( )。
A. 给定量 B. 被控量 C. 扰动量 D. 偏差量
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关于开环控制与闭环控制,下列说法正确的是( )。
A. 开环控制一定比闭环控制稳定 B. 闭环控制一定比开环控制稳定 C. 开环控制结构简单,闭环控制结构复杂 D. 开环控制精度一定高于闭环控制
【答案与详细解析】
1. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT明确自动控制的定义:在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象自动地按照预定规律变化或保持恒定。
- 错误原因: A、C、D均是对定义的片面或错误理解,自动控制不仅限于保持恒定,也不是随意或随机变化。
2. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT指出,给定输入量决定系统输出量的要求值或某种变化规律。
- 错误原因: A(扰动大小)、C(抗干扰能力)、D(稳定性)均不是由给定输入量决定的。
3. 答案:B
- 正确原因: 扰动输入量是系统不希望但又客观存在的外部输入量,如电源电压的波动。
- 错误原因: A、C属于给定输入量;D是典型的测试信号。
4. 答案:B
- 正确原因: 开环控制方式中,输出量对系统不产生作用,没有反馈通道。
- 错误原因: A、C是闭环特征;D错误,开环精度通常不如闭环。
5. 答案:B
- 正确原因: 闭环控制有系统输出量反馈,开环控制没有,这是最本质的区别。
- 错误原因: 两者都含有执行机构、被控对象和给定输入,故A、C、D错。
6. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT指出,从性能看,开环控制方式较差,闭环控制方式较好。
- 错误原因: A反了;C错误,闭环精度更高;D错误,闭环系统若设计不当可能不稳定。
7. 答案:B
- 正确原因: 随动控制系统的给定值按未知时间函数变化,要求输出跟随给定值,如雷达跟踪。
- 错误原因: A是给定值不变;C是按一定时间函数变化;D是信号类型分类。
8. 答案:C
- 正确原因: 程序控制系统的给定值按一定时间函数变化,如程控机床。
- 错误原因: 同第7题解析。
9. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT明确指出,基本要求是稳定性、快速性和准确性,简称"稳、快、准"。
- 错误原因: A、C、D均包含不相关的表述。
10. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT指出,所有闭环系统都是负反馈控制系统。
- 错误原因: A正反馈不能用于主反馈;C局部反馈是结构概念;D主反馈是结构概念,但必为负反馈。
11. 答案:C
- 正确原因: 复合控制方式 = 开环控制 + 闭环控制。
- 错误原因: 其他选项均为单一控制方式。
12. 答案:C
- 正确原因: 恒值控制系统的给定值保持不变。
- 错误原因: A是随动;B是程序;D无此分类。
13. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT:测量装置检测被控量,并转换成与给定量相同物理量。
- 错误原因: A是执行机构;C是放大环节;D是给定环节。
14. 答案:C
- 正确原因: 开环控制的输出量不参与控制。
- 错误原因: A结构简单;B抗扰差;D精度低。
15. 答案:B
- 正确原因: 第1章PPT:执行机构作用于被控对象,如电动机。
- 错误原因: A给定;C测量;D放大。
16. 答案:C
- 正确原因: 闭环系统的主反馈一定是负反馈,不是正反馈。因此C错误。
- 错误原因: A、B、D均是对闭环系统的正确描述。
17. 答案:B
- 正确原因: 扰动输入量是系统不希望但又客观存在的外部输入量。
- 错误原因: A、C是给定输入;D是反馈。
18. 答案:C
- 正确原因: 数控机床是典型的程序控制系统。
- 错误原因: A恒值;B随动;D恒值。
19. 答案:B
- 正确原因: 开环无反馈,无法自动补偿扰动造成的偏差,转速会一直下降。
- 错误原因: A、C、D都是闭环控制才有的特性。
20. 答案:B
- 正确原因: 比较环节将测量量与给定量进行比较,产生偏差信号。
- 错误原因: A放大;C给定;D执行。
21. 答案:C
- 正确原因: 校正环节用于改善系统性能。
- 错误原因: A、B、D对应其他环节。
22. 答案:B
- 正确原因: 按数学描述分为线性系统和非线性系统(以及连续/离散)。
- 错误原因: A按给定信号分;D按结构分。
23. 答案:B
- 正确原因: 开环无反馈通道。
- 错误原因: A、C、D均为闭环特征。
24. 答案:B
- 正确原因: 反馈信号与输入极性相反,产生偏差,称为负反馈。
- 错误原因: A、C、D均不符合定义。
25. 答案:C
- 正确原因: 恒温箱给定温度不变,属于恒值控制系统。
- 错误原因: A、D随动;B程序。
26. 答案:B
- 正确原因: 给定环节产生系统的给定输入信号。
- 错误原因: A测量;C放大;D执行。
27. 答案:B
- 正确原因: 被控对象是要进行控制的设备或生产过程。
- 错误原因: A给定;C测量;D放大。
28. 答案:D
- 正确原因: 根轨迹绘制仪不是控制系统的物理组成环节。
- 错误原因: A、B、C均为基本环节。
29. 答案:B
- 正确原因: 开环精度通常低于闭环系统。
- 错误原因: A错,C错,D错(开环受扰动影响大)。
30. 答案:B
- 正确原因: 按给定信号分为恒值、随动和程序控制。
- 错误原因: A、D按数学描述分;C按信号形式分。
31. 答案:B
- 正确原因: 放大环节对信号进行放大或能量转换。
- 错误原因: A测量;C给定;D比较。
32. 答案:C
- 正确原因: 复合控制是开环与闭环的结合。
- 错误原因: A、B、D均不全面或错误。
33. 答案:D
- 正确原因: 随机控制不是基本控制方式。
- 错误原因: A、B、C均为基本方式。
34. 答案:B
- 正确原因: 闭环系统的主反馈一定是负反馈。
- 错误原因: A正反馈;C局部反馈;D微分反馈是局部反馈形式。
35. 答案:B
- 正确原因: 传感器属于测量装置。
- 错误原因: A执行;C被控;D给定。
36. 答案:C
- 正确原因: 雷达跟踪是典型的随动控制系统。
- 错误原因: A恒值;B程序;D恒值。
37. 答案:B
- 正确原因: 开环控制中,输出量对系统不产生作用。
- 错误原因: A、C、D均为闭环特性。
38. 答案:B
- 正确原因: 比较环节输出偏差信号。
- 错误原因: A、C、D均为其他环节的信号。
39. 答案:C
- 正确原因: 闭环系统结构复杂,不是简单。
- 错误原因: A、B、D均为闭环优点。
40. 答案:B
- 正确原因: "快"指动态响应速度。
- 错误原因: A"稳";C"准";D抗干扰。
41. 答案:C
- 正确原因: "准"指稳态精度。
- 错误原因: A"稳";B"快";D抗干扰。
42. 答案:A
- 正确原因: "稳"指稳定性。
- 错误原因: B"快";C"准";D抗干扰。
43. 答案:A
- 正确原因: 按给定信号分为恒值、随动和程序控制。
- 错误原因: B、C按数学描述分;D按信号形式分。
44. 答案:A
- 正确原因: 前馈控制通常按扰动补偿,以消除扰动误差。
- 错误原因: B按给定补偿也是前馈,但通常更强调按扰动;C、D不是前馈目的。
45. 答案:A
- 正确原因: 闭环控制精度一般高于开环。
- 错误原因: B、C、D均与事实不符。
46. 答案:B
- 正确原因: 给定输入量也称为参考输入量。
- 错误原因: A扰动;C反馈;D偏差。
47. 答案:B
- 正确原因: 扰动影响给定输入对输出的控制。
- 错误原因: A是给定输入作用;C、D均错误。
48. 答案:B
- 正确原因: 测量装置常将非电量转换为电量。
- 错误原因: A、C、D不准确。
49. 答案:B
- 正确原因: 系统输出量即被控量。
- 错误原因: A给定;C扰动;D偏差。
50. 答案:C
- 正确原因: 开环结构简单,闭环结构复杂。
- 错误原因: A、B关于稳定性绝对化,错误;D精度开环低于闭环。
2. 判断题
【题目部分】
- 自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象自动地按照预定规律变化或保持恒定。( )
- 开环控制系统由于没有反馈通道,因此当外界出现扰动时,系统无法自动补偿扰动造成的输出偏差。( )
- 闭环控制系统与开环控制系统最本质的区别是系统内部是否含有执行机构。( )
- 闭环控制系统的主反馈一定是负反馈。( )
- 复合控制方式是开环控制方式与闭环控制方式的结合。( )
- 按给定信号分类,自动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。( )
- 自动控制系统的基本要求是"稳、快、准",其中"准"是指系统的稳定性。( )
- 在控制系统中,给定输入量决定系统输出量的要求值或变化规律,而扰动输入量是系统不希望但又客观存在的外部输入量。( )
- 开环控制系统结构简单,但抗扰动能力差;闭环控制系统结构复杂,但抗扰动能力强。( )
- 恒值控制系统的给定值随时间按一定规律变化。( )
- 随动控制系统的给定值按未知时间函数变化,要求系统的输出跟随给定值的变化。( )
- 程序控制系统的给定值按一定时间函数变化,程控机床属于此类。( )
- 开环调速系统中,若负载变大导致电动机转速下降,系统能自动提高电枢电压使转速回升。( )
- 控制系统的测量装置主要功能是接收控制信号并直接驱动被控对象动作。( )
- 复合控制方式中,按给定输入补偿和按扰动补偿都能有效减小系统稳态误差。( )
- 正反馈可以用于系统的主反馈通道,以提高系统的放大倍数。( )
- 自动控制系统中的被控对象是指产生给定信号的装置。( )
- 执行机构的作用是接收控制信号并直接驱动被控对象动作。( )
- 比较环节将测量装置反馈回来的被控量与给定输入量进行比较,产生偏差信号。( )
- 开环控制系统的输出量直接或间接地反馈到输入端参与控制。( )
- 局部反馈可以采用正反馈,但系统的主反馈必须是负反馈。( )
- 随动控制系统要求输出量能够以一定的精度复现输入量的变化。( )
- 恒值控制系统的主要任务是克服扰动,使被控量保持在给定值附近。( )
- 自动控制系统中的"快"是指系统的稳态精度。( )
- 扰动输入量是系统希望存在的外部输入量,它可以提高系统的控制精度。( )
- 校正环节可以加在系统的前向通道中,也可以加在局部反馈通道中。( )
- 自动控制系统按数学描述形式可分为线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统。( )
- 开环控制系统和闭环控制系统都含有执行机构和被控对象。( )
- 闭环控制系统的精度一般高于开环控制系统,但可能引入不稳定性。( )
- 自动控制系统的"稳"是系统能否正常工作的前提条件。( )
- 复合控制方式就是开环控制方式加上正反馈控制方式。( )
- 雷达天线跟踪系统属于恒值控制系统。( )
- 温度、压力、流量控制系统通常属于恒值控制系统。( )
- 开环控制系统不存在反馈通道,因此它的控制精度不受元器件参数漂移的影响。( )
- 比较环节在闭环系统中用来产生偏差信号,而在开环系统中不存在。( )
- 自动控制系统的"准"是指系统动态响应速度的快慢。( )
- 给定环节的主要作用是产生系统的给定输入信号。( )
- 按给定信号分类,自动控制系统的分类依据是输入信号的大小。( )
- 闭环控制系统中,反馈信号的极性与输入信号的极性相同,从而产生偏差。( )
- 自动控制系统的基本组成环节包括被控对象、执行机构、测量装置、放大环节、给定环节和比较环节。( )
- 开环控制系统比闭环控制系统更容易受到外界扰动的影响。( )
- 控制系统的输出量就是被控量,通常用传感器进行测量。( )
- 恒值控制系统和程序控制系统都是按给定信号分类的。( )
- 自动控制理论中,通常假设给定输入量为零,只研究扰动输入量对系统的影响。( )
- 在自动控制系统中,放大环节的作用是对偏差信号进行放大或能量形式的转换。( )
- 闭环控制系统中的负反馈可以有效削弱外部扰动和元器件参数漂移带来的影响。( )
- 随动控制系统的输出量必须完全等于给定值,不能有任何误差。( )
- 自动控制系统的"稳、快、准"三项要求相互制约,设计时需要折中考虑。( )
- 开环控制系统虽然控制精度不高,但因为结构简单,所以适合用于扰动小且对精度要求不高的场合。( )
- 自动控制系统的方框图中,箭头表示信号的传递方向。( )
【答案与解析部分】
-
答案:√
- 正确原因: 第1章PPT明确定义,自动控制是在无人直接参与下,使被控对象按预定规律变化或保持恒定。
- 错误原因辨析: 本题表述完全符合定义,无错误。
-
答案:√
- 正确原因: 开环系统没有输出量的反馈,控制器不知道输出是否偏离,因此无法自动补偿扰动。
- 错误原因辨析: 如果填"×",则是误以为开环也能抗扰。
-
答案:×
- 正确原因: 开环和闭环最本质的区别是是否存在反馈通道。两者都有执行机构和被控对象。
- 错误原因辨析: 填"×"是因为题目把区别归结为"执行机构",这是错的。
-
答案:√
- 正确原因: 第1章PPT指出,所有闭环系统的主反馈都是负反馈,正反馈只可能用在局部。
- 错误原因辨析: 如果填"×",可能是混淆了局部反馈和主反馈。
-
答案:√
- 正确原因: 复合控制就是开环(前馈补偿)和闭环(反馈控制)的结合。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 按给定信号分类的标准分类就是恒值、随动、程序控制。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: "准"指准确性(稳态精度),"稳"指稳定性。
- 错误原因辨析: 题目张冠李戴,把"准"解释成了"稳定性"。
-
答案:√
- 正确原因: 给定输入决定"去哪",扰动输入是"拦路虎"。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 这是开环与闭环最基础的性能对比结论。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 恒值控制系统的给定值保持不变;按一定时间函数变化的是程序控制系统。
- 错误原因辨析: 题目混淆了恒值与程序控制的定义。
-
答案:√
- 正确原因: 随动系统(如雷达跟踪)的给定值是不可预知的,要求输出紧紧跟随。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 程控机床按照预先编好的时间程序运行,属于程序控制。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 开环系统没有反馈,无法检测到转速下降,因此无法自动提高电枢电压。
- 错误原因辨析: 题目描述的"自动提高电压"是闭环系统的功能。
-
答案:×
- 正确原因: 测量装置的功能是检测被控量 并转换信号;直接驱动被控对象的是执行机构。
- 错误原因辨析: 题目混淆了测量装置和执行机构的职能。
-
答案:√
- 正确原因: 复合控制可以同时引入前馈来补偿给定和扰动造成的误差,实现高精度。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 主反馈必须是负反馈,正反馈会导致偏差越来越大,系统发散。
- 错误原因辨析: 正反馈不能用于主反馈。
-
答案:×
- 正确原因: 被控对象是要进行控制的设备 ;产生给定信号的是给定环节。
- 错误原因辨析: 概念混淆。
-
答案:√
- 正确原因: 执行机构接收控制器的指令,直接作用于被控对象(如电动机)。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 比较环节(比较器/加法器)计算给定与反馈之差,得到偏差。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 输出量参与控制是闭环的特征;开环系统的输出量不参与控制。
- 错误原因辨析: 张冠李戴。
-
答案:√
- 正确原因: 主反馈必须是负反馈以维持稳定;局部反馈为了提高性能,可以是正反馈(如某些前馈补偿)。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 随动系统的核心指标就是"跟随性",要求复现精度。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 恒值系统(如恒温箱)受扰动后,要能回到给定的恒定值。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: "快"是指动态响应速度;稳态精度对应"准"。
- 错误原因辨析: 概念错位。
-
答案:×
- 正确原因: 扰动输入量是系统不希望的、客观存在的干扰(如电压波动),它降低精度。
- 错误原因辨析: 题目描述完全反了。
-
答案:√
- 正确原因: 串联校正加在前向通道,并联(局部反馈)校正加在反馈通道。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 按数学描述就是分线性/非线性,连续/离散。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 无论开环还是闭环,基本物理组成部分(执行机构、被控对象)都必须有。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 闭环利用反馈提高了精度,但引入了相位滞后,可能导致系统振荡甚至不稳定。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 系统如果不稳定,输出发散,根本谈不上工作,所以"稳"是前提。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 复合控制是开环 + 负反馈闭环,不是正反馈。
- 错误原因辨析: 正反馈不能用于闭环主回路。
-
答案:×
- 正确原因: 雷达跟踪移动目标,给定值是随时间变化的未知函数,属于随动控制系统。
- 错误原因辨析: 不属于恒值系统。
-
答案:√
- 正确原因: 这些过程通常要求维持在设定的恒值(如恒定温度),属于恒值控制。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 开环系统受元器件参数漂移的影响很大,因为没有任何机制去修正它。
- 错误原因辨析: 无反馈就无法抗漂移。
-
答案:√
- 正确原因: 比较器是用来算偏差的,开环没有反馈也就没有比较,不需要比较器。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: "准"指稳态精度;"快"才指动态响应速度。
- 错误原因辨析: 张冠李戴。
-
答案:√
- 正确原因: 给定环节(如电位器、键盘)产生输入信号。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 分类依据是给定信号的变化规律(不变、未知变化、已知变化),不是大小。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 负反馈是极性相反(相减)产生偏差;极性相同(相加)是正反馈。
- 错误原因辨析: 概念相反。
-
答案:√
- 正确原因: 这是闭环控制系统的标准七大组成部分。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 开环对扰动无感知,所以更容易受影响。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 输出量即被控量,通常由传感器(测量装置)检测。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 按给定信号分类就是这三类:恒值、随动、程序。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 研究系统性能时,通常分别研究给定输入和扰动输入,不能假设给定为零只研究扰动。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 放大环节负责信号电压/电流的放大和功率转换,以驱动执行机构。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 负反馈能有效抑制参数漂移和外部扰动。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:×
- 正确原因: 随动系统要求跟随,但允许存在一定的稳态误差,不可能绝对等于。
- 错误原因辨析: 实际系统不可能是绝对零误差。
-
答案:√
- 正确原因: 提高快速性可能会引起超调过大,提高精度可能降低稳定性,必须折中。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 开环成本低,适合扰动小、精度要求低的场合。
- 错误原因辨析: 无。
-
答案:√
- 正确原因: 方框图中的带箭头实线就是表示信号流向。
- 错误原因辨析: 无。
3. 填空题
【题目部分】
- 自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按照________或保持恒定。
- 在控制系统中,决定系统输出量要求值或变化规律的输入量称为________。
- 开环控制系统与闭环控制系统最本质的区别是系统内部是否含有________。
- 闭环控制系统利用反馈信号自动修正输出偏差,因此整体控制精度一般________开环控制系统。
- 按给定信号分类,自动控制系统可分为恒值控制系统、________和程序控制系统。
- 自动控制系统的基本要求通常概括为稳定性、________和准确性(即"稳、快、准")。
- 在闭环控制系统中,反馈信号与给定输入信号进行比较,产生的差值信号称为________。
- 复合控制方式是________与闭环控制方式的结合。
- 系统输出量不参与控制,且没有反馈通道的控制方式称为________。
- 系统输出量直接或间接地反馈到输入端,并参与了系统控制的方式称为________。
- 在控制系统中,系统不希望但又客观存在的外部输入量称为________。
- 按给定信号分类,雷达天线跟踪系统属于________系统。
- 按给定信号分类,程控机床属于________系统。
- 闭环控制系统的核心是利用________信号来减小或消除系统的偏差。
- 系统受到扰动后能恢复到原来的平衡状态,这反映了系统的________。
- 系统动态响应过程的快慢,反映了系统的________。
- 系统稳态误差的大小,反映了系统的________。
- 自动控制系统中,用来检测被控量并将其转换成与给定量相同物理量的装置称为________。
- 自动控制系统中,作用于被控对象的装置或设备称为________。
- 能够产生系统的给定输入信号的环节称为________。
- 将所测的被控量与给定量进行比较的环节称为________。
- 用于改善系统性能的电路或环节称为________。
- 复合控制方式中,按给定输入补偿和按________补偿都能有效减小系统稳态误差。
- 现代工程应用系统中,________控制方式应用最广泛。
- 在自动控制系统的方框图中,带箭头的直线表示________。
【答案与解析部分】
- 答案:预定规律变化。解析:自动控制的核心不仅是"保持不变"(如恒温箱),还包括"按照预定规律变化"(如程控机床)。如果只填"保持不变"是不全面的。
- 答案:给定输入量(或参考输入量)。解析:系统的输入量分为给定输入和扰动输入。只有给定输入才决定系统的目标,而扰动是系统不希望的干扰。
- 答案:反馈通道(或反馈回路)。解析:开环系统只有单向的前向通道;闭环系统把输出量引回输入端,构成了闭合回路。执行机构、被控对象两者都有,不能作为区分点。
- 答案:高于。解析:开环系统对扰动无法自动补偿,而闭环系统利用偏差进行修正,因此在同等条件下,闭环的精度通常高于开环。
- 答案:随动控制系统。解析:给定信号如果不随时间变化是恒值;按未知时间函数变化是随动;按已知时间函数变化是程序控制。这是该分类标准下的三个完备子集。
- 答案:快速性。解析:"稳"对应稳定性,"快"对应快速性(动态响应速度),"准"对应准确性(稳态误差)。不能填"抗干扰性",因为抗干扰性包含在稳定性中。
- 答案:偏差信号。解析:给定信号决定"去哪里",反馈信号代表"现在在哪里",比较器将两者相减得到的是偏差。控制器正是根据这个偏差来进行调节的。
- 答案:开环控制方式。解析:复合控制通常是在闭环的基础上,增加一条按输入(或扰动)进行补偿的前馈通道(开环控制),以此来兼顾开环的快速响应和闭环的高精度。
- 答案:开环控制。解析:开环控制系统的定义就是输出量对系统不产生作用,没有反馈通道。
- 答案:闭环控制。解析:闭环控制系统的定义是有系统输出量反馈的控制方式。
- 答案:扰动输入量。解析:扰动输入量是系统不希望但又客观存在的外部输入量,如电源电压波动、环境温度变化等。
- 答案:随动控制。解析:雷达天线持续跟踪空中移动目标,给定值按未知时间函数变化,要求输出跟随给定值。
- 答案:程序控制。解析:程控机床按照预先编好的时间程序运行,给定值按一定时间函数变化。
- 答案:反馈(或负反馈)。解析:闭环系统利用反馈信号与给定信号比较产生偏差,控制器根据偏差进行修正。
- 答案:稳定性。解析:稳定性是系统受到扰动后能恢复到原平衡状态的能力,是系统能否工作的前提。
- 答案:快速性。解析:快速性指系统动态响应过程的快慢,通常用调节时间、上升时间等指标衡量。
- 答案:准确性(或稳态精度)。解析:准确性用稳态误差的大小来描述,反映系统的控制精度。
- 答案:测量装置(或检测装置)。解析:测量装置的功能是检测被控量并转换为与给定量相同物理量的装置,如传感器、测速发电机等。
- 答案:执行机构。解析:执行机构接收控制器的指令并直接驱动被控对象,如电动机、调节阀等。
- 答案:给定环节。解析:给定环节产生系统的给定输入信号,如电位器、键盘等。
- 答案:比较环节(或比较器)。解析:比较环节将测量装置反馈回来的被控量与给定输入量进行比较,产生偏差信号。
- 答案:校正环节。解析:校正环节用于改善系统性能,可以加在前向通道中(串联校正),也可以加在局部反馈通道中(并联校正)。
- 答案:扰动。解析:复合控制有两种形式:按给定输入补偿和按扰动补偿。两种补偿都能有效减小系统稳态误差。
- 答案:闭环。解析:第1章PPT指出,现代工程应用系统中,闭环控制方式应用最广泛。
- 答案:信号传递方向。解析:方框图中的带箭头直线表示信号线,箭头表示信号的传递方向。
好的,完全明白!我将第一章 和第二章彻底分开,严格按照你的要求:
- 第一章:出20个简答题 + 20个计算题。
- 第二章:出20个选择题 + 20个简答题。
格式已完全按照你要求的纯文本、加粗答案、详细解析(正确原因/错误原因辨析),可以直接全选复制粘贴到网站。
4.简答题
【题目部分】
-
简述自动控制的基本定义。
-
简述开环控制系统与闭环控制系统的主要区别。
-
简述自动控制系统的基本要求,并解释"稳、快、准"的含义。
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简述闭环控制系统的组成环节(至少写出五个)。
-
按给定信号分类,自动控制系统可分为哪几类?各举一例。
-
简述给定输入量与扰动输入量的区别。
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什么是复合控制方式?它有什么优点?
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简述反馈通道在闭环控制系统中的作用。
-
为什么说"稳定性是系统能否工作的前提条件"?
-
简述随动控制系统与恒值控制系统的区别。
-
简述程序控制系统的特点并举例。
-
什么是负反馈?为什么闭环控制系统的主反馈必须是负反馈?
-
简述执行机构与测量装置在系统中的作用。
-
简述开环控制系统的优缺点。
-
简述闭环控制系统的优缺点。
-
什么是局部反馈?它和主反馈有什么区别?
-
简述比较环节在闭环控制系统中的作用。
-
简述给定环节和校正环节的作用。
-
为什么说自动控制系统的"稳、快、准"三项要求相互制约?
-
简述自动控制系统按数学描述形式可分为哪几类?
【答案与详细解析】
-
答案:
- 正确原因: 自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象或过程自动地按照预定规律变化或保持恒定。
- 详细解析: 这个概念强调了"无人直接参与"以及"按预定规律变化或保持恒定"两个核心点。
-
答案:
- 正确原因: 最本质的区别是系统内部是否含有反馈通道。开环无反馈,输出量不参与控制;闭环有反馈,利用偏差进行控制。
- 详细解析: 开环系统结构简单但抗扰差;闭环系统结构复杂但精度高。
-
答案:
- 正确原因: 基本要求是稳定性、快速性和准确性(稳、快、准)。
- 详细解析: 稳定性指系统受扰动后恢复平衡状态的能力;快速性指动态响应过程的快慢;准确性指稳态误差的大小,反映控制精度。
-
答案:
- 正确原因: 由被控对象、执行机构、测量装置、放大环节、给定环节、比较环节、校正环节组成。
- 详细解析: 被控对象是控制的设备;执行机构驱动对象;测量装置检测被控量;放大环节转换能量;给定环节产生输入;比较环节计算偏差;校正环节改善性能。
-
答案:
- 正确原因: 可分为恒值控制系统(如恒温箱)、随动控制系统(如雷达跟踪)、程序控制系统(如程控机床)。
- 详细解析: 分类依据是给定信号的变化规律。恒值给定不变;随动按未知时间函数变化;程序按已知时间函数变化。
-
答案:
- 正确原因: 给定输入量决定系统输出量的要求值;扰动输入量是系统不希望但又客观存在的外部干扰。
- 详细解析: 给定输入是系统的"目标",扰动输入是"拦路虎",会影响目标实现。
-
答案:
- 正确原因: 复合控制是开环控制(前馈补偿)与闭环控制(反馈控制)的结合。
- 详细解析: 优点是可以同时利用前馈的快速性和反馈的高精度,有效减小给定输入和扰动输入引起的稳态误差。
-
答案:
- 正确原因: 反馈通道将输出量引回输入端,与给定信号进行比较产生偏差信号。
- 详细解析: 控制器根据偏差信号进行修正,从而减小或消除偏差,实现闭环控制。
-
答案:
- 正确原因: 如果系统不稳定,受扰动后输出会发散,无法达到稳态,系统根本无法正常工作。
- 详细解析: 稳定性是对系统最基本的要求,只有稳定,才能谈论系统的快速性和准确性。
-
答案:
- 正确原因: 随动控制系统的给定值按未知时间函数变化;恒值控制系统的给定值保持不变。
- 详细解析: 随动要求跟随(如雷达),恒值要求保持恒定(如恒温箱)。
-
答案:
- 正确原因: 程序控制系统的给定值按一定的时间函数(预先编好的程序)变化,如程控机床。
- 详细解析: 区别于随动系统的未知变化,程序控制的变化规律是已知的、可预设的。
-
答案:
- 正确原因: 负反馈是指反馈信号与输入信号极性相反。主反馈必须是负反馈,因为正反馈会增大偏差,导致系统发散。
- 详细解析: 只有负反馈才能自动修正偏差,维持系统稳定。
-
答案:
- 正确原因: 执行机构直接驱动被控对象动作(如电动机);测量装置检测被控量并转换为与给定信号同物理量的信号(如传感器)。
- 详细解析: 两者一个在末端执行,一个在末端检测,配合完成闭环。
-
答案:
- 正确原因: 优点:结构简单、成本低、易维护。缺点:抗干扰能力差,控制精度低。
- 详细解析: 适合扰动小、精度要求不高的场合。
-
答案:
- 正确原因: 优点:抗干扰能力强,控制精度高。缺点:结构复杂,可能引入不稳定性。
- 详细解析: 通过反馈修正偏差,但也带来了相位滞后等问题。
-
答案:
- 正确原因: 局部反馈是内环回路的反馈,可采用正反馈或负反馈;主反馈是系统输出到输入的反馈,必须是负反馈。
- 详细解析: 局部反馈常用于改善内部环节性能,主反馈决定系统整体稳定性。
-
答案:
- 正确原因: 比较环节将测量装置反馈回来的被控量与给定输入量进行比较,产生偏差信号。
- 详细解析: 偏差信号是控制器进行调节的依据。
-
答案:
- 正确原因: 给定环节产生系统的输入信号;校正环节用于改善系统的动态和稳态性能。
- 详细解析: 校正环节可串联在前向通道,也可并联在局部反馈通道。
-
答案:
- 正确原因: 提高快速性可能引起超调增大、稳定性变差;提高精度可能降低快速性或影响稳定性。
- 详细解析: 设计时必须根据实际需求折中考虑。
-
答案:
- 正确原因: 按数学描述可分为线性系统和非线性系统,连续系统和离散系统。
- 详细解析: 线性系统满足叠加原理,非线性系统不满足。
5.计算题
【题目部分】
-
已知某系统的给定输入为 (r(t) = 5)(恒值),系统输出能稳定在5,但受到扰动后输出变为4.5,随后系统自身调节回5。这属于开环还是闭环?为什么?
-
某控制系统由电位器、放大器、电动机、测速发电机组成,请指出该系统中给定环节、执行机构、测量装置分别是什么。
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某开环控制系统前向通道放大倍数为100,反馈通道断开,输入为1V时,输出为多少?若受扰动导致放大倍数降为80,输出为多少?
-
同上题,若改为闭环系统,前向通道放大倍数为100,主反馈通道放大倍数为1,输入为1V时输出为多少?
-
已知某系统采用复合控制,给定输入为 (t),要求输出完全复现输入且无稳态误差。前向通道 (G(s)=1),请设计前馈补偿装置 (G_c(s))。
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某闭环系统前向通道传递函数为 (G(s)=10),反馈通道 (H(s)=0.1),求该系统的闭环传递函数。
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某温度控制系统,给定电压为5V,反馈电压为4.8V,求此时的偏差电压。
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某雷达跟踪系统,天线当前角度为30度,目标飞行器角度变为45度。若测量装置反馈的是当前角度,求偏差信号代表的目标角度差。
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某开环控制系统,输入信号为 (r(t)=2\sin(t)),输出为 (y(t)=4\sin(t))。求该系统的增益。
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某复合控制系统,按扰动补偿的前馈装置为 (G_c(s)),扰动通道为 (G_2(s)),要求完全补偿扰动影响,求 (G_c(s)) 的表达式。
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某闭环系统,输入为阶跃信号,系统输出响应为 (y(t)=1-e^{-2t}),求该系统的稳态误差。
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某负反馈系统,前向通道输出为100,反馈通道输出为99,求偏差信号。
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某系统反馈通道发生断线(开环),前向放大倍数 (K=50),输入为0.1,求输出。
-
某随动系统,给定输入为随时间变化的角位移,反馈为实际角位移。若某时刻给定为 (10^\circ),实际为 (9.8^\circ),求偏差角。
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某程序控制系统,预定程序为阶跃上升、斜坡保持、阶跃下降,该控制系统属于按什么信号分类?其给定信号的特点是什么?
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某恒值控制系统,设定温度为 (100^\circ C),受冷空气扰动温度降至 (95^\circ C),若要求无静差,应采用什么控制方式?
-
已知系统输入 (R(s)=\frac{1}{s}),闭环传递函数 (\Phi(s)=\frac{2}{s+2}),求输出 (Y(s)) 的时域表达式。
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某系统开环传递函数为 (G(s)=5),若加入单位负反馈,求闭环传递函数及稳态增益。
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某系统由两个环节并联组成,(G_1=2, G_2=3),输入为1,求总输出。
-
某系统由三个环节串联组成,增益分别为2、3、4,输入为0.5,求总输出。
【答案与详细解析】
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答案: 属于闭环控制。
- 正确原因: 系统受到扰动后,能自动调节回给定值,说明存在反馈机制。
- 详细解析: 开环系统无法检测输出偏差,受扰后输出会一直偏离;闭环系统利用反馈可自动修正。
-
答案: 给定环节是电位器;执行机构是电动机;测量装置是测速发电机。
- 正确原因: 电位器设定目标;电动机驱动负载;测速发电机检测转速并转为电压反馈。
- 详细解析: 根据各元件的物理功能进行判断。
-
答案: 扰动前输出为 (100 \times 1 = 100);受扰动后输出为 (80 \times 1 = 80)。
- 正确原因: 开环系统中,输出 = 输入 (\times) 前向增益,受扰动无法自动修正。
- 详细解析: 这是开环系统抗扰性差的典型表现。
-
答案: 输出为 (1 \times \frac{100}{1 + 100 \times 1} \approx 0.99)。
- 正确原因: 闭环传递函数 (\Phi = \frac{G}{1+GH})。
- 详细解析: 闭环系统即使前向增益很大,输出也会被限制在给定值附近,精度远高于开环。
-
答案: (G_c(s) = \frac{1}{G_2(s)})(其中 (G_2) 为输出到给定的前向通道)。
- 正确原因: 按给定补偿的复合控制,要实现完全不变性,前馈补偿需抵消原系统动态。
- 详细解析: 若 (G(s)=1),则 (G_c(s)=1) 即可实现输出紧跟输入。
-
答案: (\Phi(s) = \frac{10}{1 + 10 \times 0.1} = \frac{10}{2} = 5)。
- 正确原因: 闭环公式 (\Phi = \frac{G}{1+GH})。
- 详细解析: 此为纯比例反馈,闭环增益为5。
-
答案: 偏差电压为 (5 - 4.8 = 0.2V)。
- 正确原因: 偏差信号 = 给定信号 - 反馈信号。
- 详细解析: 这是比较环节的基本运算。
-
答案: 偏差信号代表 (45^\circ - 30^\circ = 15^\circ)。
- 正确原因: 给定角度 - 实际角度 = 偏差角度。
- 详细解析: 雷达系统利用该偏差驱动天线转动,直至偏差为0。
-
答案: 增益 (K = 4 / 2 = 2)。
- 正确原因: 开环增益等于输出幅值与输入幅值之比。
- 详细解析: 此系统为线性系统,幅值放大2倍。
-
答案: 需满足 (G_c(s) = \frac{1}{G_1(s)})((G_1) 为扰动到输出的通道)。
- 正确原因: 按扰动补偿完全不变性条件。
- 详细解析: 前馈补偿信号需与原扰动信号在输出端大小相等、方向相反。
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答案: 稳态误差为0。
- 正确原因: 输出 (y(t)=1-e^{-2t}),(t \to \infty) 时 (y(\infty)=1),给定输入阶跃为1。
- 详细解析: 误差 (e(\infty) = 1 - 1 = 0)。
-
答案: 偏差信号为 (100 - 99 = 1)。
- 正确原因: 偏差 = 前向通道输出(给定)- 反馈通道输出。
- 详细解析: 这是闭环比较环节的计算。
-
答案: 输出为 (50 \times 0.1 = 5)。
- 正确原因: 反馈断线即变为开环,输出 = 输入 (\times) 前向增益。
- 详细解析: 反馈通道失效,系统失去修正能力。
-
答案: 偏差角为 (10^\circ - 9.8^\circ = 0.2^\circ)。
- 正确原因: 给定角 - 实际角 = 偏差角。
- 详细解析: 随动系统要不断减小该偏差角。
-
答案: 按给定信号分类,属于程序控制系统。
- 正确原因: 给定信号按预先设定的程序规律变化。
- 详细解析: 特点是不受外界影响,按时间表执行。
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答案: 应采用闭环负反馈控制(如PI控制)。
- 正确原因: 开环无法自动纠偏;只有闭环带积分环节的控制器才能消除稳态误差。
- 详细解析: 恒值系统要求扰动后输出回归设定值,需负反馈。
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答案: (y(t) = 1 - e^{-2t})。
- 正确原因: (Y(s) = \frac{2}{s(s+2)} = \frac{1}{s} - \frac{1}{s+2})。
- 详细解析: 拉氏反变换后得到时域响应。
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答案: 闭环传递函数 (\Phi(s) = \frac{5}{1+5} = \frac{5}{6}),稳态增益为 (\frac{5}{6})。
- 正确原因: 单位负反馈 (\Phi = \frac{G}{1+G})。
- 详细解析: 只要输入为常值,稳态输出即为输入的 (5/6)。
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答案: 总输出为 ((2+3) \times 1 = 5)。
- 正确原因: 并联总传递函数等于各环节传递函数之和。
- 详细解析: 输入同时进入两个环节,输出叠加。
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答案: 总输出为 (0.5 \times (2 \times 3 \times 4) = 12)。
- 正确原因: 串联总传递函数等于各环节传递函数之积。
- 详细解析: 信号依次通过,逐级放大。