自动控制题库标准答案

第一章

1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？主要区别是有无输出量的反馈，将输出量和定值比较后形成差值反馈给对象的输入端，就是闭环控制，无此过程就是开环控制。

2. 电加热炉炉温控制中，热电阻丝端电压U及炉内物体质量M的变化，哪个是控制量？哪个是扰动？为什么？U是控制量，改变U可以控制温度的高低；M是扰动，它的增减对温度产生不希望的影响，即影响炉温的高低。

3. 简述自动控制所起的作用是什么？作用是在人不直接参与的情况下，使某些被控量按指定规律变化。

4．恒值调节和随动调节的区别是什么？恒值调节的给定量为一常值，随动调节的给定量是个随时间变化的不能预知的量。

5. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。

1）由热电偶测得炉温2）和给定温度值比较

3）温度差大于0，则减小电炉电压使炉温降低，反之则增大电压。

6．比较被控量输出和给定值的大小，根据其偏差实现对被控量的控制，这种控制方式称为

闭环控制。

7．简述控制系统由哪三大部分组成？测量，比较，控制

1．反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈答案a.负反馈

2．反馈控制系统的特点是：答案控制精度高、结构复杂

3．开环控制的特点是：答案控制精度低、结构简单

4．闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈

5．自控系统各环节的输出量分别为：给定量、反馈量、偏差、控制量输出量。6．自控系统的数学模型主要有以下三种：微分方程、传递函数、频率特性7．实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的

8．线性化是指在工作点附近用代替曲线。切线

9．传递函数等于输出像函数比输入像函数。

10．传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。

11．惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。

12．二阶系统阻尼系数＞1，系统就不会出现过调。

13．最佳阻尼系数ξ＝0.707。

14．小时间迟后环节可近似为惯性环节。

15．分析某一时间的误差可用：a.终值定理 b.误差级数 c.拉氏反变换。16．补偿控制特点是：可提高稳态精度，对暂态性能影响不大。

17．高阶系统暂态性能取决于离虚轴最近的闭环极点。

18．主导极点应满足：a. 离虚轴最近b.5倍距离内无其他零极点。

19．线性系统稳定,其闭环极点均应在〔S〕平面的左平面。

20．列举两个不可线性化的非线性环节：间隙、死区。

21．列举非线性系统相轨迹的常见形状特征。节点、焦点、鞍点、极限环。22．相轨迹趋向于极限环，系统出现周期振荡。

23．相轨迹趋向于有限值，系统稳定。

24．相轨迹趋向于无限远，系统不稳定。

25．简述等倾线法：状态方程之比并令为一常数得等倾线方程，绘等倾线，

从初始值开始按等倾线斜率不断改相轨迹走向直到最后。

26．二阶非线性用相轨迹法；高阶非线性用描述函数法进行分析。 27．描述函数是非线性环节输入正弦与输出正弦基波分量之比。

28．简述描述函数的求取步骤。求正弦输入下的输出函数，把输出函数按傅利叶级数展开求出基波分量即可。

29．等效频率特性不包围负倒相对描述函数，则非线性系统稳定。 30．等效频率特性包围负倒相对描述函数，则非线性系统不稳定。

31．负倒相对描述函数与等效频率特性相交，则非线性系统产生周期振荡。 32．采样频率ωs ＞2ωm （ωm 连续信号最大频率），才是不失真采样。 33．采样系统的动态过程用差分方程来描述。 34．求解差分方程可借助Z 变换。 35．计算机解差分方程常用迭代法。

36．由传函求脉冲传函的方法是：部分分式法展开，查典型函数Z 变换表。 37． F (z)对应的时间函数f （t ）的终值＝（Z-1）F(Z)再令Z=1

38．采样系统稳定的充要条件是，闭环脉冲传函的所有极点均位于单位圆内 39．双线性变换是令 Z=(W+1)/(W-1)

40．采样系统经过W 变换，就可用连续系统的分析方法进行分析了。 41．采样周期越大，系统稳态误差越大。 42．采样周期越大，系统稳定性越差。

43．采样系统的主导极点是：a.靠虚轴最近 b.靠单位圆最近的闭环极点。 44．用数字程序实现校正的方法是：脉冲传函变成差分方程，由迭代法编程 45．求采样系统差分方程的方法是：1按连续系统求传函2求脉冲传函3由迟后定理得差分方程

46．在波德图上进行采样系统校正的两种近似方法为：1看成连续系统2采样保持器看成惯性环节

47．采样系统校正采用数字校正比较方便。 48．写出误差级数中系数C j 的计算公式。

49．误差传函Φ（S ）=1/｛1+G0(S)｝

50．劳斯阵列表第一列中某项为零，其他各项均大于零，说明什么？临界稳定

第二章

1. 由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 2()(0)(0)s x s sx x '--。

2. 水位控制系统微分方程为i o dh

q q c

-=，其中,i o q q 为进出口水流量，c 和h 为水池底面积和水位，i q 和h 分别是控制量和被控量。如果o q k h =(k 为常数)，试将此非线性方

程在某个稳态工作点*

,q h 附近线性化。

由0q ?=

，因此原方程变为i q ?d h

?=（3分），用,i q h ??作为新的变量，重新写成,i q h

后，方程成为i dh C

q dt =（1分）

。 3. 如图质量、弹簧、摩擦系统，k 和r 分别为弹簧系数和摩擦系数，u(t)为外力，试写出系

统的传递函数表示()()/()G s y s u s =。牛顿第二定律u ky ry my '''--=（1分）拉氏变换后2()/()1/()y s u s ms rs k =++（3分）

23．机电控制系统中电压u(t)，转速Ω(t)分别为输入、输出量，各部分运动关系的laplace

变换为：

()()()M s Js f s =+Ω ()()E s b s =Ω ()()()()U s E s Ls R I s -=+ ()()M s dI s =

式中()M t 为力矩，()E t 为感应电动势，()I t 为感应电流，J 、f 、L 、R 、b 、d 为非零常数，试画出总的系统方框图。二个一阶惯性环节，二个比例环节，一个比较环节，可作合成框图（4分）

4. 试列举二种子系统常用的连结方式，并画出示意图。并联（图略）串联（图略） 6.将环节1()G s 的输出信号作为环节2()G s 的输入信号，则总的系统传递函数为 1()G s 2()G s 7. 二个环节1()G s 和2()G s 有相同输入，总的系统输出为二个环节输出的代数和，则总的系

统传递函数为 1()G s ＋2()G s 。

8.已知系统信号流图如左，试画出它的传递函数方框图。

11．线性系统的齐次性和叠加性是指什么？

齐次性()()f ax af x =，叠加性1212()()()f x x f x f x +=+ 2. 线性系统的特点是信号具有齐次性和叠加性。

1. 凡是具有叠加性和齐次性的系统称为线性系统。

13. 具有什么特性的系统是线性系统？具有齐次性和叠加性。

1. 信号流图中，进入节点的信号有二个流出分支，则每个支路信号的大小是原信号的

原值。

13. 什么是定常系统？若输入u(t)时输出为y(t)，则对任意τ，有u(t+τ)时输出为y(t+τ)

23．

如图液位系统，,i o Q Q 为进出口水流量，R 为出水管水阻，

水池底面积为C ，试建立液位系统的微分方程。00,i dH H Q Q C

Q dt R

-== （3分）0i dH H

C Q dt R

?+-=（1分）

－G 3

一、求系统传递函数。（每小题5分，共计15分）

1．求电路网络传递函数

G(S)=1/(LCS*S+RCS+1) G(S)=LCS*S/(LCS*S+RCS+1)

G(S)=RCS/(LCS*S+RCS+1) G(S)=β(R1CS+1)/ (CR1Sβ+1)

β=R2/(R1+R2 )

-R2/[R1(R1CS+1)] -1/(R1CS)

2．化简方框图，求传递函数

3．实验测得系统幅频渐近线如下图，求对应的传递函数。

4．某环节的特性由关系式

确定，求输入量R 在0.25附近作微小变化时的线性化增量方程。

ΔC=12.11ΔR

5．某环节的特性由关系式

确定，求输入量R 在R 。附近作微小变化时的线性化增量方程。

24. 求下列微分方程的Laplace 变换：

360,(0)0,(0)3x x x x x ++===&&&&

2()(0)(0)3(()(0))6()0s x s sx x sx s x x s '--+-+=（3分）2()3/(36)x s s s ?=++（1分）

25. 已知系统方框图如左，写出从U(s)到Y(s)的传递函数。前向通道为21()()G s G s ，反馈通道为3()G s （1分）

21321()/()()()/(1()()())y s u s G s G s G s G s G s =+（3分）

12. 试说明二个系统1()G s 和2()G s 是串联的。由1()G s 的输出信号作为2()G s 的输入，2()

G s 的输出为合成系统的输出，1()G s 的输入为合成系统的输入。

14. 倒立摆微分方程sin f ml mg θ

θ=-&&是非线性的，试说明如何在平衡点0O θ=附近作线性处理？

由于00sin 0.cos 1,θθ==在00θ=附近sin θ的Talor 展开为000sin sin cos ()θθθθθ=+-+L

G 2

G 3

D(S) U(S)

Y(S)

所以sin θθ≈，方程变为线性的：f ml mg θθ=-&&。

15. 复杂方框图简化应注意哪些原则？（至少列出四项）主通道流出（汇出）的二个信号可交换先后次序。流入主通道某环节()G s 入口的信号()x s 可先乘()G s 后流入()G s 出口。

流入主通道某环节()G s 出口的信号()x s 可先除以()G s 后流入()G s 入口。

24. 已知系统框图如左，试画出它的信号流图。

1. 输入u(t)，输出y(t)的延时为τ的系统，t 时刻输入u(t)得到t 时刻输出为。y(t+τ)

2. 传递函数阶次为n 的分母多次式的根被称为系统的极点，共有 n 个。 11. 试说明二个系统1()G s 和2()G s 是并联的。

1G 和2G 有相同的输入u ，1G 和2G 的输出之代数和为合成系统的输出。

13. 系统数学建模的主要步骤有哪四步？

建立物理模型，列写原始方程，选定合适的输入，输出及状态变量，以及实验验证。 2.如图L-R- C 电路，输入电压为u(t)，输出量为电容二端电压u c (t)，试确定其传递函数u c (s)/u(s)。

利用回路电压和为0：()L

c c L c

u i L u u R i cu ''=+=-（3分） Laplace 变换后2()/()/()c u s u s R LRCs LS R =++（1分）

12. 试说明二个系统1()G s 和2()G s 是反馈联结的。

1()G s 输出作为2()G s 的输入，2()G s 的输出和某个参考信号进行比较后的误差信号反向传

入1()G s 的输入端，称为反馈联接。

14. 什么是传递函数的零点，极点和传递系数？将传递函数写成1212()()()()/()()()m n G s kg s z s z s z s p s p s p =------L L ，则分子多项式的m 个根12,,m z z z L 称

为()G s 的零点，分母多项式的根12,,n p p p L 称为()G s 的极点，kg 称为()G s 的传递系数。 14. 简述非线性函数()y f x =在工作点()o o y f x =附近线性化的过程。

对某个工作点00()y f x =的T alor 级数展开2000()()()y y f x f x x O x '+?=+?+?。忽略高阶无穷小

2()O x ?，就有0()y f x x '?=?。因0()f x '是常值，故y ?和x ?呈线性关系。

15.串联校正环节的电路图如右图，a.求校正环节的传递函数。b.指出校正的类型(C 1>C 2)。c.使用该校正环节后对系统性能有何影响？（5分）

RC S

RC s G c 2111)(++=

超前校正（1分）

全面改善暂态性能，稳态误差不变，抗高频干扰性能会受到一些影响。（2分）

14. 在控制实践中，为什么总可以把一个模型作线

性化处理？

G 4 G 1 G 2 G 3

D(S)

u(S)

y(S) u(t)

u c (t)

U(s) E D(s) y 1 y(s) G 1 G 4 G 2 3

一般工业控制都只考虑在某一稳态工作点附近变化的情况，通过Talor 级数展开保留一

阶量，忽略高阶量，而一阶量就是线性变化的关系。

4. 最小相位系统是指系统的开环传递函数的零点和极点全在s 的左半平面上。 10. 数学模型是用来描述系统中各种信号或变量的传递和转换关系的。

第三章时域分析

30. 设系统开环传递函数为/(10.25)k s s +，若要求单位负反馈系统的阶跃响应有16%的超调，

则k 应取何值？闭环特征方程为2440s s k ++= 见2,1/n k k ωζ==（2分），又2

116%e πζζ--=得0.5ζ=, 令二者相等得4k =（2分）。

22. 试简述二阶系统222()/(2)n n n G s s s ωζωω=++中，阻尼比ζ对阶跃响应的影响。

21. 试列举系统校正中常用的时域静态指标和动态指标（至少各二项）

静态误差ss e 和开环比例系数，过渡过程的超调量%δ和调正时间s t 27. 已知系统结构如图，试确定使闭环稳定的开环增益k 的范围。

闭环特征方程4323320s s s s k ++++=（1分）用劳斯判据可得014/9k <<（3分）。

28. 画出 PID 环节的单位阶跃响应实验曲线。

37. 二阶闭环系统传递函数标准型为222

/(2)n n n s s ωξωω++，

其中称ξ为系统的阻尼系数，n ω为自然振荡角频率。 22. 为什么在工程实践中将临界稳定看成不稳定？

30. 二阶系统0.6,5/n rad s ξω==，输入信号为单位阶跃函数时，求输出信号的峰值时间p t 和

超调量%δ 2

1,%12

p n t e

ζδωζ-

=-（1分）0.785p t =秒，%9.5%δ=（3分）

34. 随动系统如图所示，其中()0.5/(10.2)P s s s =+，试求速度反馈增益τ，使闭环系统出现

临界阻尼的非振荡阶跃响应。并计算其调节时间(5)s t ?=。前向通道为内闭环和1k 的串联，其传递函数为

2100

()5(10.5)100

G s s s τ=

+++（5分）,

见10n ω=，要求临界阻尼1ζ=，则25(10.5)n ωζτ=+

P(s)

s τ

R(S)

Y(S)

k s(s 2

+s+1)(s+2)

u y

得6τ=（3分），3

0.3s n

t ζω=

=秒（2分）

。

16. 说明Ⅰ型系统在单位阶跃作用下的稳态误差为0。

由于00()()lim ()lim 1()s s sR s E sE s G s →→∞==+ 其中0()1

(),()G s R s G s s s

==（0()G s 中无积分环节）

因此0

01()lim

1()s E G s s

→∞==+

31. 已知开环传递函数为()G s =16/(10.25)s s +，求其单位负反馈系统阶跃响应的超调量

%δ和调节时间s t (5)?=。闭环传递函数为2216/(0.2516)64/(464)s s s s ++=++得

8,0.25n ωζ==（2分）再求得 1.5s t =秒，%44%δ=（2分）

18. 简述什么是稳定平衡点，什么是不稳定平衡点？使物体暂时偏离平衡点的干扰力消失后，经过有限时间后，物体能再回到该平衡点上，这样的平衡点称为稳定平衡点，反之，则该点为不稳定平衡点。

27. 已知系统特征方程为322091000s s s +++=，用劳斯判据判别系统的稳定性。列劳斯表，（3分）见第一列各数均为正，系统稳定（1分）

30. 已知开环传递函数为/(10.25)k s s +，若要求单位负反馈系统的阶跃响应超调为16%，则

k 应取何值？

32. 单位反馈系统的闭环传递函数为222

()/(2)n n n G s s s ωζωω=++在单位阶跃作用下的误差

响应为24()2t t e t e e --=-，求系统的阻尼比ζ和自然频率n ω。2111

()241()E s s s G s s

=-=?+++ 得 4()(6)G s s s =+，闭环为24

s s ++（3分）从而2

1.5n ωζ== （1分）

31. 单位负反馈系统的闭环传递函数为222

()/(2)n n n G s s ωζωζω=++，在单位阶跃作用下的误

差响应为()(sin cos )t e t e t t -=+，求系统的阻尼比ζ和自然频率n ω。

20()(2)/(22)1/(1())E s s s s G s s =+++=+得0()2/(2)G s s s =+ （2分）

， 34. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为()/(2)P s k s s =+ 1）判断使闭环系统稳定的k 值范围

）要使系统的阻尼比为2ζ，求相应的k 值和这时的自然频率n ω 3）求以上参数时闭环阶跃响应C(t)

闭环特征方程22,0s s k k ++>闭环稳定（2分），

22n ζω=

得2n k ω=（4分） ()1(cos sin )t C t e t t -=-+ （4分） 16. 系统的开环传递函数为()()/()G s P s Q s =，()P s 和()Q s 分别为m 阶和n 阶多项式，试说明什么是O 型系统，Ⅰ型系统，Ⅱ型系统？若()Q s 不含0s =的极点，称为O 型系统，含有

一个（二个）0s =的极点，则分别称为I 型（Ⅱ型）系统。

34. 系统结构图如下所示，已知()G s 的单位阶跃响应为21t e --

1）求()G s

2）当()G s 改为1/s+2，且()101()r t t =?时，求系统的稳态输出值()c ∞

3）指出系统输出动态响应的类型（过阻尼，欠阻尼，临界阻尼，无阻尼）

122(1)(2)t L e s s ---=

+ 得2

()2

G s s =+（3分）

内闭环传递函数为1/(7)s +，合成传递函数为21/(915)s s ++ 20102()lim

9153

s s c s s s →∞=?=++ （5分） 1.161ζ=>过阻尼（2分）

10. 增加偶极子，几乎不影响系统的动态性能，而会较大影响系统的静态性能。 8. 衰减振荡过程中，调节时间和超调量是二个最常用的瞬态指标。

16. 说明I 型系统在单位阶跃作用下的稳态误差为0。

由于00()()lim ()lim ,1()s s sR s E sE s G s →→∞==+ 其中00()1

(),()(()G s R s G s G s s s ==为O 型系统，

0(0)G 为有穷值。因此001

()lim1/(1())0s E G s s

→∞=+=。

21. 二阶系统闭环标准形式为222

()/(2)n n n G s s s ωζωω=++，试画出阻尼比为1ζ>和1ζ=二种

情况下阶跃响应的输出示意图。用什么名称称呼这二种情况？ 1ζ>为过阻尼， 1ζ=为临界阻尼，响应曲线图略。

30. 已知开环传递函数为G(s)=16/s(1+0.25s)，求其单位负反馈系统阶跃响应的调节时间t s 和

超调量%(5)δ?=

31. 如图位置随动系统，当()r t 为单位阶跃时，求输出()c t 的静态位置误差。内闭环传递函数为1/(1)s s +（1分），因此I 型系统在单位阶跃下静态位置误差为0（3分）

31. 如图位置随动系统，当r(t)=t 时，求c(t)

内闭环传递函数为1/(1)s s +（2分） 0

lim1/(1)1v s k s →=+=，1/

1ss v e k ==（2分）

30. 设系统特征方程为043234=++++s s s s ，分析系统稳定性。

自动控制系统试题库(改)

一、填空题 1、直流调速的种类有：改变电枢电压、电枢串电阻、弱磁调速。 2、实现无静差调速，则需要在控制电路中包含有积分环节。 3、比例调节器的输出量完全取决输入量。 4、多环控制系统的校正步骤为：先校正环。校正好后，并通过适当的等效变换、简化处理，再校正环。 5、典型Ⅰ型系统中，若以快速性为主，则宜取ζ= ，若以稳定性为主，则宜取ζ= 。 6、α=β配合控制的有环流可逆调速系统中存在的是环流。 7、两组晶闸管装置组成的可逆线路有两种接线方式为和。 8、直流电动机有两个独立的电路：电枢回路与励磁回路。 9、积分环节的输出量取决于积分环节的大小。 10、比例—积分调节器兼顾了系统的快速性和实现无静差的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。 11、根据转速方向和它与电磁转矩间的关系，可分成四种工作状态：正向运行、正向制动、反向运行、反向制动。 12、双闭环调速系统的两个调节器一般采用调节器，实行联接。 13、采用比例调节器的调速系统，依靠系统的与的偏差进行工作，是一种有静差的调速系统。 14、自动调速指的是：由转速负反馈自动调节转速。 15、最大超调量是输出量与稳态值的最大偏差与稳态值之比。 17、有静差调速系统，其自动调节作用只能尽量减少系统的静差，而不能完全消除静差。 18、积分环节的输出量，取决于输入量对时间的累积过程。 19、反向运行的情况与正向运行相类似，只是由反组取代了正组。电压、电流、转矩与正向运行相反。 20、反馈控制的一般规律是：要想维持某一被控量不变或少受内部和外部干扰的影响，

只要引入该量的__反馈量__与__给定量__进行比较，用它们的___偏差__进行控制，组成__________即可。 21．直流电动机调压可获得调速，直流电动机调励磁可获得调速。 22．双闭环调速系统在稳定时，控制电压Ｕct的大小取决于。23．在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压U d较之负载变化前是(增加、减少、不变)。 24．在单极式可逆ＰＷＭ变换器中，随着负载的减小，电流将（连续还是断续），方向将（来回改变还是不变）。 25、若要实现无静差调速，应采用___________________或_____________________等。 26、非独立控制励磁的调速系统的调磁调速部分是_______________的闭环结构。 27、非独立控制励磁的调速系统调磁调速双闭环结构中，电动势环为，励磁电流环为。 28集成运算放大器的最大输出功率是有限的，一般不能直接驱动较大负载电流必须外加 29要满足系统的稳态精度的要求又要保证系统的稳定性，而且还要自有一定的裕量，必须设计合适的，使其达到期的性能指标． 30 在典型Ⅰ型系统中，当ζ=，此时系统对阶跃响应的超调量为。二、判断题 1、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，相位控制由于导通波形是工频正弦波一周期的一部分，低速时转速脉动较大。（） 2、在晶闸管调压调速电路的控制方法中，通断控制由于采用了“零”触发的控制方法，几乎不产生谐波污染。( ) 3、静止可控整流器在控制作用的快速性方面是微秒级的，而变流机组是秒级的。（） 4、电流转速双闭环调速系统在正常运行时，转速调节器是不会达到饱和状态的。（）

《自动控制原理》典型考试试题

《自动控制原理》典型考试试题（时间120分钟）院/系专业姓名学号第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求一、（共15分）已知系统的结构图如图所示。请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。 G4 H1G3 G1 G 2 N(s)C(s) R(s) - -+ + + 二、（共15分）已知系统的结构图如图所示。试求传递函数 )()(s R s C ，) () (s N s C 。三、（共15分）已知系统的结构图如图所示。试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) - + 四、（共15分）系统结构图如图所示，求X(s)的表达式

G4(s)G6(s) G5(s)G1(s) G2(s) N(s) C(s) R(s) -- G3(s) X(s) 五、（共15分）已知系统的结构图如图所示。试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)和C(s)/D(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) -+ D(s) G3G4 六、（共15分）系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数 ) () (s R s C 。七、（15分）试用结构图等效化简求题图所示各系统的传递函数 ) () (s R s C

一、（共15分）某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。二、（共10分）设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。三、（共15分）已知系统结构图如下所示。求系统在输入r(t)=t 和扰动信号d(t)=1(t)作用下的稳态误差和稳态输出)(∞C 2/(1+0.1s) R(s) - C(s) 4/s(s+2) E(s) D(s) 四、（共10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 2()(2)(4)(625) K G s s s s s = ++++ 试确定引起闭环系统等幅振荡时的K 值和相应的振荡频率ω 五、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为 1 2 ) 1()(23++++=s s s s K s G α 若系统以2rad/s 频率持续振荡，试确定相应的K 和α值第三章：主要包括稳、准、快3个方面稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。相对稳定性判断，主要是稳定度问题，就是要求所有极点均在s=-a 垂线左测问题，就是将s=w-a 代入D(s)=0中，再判断稳定快速性主要是要记住二阶系统在0<ξ<1时的单位阶跃响应公式以及指标求取的公式。准确性主要是稳态误差的公式以及动态误差级数两方面

自动控制系统习题题目和答案

习题解答（供参考）习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ?==??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，且在不同转速下额定速降不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V ?min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??=

自动控制原理试题库(含答案)

一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω2，阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ，该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?，其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉

自动控制原理期末考试复习题及答案

一、填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_，极点为_-2__，增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是：信号线、比较点、传递环节的方框和引出点。 4、我们将一对靠得很近的闭环零、极点称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_幅值条件__确定根轨迹上各点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是： A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统

自动控制总结复习题库.doc

一：填空题 1、控制系统的基本要求是（稳定性）、（快速性）、（准确性）。 2、线性定常控制系统的传递函数是零初始条件下，（输出变量）与（输入变量）的拉氏变换之比。 3、一个稳定的线性系统的稳态误差取决于（系统型别）、（开环增益）与（输入信号的类型和幅值）。 4、常用的校正方式有（串联校正）、（反馈校正）、( 前馈校正 ) （复合校正）。 5、反馈控制原理是（利用偏差消除偏差）。 6、线性系统的基本特性是可以应用叠加原理，即具有（齐次性）与（可叠加性）。 7、一个线性定常控制系统稳定的充分必要条件是（闭环极点均严格位于 s 左半平面）。 8、线性系统的频率特性包括（幅频特性）与（相频特性）。 9、若负反馈前向通道的传递函数为 G （ s ），反馈通道的传递函数为 H （s ），则开环传递函数为（ G (s) H (s) ），闭环传递函数为（ G( s) ）。 G(s)H ( s) 1 10、在斜坡函数的输入作用下，（0）型系统的稳态误差为无穷大。 11、在斜坡函数的输入作用下，（Ⅱ）型系统的稳态误差为零。 12、一阶惯性环节的传递函数 1 ，它的幅频特性的数学式是（ 1 ）， Ts 1 1 2 T 2 它的相频特性的数学式是（arctan T ）。 13、已知系统的开环传递函数为 G (s) 3s 3 2 , 称之为（Ⅰ）型系统，系 s(s 3s 2) 统的开环极点为（ -1 ），（ -2 ），（ 0），零点为（ -1 ）。 1 14、惯性环节的传递函数表达式为 G （s ）=（）。 Ts 1 15、一阶微分环节的传递函数表达式为 G （s ）=（ Ts 1 ）。 16、积分环节的传递函数表达式为 G （ s ）=（ 1 ）。 s 17、在斜坡函数的输入作用下，（0）型系统的稳态误差为无穷大。 18、函数 f (t ) 3e 6t 的拉氏变换式是（ 3 ）。 s 6

自动控制系统试题

一、选择题 1. 带有比例调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（ A ） A、零； B、大于零的定值 C、小于零的定值； D、保持原先的值不变 1、无静差单闭环调速系统，稳态时，转速的给定值与反馈值相同，此时调节器的输出（ D ）。 A、为0 B、正向逐渐增大 C、负向逐渐增大 D、保持恒定终值不变 1、下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是 A、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的 B、反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动 C、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定 D、系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 3. 无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是（ D ） A、消除稳态误差； B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应 C、既消除稳态误差又加快动态响应； D、加快动态响应 4．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是 ( B ) A．PID B．PI C．P D．PD 4、双闭环调速系统在稳定运行时，控制电压Uct的大小取决于（ C ）。 A、Idl B、n C、n和Idl D、α和β 4．双闭环调速系统中，在恒流升速阶段时，两个调节器的状态是( A ) A. ASR饱和、ACR不饱和 B. ACR饱和、ASR不饱和 C. ASR和ACR都饱和 D. ACR和ASR都不饱和 4、双闭环直流调速系统的起动过程中不包括 A、转速调节阶段 B、电流上升阶段 C、恒流升速阶段 D、电流下降阶段 4、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是 A、饱和非线性控制 B、转速超调 C、准时间最优控制 D、饱和线性控制 4、转速、电流双闭环调速系统起动时，转速调节器处于 B 。 A、调节状态 B、饱和状态 C、截止状态

自动控制原理-期末考试试题卷

洛阳理工学院 2010/2011 学年第二学期自动控制原理期末考试试题卷（B）适用班级：B 考试日期时间：适用班级：一、判断题。正确的打√，错误的打×。(每小题1分，共10分) 1.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。（） 2.劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。（） 3.频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。( ) 4.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。（） 5.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和微积分环节决定( ) 6.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0 ω=时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从正虚轴开始。（） 7.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。（） 8.Ⅰ型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。（） 9.控制系统分析方法中，经典控制理论的分析方法有频域分析法、根轨迹分析法、时域分析法。（） 10.已知某校正网络传递函数为 1 () 1 s G s as + = + ，当满足a>1条件时，则该校正网络为滞后校正网络。（）二、单选题(每小题2分，共20分) 1.下述（）属于对闭环控制系统的基本要求。（A）稳定性（B）准确性（C）快速性（D）前面三个都是 2.分析线性控制系统动态性能时，最常用的典型输入信号是（）。（A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数（C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数 3.典型二阶系统阻尼比等于1时，称该系统处于（）状态。（A）无阻尼（B）欠阻尼（C）临界阻尼（D）系统不稳定或临界稳定 4.稳定最小相位系统的Nyquist图，其增益（幅值）裕度（）。（A）0 hdB<（B）0 hdB>（C）1 hdB<（D）1 hdB> 5.单位反馈控制系统的开环传递函数为 4 () (5) G s s s = + ，则系统在()2 r t t =输入作用下，其稳态误差为（）。（A）10 4 （B） 5 4 （C） 4 5 （D）0 6.一个线性系统的稳定性取决于（）。（A）系统的输入（B）系统本身的结构和参数

自动控制练习题

题1-1 根据题图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。解（1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?；（2）系统方框图如图解所示。题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。

解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。题1-3图为谷物湿度控制系统示意图。在谷物磨粉的生产过程中，有一个出粉最多的湿度，因此磨粉之前要给谷物加水以得到给定的湿度。图中，谷物用传送装置按一定流量通过加水点，加水量由自动阀门控制。加水过程中，谷物流量、加水前谷物湿度以及水压都是对谷物湿度控制的扰动作用。为了提高控制精度，系统中采用了谷物湿度的顺馈控制，试画出系统方块图。解系统中，传送装置是被控对象；输出谷物湿度是被控量；希望的

谷物湿度是给定量。系统方框图如图解所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 2-1 已知系统传递函数 2 32 )()(2++=s s s R s C ，且初始条件为1)0(-=c ，0)0(=c ，试求系统在输入)(1)(t t r =作用下的输出)(t c 。解系统的微分方程为 )(2)(2) (3)(2 2t r t c dt t dc dt t c d =++ （1）考虑初始条件，对式（1）进行拉氏变换，得 s s C s sC s s C s 2)(23)(3)(2=++++ （2） 22 141) 23(23)(22++ +-=++-+-=s s s s s s s s s C ∴ t t e e t c 2241)(--+-= 2-2 已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t t e e t c --+-=221)(，试求系统的传递函数。

自动控制系统练习题

1.我们通常按照控制系统是否设有反馈环节来进行分类：设有反馈环节的，称为闭环控制系统；不设有反馈环节的，称为开环控制系统。 2.反馈控制可以自动进行补偿，这是闭环控制的一个突出的优点。 3.自动控制系统按输入量变化的规律分为：恒值控制系统、随动系统、过程控制系统。 4.恒值控制系统、随动系统各有什么特点？ 5.恒值控制系统是最常见的一类自动控制系统，如自动调速系统、恒温控制系统、恒张力控制系统等。 6.自动控制系统的性能通常是指系统的稳定性、稳态性能和动态性能。 7.对任何自动控制系统，首要的条件便是系统能稳定正常运行。 8.系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统的准确程度。若稳态误差等于0，则系统称为无静差系统；若稳态误差不等于0，则称为有静差系统。 9.我们通常把系统的输出量进入并一直保持在某个允许的足够小的误差范围（称为误差带）内，即认为系统已进入稳定运行状态。 10.动态性能指标通常用最大超调量、调整时间、振荡次数来衡量。 11.最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能，调整时间反映了系统的快速性，稳态误差反映了系统的准确度。一般说来，我们总是希望最大超调量小一点，振荡次数少一点，调整时间短一些，稳态误差小一点。总之，希望系统能达到稳、快、准。 12.书15页1-5判断下列系统属于哪一类系统？电饭煲、空调机、燃气热水器、仿形加工机床、母子钟系统、自动跟踪雷达、家用交流稳压器、数控加工中心、啤酒生产自动线。 13.常用的转速检测元件有直流测速发电机、交流测速发电机、光电传感器、增量编码盘等。 14.转子是电动机的转动部分，通常称它为电枢。 15.直流电动机结构的主要特征是具有换向器和电刷。 16.直流电动机的转速n的大小，主要取决于电枢电压Ua. 17.直流电动机的起动转矩很大，这也是直流电动机的一大优点（起动时还要注意起动电流不可过大）。 18.直流电动机不允许直接起动。通常采取的办法是降低加在电枢两端的电压，或在电枢回路中串接附加起动电阻。 19.直流调速系统中调速采用的主要方法是：改变电枢电压Ua来改变转速。 20.对笼型三相异步电动机，变频调速是高性能调速的主要方式。 21.晶闸管电路有许多保护环节，其中主要是过电压保护和过电流保护。 22．单相晶闸管交流调压电路，可以采用两只反并联的普通晶闸管（也可采用一只双向晶闸管）与负载电阻串联构成主电路。 23.双极晶体管（BJT）有空穴和电子两种载流子参与导电，是全控型器件。 24.绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的特性兼有MOSFET和BJT的优点。 25.以下（）是半控型器件。晶闸管二极管双极晶体管绝缘栅双极型晶体管 26.在经典控制理论中，通常采用的方法为时域分析法、频率特性法、根轨迹法。 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.

自动控制原理期末考试题A卷

A 卷一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。 2、对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。 3、闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的，终止于开环传递函数的或无穷远。 4、 PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为。 5、香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、设系统的传递函数为G （S ）＝1 52512++s s ，则系统的阻尼比为（）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25 1 2、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、伯德图中的低频段反映了系统的（）。 A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．抗高频干扰能力 D ．.以上都不是 4、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定

自动控制原理试题库(含答案)

课程名称: 自动控制理论（A/B 卷闭卷）一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω ，阻尼比=ξ ，该系统的特征方程为，该系统的单位阶跃响应曲线为。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为。 6、根轨迹起始于，终止于。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) 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 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点； B 、在积分环节外加单位负反馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。

自动控制原理试题及答案

自动控制原理一、简答题：（合计20分,共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分,共2个小题，每题10分） 1）确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调节时间s t 和峰值时间p t ； 2）当()21(),()4sin 3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。

四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1）计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2）计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分,共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2 ，求： 1）确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2）前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。（合计20分,共2个小题，每题10分） (rad/s)

自动控制原理期末考试题

《自动控制原理B 》试题A 卷答案一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( D )。 A ．(1)0s s += B. (1)50s s ++= C.(1)10s s ++= D.与是否为单位反馈系统有关 2．梅逊公式主要用来（ C ）。 A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 3．关于传递函数，错误的说法是 ( B )。 A.传递函数只适用于线性定常系统； B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C.传递函数一般是为复变量s 的真分式； D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4．一阶系统的阶跃响应（ C ）。 A ．当时间常数较大时有超调 B ．有超调 C ．无超调 D ．当时间常数较小时有超调 5. 如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（ A ） A ． 0型系统 B. I 型系统 C. II 型系统 D. III 型系统二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共10分） 1．一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、__准确性___。 2.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的数学模型来描述。 3. 控制系统的基本控制方式为开环控制和闭环控制。 4. 某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s ，反馈通路的传递函数为()H s ，则系统的开环传递函数为()()G s H s ，系统的闭环传递函数为 () 1()() G s G s H s + 。 5 开环传递函数为2(2)(1) ()()(4)(22) K s s G s H s s s s s ++= +++，其根轨迹的起点为0,4,1j --±。 6. 当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将增大。 7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之积。三、简答题（本题10分）图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？

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s(s+5)(s+15)(1) G(s)=750解： s(G(s)=1051s+1)s+1)(15 1ω1=5ω 2=1520lgK=20dB ω=0ω=∞-90 φ)=-90o ( ω)=-270)=-270o φ( ω)=(2s+1)(8s+1) (3) G(s)=10解：20lgK=20dB ω1=0.125ω2=0.5 ω=0ω=∞0)=0o φ ( ω)=-180)=-180o φ( ω)= s(s-1)(5) G(s)=10解： 20lgK=20dB ω1=1 ω=0ω=∞-270φ)=-270o ( ω)=-180)=-180o φ( ω)=s 2(s+0.1)(s+15)(7) G(s)=10(s+0.2)解： s 2(10s+1)(0.67s+1)= 1.33(5s+1) 20lgK=2.5dB ω1=0.1ω2=0.2 ω3=15 ω=0ω=∞-180φ)=-180o (ω)=-270)=-270 o φ(ω)= (a) 20lg K =20K =10 10G(s)=(0.1s+1) (b) 20lg K =-20K =0.10.1s G(s)=(0.05s+1) 5-2 已知单位负反馈系统开环传递函数，试绘制系统开环对数频率特性曲线。 5-4 已知系统的开环幅频率特性曲线，写出传递函数并画出对数相频特性曲线。

(d) 20lg K =48 K =251 251G(s)=(s+1)(0.1s+1)(0.01s+1) (c) s 100G(s)=(100s+1)K =100 (0.01s+1) (c) s 100G(s)=(100s+1)K =100 (0.01s+1) (e)由图可得： 20lgM r =4.58dB M r =1.7得：1 =1-ζ2 2ζ1=±0.94ζ 2=±0.32 ζ=0.3ζωr ω=1-2 ζ2 n ω=50 n s 100G(s)=[(0.02s)2+0.01s+1)] =1000ωK= 2T ζ=0.01 T 1)22 =(=0.02 2n ω (a)系统不稳定 (b) (c) ω=0+ (d) (e) ω系统稳定 (f) 5-7 已知奈氏曲线，p 为不稳定极点个数，υ为积分环节个数，试判别系统稳定性。

自动控制原理试题库(含参考答案)

一、填空题（每空1分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为() G s，则G(s) 为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， ω，则无阻尼自然频率= n 7 其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。

5、设系统的开环传递函数为2(1)(1) K s s Ts τ++ arctan 180arctan T τωω--。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的。 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。是指闭环传系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性和快速性，其中最基本的要求是稳定性。 2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。 3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、传递函数等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。

自动控制原理试题库套和答案详细讲解

可编辑word,供参考版！一、填空（每空1分，共18分） 1．自动控制系统的数学模型有、、、共4种。 2．连续控制系统稳定的充分必要条件是。离散控制系统稳定的充分必要条件是。 3．某统控制系统的微分方程为： dt t dc ) (+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。 4．某单位反馈系统G(s)= ) 402.0)(21.0() 5(1002 +++s s s s ，则该系统是阶型系统；其开环放大系数K= 。 5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：则该系统开环传递函数G(s)= ； ωC = 。 6．相位滞后校正装置又称为调节器，其校正作用是。 7．采样器的作用是，某离散控制系统 ) ()1() 1()(10210T T e Z Z e Z G -----= （单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为。二. 1. 求：) () (S R S C （10分） R(s)

2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分）四．反馈校正系统如图所示（12分）求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss. （2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？可编辑word,供参考版！

五.已知某系统L（ω）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G（s）（2）求其相位裕度γ （3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax=? 六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。（1）（2）（3）

自动控制原理题库(经典部分)解读

《自动控制原理》题库一、解释下面基本概念 1、控制系统的基本控制方式有哪些？ 2、什么是开环控制系统？答：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。 3、什么是自动控制？答：自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。 4、控制系统的基本任务是什么？ 5、什么是反馈控制原理？ 6、什么是线性定常控制系统？ 7、什么是线性时变控制系统？ 8、什么是离散控制系统？ 9、什么是闭环控制系统？ 10、将组成系统的元件按职能分类，反馈控制系统由哪些基本元件组成？ 11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种？ 12、典型控制环节有哪几个？ 13、典型控制信号有哪几种？ 14、控制系统的动态性能指标通常是指？ 15、对控制系统的基本要求是哪几项？ 16、在典型信号作用下，控制系统的时间响应由哪两部分组成? 17、什么是控制系统时间响应的动态过程？ 18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？ 19、控制系统的动态性能指标有哪几个？ 20、控制系统的稳态性能指标是什么？ 21、什么是控制系统的数学模型？ 22、控制系统的数学模型有： 23、什么是控制系统的传递函数？ 24、建立数学模型的方法有? 25、经典控制理论中，控制系统的数学模型有?

26、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么? 27、控制系统的分析法有哪些？ 28、系统信号流图是由哪二个元素构成？ 29、系统结构图是由哪四个元素组成？ 30、系统结构图基本连接方式有几种？ 31、二个结构图串联连接，其总的传递函数等于？ 32、二个结构图并联连接，其总的传递函数等于？ 33、对一个稳定的控制系统，其动态过程特性曲线是什么形状？ 34、二阶系统的阻尼比10<<ξ，其单位阶跃响应是什么状态？ 35、二阶系统阻尼比ξ减小时，其阶跃响应的超调量是增大还是减小？ 36、二阶系统的特征根是一对负实部的共轭复根时，二阶系统的动态响应波形是什么特点？ 37、设系统有二个闭环极点，其实部分别为：δ＝－2；δ＝－30，问哪一个极点对系统动态过程的影响大？ 38、二阶系统开环增益K 增大，则系统的阻尼比ξ减小还是增大？ 39、一阶系统可以跟踪单位阶跃信号，但存在稳态误差？不存在稳态误差。 40、一阶系统可以跟踪单位加速度信号。一阶系统只能跟踪单位阶跃信号（无稳态误差）可以跟踪单位斜坡信号（有稳态误差） 41、控制系统闭环传递函数的零点对应系统微分方程的特征根。应是极点 42、改善二阶系统性能的控制方式有哪些？ 43、什么是二阶系统？什么是Ⅱ型系统？ 44、恒值控制系统 45、谐振频率 46、随动控制系统 47、稳态速度误差系数K V 48、谐振峰值 49、采用比例－微分控制或测速反馈控制改善二阶系统性能，其实质是改变了二阶系统的什么参数？。 50、什么是控制系统的根轨迹？ 51、什么是常规根轨迹？什么是参数根轨迹？ 52、根轨迹图是开环系统的极点在s 平面上运动轨迹还是闭环系统的极点在s 平面上运动轨迹？ 53、根轨迹的起点在什么地方？根轨迹的终点在什么地方？ 54、常规根轨迹与零度根轨迹有什么相同点和不同点？ 55、试述采样定理。

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自动控制理论 2011年7月23日星期六