山东大学自动控制原理试题及答案
山东大学网络教育自动控制原理-专期末考试试题及参考答案
要求：保持稳态误差不变，且校正后系统的相角裕度
1）画出原系统的Bode图
2）确定串联超前校正装置的传递函数；（要有必要的步骤，不用校验）
解：1)c= 20= 26.6
2) Gc(s) = 1+0.084s/ 1+0.03s
4、已知控制系统如图3所示，求：
（1）当K= 0时，确定系统的阻尼系数不无阻尼振荡频率a，和单位斜坡输入信号作用时系统的稳态误差eu。
自动控制原理
一、计算题（135分）
1、试用结构图简化方法求图2所示系统的传递函数Y（S）/R（S）。
解：Y(s)/R(s) =G3+G1G2/[ 1 +G2G5+G1G4]
2、已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图4示。
1）求系统的开环传递函数；
2）此时系统的相角裕度？=？，
3）画出相应的对数相频特性曲线。
（2）当z= 0.707时，试确定系统中的K值和单位斜坡输入时系统的稳态误差。
5、已知负反馈系统的开环传递函数为
要求：保持稳态误差不变，且校正后系统 26.6
2) Gc(s) = 1+1.24s/ 1+6.1s
7、解：
8解：
自动控制原理题目（含答案）
自动控制原理题目（含答案）自动控制原理题目(含答案)《自动控制原理》复习参考资料一、基本知识11、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。
2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。
3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。
4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。
5、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。
6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数, 与外作用及初始条件无关。
7、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G1(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。
8、系统前向通道传递函数为G（s），其正反馈的传递函数为H （s），则其闭环传递函数为G（s）/(1- G（s）H（s）)。
9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G（s），则闭环传递函数为G（s）/(1+ G（s）)。
10、典型二阶系统中，ξ=0.707时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为4.3%。
11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。
12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。
13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。
14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。
15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。
16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。
17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。
18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t越小，即快速性越好s19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。
20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。
山东大学自动控制原理网上练习题
结论：开环传递函数位于 s 平面右半边的极点个数 P=0，开环频率特性包围 (-1,j0)点两圈，故闭环系统不稳定。
3）设 T1 = T2 在图 1 中 s 沿 DEFAB 曲线变化时，开环传递函数频率特性曲线如图 8 所示:
在图 1 中的 B 点，s=-jε，
在 图 1 中 BC 曲 线 的 中 点 ，
【求微分传递函数】 例1: 求取如图所示电路的传递函数 I（s）/U（s） 。图中 为铁心线圈磁链，R 为线圈电阻。
解：描述铁心线圈特性的微分方程式为：
其中磁链ψ(i)是流经线圈电流的函数。
其中， I 0 i (0) 为工作点电流；
d (i ) di
iI0
为在工作点 Q 两侧微小区域内的常值。
在图 1 中的 C 点，
即开环频率特性曲线沿虚轴 s=ε 正半轴趋向于无穷大。
s 沿图 1 中的绿线从 B 点变化到 C 点时，开环传递函数频率特性曲线沿图 9 s 沿图 1 中的蓝线从 C 点变化到 D 点时 中的绿线从 B 点变到 C 点。 【分析类同】 ， 开环传递函数频率特性曲线沿图 10 中的蓝线从 C 点变到 D 点。 结论：开环传递函数位于 s 平面右半边的极点个数 P=0，开环频率特性正好 穿过(-1,j0)点，故闭环系统处于临界稳定状态。
讨论开环传递函数频率特性曲线在无穷大处的轨迹： 在图 1 中 BC 曲线的中点, 在图 1 中的 C 点，s=ε，
即开环频率特性曲线沿虚轴 在图 1 中的 B 点，s=-jε 正半轴趋向于无穷大。
故 s 沿图 1 中的绿线从 B 点变化到 C 点时， 开环传递函数频率特性曲线沿图 3 中的绿线从 B 点变到 C 点。 在图 1 中的 C 点，
在图 1 中 CD 曲线的中点， 在图 1 中的 D 点，
山大继续教育自动控制原理期末考试答案
词汇第一章自动控制 ( Automatic Control) ：是指在没有人直接参与的条件下，利用控制装置使被控对象的某些物理量（或状态）自动地按照预定的规律去运行。
自动控制系统：将被控对象和控制装置（控制器）按照一定的方式连接起来构成的有机总体。
开环控制 ( open loop control )：开环控制是最简单的一种控制方式。
它的特点是，按照控制信息传递的路径，控制量与被控制量之间只有前向通路而没有反馈通路。
也就是说，控制作用的传递路径不是闭合的，故称为开环。
闭环控制 ( closed loop control) ：凡是将系统的输出量反送至输入端，对系统的控制作用产生直接的影响，都称为闭环控制系统或反馈控制 Feedback Control 系统。
这种自成循环的控制作用，使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，故称为闭环。
复合控制 ( compound control ）：是开、闭环控制相结合的一种控制方式。
被控对象：指需要给以控制的机器、设备或生产过程。
被控对象是控制系统的主体，例如火箭、锅炉、机器人、电冰箱等。
控制装置则指对被控对象起控制作用的设备总体，有测量变换部件、放大部件和执行装置。
被控量 (controlled variable ) ：指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量。
被控量又称输出量、输出信号。
给定值 (set value ) ：是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。
给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。
干扰 (disturbance) ：除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰。
干扰又称扰动。
第二章数学模型 (mathematical model) ：是描述系统内部物理量（或变量）之间动态关系的数学表达式。
传递函数 ( transfer function) ：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为传递函数。
自动控制原理习题及答案
一、简答题1. 被控对象、被控量、干扰各是什么？答：对象：需进行控制的设备或装置的工作进程。
被控量：被控对此昂输出需按控制要求变化的物理量。
干扰：对生产过程产生扰动，使被控量偏离给定值的变量。
2. 按给定信号分类，控制系统可分为哪些类型？答：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
3. 什么是系统的静态？答：被控量不随时间改变的平衡状态。
4. 什么是系统的动态？答：被控量随时间变化的不平衡状态。
5. 什么是系统的静态特性？答：系统再平衡状态下输出信号与输入信号的关系。
6. 什么是系统的动态特性？答：以时间为自变量，动态系统中各变量变化的大小、趋势以及相互依赖的关系。
7. 控制系统分析中，常用的输入信号有哪些？答：阶跃、斜坡、抛物线、脉冲。
8. （3次）传递函数是如何定义的？答：线性定常系统在零初始条件下输出响应量的拉氏变换与输入激励量的拉氏变换之比。
9. 系统稳定的基本条件是什么？答：系统的所有特征根必须具有负的实部的实部小于零。
10. 以过渡过程形式表示的质量指标有哪些？答：峰值时间t p 、超调量δ%、衰减比n d 、调节时间t s 、稳态误差e ss 。
11. 简述典型输入信号的选用原因。
答：①易于产生；②方便利用线性叠加原理；③形式简单。
12. 什么是系统的数学模型？答：系统的输出参数对输入参数的响应的数学表达式。
13. 信号流图中，支路、闭通路各是什么？答：支路：连接两节点的定向线段，其中的箭头表示信号的传送方向。
闭通路：通路的终点就是通路的起点，且与其他节点相交不多于一次。
14. 误差性能指标有哪些？答：IAE ，ITAE ，ISE ，ITSE二、填空题1. 反馈系统又称偏差控制，起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，即按参考输入的前馈复合控制和按扰动输入的前馈复合控制。
3. 某系统的单位脉冲响应为g(t)=10e -0.2t +5e -0.5t ，则该系统的传递函数G(s)为ss s s 5.052.010+++。
自动控制原理试题与答案解析
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 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 G 1(s)+G 2(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 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 极点 ，终止于 零点或无穷远 。
7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，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 。
4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( )A 、 型别2<v ；B 、系统不稳定；C 、 输入幅值过大；D 、闭环传递函数中有一个积分环节。
《自动控制原理》章节试题及答案(大学期末复习资料)
第一章 自动控制的一般概念习题及答案1-1 根据题1-15图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：(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1-1 所示。
1-2 题1-16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。
图1-16 仓库大门自动开闭控制系统解 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。
1-3 图1-17为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
图1-17 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
自动控制理论智慧树知到答案章节测试2023年山东大学
第一章测试1.自动控制系统的工作原理是检测{偏差}，再以{偏差}为控制作用，从而消除偏差。
（）A:对B:错答案:A2.自动控制装置由{测量元件}，{比较元件}，调节元件，{执行元件}四部分组成。
（）A:错B:对答案:B3.连续系统是指系统中各部分的输入和输出信号都是连续变化的模拟量。
（）A:对B:错答案:A4.线性定常系统是用线性常系数微分方程描述的系统。
（）A:对B:错答案:A5.给定输入是对系统输出量的要求值。
（）A:对B:错答案:A6.被控量是指被控系统所要控制的物理量。
（）A:对B:错答案:A7.被控对象是指被控制的机器，设备和生产过程。
（）A:对B:错答案:A8.下列选项中，开环控制系统是指系统的输出量对系统（）。
A:无控制作用B:其他选项都包括C:有无控制作用答案:A9.闭环控制系统是系统的输出量对系统有控制作用。
（）A:对答案:A10.开环控制系统的特点是结构简单，无反馈，不能纠正偏差。
闭环控制系统的特点是能自动纠正偏差，需要考虑稳定性问题。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.求图示系统的传递函数（）A:B:C:D:答案:B2.下列选项中，求图示无源网络的传递函数G(S)==（）A:B:C:D:答案:B3.下列选项中，求图示无源网络的传递函数G(S)==（）A:B:C:D:答案:D4.下列选项中，求图示无源网络的传递函数G(S)=（）A:B:C:D:答案:C5.用解析法列写线性系统的微分方程有哪些步骤？（）。
A:确定输入输出、根据物理定律列元件各变量的微分方程、消中间变量、标准化B:确定输入、根据物理定律列元件各变量的微分方程、标准化C:确定输入输出、根据物理定律列元件各变量的微分方程、消中间变量D:确定输入、根据物理定律列元件各变量的微分方程、消中间变量、标准化答案:A6.传递函数与输入和初始条件无关。
（）A:错答案:B7.物理性质不同的系统，完全可以有相同的传递函数。
（）A:错B:对答案:B8.状态向量是以状态变量为元所组成的向量。
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山东大学 课程试卷 学年 学期
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分
一．(15分)求下图所示结构图或信号流图的数学模型。
1、用结构图简化的方法求下图所示系统的传递函数Y (s )/R (s )。
2、求下图所示离散系统的脉冲传递函数C (z )/R (z )。
得分 阅卷人
3、求下图所示信号流图的传递函数C (s )/R (s )。
二．二、（15分）已知系统的模拟电路图如下图所示。
其中：R 1=100K Ω，R 2=50K Ω，R 3=100K Ω，R 4 =100K Ω，R 5 =200K Ω，C 1=1μF ，C 2=10μF ，
1、 画出系统的结构图；
2、 求出系统的参数ζ，ωn ；
3、 根据参数画出单位阶跃响应曲线的大体形状，并计算当r (t )=1+2t 时的稳态误差e ss 。
得分 阅卷人
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三．（15分）已知一负反馈系统开环传递函数为 )2()
1()(-+=s s s k s G
（1） 画出闭环系统的根轨迹图（写出必要的步骤）； （2） 画出系统的开环极坐标图，并分析系统稳定时k 的取值范围。
得分
阅卷人
四．（20分）已知最小相位系统的对数幅频特性曲线如图示 1) 求系统的开环传递函数；
2) 此时系统的相角裕度γ =？；
3) 若要使系统的相角裕度γ =30︒，则要使系统开环增益为多少？
控制科学与工程 学院 专业 级 学号 姓名
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山东大学 课程试卷 学年 学期
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得分阅卷人
五．（15分）已知系统的开环传递函数为
)1
1.0(
40
)
(
+
=
s
s
s
G
要求：保持稳态误差不变，且校正后系统的相角裕度γ'≥ 45︒。
1) 画出原系统的Bode图，求ωc，γ。
2) 确定串联滞后校正装置的传递函数；（不用校验）
3) 说明校正后对系统的主要影响。
得分阅卷人
六．（11分）
1、（5分）按下图所示非线性部分-1/N(A)曲线与线性部分最小相位系
统G(jω)曲线，判断系统自振荡的稳定性。
2．（6分）求下图所示两个非线性特性串联后总的非线性特性。
七、（15分）一采样系统如图示，采样周期T = 1（秒），试确定系统稳
定时的k值范围。
得分阅卷人。