自控原理习题
自动控制原理试题库20套和答案详解
自动控制原理试题库20套和答案详解一、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：dc(t)+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数dtΦσ；调节时间ts(Δ。
4．某单位反馈系统G(s)= 100(s?5)，则该系统是阶2s(0.1s?2)(0.02s?4)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)= ；ωC6．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?e?10T)G(Z)?（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t时.该系统稳态误差(Z?1)2(Z?e?10T)为。
二. 1.R(s) 求：C(S)（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）Kf=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差ess.（2）若使系统ξ=0.707，kf应取何值？单位斜坡输入下ess.=？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）七、已知控制系统的传递函数为G0(s)?校正装置的传递函数G0（S）。
（12分）一.填空题。
（10分）1.传递函数分母多项式的根，称为系统的2. 微分环节的传递函数为3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之4.单位冲击函数信号的拉氏变换式5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为型系统。
6.比例环节的频率特性为。
7. 微分环节的相角为8.二阶系统的谐振峰值与有关。
9.高阶系统的超调量跟10.在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。
自动控制原理课后习题
自动控制原理课后习题1.简答题。
（1）什么是控制系统？控制系统是由控制器、被控对象、控制目标和反馈装置组成的一种系统，用来实现对被控对象的控制和调节。
（2）控制系统的分类有哪些？控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象的影响，而闭环控制系统是指控制器的输出受到被控对象的影响并进行调节。
（3）什么是控制对象？控制对象是指控制系统中需要被控制或调节的对象，可以是机械、电气、液压等各种设备和系统。
2.计算题。
（1）某电动机的转速控制系统，控制电压为220V，电动机额定转速为1500rpm，控制器输出电压为180V时，电动机的实际转速为多少？解，根据电动机的转速控制系统原理，实际转速可以通过控制电压和额定转速的比例关系计算得出。
实际转速 = 控制器输出电压 / 控制电压× 额定转速 = 180V / 220V × 1500rpm = 1227.27rpm。
所以，电动机的实际转速为1227.27rpm。
（2）某水箱的液位控制系统，控制器输出信号为4-20mA，对应的液位范围为0-100cm，若控制器输出信号为12mA时，水箱的实际液位为多少？解，根据液位控制系统的标定原理，可以通过控制器输出信号和液位范围的比例关系计算得出实际液位。
实际液位 = (控制器输出信号4mA) / (20mA 4mA) × 液位范围= (12mA 4mA) / (20mA 4mA) × 100cm = 60cm。
所以，水箱的实际液位为60cm。
3.分析题。
（1）为什么在控制系统中需要引入反馈？在控制系统中引入反馈可以实现对被控对象的实时监测和调节，使控制系统能够更加准确地达到控制目标。
（2）闭环控制系统和开环控制系统各有什么优缺点？闭环控制系统能够实现对被控对象的实时监测和调节，具有较高的控制精度，但系统稳定性较差，容易产生振荡和不稳定现象；而开环控制系统系统稳定性较好，但控制精度较低，无法实时监测和调节被控对象。
自动控制原理例题与习题
自动控制原理例题与习题第一章自动控制的一般概念【例1】试述开环控制系统的主要优缺点。
【答】开环控制系统的优点有：1. 1.构造简单，维护容易。
2. 2.成本比相应的死循环系统低。
3. 3.不存在稳定性问题。
4. 4.当输出量难以测量，或者要测量输出量在经济上不允许时，采用开环系统比较合适（例如在洗衣机系统中，要提供一个测量洗衣机输出品质，即衣服的清洁程度的装置，必须花费很大）。
开环控制系统的缺点有：1. 1.扰动和标定尺度的变化将引起误差，从而使系统的输出量偏离希望的数值。
2. 2.为了保持必要的输出品质，需要对标定尺度随时修正。
【例2】图1.1为液位自动控制系统示意图。
在任何情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。
图1.1 液位自动控制系统示意图【解】系统的控制任务是保持液面高度不变。
水箱是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压u r(表征液位的希望值c r)是给定量。
当电位器电刷位于中点位置(对应u r)时，电动机不动，控制阀门有一定的开度、使水箱中流入水量与流出水量相等。
从而液面保持在希望高度c r上。
一旦流入水量或流出水量发生变化，例如当液面升高时，浮子位置也相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动初通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的液体流量减少。
这时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。
反之，若水箱液位下降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度c r。
系统原理方框图如图1.2所示。
图1.2 系统原理方框图习题1．题图1-1是一晶体管稳压电源。
试将其画成方块图并说明在该电源里哪些起着测量、放大、执行的作用以及系统里的干扰量和给定量是什么？题图1-12．如题图1-2（a）、（b）所示两水位控制系统，要求(1)画出方块图（包括给定输入量和扰动输入量）；(2)分析工作原理，讨论误差和扰动的关系。
自动控制原理试题
自动控制原理试题1. 选择题1.1 自动控制原理的基本任务是什么？a) 控制系统的建模与分析b) 控制系统的参数调整c) 控制系统的运行与维护d) 控制系统的稳定性分析与设计1.2 以下哪个不属于自动控制系统的四要素？a) 传感器b) 控制器c) 执行器d) 运动学模型1.3 比例控制是指控制系统根据误差信号输出的控制量与误差信号之间的关系是：a) 比例关系b) 倒数关系c) 导数关系d) 积分关系1.4 闭环控制系统中，负反馈的作用是：a) 消除系统误差b) 提高系统的稳定性c) 加大系统的灵敏度d) 减小系统的响应速度2. 简答题2.1 简述自动控制系统的基本组成和工作原理。
自动控制系统由传感器、控制器、执行器和被控对象组成。
传感器用于采集被控对象的信息，并将其转换为电信号输入给控制器。
控制器根据输入的信号和设定值生成控制信号，输出给执行器。
执行器接收控制信号，并将其转换为力、位移、速度等物理量作用于被控对象，从而改变被控对象的状态或行为。
被控对象受到执行器的作用后，输出一个反馈信号给传感器，形成一个闭环控制系统。
控制器根据反馈信号与设定值之间的差异，产生误差信号，并根据误差信号调节控制信号，实现对被控对象的控制。
2.2 简述比例控制器、积分控制器和微分控制器的工作原理及其特点。
比例控制器的输出与误差信号成正比，通过调节比例系数可以改变响应速度和稳定性。
特点是简单易实现，但不能消除静态误差。
积分控制器的输出与误差信号的累积值成正比，可以消除静态误差。
特点是对于持续存在的误差具有很强的调节能力，但响应速度相对较慢。
微分控制器的输出与误差信号的变化速率成正比，可以改善系统的动态响应。
特点是能够提前预测误差信号的趋势，对快速变化的信号有很好的控制效果，但对于噪声敏感。
3. 计算题3.1 某温度控制系统，使用比例控制器，设定温度为100°C，比例系数Kp=0.5，实际温度为120°C。
自动控制原理典型习题含答案
自动控制原理习题一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以： 32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在s 平面右半部的极点个数。
(要有劳斯计算表)解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。
三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=0.25s,试求：（1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ;（3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值解：（1）求出系统的闭环传递函数为：因此有：（2） %44%100e %2-1-=⨯=ζζπσ（3）为了使σ%=16%，由式可得5.0=ζ，当T 不变时，有：四．（15分）已知系统如下图所示，1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。
2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。
解① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -=②渐进线1条π ③入射角同理 2ϕ2135sr α=-︒④与虚轴交点，特方 32220s Ks Ks +++=，ωj s =代入222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求（1） 写出系统开环传递函数；（2） 利用相角裕度判断系统的稳定性；（3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。
解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率 1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率 10101==c c ωω而相角裕度 ︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ=故系统稳定性不变。
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第一章自动控制的一般概念H维持不变。
要1．如图所示为液面自动控制系统示意图。
在任何情况下，希望液面高度r求（1）说明系统的控制方式及工作原理；（2）画出系统原理方框图；（3）指出被控对象，被控量，测量元件，干扰。
2．如图所示为直流电动机转速的控制系统图，在系统受到扰动的情况下（如负载变化），希望电机转速维持不变。
要求（1）说明系统工作原理；（2）画出系统原理方框图，说明控制方式；（3）指出被控对象、给定量。
3．下图为仓库大门控制系统原理示意图，试说明大门开闭的工作原理，控制方式；并画出系统的方块图，指出被控对象、被控量、控制装置、给定元件、测量元件、比较元件、放大元件。
电位器第二章 数学模型1.求图2-1所示系统输入为i u ，输出为o u 时的传递函数)()(s U s U i o（a ） （b ）图2-1 无源电网络2．由运算放大器组成的有源网络如下图所示，用复阻抗法写出传递函数()()c r U s U sab ）图２-２ 有源网络3.如图2-3所示电枢控制式直流电动机，试以)(t e i 为输入量，)(t o θ为输出量的建立微分方程。
图2-3 电枢控制式直流电动机其中：)(t e i 是电动机电枢输入电压，)(t o θ是电动机输出转角，a R 是电枢绕组的电阻，a L 是电枢绕组的电感，)(t i a 是流过电枢绕组的电流，)(t e m 是电动机感应电势，)(t T 是电动机转矩，J 是电动机及负载折合到电动机轴上的转动惯量，f 是电动机及负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数。
4、画出下列RC 电路的方框图。
图2-4 一阶RC 网络5. 系统如图2-5所示图2-5 系统结构图求： (1))()()(s F s C s f =φ=？， (2)C(s)=？， (3))()()(s E s Y s G ==， (4))()()(s R s C s =φ=？6.求图2-6所示系统的闭环传递函数C(S)/R(S)。
自动控制原理试题及答案
自动控制原理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环系统与闭环系统的主要区别在于（）。
A. 是否有反馈B. 控制器的类型C. 系统是否稳定D. 系统的响应速度答案：A2. 在控制系统中，若系统输出与期望输出之间存在偏差，则该系统（）。
A. 是闭环系统B. 是开环系统C. 没有反馈D. 是线性系统答案：B3. 下列哪个是控制系统的稳定性条件？（）A. 所有闭环极点都位于复平面的左半部分B. 所有开环极点都位于复平面的左半部分C. 所有闭环极点都位于复平面的右半部分D. 所有开环极点都位于复平面的右半部分答案：A4. PID控制器中的“P”代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案：A5. 在控制系统中，超调量通常用来衡量（）。
A. 系统的稳定性B. 系统的快速性C. 系统的准确性D. 系统的鲁棒性答案：C6. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则闭环传递函数T(s)是（）。
A. G(s)H(s)B. G(s)H(s)/[1+G(s)H(s)]C. 1/[1+G(s)H(s)]D. 1/G(s)H(s)答案：B7. 根轨迹法是一种用于（）的方法。
A. 系统稳定性分析B. 系统性能分析C. 系统设计D. 系统故障诊断答案：B8. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的零点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. G(s)和H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：A9. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的极点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. 1+G(s)H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：C10. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则系统的稳态误差与（）有关。
自控原理复习练习题
一、单项选择题：1．控制系统的上升时间t r ，调节时间t s 等反映出系统的（ ）A ．相对稳定性B ．绝对稳定性C ．快速性D ．平稳性2．根据给定值信号的特征分类，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、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3．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4．一阶系统的阶跃响应（ ）A ．当时间常数T 较大时有超调B ．当时间常数T 较小时有超调C ．有超调D ．无超调5．随动系统中最常用的典型输入信号是抛物线函数和（ ）A ．脉冲函数B ．阶跃函数C ．斜坡函数D ．正弦函数6．确定系统闭环根轨迹的充要条件是（ ）A ．根轨迹的模方程B ．根轨迹的相方程C ．根轨迹增益D ．根轨迹方程的阶次7．正弦信号作用于线性系统所产生的频率响应是（ ）A ．输出响应的稳态分量B ．输出响应的暂态分量C ．输出响应的零输入分量D ．输出响应的零状态分量8．Ⅱ型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ ）A ． －60（dB/dec ）B ． －40（dB/dec ）C ． －20（dB/dec ）D ．0（dB/dec ）9．设开环系统频率特性G （j ω）＝3)1(10ωj +，则其频率特性相位移ϕ（ω）=－180ο时，对应频率ω为（ ）A ． 10（rad/s ）B ．3（rad/s ）C ．3（rad/s ）D ． 1（rad/s ）10. 进行串联滞后校正后，校正前的截止频率ωc 与校正后的截止频率ωc ′的关系，通常是（ ）A ．ωc = ωc ′B ． ωc > ωc ′C ． ωc < ωc ′D ． ωc 与 ωc ′无关11. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是（ ）A ． PIB ． PDC ．ID D ． PID12. 伯德图中的高频段反映了系统的（ ）A ．稳态性能B ．动态性能C ．抗干扰能力D ．以上都不是13．结构类似的最小相位系统和非最小相位系统相比，最小相位系统一定满足 （ ）A ．两者幅频特性不同，相频特性也不同B 。
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一、系统动态结构图如题一图所示，求闭环传递函数C(s)/R(s)
题一图
二、已知单位负反馈系统的动态结构图如题二图所示。
（1）阻尼比5.0=ς时K 的取值，并计算这是系统单位阶跃响应超调量和峰值时间p t 及稳态值)(∞c ，概略画出单位阶跃相应曲线。
（2）若要阻尼比707.0=ς，且2.0<s t 秒，问是否可选取到K 值？为什么？
题二图
三、已知单位负反馈系统的开环传递函数为
)
12)(15.0()15.0()(2
−+−=s s s K s G （1） 按步骤绘制K>0时，闭环系统的根轨迹，确定闭环系统稳定是K 的取值范围。
（2） 确定闭环系统在控制输入)(1)(t t r =作用下的稳态误差rss e 的取值范围。
四、单位负反馈系统的开环传递函数为
)
102.0()12.0(100)(2++=s s s s G 要求绘制系统的开环Nyquist 曲线，并用Nyquist 判据判断闭环系统得稳定性。
五、已知串联校正的单位负反馈系统得开环对象传递函数)(0s G 以及超前校正装置的传递函数)(s G c 分别为
)
12.0(10)(0+=s s G 12014)(++=s s s G c （1） 作出)(0s G 和)()(0s G s G c 的Bode 图，并计算校正前、后的渐近幅频特性曲线与零
分贝线的交点处的频率（增益交界频率）c ω以及相稳定裕度γ。
（2） 分高、中、低三个频段比较说明校正前、后系统的品质有何变化？
六、系统结构图如题6图所示，图中2121,,,T T K K 是正实数。
（1）给出闭环系统稳定时参数2121,,,T T K K 应满足的条件；
（2）试设计)(s G c 使干扰输入)(t n 对系统得输出无影响；
（3）若干扰)(1)(t t n =，设计尽可能简单的)(s G c ，使得系统在干扰作用下无稳态误差。
题六图。