自控原理综合设计题
自控习题课习题集合
45. 已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 k / s(1 + 0.25s) ，求其在单位阶跃响应下的调节时间 ts？
46. 系统的控制框图如下所示，试画出该系统的信号流图，并用 MASON 公式计算该系统的闭环传 递函数。
47. 某随动系统方框图如下所示，试求当输入信号为 r（t）＝2t 时，系统的稳态误差。
16. 实轴上具有根轨迹的区间是，其右方开环系统的零点数和极点数的总和为 。
17. 系统的开环传递函数为 1 + 3s ，则其频特性ϕ(w) 为
。
1+ s
18. Ⅱ型系统 Bode 图幅频特性的低频段是一条斜率为 19. 闭环系统的 Nyquist 曲线如右，则闭环系统
右半平面极点个数为 。 （P=0，为开环系统右半平面极点个数）
自动控制原理习题课练习题
1. 稳态误差表征的是自动控制系统的
性能指标。
2. 0 型系统在斜坡信号r(t)=t2 的作用下，系统稳态误差为
。
3. 对典型的二阶系统，当______时，最大超调量σ％为零。
4. 在调速系统中。转速与输入量之间的传递函数只与____有关。
5. 自动控制系统的基本要求为__、快速性和准确性。
相位系统。
41. 一个稳定的闭环系统，若它开环右半平面极点数为P，则它的开环传递函数的Nyquist曲线必
（
）时针绕(－1, j0)点P周。
42. 开环控制与闭环控制各有什么特点？
43. 如图 L-R-C 电路，输入电压为 u(t)，输出量为电容二端电压
i1
L
u(t)
R
C uc(t)
uc(t)，试确定其传递函数 G(S)，以及该传递函数的频率特性表达式。 44. 实验测得系统幅频渐近线如下图，求对应的传递函数以及系统的穿越频率 wc。
自动控制原理+课后问题详解
自控原理课后习题精选2-5 试分别列写图2-3中各无源网络的微分方程（设电容C 上的电压为)(t u c ，电容1C 上的电压为)(1t u c ，以此类推）。
o(a)+－u c (t)(b)+－u c1(t)(c)+－u R1(t)图2-3 习题2-5 无源网络示意图解：（a ）设电容C 上电压为)(t u c ，由基尔霍夫定律可写出回路方程为21)()()()()()(R t u R t u dt t du Ct u t u t u o c c o i c =+-=整理得输入输出关系的微分方程为121)()()()11()(R t u dt t du C t u R R dt t du Ci i o o +=++ （b ）设电容1C 、2C 上电压为)(),(21t u t u c c ，由基尔霍夫定律可写出回路方程为dtt du RC t u t u dtt du C R t u t u R t u t u t u t u t u c c o c c o c i o i c )()()()()()()()()()()(11222221=-=-+--=整理得输入输出关系的微分方程为Rt u dt t du C dt t u d C RC R t u dt t du C C dt t u d C RC i i i o o o )()(2)()()()2()(12221212221++=+++ （c ）设电阻2R 上电压为2()R u t ，两电容上电压为)(),(21t u t u c c ，由基尔霍夫定律可写出回路方程为)()()(21t u t u t u R i c -= （1） )()()(22t u t u t u R o c -= （2）2221)()()(R t u dt t du C dt t du CR c c =+ （3）dtt du C R t u t u c o i )()()(21=- （4）（2）代入（4）并整理得CR t u t u dt t du dt t du o i o R 12)()()()(--= （5） （1）、（2）代入（3）并整理得222)()(2)()(R t u dt t du C dt t du C dt t du CR R o i =-+ 两端取微分，并将（5）代入，整理得输入输出关系的微分方程为CR t u dt t du C R dt t u d C R C R t u dt t du C R dt t u d C R i i i o o o 1122211222)()(1)()()()11()(++=+++2-6 求图2-4中各无源网络的传递函数。
铜陵学院《自控原理》试题
第 1 页 共 1 页
四、 解答题（本大题共5小题，共55分）
1、（10分）设系统结构图如图所示，若要求系统具有性能指标0.2p σ=，1p t s =，试确定系统参数K 和τ。
2、（9分）用梅森增益公式计算图示系统的传递函数()()C s R s
()
s G
3、（12分）设某负反馈系统的开环传递函数为：， 试画出当1K 从0→∞变化时系统的根轨迹，并求出根轨迹与虚轴的交点。
（画根轨迹时要有计算过程）
4、（12分）已知延迟系统开环传递函数为： ，0τ>，试根据奈氏判据确定系统闭环稳定时，延迟时间τ值的范围。
5、（12分）设反馈控制系统如下图所示，求满足稳定要求时K 的临界值。
五、设计题（10分）
设按扰动补偿的复合校正随动系统如图所示，图中，1K 为综合放大器的增益，11(1)T s +为滤波器的传递函数，(1)m m K s T s +为伺服电机的传递函数，()N s 为负载转矩扰动。
试设计前馈补偿装置()n G s ，使系统输出不受扰动影响。
1()()(1)(4)
K
G s H s s s s =++2()()1
s e G s H s s τ-=
+。
自控试题练习题集
第一章习题1-1日常生活中有许多开环和闭环控制系统，试举几个具体例子，并说明它们的工作原理。
1-2说明负反馈的工作原理及其在自动控制系统中的应用。
自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。
画出方块图说明此反馈系统。
1-3双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。
目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗？1-4开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？1-5反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性是什么？1-6对自动控制系统基本的性能要求是什么？最主要的要求是什么？1-7下图表示一个水位自动控制系统,试说明其作用原理.1-8下图是恒温箱的温度自动控制系统.要求:(1) 画出系统的原理方框图;(2) 当恒温箱的温度发生变化时,试述系统的调解过程;(3) 指出系统属于哪一类型?1-9 下图为位置随动系统,输入量为转角r θ,输出量为转角c θ,p R 为圆盘式滑动电位器,s K 为功率放大器SM 为伺服电动机.要求: (1)说明系统由哪几部分组成,各起什么作用？ (2)画出系统原理方框图;(3)说明当r θ 变化时, c θ的跟随过程.1-10 位置随动系统如下图所示,回答以下问题 1.说明该系统的以下(1)-(10)各是什么:(1)被控制对象 (2)被控制量 (3)给定元件 (4)给定量 (5)主反馈元件 (6)主反馈量 (7)误差量 (8)负载 (9)积分元件 (10)执行元件. 2.画出系统作用方框图,表出个环节的输入输出量。
3.判断(在括号内对的上面打"对号")(1)该系统是(按偏差;按扰动)原则的控制系统; (2)该系统是(有差;无差)系统; (3)该系统是(0型,1型,2型)系统; (4)该系统的输入量是(rr U Q 、);(5)该系统的输出量是(c c U Q 、)。
1－11下图为温度自动控制系统,改变a 点位置可以改变恒温温度.试说明该系统的工作原理和性能,并指出它属何种类型?1-12如题图（a ）、（b ）所示两水位控制系统，要求∙ 画出方块图（包括给定输入量和扰动输入量）； ∙ 分析工作原理，讨论误差和扰动的关系。
自控控制原理习题_王建辉_第6章答案
看到别人设定的下载币5块钱一个，太黑了。
为了方便各位友友都有享受文档的权利，果断现在下来再共享第六章控制系统的校正及综合6-1什么是系统的校正？系统的校正有哪些方法？6-2试说明超前网络和之后网络的频率特性，它们各自有哪些特点？6-3试说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件。
6-4相位滞后网络的相位角滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕度？6-5反馈校正所依据的基本原理是什么？6-6试说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响。
6-7在校正网络中，为何很少使用纯微分环节？6-8试说明复合校正中补偿的基本原理是什么？6-9选择填空。
在用频率法设计校正装置时，采用串联超前网络是利用它的（），采用串联滞后校正网络利用它的（）。
A 相位超前特性B 相位滞后特性C 低频衰减特性D 高频衰减特性6-10 选择填空。
闭环控制系统因为有了负反馈，能有效抑制（）中参数变化对系统性能的影响。
A 正向通道 B反向通道 C 前馈通道6-11 设一单位反馈系统其开环传递函数为W（s）=若使系统的稳态速度误差系数,相位裕度不小于，增益裕量不小于10dB，试确定系统的串联校正装置。
解:→所以其对数频率特性如下:其相频特性:相位裕度不满足要求设校正后系统为二阶最佳,则校正后相位裕度为,增益裕量为无穷大。
校正后系统对数频率特性如下：校正后系统传递函数为因为所以串联校正装置为超前校正。
6-12设一单位反馈系统，其开环传递函数为W（s）=试求系统的稳态加速度误差系数和相位裕度不小于35的串联校正装置。
解：所以其对数频率特性如下:其相频特性:相位裕度不满足要求，并且系统不稳定。
设校正后系统对数频率特性如上（红线所示）：则校正后系统传递函数为因为在时（见红线部分），，则→选取，则校正后系统传递函数为其相频特性:相位裕度满足要求。
校正后的对数频率曲线如下：因为所以校正装置为滞后-超前校正。
6-13设一单位反馈系统，其开环传递函数为W（s）=要求校正后的开环频率特性曲线与M=4dB的等M圆相切，切点频率w=3,并且在高频段w>200具有锐截止-3特性，试确定校正装置。
自控控制系统
一、选择题1．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． PD2. 静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率（ A ）A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是（ D ）A．将电压调 B．串级调速 C．变极调速 D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是（B ） A．比例控制 B．积分控制 C．微分控制 D．比例微分控制5．控制系统能够运行的首要条件是（ B ）A．抗扰性 B．稳定性 C．快速性 D．准确性6．转速单闭环调速系统对下列哪些扰动无克服能力（ D ）A．电枢电阻 B．负载转矩C．电网电压 D．速度反馈电位器7．下述调节器能消除被控制量稳态误差的为：（ C ）A．比例调节器 B．微分调节器C．PI调节器 D．PD调节器8．转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制（ B ）A．电机的调速精度 B．电机的动态转矩C．电机的定子电流 D．电机的气隙磁通9．在晶闸管反并联可逆调速系统中，α=β配合控制可以消除（ B ）A．静态环流 B．直流平均环流 C．瞬时脉动环流 D．动态环流 10．在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联反并联可逆调速电路中，为了限制环流，需配置环流电抗器数量分别为（ D ）A．1个和2个 B．2个和1个C．2个和4个 D．4个和2个11．异步电动机串级调速系统中，串级调速装置的容量（ A ） A．随调速范围的增大而增大 B．随调速范围的增大而减小C．与调速范围无关 D．与调速范围有关，但关系不确定12．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13．SPWM逆变器是利用正弦波信号与三角波信号相比较后，而获得一系列（ A ）的脉冲波形。
自控原理与系统_试卷（含答案）
⾃控原理与系统_试卷（含答案）《⾃动控制原理与系统》期末试卷A⼀、填空题（每空2分，共30分）1.根据⾃动控制技术发展的不同阶段，⾃动控制理论分为和。
2.对控制系统的基本要求包括、、。
3.系统开环频率特性的⼏何表⽰⽅法：和。
4.线性系统稳定的充要条件是。
5.控制系统的时间响应从时间的顺序上可以划分为和两个过程。
6.常见的五种典型环节的传递函数、、、和。
⼆、简答题（每题4分，共8分） 1.建⽴系统微分⽅程的步骤？ 2.对数频率稳定判据的内容？三、判断题（每题1分，共10分）1.（）系统稳定性不仅取决于系统特征根，⽽且还取决于系统零点。
2.（）计算系统的稳态误差以系统稳定为前提条件。
3.（）系统的给定值（参考输⼊）随时间任意变化的控制系统称为随动控制系统。
4.（）线性系统特性是满⾜齐次性、可加性。
5.（）传递函数不仅与系统本⾝的结构参数有关，⽽且还与输⼊的具体形式有关。
6.（）对于同⼀系统（或元件），频率特性与传递函数之间存在着确切的对应关系。
7.（）传递函数只适⽤于线性定常系统——由于拉⽒变换是⼀种线性变换。
8.（）若开环传递函数中所有的极点和零点都位于S 平⾯的左半平⾯，则这样的系统称为最⼩相位系统。
9.（）“回路传递函数”指反馈回路的前向通路和反馈通路的传递函数乘积，不包含表⽰反馈极性的正负号。
10.（）系统数学模型是描述系统输⼊、输出及系统内部变量之间关系的数学表达式。
四、计算题（每题12分，共36分）1.试求取如图所⽰⽆源电路的传递函数)(s U /)(s U i 。
2.设单位负反馈系统的开环传递函数为)1(1)(+=s s s G ，试求系统反应单位阶跃函数的过渡过程的上升时间r t ，峰值时间p t ，超调量%σ和调节时间s t 。
3.设某系统的特征⽅程式为0122234=++++s s s s ，试确定系统的稳定性。
若不稳定，试确定在s 右半平⾯内的闭环极点数。
五、画图题（共16分） .某系统的开环传递函数为)20)(1()2(100)(+++=s s s s s G ，试绘制系统的开环对数频率特性曲线。
自动控制原理
《自动控制原理》课程练习题第一章自动控制的基本概念一、概念：1、自动控制原理中，对线性控制系统进行分析的方法有哪些？时域分析法、根轨迹法、频率特性法。
2、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点？如直流电动机转速闭环控制系统。
特点是：通过反馈回路使系统构成闭环，并按偏差的性质产生控制作用，以求减小或消除偏差的控制系统。
3、举例说明什么是开环系统？它具有什么特点？只有前项通道，无反馈通道，输出信号对输入信号无影响。
不存在系统稳定性问题。
(例子任意)。
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、闭环控制系统由哪几个基本单元组成？由4个基本单元组成：控制器（调节器）、执行器（调节阀）、变送器（测量单元）和被控对象（过程、装置）；7、画出自动控制系统基本组成方框结构图？第二章 自动控制系统的数学模型一、概念：1、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？分析法（机理建模法）、实验法（系统辨识）和综合法。
机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限综合法：以上两种方法的结合通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点 2、传递函数的定义？传递函数指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拉氏变换之比； 3、利用分析法建立系统微分方程的步骤？ （1）确定系统输入、输出变量；（2）分析元件工作仲所遵循的物理或化学规律，得到相应的微分方程； （3）消去中间变量，得到输入输出间关系的微分方程； 4、给出梅逊公式，及其中各参数意义？梅逊增益公式为：∑=∆∆=nk k k p P 11其中，k p ：从输入到输出的第k 条前向通路总增益； n ：从输入到输出的总路数；k ∆：流图余因子式，流图特征式中除去与第k 条前向通道相接触的回路增益项（包括回路增益的乘积项）以后的余式； ∑∑-+-=∆ cbaLL L 1：∑a L 单独回路增益之和；∑c b L L 所有互不接触的回路中，每次取其中两个回路的回路增益之和；二、计算题1、求下面各电路传递函数：2、化简以下传递函数：)1/()(2++=RCs LCs RCs sG )]11(1/[2)(+-=Cs R R R s G3、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
班级：自控1404 姓名：刘安东 学号：2014010658
自控原理综合设计题
题目：
伺服系统在机器人控制、雷达天线跟踪控制、火炮跟踪控制等领域获得广泛应用。
图中所示是一个带测速机反馈的伺服系统的动态结构图，试完成以下分析设计任务。
(1)当位置调节器Gc （s ）=1 (即未加入位置调节器)时，设测速机返馈
系数分别为 10.5、
=α，试绘出系统的根轨迹，并确定使系统共轭复数极点的阻尼比 0.5=ζ时的比例控制器系数K ，确定此时系统的闭环传递函数，定性分析系统； 解：当位置调节器Gc （s ）=1时
系统的开环传递函数：
]a 20)4)(1[(20)(K s s s K s G +++=
系统的特征方程：
0)1(20)4)(1(=++++as K s s s
以k 为参变量，改写特征方程为：
)4)(1()1(201=++++s s s as K
设：
)4)(1()1(20)(+++=
s s s as K s G K
(一)当 0.5=α时：
)4)(1()
2(10)(+++=
s s s s K s G K
(1)开环极点 开环零点
2-=z
(2)实轴上的根轨迹为： (3)渐近线倾角和交点为：
5
.12)2(410270,902
180)12(-=----=︒
︒=︒
+=a
a k σϕ
分离点：
01=p 12-=p 4
3-=p []2 ，4-[]
0 ，1-
)
2(10)4)(1(+++-=
s s s s K g
令
0=ds dK g
得分离点0.55-=s
所以，用Matlab 绘制根轨迹程序： >>clear >>num=[1,1]; >>den=[1,5,4,0]; >>sys=tf(num,den); >>rlocus(sys); >>grid 因为θ
ζcos =
所以对应射线角度为︒==60) arccos(0.5θ
等 ζ 线与根轨迹交点为 1.73j) (-0.998,
P ±= 6
.073.1002.11073.1002.373.1002.01.73j 0.998-=++∙+∙+=
j
j
j K
系统的闭环传递函数为：
1210512
)(232+++=
s s s s φ
根据根轨迹得出闭环传递函数 ，系统处于欠阻尼状态，
暂态相应经过振荡，最终达到稳定。
(二)当a=1时
同理，用Matlab 软件绘制出根轨迹程序为： >>clear >>num=[0,1]; >>den=[1,4,0]; >>sys=tf(num,den); >>rlocus(sys) >>grid 因为θ
ζcos =
所以对应射线角度为︒==60) arccos(0.5θ
等
ζ
线与根轨迹交点为
3.46j) (-2,P ±=
0.8
3.461-02 3.4623.461-3.46j 2-=++∙+∙+=
j
j
j
K
系统的闭环传递函数为：
612056
1)(2
3
2+++=s s s s φ
因为，所以系统为欠阻尼，向左出现振荡的形式，最后趋
于稳定。
(2)如果希望闭环系统的共轭复数极点的阻尼比0.7≥ζ调节时间
s t s 2≤,位置调节器取为PD 控制器，试设计PD 控制)(s G c ,并选取
一组参数使得系统满足性能指标，通过Matlab 仿真计算系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应。
解：设：PD 控制器)1()(Tds Kc s G c +=
位置主反馈的开环传函：
[]αK s s s Tds Kc K s G 20)4)(1()
1(20)('2
++++⋅=
闭环传递函数
[])
1(2020)4)(1()
1(20)('2
Tds Kc K K s s s Tds Kc K s +⋅+++++⋅=
αφ超调量2
1ζζπ--
=e
M p 0.7≥ζ 046.0≤p M
取估计值：
得闭环传递函数
6856
3)(2
3
'
2
++++=s s s s s φ 单位阶跃响应程序为： >>num=[3,6] >>den=[1,5,8,6]; >>step(num,den) 单位斜坡响应： >>num=[3,6] >>den=[1,5,8,6,0]; >>step(num,den)
通过
matlab
多次调试后得到如下特性图：
0.5
=α1.0=K 3=C K 5
.0d =T
单位阶跃响应：
单位斜坡响应：
通过单位阶跃响应特性曲线得出04.0=p M ，满足初始条件
046
.0≤p M ，并得到此时参数
将其代入
[])
1(2020)4)(1()1(20)('2
Tds Kc K K s s s Tds Kc K s +⋅+++++⋅=
αφ最后得出符合题意条件的闭环系统的传递函数为：
9659
5.4)("2
3
2++++=s s s s s φ
总结：
通过此次做综合设计题，加深了我对自控原理综合应用题型的
了解，更加提升了我们小组成员对存在问题时的探讨能力及团队协作能力。
一个人的思考范围总是有限的，对于这类综合设计题我们小组成员采取了共同思考并提出各自的解题思路，通过各自计算最终找出正确的解题方法，如在做第（2）题时，我们事先想到的是通过人工计算，找出主导极点来进行降阶，最后我们通过多次计算无果，我们又采用计算工具Matlab ，通过题目给定的条件，多次将估值参数代入，最终得到了满足条件的参数。
=α
=K 3=C d T。