现在控制原理试题及答案
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。
自动化专业06级《现代控制理论》试卷答案精选全文完整版
自动化专业06级《现代控制理论》试卷答案一、（10分，每小题1分）试判断以下结论的正确性，若结论是正确的，则在其左边的括号里打√，反之打×。
（ √ ）1. 相比于经典控制理论，现代控制理论的一个显著优点是可以用时域法直接进行系统的分析和设计。
（ √ ）2. 传递函数的状态空间实现不唯一的一个主要原因是状态变量选取不唯一。
（ × ）3. 状态变量是用于完全描述系统动态行为的一组变量，因此都是具有物理意义。
（ × ）4. 输出变量是状态变量的部分信息，因此一个系统状态能控意味着系统输出能控。
（ √ ）5. 等价的状态空间模型具有相同的传递函数。
（ × ）6. 互为对偶的状态空间模型具有相同的能控性。
（ × ）7. 一个系统的平衡状态可能有多个，因此系统的李雅普诺夫稳定性与系统受扰前所处的平衡位置无关。
（ √ ）8. 若一线性定常系统的平衡状态是渐近稳定的，则从系统的任意一个状态出发的状态轨迹随着时间的推移都将收敛到该平衡状态。
（ × ）9. 反馈控制可改变系统的稳定性、动态性能，但不改变系统的能控性和能观性。
（ × ）10. 如果一个系统的李雅普诺夫函数确实不存在，那么我们就可以断定该系统是不稳定的。
二、（15分）建立一个合理的系统模型是进行系统分析和设计的基础。
已知一单输入单输出线性定常系统的微分方程为：)(8)(6)()(3)(4)(t u t u t u t y t y t y++=++&&&&&& （1）采用串联分解方式，给出其状态空间模型，并画出对应的状态变量图；（7分＋3分） （2）归纳总结上述的实现过程，试简述由一个系统的n 阶微分方程建立系统状态空间模型的思路。
（5分） 解：（1）方法一：由微分方程可得345213486)(222++++=++++=s s s s s s s s G令352113452)(21++⋅+=+++=s s s s s s s G 每一个环节的状态空间模型分别为：⎩⎨⎧=+−=1111x y u x x & 和 ⎩⎨⎧+−=+−=1212223u x y u x x&又因为11y u =， 所以⎩⎨⎧−=+−=212113x x x u x x&&， 212x x y −= 因此，采用串联分解方式可得系统的状态空间模型为：u x x x x⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡0131012121&& []u x x y +⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=2112对应的状态变量图为：方法二： 由微分方程可得32143486)(22++⋅++=++++=s s s s s s s s s G 每一个环节的状态空间模型分别为：⎩⎨⎧+=+−=u x y u x x 11113& 和 ⎩⎨⎧+−=+−=121223u x y u x x&又因为11y u =， 所以⎩⎨⎧+−=+−=ux x x u x x2121133&&， u x x y +−=213 因此，采用串联分解方式可得系统的状态空间模型为：u x x x x⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=⎥⎦⎤⎢⎣⎡1133012121&& []u x x y +⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=2113对应的状态变量图为（2）单输入单输出线性时不变系统传递函数的一般形式是1110111)(a s a sa sb s b s b s b s G n n nn n n n +++++++=−−−−L L若，则通过长除法，传递函数总可以转化成0≠n b )(s G d s a s c d a s a s a s c s c s c s G n n n n n +=++++++++=−−−−)()()(01110111L L 将传递函数c (s )/a (s )分解成若干低阶(1阶)传递函数的乘积，然后根据能控标准型或能观标准型写出这些低阶传递函数的状态空间实现，最后利用串联关系，写出原来系统的状态空间模型。
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=n7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。
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。
自动控制原理试卷及答案20套
D.抛物线响应函数 答 ( )
3、(本小题 3 分) 如图所示是某系统的单位阶跃响应曲线，下面关于性能指标正确的是――
h (t )
1 .3
1.02
1
0
t
2
B.
4
C.
6
8
10
12
14
A.
t r 6s
t s 4s
t p 14s
D.
% 30%
答
( ) 4、(本小题 5 分)
W (s)
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
第 7 页 共 42 页
QQ753326843
考研直通车
6．已知非线性控制系统的结构图如图 7-38 所示。为使系统不产生自振，是利用 描述函数法确定继电特性参数 a,b 的数值。 （15 分）
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html 第 1 页 共 42 页
QQ753326843
考研直通车
r _
e
2 0 1
u
1 s2
c
六、采样控制系统如图所示，已知 K 10, T 0.2s ： 1．求出系统的开环脉冲传递函数。 1 2 2．当输入为 r (t ) 1(t ) t * 1(t ) 2 t * 1(t ) 时，求稳态误差 e ss 。
第 5 页 共 42 页
QQ753326843
3．当输入为
1 2 2
考研直通车
r (t ) 1(t ) t * 1(t ) t * 1(t ) 时，求稳态误差 e ss 。
R(s)
E (s)
1 e sT s
自动控制原理试题库20套和答案详解
第 1 页一、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：dtt 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()(10210TT 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)第2页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.=？第 3 页（1） （2） （3）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。
第 4 页七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0++=s s s G 将其教正为二阶最佳系统，求校正装置的传递函数G 0（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。
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中南大学考试试卷（A ）
2009--2010学年 下 学期 时间110
分钟 2011 年1月 日 现代控制理论 课程 32 学时 2 学分 考试形式：闭卷 专业年级： 自动化08级 总分100分，占总评成绩 70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
一、（10分，每小题1分）试判断以下结论的正确性，若结论是正确的，则在括号里打√，反之打×。
1、具有对角标准形状态空间描述的系统可以看成是由多个一阶环节串联组成的系统。
(× )
2、传递函数的状态空间实现不唯一的一个主要原因是状态变量选取不唯一。
(√ )
3、状态变量是用于完全描述系统动态行为的一组变量，因此都具有物理意义。
( × )
4、输出变量是状态变量的部分信息，因此一个系统状态能控意味着系统输出能控。
(× )
5、等价的状态空间模型具有相同的传递函数。
(√ )
6、若传递函数存在零极相消，则对应的状态空间模型描述的系统是不能控的。
(× )
7、若线性系统是李雅普诺夫意义下稳定的，则它是大范围渐近稳定的。
( √ )
8、若一线性定常系统的平衡状态是渐近稳定的，则从系统的任意一个状态出发的状态轨迹随着时间的推移都将收敛到该平衡状态。
(√ )
9、状态反馈控制可改变系统的稳定性、动态性能，但不改变系统的能控性和能观性。
(× )
10、如果一个系统的李雅普诺夫函数确实不存在，那么我们就可以断定该系统是不稳定的。
(× )
二、RLC 网络如题二图所示，u 1(t )为输入量，u 2(t )为输出量，若选择电容C 两端电压u c (t )和电感L 两端电流i L (t )为状态变量，试求系统状态空间表达式。
（10分）
题二图
解：
[]111222111100c c L L c L u u R C C R C u i i R L L u u R i ⎧⎡⎤--⎡⎤⎪⎢⎥⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎪⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎪⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥-⎣⎦⎨⎢⎥⎣⎦⎪⎪⎡⎤=⎪⎢⎥⎣⎦⎩
&&
三、给定由下式确定的系统
32214()2122212
s G s s s s +=
+++ 试： 1、求其能观标准形实现，并画出相应的状态变量图；
2、求其对角标准形实现。
（15分）
解：
1、[]00671011,1,0010160o o o A b c -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦
2、 []1001020,1,3520031A b c -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦
四、给定一个连续时间线性时不变系统
010********≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡t u x x x x ，&
& 1、若初始条件)(1)(1)0(1
)0(21t t u x x =-==，，，求状态响应)(t x ； 2、取采样周期T =0.15s ，试定出其时间离散化模型。
（15分）
解：
1、21
122210t At t e e e --⎡⎤-=⎢⎥⎣⎦ 2311
24423122(),0t t t e x t t e --⎡⎤++=≥⎢⎥-+⎣⎦
2、()()()10.12960.0102100.74080.1296x k x k u k ⎡⎤⎡⎤+=+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
五、矩阵A 是22⨯的常数矩阵，关于系统的状态方程式=&x Ax ，有
1(0)1⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦x 时，t t e e --⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦x ；1(0)2⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦x 时，222t t e e --⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦
x 试确定矩阵指数At e
和矩阵A 。
（10分）
解： 22222222t t
t t At t t t t e e e e e e e e e --------⎡⎤--=⎢⎥-+-+⎣⎦
0123⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦
A 六、已知系统状态空间表达式为
u x x ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=110011& (1) 试判断系统状态的能控性；
(2) 若状态完全能控，试将其化为能控标准形；若不能控，写出能控子系统。
（10分）
解：⎡⎤=⎢⎥⎣⎦1210c u ，-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦11221122P 能控标准型为u x x ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=101010& 七、1、判定系统112212
23=-+⎧⎨=--⎩&&x x x x x x 在原点的稳定性。
(5分) 解：两个特征根均具有负实部，系统大范围一致渐近稳定。
2、利用李雅普诺夫第二方法判断下列系统是否为大范围渐近稳定。
（5分）
1123-⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦
&x x 解：75485388P ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎣⎦
P 正定，因此系统在原点处是大范围渐近稳定的。
八、给定单输入单输出连续时间线性时不变受控系统的传递函数
2()(1)(3)
s G s s s s +=
++ 试： 1、给出其能控标准形实现；
2、对1的结果，确定一个状态反馈增益阵K ，使闭环极点为
**12,321λλ=-=-±，
3、求闭环控制系统的传递函数)(s G ；
4、分析闭环系统的能控性及能观测性；
5、若观测器输出反馈阵[]9
2433T E =--，给出全维状态观测器状态方程； 6、绘制带观测器的闭环控制系统结构图。
（20分）
解： 1、010001034c A ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥--⎣⎦，001c b ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
，[]210c c = 2、[]850K =
3、21()24
K G s s s =++ 4、闭环系统能控不能观
5、
1810009
ˆˆ
48241024
66304133
x x u y
-⎡⎤⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥=--++
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
--⎣⎦⎣⎦⎣⎦&
6、。