胡寿松《自动控制原理》(第六版)配套题库【章节题库】(上册)(第1~2章)【圣才出品】
自动控制原理考前训练试卷及答案(胡寿松版)

《自动控制原理》考前复习试题及答案课程类别:必修课 适用专业:自动化 试卷编号:A系 别 专业及班级 学号 姓名题目 一 二 三 四 五 六 总分 满分 20 15 10 15 10 30 100 得分一、选择题(从下列各题四个备选答案中选出一个或多个正确答案,并将其代号写在题干后面的括号内。
答案选错或未选全者,该题不得分。
共10题,每小题2分,共20分)1.正弦函数sin t ω的拉氏变换是( )。
A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D. 22s 1ω+ 2.下列判别系统稳定性的方法中,哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据( )。
A.劳斯判据B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特稳定判据D.对数频率稳定判据 3.采样控制系统中的二个特殊环节是( )。
A.采样器 B.保持器 C.滤波器 D.以上答案都不对 4.下面哪一个不是主导极点的特点( )。
A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近 5.设积分环节的传递函数为G(s)=sK,则其频率特性幅值M(ω)=( )。
A.ωK B.2K ω C.ω1D.21ω6. 是( )环节?A.振荡环节B.二阶微分环节C.积分环节D.惯性环节7.由电子线路构成的控制器如图1,它是( )。
A.PI 控制器 B.PD 控制器 C.PID 控制器 D.P 控制器 8.确定根轨迹的起始点,根轨迹起于( ) 。
A .闭环零点B .闭环极点C .开环零点D .开环极点 9.常用的频率特性曲线有( )A .幅相频率特性曲线B .对数频率特性曲线C .对数幅相曲线D .以上都不对 10.二阶系统当0<ζ<1时,如果增加ζ,则输出响应的最大超调量pσ将( )。
得分 阅卷人图12222)()()(nn ns s s R s C s ωξωω++==ΦA.增加B.减小C.不变D.不定二、填空题(共10题,每空1分,共15分)1、超前网络校正使系统的截止频率 ,滞后校正使系统的截止频率 。
自动控制原理(胡寿松)第六版第一章ppt.

自动控制理论
线性代数
大学物理(力学、热力学)
微积分(含微分方程)
经典控制理论(古典控制理论)
以传递函数为基础,研究单输入---单输 出定常控制系统的分析与设计问题:
线性控制系统分析:时域分析、稳定性与 稳态误差分析、根轨迹分析、频域分析。
(2)非线性系统
在系统中只要有一个元器件的特性不能用线性微分方程描述其输 入和输出关系,则称为非线性系统。非线性系统还没有一种完整、成熟、 统一的分析法。通常对于非线性程度不很严重,或做近似分析时,均可用 线性系统理论和方法来处理。
4.定常系统和时变系统
(1)定常系统 如果描述系统特性的微分方程中各项系数都 是与时间无关的常数,则称为定常系统。该类系统 只要输入信号的形式不变,在不同时间输入下的输 出响应形式是相同的。 (2)时变系统 如果描述系统特性的微分方程中只要有一 项系数是时间的函数,此系统称为时变系统。
1-1 自动控制系统的一般概念
• 自动控制:是指没有人直接参与的情况下,利 用控制装置(称控制器),使整个生产过程或 工作机械(称被控对象)的某个工作状态或参 数(即被控量)自动地按照预定的规律运行。 • 自动控制系统:能够实现自动控制任务的系统, 由控制器与控制对象组成。
扰动量 输入量 输出量
控制器
(3)程序控制系统 系统的控制输入信号不是常值,而是事先确 定的运动规律,编成程序装在输入装置中,即控 制输入信号是事先确定的程序信号,控制的目的 是使被控对象的被控量按照要求的程序动作。 如数控车床就属此类系统。
3.线性系统和非线性系统
(1)线性系统
组成系统元器件的特性均为线性的,可用一个或一组线性微分方程 来描述系统输入和输出之间关系。线性系统的主要特征是具有齐次性和 叠加性。
自动控制原理胡寿松第六版第一张

电机拖动考虑:纪录笔有惯性,希望电机速度能按所需位移量进行控制,所 以将电机转速测量出来,用来反馈。
输入量
放大器
伺服电机
传动机构
笔位置
纪录笔
测速电机
位置测量
内反馈可增加 系统的阻尼
第13页,共24页。
•飞机自动驾驶仪系统
第3页,共24页。
•例1:人用手拿物品。
控制目标:手拿到物品。
相关部件:1.手。抓取物品。功能:受控对象、执行部 件。 2.大脑。协调眼、手工作。功能:比较物品与手 之间的接近程度(比较元件);控制手的动作(控制部 件)。3 .眼睛。观察物品与手的位置。功能:检测元 件。
物品
位置
眼睛
大脑
手 手臂、手
较,若液位降低,则加大阀门开度,反之则减小。
设定水位
调节器
阀门
干扰
水位
锅炉
液位测量
第16页,共24页。
§1-3 自动控制系统的分类
1.线性连续控制系统
2.线性定常离散控制系统 3.非线性控制系统
第17页,共24页。
•线性连续控制系统
线性:系统的输入输出满足线性关系。
即有:若a输1u 入1时ua1,2u输输2出出为为 ;输ay入11y1 时,a。u2 输y2 出2为 。则输y入2 为
t
t
4.正弦函数:
u
f(t) 0 Asi nt()
t0 t0
t
第24页,共24页。
不稳定系统
稳定系统
2.快速性:系统稳定快慢程度的性能描述。一般用过渡过程的时间
来描述。
过渡过程:系统从开始运动到回到平衡点稳定下来的过程,也叫动 态过程、动态。
《自动控制原理》+胡寿松+习题答案(附带例题课件)

用电技术专业方向)
先修课程: 高等数学、大学物理、积分变换、电路、数字电子技术、模拟电子技术
一、课程性质、目的和任务
本课程为电气工程及其自动化专业的主要专业基础课程之一,目的是使学生掌握负反馈控制原理、控
制系统数学模型的建立和系统性能分析、设计的基本方法,培养学生分析和设计自动控制系统性能的基本
能力并能满足其它后续专业课程对自动控制理论知识的需要。
制系统的性能。了解开环零、极点对系统性能的影响。
5.熟悉频率分析法分析控制系统性能的方法 熟悉典型环节频率特性的求取以及频率特性曲线,掌握系统开环对数频率特性曲线、极坐标曲线绘制
的基本方法。了解根据开环对数频率特性曲线分析闭环系统性能的方法。熟悉用奈奎斯特稳定判据判断系
1
《自动控制原理》电子教案
统稳定性的方法。掌握稳定裕度的计算方法。 6.熟悉控制系统校正的方法 了解串联超前校正、串联滞后校正的校正装置设计的基本原理和方法。 7.熟悉非线性控制系统的分析方法 了解非线性控制系统的特点和常见非线性特性。熟悉非线性控制系统的描述函数法。
熟悉系统微分方程的建立,拉氏变换及其应用。掌握系统传递函数的定义及求取,系统动态结构图 的建立及其简化以及系统不同传递函数的定义及求取。
1.控制系统微分方程的建立 2.非线性数学模型的线性化 3.控制系统的传递函数 4.典型环节的传递函数 5.控制的动态结构图及变换 6.信号流图及梅逊公式 7.反馈控制系统的传递函数 (三)自动控制系统的时域分析法 熟悉控制系统的时域指标,一阶系统的单位阶跃响应、斜坡响应以及性能指标的求取。掌握典型二阶 系统的单位阶跃响应以及性能指标的求取。掌握劳斯稳定判据分析系统的稳定性方法。熟悉控制系统稳态 误差分析以及稳态误差、误差系数的求取。 1. 控制系统性能指标的定义 2.一阶系统性能分析 3.二阶系统性能分析 4. 欠阻尼二阶系统的时域分析和指标计算 5. 高阶系统的时域分析、闭环主导极点和高阶系统的降阶
胡寿松《自动控制原理》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解2

6-2 设单位反馈 统 开环 函 为
试设计 联 前校正装置, 统满
(1) 角裕度r≥45°;
(2) 单位
入下 态 差
下 标:
(3)截止频率ωc≥7.5rad/s。
解: 开环
取
则开环 函 为:
令
,解得校正前
rad/s
则校正前 角裕度为:
不 合题 要求,
前校正。
取
rad/s,可得:
,可得:
则 前校正环节 校正后 统开环 其 角裕度为
统性能得:
3.某 反馈 统开环 函
合要求。
(1)求 统 角裕度 幅 裕度。
(2) 角裕度
联 前校正 联滞后校正 主要特点。为 统
,试分 统应
联 前校正还 联滞后校正?
[
技 2009 ]
解:(1)求截止频率与
裕度:
求幅 裕度:
(2)要 节 校正。
统 角裕度
,
前校正,则需要校正环
不合
前校正,可以
联滞后
为 习重点, 此,本 分也就没
考 题。
第二部分 课后习题
第6章 线性系统的校正方法
6-1 设 单位反馈 火炮
统,其开环 函 为
若要求 统最 2°,试求:
出速度为12°/s, 出位置
许 差小
(1) 满 上 幅 裕度;
标 最小K ,计 该K 下 统
角裕度
(2) 前
前校正网络
计 校正后 统 能影。
角裕度 幅 裕度,
解:(1) 题可
则 统 特征表 式为
统特征 为:
令
,则
则
可得:
所以 统 状态 应为
(2)求 统 出范 最小 刻t
自动控制原理胡寿松第六版

系统结构图:由四个基本单元组成。
(t)
(s)
信号线:带有箭头的线段,箭头方向表示
信号的流向,线段旁边标注信号相应的变
量名。
引出点(或测量点):信号线中的一个点,表示一个
信号在这地方分成若干路,流向不同的地方,每一路
(s)
的信号完全相同。通常这种情况出现在信号测量处,
所以也称为测量点。
各环节的信号传递关系如下:
比较电路:U1(s) Ui (s) U校 (s) 其中:Ui 衰减器输出,U校 校正电路输出。
双T滤波电路:属无源网络。
UT (s) U1 ( s)
T02 s 2
1 3T0
s
1
其中:UT 滤波器输出。
调制器与交流放大: U~ (s) K~ UT (s) T合点,经过加 (减)运算,形成一个新的信号。流入信号增加使流 ui (t)
e(t )
出信号增加,在线段旁注“+”;流入信号增加使流出 信号减小,在线段旁注“—” 。通常将“+”符号省略。
u f (t)
方框(或环节):方框表示系统中的环节(可 以是一个元、部件,子系统,但不是必须)。 方框中填入该环节的传递函数。一个方框的输 入输出与传递函数间满足C(s) G(s)U (s) 。
内回路反馈电压: Ut (s) Kt sm (s)
其中K:t 测速电机转换系数, 分压系数。
齿轮系:s (s) m (s) / i ;绳轮:L(s) r(s)
测量电路:U p (s) K1L(s) 微分校正电路:参见例2-13。
U校 (s) s 1
U p (s) Ts 1
u (t )
c(t)
控制原理考研胡寿松《自动控制原理》配套考研真题库

控制原理考研胡寿松《自动控制原理》配套考研真题库一、第一部分真题一、填空题相平面的概念:______。
[燕山大学研]【答案】设一个二阶系统可以用下面的常微分方程来描述。
其中是x和的线性或非线性函数。
在一组非全零初始条件下,系统的运动可以用解析解x(t)和描述。
如果取x和构成坐标平面,则系统的每一个状态均对应于该平面上的一点,这个平面称相平面。
二、问答题1对控制系统进行校正时,在什么情况下,不宜采用串联超前校正?为什么?[华中科技大学研]答:在系统的快速性满足要求而稳定性不满足要求或快速性已经达到要求而希望系统的动态响应超调量不太大时不宜采用超前校正,因为超前校正会改善系统的快速性,同时会使系统的稳态性能变差,有高频噪声信号时亦不宜使用。
2对于超前、滞后、滞后-超前三类校正装置:(1)分别阐述其控制功能;(2)对于PI控制、PID控制、PD控制,分别属于上述二三类校正装置的哪一类?为什么?[武汉大学研]答:(1)超前校正的目的是改善系统的动态性能,实现在系统静态性能不受损的前提下,提高系统的动态性能。
通过加入超前校正环节,利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度,改变系统的开环频率特性,但会使得系统对高频噪声的抑制能力减小,抗干扰能力下降。
滞后校正通过加入滞后校正环节,使系统的开环增益有较大幅度增加,同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。
它利用滞后校正环节的低通滤波特性,在不影响校正后系统低频特性的情况下,使校正后系统中高频段增益降低,从而使其穿越频率前移,达到增加系统相位裕度的目的。
缺点是会使系统响应速度变慢。
滞后超前校正装置综合了超前校正装置和滞后校正装置的特点,当系统的动态性能和稳态性能都达不到要求时,可以考虑使用滞后超前校正装置;(2)PI属于滞后校正装置,因为它具有相位滞后作用;PD属于超前校正装置,因为它可以提高超前相角;PID属于滞后超前校正装置,因为其在低频段具有滞后效应,中频段具有超前效应。
自动控制原理胡寿松第六版2-2

H2(s)
R(s)
1
G 1(s)
G2 (s)
H1(s)
G3 (s)
G4 (s)
C ( s)
H ( s ) / G ( s ) 3 2
R(s)
2
G 1(s)
G s ) G ( s ) 2( 3 1 G s ) G ( s )H s ) 2( 3 2(
H ( s ) / G ( s ) 3 2
H1(s)
r (t )
G 1(s)
u (t )
G2 (s)
c (t )
r (t )
G ( s ) G ( s ) 1 2
c (t )
2)并联环节的简化:多个环节并联的作用等于这些环节的传递函 数和的作用。
r (t )
G 1(s)
c (t )
r (t )
G ( s ) G ( s ) 1 2
c (t )
G2 (s)
• 系统结构图的组成和绘制
系统结构图是以结构框图的形式,描述系统的组成、结构、信号传 递关系的图形。它完全表述了一个系统。也称为方框图。 系统结构图:由四个基本单元组成。 (t ) (s) 信号线:带有箭头的线段,箭头方向表示 信号的流向,线段旁边标注信号相应的变 量名。 引出点(或测量点):信号线中的一个点,表示一个 (s) 信号在这地方分成若干路,流向不同的地方,每一路 的信号完全相同。通常这种情况出现在信号测量处, 所以也称为测量点。 比较点(或综合点):若干信号的汇合点,经过加 ui (t ) e ( t ) (减)运算,形成一个新的信号。流入信号增加使流 出信号增加,在线段旁注“+”;流入信号增加使流出 u f (t ) 信号减小,在线段旁注“—” 。通常将“+”符号省略。
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图 1-1
(1)将 A,B 与 C,D 用线连接成负反馈系统;
(2)画出系统方框图。
答:(1)A-D 连接,B-C 连接。
(2)系统方框图
给定值 放大器
电动机
转速 负载
测速电机
图 1-2
8.图 1-3 是水位控制系统的示意图,图中 Q1, Q2 分别为进水流量和出水流量。控制的 目的是保持水位为一定的高度。试说明该系统的工作原理并画出其方框图。
6.试判断下列微分方程所描述的系统属何种类型(线性、非线性;定常、时变)。
(1)
d 2c(t) dt 2
3 dc(t) dt
2c(t )
5 dr(t) dt
r(t) ;
(2) t
dc (t ) dt
2c(t )
dr (t ) dt
2r(t) ;
(3)
d
2c(t ) dt 2
2
dc(t) dt
2c2
2.试简述控制理论的基本任务。 答:自动控制是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置使机器、设备或 生产过程的某个工作状态或参数自动按照预定的规律运行。控制理论主要是研究自动控制系 统的分析和设计问题,包括经典控制理论和现代控制理论。
3.试述正反馈控制的优缺点。 答:(1)优点:可以提高放大环节的放大系数; (2)缺点:容易使系统不稳定。
【答案】微分方程中没有交叉项,没有高于一次的项,满足线性系统要求,为线性系统。
4.自动控制系统按给定信号的类型可分为 系统和 系统。 【答案】连续;离散。 【解析】针对系统输入和输出信号的类别,系统可分为连续和离散系统。
5.自动控制系统性能好坏的 3 个方面为: 。 【答案】稳定性,快速性,准确性。 【解析】即对控制系统稳、准、快的要求。
二、填空题 1.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
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反向联系时,称为 ;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 ;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于 。
1.开环控制系统的特点是( )。 A.结构简单 B.系统成本低 C.精度高 D.消除偏差能力强 E.工作稳定性好 【答案】AB 【解析】开环控制系统没有自动修正偏差的能力,抗扰动性能差,稳定性不好。正因为 这些不足,有些情况下需要采用闭环控制系统。
2.系统的输出量参与控制作用的是( )。 A.开环系统 B.闭环系统 C.反馈系统 D.随机系统 E.单位负反馈系统 【答案】BCE 【解析】B、C、E 项均引入输出量参与控制。
三、分析计算题 1.自动控制系统为什么要采用闭环形式?
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答:对于一个控制系统,可能存在各种内、外扰动影响系统的输出,使被控量偏离期望 值而出现偏差。闭环控制方式是按偏差进行控制的,其特点:是无论什么原因,当使被控量 偏离期望值而出现偏差时,必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控 量与期望值趋于一致。按闭环控制方式组成的反馈控制系统,具有抑制任何内、外扰动对被 控量产生影响的能力,有较高的控制精度。
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第 1 章 自动控制的一般概念
一、选择题 1.输出量不影响控制作用的系统,称为( )。 A.开环系统 B.闭环系统 C.离散系统 D.采样系统 【答案】A 【解析】开环控制方式的特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。
4.试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
答:
表 1-1
控制系统
优点
缺点
开环控制
简单、造价低、调节速度快
调节精度差、无抗多因素干扰能力
闭环控制 抗多因素干扰能力强、调节精度高
结构较复杂、、题库视频学习平台
5.试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子,并说明其工作原理。 答:(1)开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理:被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度,根据自己的经验, 设定洗涤、漂洗时间,洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量(即衣服的干净 度)的信息没有通过任何装置反馈到输入端,对系统的控制不起作用,因此为开环控制。 (2)闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理:以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例,系统的被控制量(输出量)为蓄水箱水位 (反应蓄水量)。水位由浮子测量,并通过杠杆作用于供水阀门(即反馈至输入端),控制供 水量,形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时,阀门全关(按要求事先设计好杠杆比 例),系统处于平衡状态。一旦用水,水位降低,浮子随之下沉,通过杠杆打开供水阀门, 下沉越深,阀门开度越大,供水量越大,直到水位升至蓄水量上限高度,阀门全关,系统再 次处于平衡状态。
(t)
r(t)
;
(4) 5 dc(t) c(t) 3 dr(t) 2r(t) 3 r(t)dt 。
dt
dt
答:(1)线性定常系统;(2)线性时变系统;(3)非线性定常系统;(4)线性定常系
统。
7.根据图 1-1 所示的电动机速度控制系统工作原理图:
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2.下面系统中属于线性系统的是( )。 系统 1: y=3μ+2 ;系统 2: y=μsint
A.1 和 2 B.1 C.2 D.都不是 【答案】D 【解析】系统(1)(2)均不满足线性系统叠加原理,都不是线性系统。
二、多项选择题
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【答案】开环控制系统;闭环控制系统;闭环控制系统
2.对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面,即: 、快速性和 。 【答案】稳定性(或:稳,平稳性);准确性(或:稳态精度,精度)
3.系统的微分方程是 c t
3r t
6
dr t
dt
t
5r
d
,其中
ct 为输出量,
rt 为
输入量,该系统是 。