北理工自控期末考试题
华北理工自动控制原理2024年考试卷
北京化工大学2024年自动控制原理考试试卷
一、客观题（每题2分，共20分）
1、抗滞环系统中，C(z)的功能是：
A、抗滞控制
B、自激控制
C、稳定控制
D、滞回补偿
2、抗滞控制主要是为了解决以下哪种问题：
A、系统的稳定性
B、系统的追赶问题
C、系统的建模问题
D、系统的调节问题
3、对于系统来说，建立正确的模型是：
A、预测系统行为
B、控制系统行为
C、对系统状态变化做出适当反应
D、估计系统中的参数
4、系统的状态空间表示的是：
A、输入和输出的关系
B、内部状态的变化
C、输出和输入的变化
D、输入和输出的相关性
二、主观题（每题10分，共60分）
1、简述传统的抗滞环控制系统的结构和原理。
传统的抗滞环控制系统是由抗滞控制器、系统偏差的累积量以及系统滞回的补偿组成。
其原理是，当输入信号发生变化，抗滞控制器能够得到输入变化量关于时刻t之前的累积量与当前状态之间的关系，从而调节实际系统状态，使系统保持稳定。
抗滞控制器通过计算系统的滞回量，通过调整系统的输出，来补偿系统的滞回输出，使系统尽快恢复稳定状态。
2、简述线性时不变系统的基本假设和定义。
北理工《自动控制理论1 》在线作业满分答案
北理工《自动控制理论1 》在线作业试卷总分:100 得分:100一、单选题1.对于代表两个或两个以上输入信号进行（）的元件又称比较器。
A. 微分B. 相乘C. 加减D. 相除正确答案:C2.主导极点的特点是（）。
A. 距离虚轴很近B. 距离实轴很近C. 距离虚轴很远D. 距离实轴很远正确答案:A3. 开环控制系统特征是没有（）环节。
A. 给定B. 放大C. 反馈D. 执行正确答案:C4.典型欠阻尼二阶系统，当开环增益K增加时，系统（）A. 阻尼比增大，超调量增大B. 阻尼比减小，超调量增大C. 阻尼比增大，超调量减小D. 无阻尼自然频率减小正确答案:B5.Bode图包括幅频特性图和相频特性图，横坐标均为（）。
A. 时间B. 弧度C. 角频率D. 相位正确答案:C6.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正确答案:A7. 系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（）。
A. 非最小相位系统B. 最小相位系统C. 不稳定系统D. 振荡系统满分：3 分正确答案:B8. 适合应用传递函数的系统是（）。
A. 单输入，单输出的线性定常系统B. 单输入，单输出的线性时变系统C. 单输入，单输出的定常系统D. 非线性系统满分：3 分正确答案:A9. 单位反馈系统的开环传递函数G(s)=16/(s(s+4*sqrt(2)))，其幅值裕度h等于（）A. 0B. 4sqrt(2)dBC. 16dBD. 无穷满分：3 分正确答案:D10. 典型二阶系统的超调量越大，反映出系统（）A. 频率特性的谐振峰值越小B. 阻尼比越大C. 闭环增益越大D. 相角裕度越小满分：3 分正确答案:D11. 放大环节的对数幅频特性曲线是（）。
A. 平行于横轴的直线B. 斜率为1的直线C. 逐渐增大至某一值的曲线D. 垂直于横轴的直线满分：3 分正确答案:A12. 系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（）指标密切相关。
北京理工大学2006学年《自动控制原理》期末考试 答案与评分标准(A卷)(缺试题)
自动控制理论（一）答案一. (20分)解：(1) (10分) c r U U U -=2； 22U s C I ⋅=；222I R U R ⋅=；221R R U U U +=；21111I U R I R +=；111I s C U ⋅= ；12U U U R c += 。
消除中间变量得，1)2(1)()()(2122121221++++++=s T T s T T s T T s T T s U s U r c ，其中，，C R T 11=，C R T 22=。
解：(2) (10分)3211G G G P =322121321243G L -=；424213212331G G G H H G G G G ++++=∆；411G +=∆；421G +=∆；4242132124321331)1()2()(G G G H H G G G G G G G G s ++++++=Φ。
(允许使用方框图简化)二. (20分)解：(1) (10分) 22222)5()(nn ns s k s k s k s ωζωωτ++=+++=Φ；7.0%6.4=⇒=ζσp ；588.0=⇒=n p t ω；252==n k ω；08.0=τ；解：(2) (10分) k s k s kG s s GH G G G s e +++-+=++-=Φ)5(511)(2br 2br τ；s k ss G 2.05)(br ==。
三. (15分)解：(1) (6分) 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。
333206633101234s s s s s -解：(2) (9分))1)(1()1()(312+++=s T s T s T K s G ；1020log 20=⇒=K K ；5002.0/11==T ；05.020/12==T ；05.0200/13==T ；)1005.0)(150()105.0(10)(+++=s s s s G ；2.0=c ω；8.83001.0arctan 10arctan 01.0arctan )(-=--=∠j G ；2.96)(180=∠+=j G γ，闭环系统的稳定。
北京理工大学自动控制理论04-07真题解析
由以上计算得到的参数，得根轨迹如图所示：
（2）欲使超调量，应有 由，得 过坐标原点做与负实轴夹角为的直线，交根轨迹于A点。设A点坐标
为，显然，将其代人特征方程，可得 即当时，可使，闭环极点从（）开始，沿根轨迹方向移动。
2）用根轨迹方法验证： 绘制根轨迹步骤如下： ①开环极点， 数目 n=4; 开环零点，数目m=1。系统有4条根轨迹。 ②实轴上根轨迹段为，； ③渐近线与实轴夹角为； 渐近线与实轴交点为； ④与虚轴的交点： 时， 得对应的 与虚轴的交点是
根据以上参数地根轨迹图如下：
由根轨迹图可知，当，时，闭环系统稳定。 可见，与由Nyquist曲线得到的结论是一致的。 （4）K=1时，闭环系统是稳定的，讨论稳态误差是有意义的。
则 可见调节时间为1拍，即1个采样周期。 五、解：（1）由已知得 负倒特性曲线如图7.9所示： 曲线如图7.9所示： 由图可知，负倒特性曲线与曲线有交点。所以存在自持振荡，并且 是稳定的自持振荡。（由不稳定区稳定区）
图7.9 系统曲线和曲线 （2）由，得 由①得， 当时， 由①、②得， 当时， 所以h的范围是 六、解：（1）由图可知，环节A的传递函数为：; 环节B的传递函数为：; 环节C的传递函数为：。 开环系统的总传递函数为：，系统结构图如图8.4所示：
1） 与负实轴的交点： 由，此时 即与负实轴的交点是（-0.83，0）；
2） ； 3） ； Nyquist曲线如下：
（3） 1）由Nyquist曲线确定使闭环系统稳定的K值；如图所示： 当-0.83K>-1时，即K<1.2时，Nyquist曲线不包围（-1，j0）点，即N=0，
16秋北理工《自动控制理论I》在线作业 辅导资料
北理工《自动控制理论I》在线作业一、单选题（共 20 道试题，共 60 分。
）1. 一阶系统的阶跃响应（）。
. 无超调. 当时间常数较大时有超调. 当时间常数较小时有超调. 有超调正确答案：2. 二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（）。
. 0.6. 0.707. 0. 1正确答案：3. 若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为（）。
. 1. 2. 5. 10正确答案：4. 单位反馈系统的开环传递函数G(s)=16/(s(s+4*sqrt(2)))，其幅值裕度h等于（）. 0. 4sqrt(2). 16. 无穷正确答案：5. 分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的（）。
. 上升时间. 峰值时间. 调整时间. 最大超调量正确答案：6. 典型二阶系统的超调量越大，反映出系统（）. 频率特性的谐振峰值越小. 阻尼比越大. 闭环增益越大. 相角裕度越小正确答案：7. 系统在作用下的稳态误差，说明 ( )。
. 型别ν<2. 系统不稳定. 输入幅值过大. 闭环传递函数中有一个积分环节正确答案：8. 梅森公式主要用来（）。
. 判断稳定性. 计算输入误差. 求系统的传递函数. 求系统的根轨迹正确答案：9. 确定根轨迹大致走向，一般需要用（）条件就够了。
. 特征方程. 幅角条件. 幅值条件. 幅值条件+幅角条件正确答案：10. 已知单位反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差为常数，则此系统为（）。
. 0型系统. I型系统. II型系统. 高阶系统正确答案：11. 主导极点的特点是（）。
. 距离虚轴很近. 距离实轴很近. 距离虚轴很远. 距离实轴很远正确答案：12. 系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的（）。
. 低频段. 开环增益. 高频段. 中频段正确答案：13. 系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的（）。
. 右半部分. 左半部分. 实轴上. 虚轴上正确答案：14. 系统的频率特性（）. 是频率的函数. 与输入幅值有关. 与输出有关. 与时间t有关正确答案：15. 典型欠阻尼二阶系统，当开环增益K增加时，系统（）. 阻尼比增大，超调量增大. 阻尼比减小，超调量增大. 阻尼比增大，超调量减小. 无阻尼自然频率减小正确答案：16. 下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。
北京理工大学自动化期末试卷答案07A
（2007~2008学年第一学期）
课程编号：0400003（1）课程名称：自动控制理论（一）
一、控制系统的数学模型（共20分）
1、已知控制系统结构图如下图所示。试通过结构图等效变换求系统的传递函数 。（7分）（要求：有化简过程）。
2、已知控制系统结构图如下图所示。绘制该系统的信号流图，并用梅森增益公式求系统的传递函数 。（8分）
五、线性系统的校正（共15分）
设单位反馈系统的开环传递函数为 ，试采用滞后-超前校正装置进行串联校正，要求：
1、当输入信号为 时，稳态误差
2、截止频率
3、相角裕度
六、非线性控制系统分析（共15分）
非线性控制系统如下图所示。
1、试用描述函数法分析a=1，b=2，k=10时，系统的稳定性。
2、若系统存在自持振荡，计算自持振荡的振幅和频率。
（2）计算输入信号为 时的稳态误差。（5分）
3、复合控制系统的结构图如下图所示，前馈环节的传递函数 ，当输入 为单位加速度信号时（即 ），为使系统的稳态误差为0，试确定前馈环节的参数 和 。（10分）
三、线性系统的根轨迹（共15分）
某系统的结构图如下图所示。要求：
1、绘制系统的根轨迹草图（10分）。
3、求下图有源网络的传递函数 ，并指出该网络属于哪类典型环节？（5分）。
二、线性系统的时域分析（共25分）
1、设系统的特征方程为： 试应用劳斯稳定判据确定欲使系统稳定的 的取值范围。（5分）
2、已知控制系统的结构图如下图所示，单位阶跃响应的超调量 ，峰值时间 s，试求：
（1）根据已知性能确定参数 和 ；（5分）
2、确定使系统稳定的 值范围（2分）。
北京理工大学自动化学院模拟电子技术基础期末考试题
Uo 的表达式并计算其数值。 Ui
3．求输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 。
图2
三、 （12 分）在图 3 所示电路中，各运放均为理想运算放大器，分别计算各电路 的输出电压。
图3
四、 （14 分）电路如图 4 所示，
图4 1． 为了将输入电压 u I 转换为稳定的输出电流 i L ， 说明运放的同相与反相输入端应
图6 七、 （10 分） 在如图 7 所示电路中， 已知三端稳压器 W7812 的输出电压 U23＝12V， 最大输出电流 IOmax＝0.1A； A 为理想运放。 1．设 R1＝R2＝1K, R3＝R4＝2K，求输出电压 UO 的调节范围。 2．计算通过电阻 R2 电流的范围。
图7
失真，要消除该失真，
（a） 图 1-2
（b）
3. 已知放大电路的输入信号为 1mV，输出电压为 1V，引入负反馈后，为保证相 同的输出电压，输入信号为 10mV，则引入负反馈的反馈系数为 反馈深度为 。
，电路的
4．为了保证图 1-4 所示放大电路能正常工作，应选择何种类型的 M OS 管，画出
相应的符号并标明管脚接号。
如何连接。并说明该电路中反馈的组态。 2．如果输入电压 uI 的变化范围为 05V 时，计算电流 i L 的变化范围。 五、 （12 分）判 断 下 列 电 路 是 否 产 生 正 弦 波 ， 并 简 述 理 由 。
（a）
(b)
(c) RC 正弦波振荡电路 图5 六、 （12 分）在图 6 所示三角波发生器中，已知 A1、A2、A3 均为理想运算放大器， 它们输出电压的两个极限值为 12V。 1．说明 A1、A2、A3 组成各电路的功能； 2.求解 u O 的频率 f 和幅值 UOM、 uO1 的峰值 UOM1。 3.画出输出电压 u O 与 u O1 和 u O2 的对应波形。
华北理工大学《自动控制C》2023-2024学年第一学期期末试卷
华北理工大学《自动控制C》2023-2024学年第一学期期末试卷考试时间：120 分钟；考试课程：《自动控制C》；满分：100分；姓名：——；班级：——；学号：——一、填空题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统的主要任务是对被控对象进行____，使其输出满足预定的要求。
2. 传递函数是描述系统输出与输入之间关系的____表达式，它与系统的物理结构有关。
3. 二阶系统的动态性能主要取决于其____和____两个参数。
4. PID控制器由比例（P）、____（I）和____（D）三部分组成，它们各自对系统性能有不同的影响。
5. 奈奎斯特稳定性判据是通过分析系统开环频率特性的____线和____线的交点位置来判断系统稳定性的。
6. 离散时间系统的时间响应是通过求解____方程来获得的。
7. 增大系统的____可以提高系统的快速性，但也可能导致系统稳定性变差。
8. 在根轨迹法中，根轨迹是系统闭环极点随____参数变化而在复平面上移动的轨迹。
9. 系统的稳态误差是指系统达到稳态后，其输出量与希望值之间的____。
10. 对于非线性系统，通常可以采用____方法将其在一定范围内近似为线性系统进行分析和设计。
二、选择题（每题3分，共30分）1. 自动控制系统在受到外界扰动后，能够恢复到原来的平衡状态，这体现了系统的哪项基本性能？A. 准确性B. 稳定性C. 快速性D. 适应性2. 下列哪个是描述系统动态性能的数学工具？A. 微分方程B. 传递函数C. 状态方程D. 以上都是3. 在控制系统的频域分析中，当系统开环频率特性的相角穿越-180°线且幅值大于1时，系统：A. 稳定B. 不稳定C. 临界稳定D. 无法判断稳定性4. 对于一个二阶系统，若其自然频率ωn增大，而其他参数不变，则系统的：A. 阻尼比增加B. 振荡周期缩短C. 超调量减小D. 稳态误差增大5. PID控制器中，“I”代表什么控制作用？A. 比例（Proportional）B. 积分（Integral）C. 微分（Derivative）D. 反馈（Feedback）6. 在根轨迹法中，若增加开环零点，通常会使根轨迹：A. 向左移动B. 向右移动C. 形状不变D. 消失7. 系统稳定性的劳斯判据是通过分析系统的哪个函数的系数来判定的？A. 闭环传递函数B. 开环传递函数C. 误差函数D. 脉冲响应函数8. 下列哪种控制策略通常用于消除系统的稳态误差？A. 比例控制B. 微分控制C. 积分控制D. 滞后控制9. 在离散时间控制系统中，将连续信号转换为离散信号的过程称为：A. 采样B. 量化C. 编码D. 解码10. 下列哪个选项是描述系统动态响应的一个重要参数，它决定了系统响应的振荡程度和超调量？A. 阻尼比B. 自然频率C. 稳态误差D. 增益裕度三、简答题（每题5分，共20分）1. 解释什么是自动控制系统的稳定性，并简述其重要性。
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3、确定使系统的阶跃响应不出现超调的最大 值（3分）。
四、线性系统的频域分析（共10分）
1、已知最小相位系统的Bode图如下图所示。求该系统的传递函数 。（5分）
2、已知某系统当开环增益 时的开环频率特性Nyquist图如下图所示。该系统在右半平面的极点数 ，试分析当开环增益 变化时其取值对闭环稳定性的影响。（5分）
（2）系统的结构图如下图所示，前馈环节的传递函数 ，当输入 为单位加速度信号时（即 ），为使系统的稳态误差为0，试确定前馈环节的参数 和 。（10分）
三、线性系统的根轨迹（共15分）
某系统的结构图如下图所示。要求：
1、绘制系统的根轨迹草图（10分）。
3、求下图有源网络的传递函数 ，并指出该网络属于哪类典型环节？（5分）。
二、线性系统的时域分析（共25分）
1、设系统的特征方程为： 试应用劳斯稳定判据确定欲使系统稳定的 的取值范围。（5分）
2、已知控制系统的结构图如下图所示，单位阶跃响应的超调量 ，峰值时间 s，试求：
（1）根据已知性能确定参数 和 ；（5分）
五、线性系统的校正（共15分）
设单位反馈系统的开环传递函数为 ，试采用滞后-超前校正装置进行串联校正，要求：
1、当输入信号为 时，稳态误差
2、截止频率
3、相角裕度
六、非线性控制系统分析（共15分）
非线性控制系统如下图所示。
1、试用描述函数法分析a=1，b=2，k=10时，系统的稳定性。
2、若系统存在自持振荡，计算自持振荡的振幅和频率。
本科生考试试卷
（2007~2008学年第一学期）
课程编号：0400003（1）课程名称：自动控制理论（一）
一、控制系统的数学模型（共20分）
1、已知控制系统结构图如下图所示。试通过结构图等效变换求系统的传递函数 。（7分）（要求：有化简过程）。
2、已知控制系统结构图如下图所示。绘制该系统的信号流图，并用梅森增益公式求系统的传递函数 。（8分）
3、阐述消除自持振荡的方法。
（注：非线性控制系统的描述函数为： ）