《自动控制原理》模拟试卷四及标准答案
04级自动控制原理试卷参考答案
04级自动化、电气专业《自动控制原理》试卷参考答案一、（15分）控制系统的结构图如图一所示。
试用结构图等效化简法或梅逊公式法系统的传递函数) () (sRsC。
图一解：解法一：所以：2321212132141)()(HGGHGHGGGGGGsRsC++++=解法二：图中有2条前向通路，3个回路。
，113211=∆=GGGP，42GP=32121LLL+++=∆，，，23231221211HGGLHGLHGGL-=-=-=3211LLL+++=∆所以：2321212132141)()(HGGHGHGGGGGGsRsC++++=二、（15分）某典型二阶系统的单位阶跃响应如图二所示。
（1）（12分）试确定系统的闭环传递函数。
（2）（3分）如果要求该系统不出现超调量，阻尼比最小应该是多大？图二解（1）（12分）依题，系统闭环传递函数形式应为2222.)(nnnssKsωζωω++=ΦΦ由阶跃响应曲线有：21)(lim )()(lim (00==⋅Φ=Φ=∞Φ→→K s s s s R s s c s s ）⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-===-=--o oo o n p e t 25225.221212ξξπσζωπ 联立求解得 ⎩⎨⎧==717.1404.0n ωζ，所以有95.239.19.5717.1717.1404.02717.12)(2222++=+⨯⨯+⨯=Φs s s s s （2）（3分）如果要求该系统不出现超调量，阻尼比最小应该是1，即1=ζ。
三、（10分）已知单位反馈系统的结构图如图三所示，试求系统的静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。
解 系统开环传递函数为)1()12(10)(2++=s s s s G图三∞==→)(lim 0s sG K s v 10)(lim 20==→s G s K s a四、（15分） 单位反馈控制系统的开环传递函数如下， （1）（10分）试概略绘出系统根轨迹。
《自动控制原理》模拟试卷四及答案
《自动控制原理》模拟试卷四一、填空题（每空1分，共20分）1、 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 _____________2、 控制系统的 _______________________________________ 称为传递函数。
一阶系统传函标 准形式是 __________________ ，二阶系统传函标准形式是 ____________________ 。
3、 在经典控制理论中，可采用 _____________ 、根轨迹法或 _____________ 等方法判断线性 控制系统稳定性。
4、 控制系统的数学模型，取决于系统 _________ 和 ,与外作用及初始条件无关。
5、 线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 _______________ ，横坐标为 __________ 。
6、 奈奎斯特稳定判据中， Z = P - R ，其中P 是指 ________________________________ ，Z 是 指 __________________________ ， R 指 _________________________________ 。
7、 在二阶系统的单位阶跃响应图中， t s 定义为 _________________ 。
匚%是 _________________ 8、 PI 控制规律的时域表达式是 _________________________ 。
P I D 控制规律的传递函数表达 式是 ________________________________ 。
，则其开环幅频特性为s （T 1s 1）（T 2S 1）性为 ________________________ 二、判断选择题（每题2分，共16分）1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：（）A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差C 增大系统开环增益 K 可以减小稳态误差；D 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。
自动控制原理四套经典试题及答案剖析
、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___ 与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按____ 的前馈复合控制和按_____ 的前馈复合控制。
3、两个传递函数分别为G i（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 ___ （用G I（S）与G2（S）表示）。
4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率____________ ，阻尼比二______ ，该系统的特征方程为 _____ ，该系统的单位阶跃响应曲线为___ 。
5、若某系统的单位脉冲响应为g（t） =10eW t • 5eg t，则该系统的传递函数G（s）为_ 。
6根轨迹起始于________________________ ，终止于__________________________________________ 。
7、设某最小相位系统的相频特性为-900 -tg'（T「），贝U该系统的开环传递函数为_____________________ 。
8、PI控制器的输入一输出关系的时域表达式是________ ，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_______ 性能。
二、选择题（每题2分，共20分）1、采用负反馈形式连接后，贝U （）A、一定能使闭环系统稳定；B系统动态性能一定会提高;C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。
2、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。
3、系统特征方程为D（S^S32S23S '^0，则系统（）A、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数Z=2。
4、系统在r （t ）二t 2作用下的稳态误差e ss 二：：，说明（ ）B 、系统不稳疋； D 、闭环传递函数中有一个积分环节 5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是（A 、型别 v ：：： 2 ； C 、输入幅值过大;6开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标（）A、超调二%B、稳态误差e ssC、调整时间t s三、（8分）试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。
自动控制原理模拟题与答案
自动控制原理模拟题与答案一、选择题1. 在经典控制中，开环控制与闭环控制相比，下列说法正确的是：A. 开环控制具有较好的鲁棒性B. 闭环控制对扰动具有较好的抑制能力C. 开环控制是一种无延迟控制方式D. 闭环控制可以忽略系统的非线性和时变性答案：B2. 对于一个一阶惯性环节，其传递函数为G(s) = K / (Ts + 1)，下列哪个参数可以影响系统的响应速度？A. KB. TC. TsD. 1答案：B3. PID控制器的传递函数为Gc(s) = Kp + Ki/s + Kds，其中Kp、Ki、Kd分别表示比例、积分和微分增益。
下列说法正确的是：A. 比例增益Kp决定超调量B. 积分增益Ki可以消除稳态误差C. 微分增益Kd可以提高系统的响应速度D. PID控制器只适用于线性系统答案：A二、填空题1. 在控制系统中，传递函数的分子部分表示_______，分母部分表示_______。
答案：输出；输入2. 智能调节器是一种_______控制器，通过模糊化处理将非精确的输入转化为精确的输出。
答案：模糊3. 传感器是自动控制系统中的_______，用于将物理量转化为电信号。
答案：输入装置三、计算题1. 一个系统的开环传递函数为G(s) = K / (s + 1)，计算该系统的单位阶跃响应的时间常数T和最终值稳定误差Ku。
答案：时间常数T = 1秒最终值稳定误差Ku = 12. 一个系统的传递函数为G(s) = 10 / (s + 5)(s + 10)，使用PID控制器进行控制，已知Kp = 1，Ki = 0.5，Kd = 0.2。
计算该系统的闭环传递函数。
答案：闭环传递函数为Gc(s) = (Kp + Ki/s + Kds)G(s)= (1 + 0.5/s + 0.2s) * (10 / (s + 5)(s + 10))四、简答题1. 什么是系统的稳态误差？如何消除系统的稳态误差？答：稳态误差是指系统在输入信号恒定时，输出与期望值之间的偏差。
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。
自动控制原理考试试卷及答案
自动控制原理考试试卷及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是自动控制系统的基本组成部分？A. 控制器B. 被控对象C. 执行机构D. 操作人员答案：D2. 在自动控制系统中，下列哪项属于反馈环节？A. 控制器B. 执行机构C. 被控对象D. 反馈元件答案：D3. 下列哪种控制方式属于闭环控制？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制答案：D4. 下列哪种控制方式属于开环控制？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分控制答案：A5. 在自动控制系统中，下列哪种控制规律不会产生稳态误差？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：B6. 下列哪种控制方式适用于一阶惯性环节？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制答案：A7. 在自动控制系统中，下列哪种环节不会产生相位滞后？A. 比例环节B. 积分环节C. 微分环节D. 比例-积分环节答案：A8. 下列哪种控制方式可以使系统具有较好的稳定性和快速性？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：D9. 在自动控制系统中，下列哪种环节可以使系统具有较好的阻尼效果？A. 比例环节B. 积分环节C. 微分环节D. 比例-积分环节答案：C10. 下列哪种控制方式可以使系统具有较好的跟踪性能？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统的基本组成部分有：控制器、被控对象、执行机构、________。
答案：反馈元件2. 在自动控制系统中，反馈环节的作用是________。
答案：减小系统的稳态误差3. 闭环控制系统的特点有：________、________、________。
答案：稳定性好、快速性好、准确性高4. 开环控制系统的缺点有：________、________、________。
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
自动控制原理第四版习题答案共24页文档
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
自动控制原理第四版习 题答案
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
Байду номын сангаас
- 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)。
《自动控制原理》模拟试卷四及答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：《自动控制原理》模拟试卷四一、填空题（每空 1 分，共20分）1、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 。
2、控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统 和 , 与外作用及初始条件无关。
5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 ，横坐标为 。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。
%σ是 。
8、PI 控制规律的时域表达式是 。
P I D 控制规律的传递函数表达式是 。
9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。
二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B 、 稳态误差计算的通用公式是20()lim 1()()ss s s R s e G s H s →=+；C 、 增大系统开环增益K 可以减小稳态误差；D 、 增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性。
2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。
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。
3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、(1)0s s +=B 、 (1)50s s ++=C 、(1)10s s ++=D 、与是否为单位反馈系统有关4、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( )A 、 ()()()E S R S G S =⋅B 、()()()()E S R S G S H S =⋅⋅C 、()()()()E S R S G S H S =⋅-D 、()()()()E S R S G S H S =- 5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。
A 、 *(2)(1)K s s s -+B 、*(1)(5K s s s -+）C 、*2(31)K s s s +－D 、*(1)(2)K s s s --6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A 、低频段B 、开环增益C 、高频段D 、中频段 7、已知单位反馈系统的开环传递函数为2210(21)()(6100)s G s s s s +=++，当输入信号是2()22r t t t =++时，系统的稳态误差是( )A 、 0 ；B 、 ∞ ；C 、 10 ；D 、 20 8、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( )A 、 如果闭环极点全部位于S 左半平面，则系统一定是稳定的。
稳定性与闭环零点位置无关；B 、 如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关；D 、 如果系统有开环极点处于S 右半平面，则系统不稳定。
三、(16分)已知系统的结构如图1 所示，其中(0.51)()(1)(21)k s G s s s s +=++，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8分)。
分析能否通过调节增益 k ，使稳态误差小于 0.2 (8分)。
四、(16分)设负反馈系统如图2 ，前向通道传递函数为10()(2)G s s s =+，若采用测速负反馈()1s H s k s =+，试画出以s k 为参变量的根轨迹(10分)，并讨论s k 大小对系统性能的影响(6分)。
一G(R(C(图 R(C(五、已知系统开环传递函数为(1)()(),,,(1)k s G s H s k T s Ts ττ-=+均大于0 ，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。
(16分) ［第五题、第六题可任选其一］六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。
试求系统的开环传递函数。
(16分)七、设控制系统如图4，要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，相角裕度不小于40o ，幅值裕度不小于 10 dB ，试设计串联校正网络。
( 16分)《自动控制原理》模拟试卷三答案一、填空题(每题1分，共20分)1、稳定性(或：稳，平稳性)；准确性(或：稳态精度，精度)2、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值；1()1G s Ts =+ ； 图一(1)Ks s +R(C(L(1ω12ω--4-4ω图 d222()2nn nG s s s ωζωω=++ (或：221()21G s T s T s ζ=++) 3、劳斯判据(或：时域分析法)； 奈奎斯特判据(或：频域分析法)4、结构； 参数5、20lg ()A ω(或：()L ω)；lg ω(或：ω按对数分度)6、开环传函中具有正实部的极点的个数，(或：右半S 平面的开环极点个数)；闭环传函中具有正实部的极点的个数(或：右半S 平面的闭环极点个数，不稳定的根的个数)；奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。
7、系统响应到达并保持在终值5%2%±±或误差内所需的最短时间(或：调整时间，调节时间)；响应的最大偏移量()p h t 与终值()h ∞的差与()h ∞的比的百分数。
（或：()()100%()p h t h h -∞⨯∞，超调）8、0()()()tp p iK m t K e t e t dt T =+⎰(或：0()()tp i K e t K e t dt +⎰) ；1()(1)C p i G s K s T s τ=++ (或：i p d K K K s s++) 9、2212()()1()1KA T T ωωωω=+⋅+； 01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、C2、A3、B4、D5、A6、D7、D8、A 三、(16分)解：Ⅰ型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为 1ss ve K =（2分） 而静态速度误差系数 0(0.51)lim ()()lim (1)(21)v s s K s K s G s H s s K s s s →→+=⋅=⋅=++ （2分）稳态误差为 11ss v e K K==。
（4分） 要使0.2ss e < 必须 150.2K >=，即K 要大于5。
（6分） 但其上限要符合系统稳定性要求。
可由劳斯判据决定其上限。
系统的闭环特征方程是32()(1)(21)0.523(10.5)0D s s s s Ks K s s K s K =++++=++++= （1分） 构造劳斯表如下321210.5330.5030s K s K K ss K+-为使首列大于0， 必须 06K <<。
综合稳态误差和稳定性要求，当56K <<时能保证稳态误差小于0.2。
（1分） 四、(16分)解：系统的开环传函 10()()(1)(2)s G s H s k s s s =++，其闭环特征多项式为()D s2()210100s D s s s k s =+++=，（1分）以不含s k 的各项和除方程两边，得2101210s k s s s =-++ ，令 *10s k K =，得到等效开环传函为 *21210K s s =-++ （2分） 参数根轨迹，起点：1,213p j =-±，终点：有限零点 10z =，无穷零点 -∞ （2分） 实轴上根轨迹分布： ［－∞，0］ （2分）实轴上根轨迹的分离点： 令 22100d s s ds s ⎛⎫++= ⎪⎝⎭，得21,2100,10 3.16s s -==±=±合理的分离点是 110 3.16s =-=-，（2分）该分离点对应的根轨迹增益为2*1102104.33s s s K s =-++==，对应的速度反馈时间常数 *10.43310s K k ==（1分） 根轨迹有一根与负实轴重合的渐近线。
由于开环传函两个极点1,213p j =-±，一个有限零点10z =且零点不在两极点之间，故根轨迹为以零点10z =为圆心，以该圆心到分离点距离为半径的圆周。
根轨迹与虚轴无交点，均处于s 左半平面。
系统绝对稳定。
根轨迹如图1所示。
（4分） 讨论s k 大小对系统性能的影响如下：（1）、当 00.433s k <<时，系统为欠阻尼状态。
根轨迹处在第二、三象限，闭环极点为共轭的复数极点。
系统阻尼比ζ随着s k 由零逐渐增大而增加。
动态响应为阻尼振荡过程，s k 增加将使振荡频率d ω减小（21d n ωωζ=-），但响应速度加快，调节时间缩短（3.5sntζω=）。
（1分）（2）、当0.433 4.33)sk==*时（此时K，为临界阻尼状态，动态过程不再有振荡和超调。
（1分）（3）、当*0.433( 4.33)sk K>>或，为过阻尼状态。
系统响应为单调变化过程。
（1分）图1四题系统参数根轨迹五、(16分)解：由题已知：(1)()(),,,0(1)K sG s H s K Ts Tsττ-=>+，系统的开环频率特性为222[()(1)]()()(1)K T j TG j H jTτωτωωωωω-+--=+（2分）开环频率特性极坐标图起点：00,(0),(0)90Aωϕ+++==∞=-；（1分）终点：0,()0,()270Aωϕ→∞∞=∞=-；（1分）与实轴的交点：令虚频特性为零，即210Tτω-=得1x Tωτ=（2分）实部()()x xG j H j Kωωτ=-（2分）开环极坐标图如图2所示。
（4分）由于开环传函无右半平面的极点，则0P=当1Kτ<时，极坐标图不包围（－1，j0）点，系统稳定。
（1分）当1Kτ=时，极坐标图穿过临界点（－1，j0）点，系统临界稳定。
（1分）ω+=－－1当 1K τ>时，极坐标图顺时针方向包围 （－1，j0）点一圈。
2()2(01)2N N N +-=-=-=-按奈氏判据，Z ＝P －N ＝2。
系统不稳定。
(2分) 闭环有两个右平面的极点。
六、(16分)解：从开环波特图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。