05-06西北工业大学本科自动控制原理期末试题(一)参考答案
西北工业大学本科自动控制原理期末试题参考答案
D( z ) = ( z − 1)( z − e −T ) + KTz = z 2 − (1 + e −T − KT ) z + e −T =0
D(1) = KT > 0 −T D (−1) = 2(1 + e ) − KT > 0 e −T < 1
K >0 2(1 + e −T ) < K T
综合之： 0 < K < （3） （5 分）
2(1 + e −T ) T =1 = 2.736 T
z →1
K v = lim( z − 1)G ( z ) = lim
z →1KT KTz =源自−T 1 − e −T z −eT =1, K =1
e(∞ )
r ( t )=t
=
AT AT (1 − e −T ) = Kv KT
ω = 3 K * = 54
4 <K <6 9
4 < K
*
< 54
σ
0 0
即：
↑
4 （3） （3 分）依根轨迹， < K < 6 时， K ↑ ⇒ t s ↑ 9 e ↓
ss
四． （共 15 分） 解 （1） （5 分） （2） （5 分）
−Ts KTz 1 K 1 − e Z G( z) = Z ⋅ = s ( z − 1)( z − e −T ) s + 1 s
（3） （3 分）依图
ω c = 10
γ = 180° + arctan
10 10 10 − 90° − arctan − 2 × arctan = 63.6° 100 3 0 .3
《自动控制原理》章节习题含答案(大学期末复习资料).doc
自动控制原理(1) 生活中有哪些物理量之间是比例关系、积分关系或微分关系？答：单价一定时，总价与数量成比例；速度一定时，总路程与时间成比例。
加速度的积分是速度，速度的积分是路程；反之，速度的微分是加速度，路程的微分是路程。
(2) 常用的数学模型有哪些？答：常用的数学模型有：微分方程、传递函数、系统框图、频率特性和状态方程。
(3) 传递函数的定义是什么，定义传递函数的前提条件是什么？如何将微分方程转换为传递函数？答：传递函数(Transfer Function)定义如下，在零初始条件下，线性定常系统(或元件) 输出量的拉氏变换与其输入量的拉氏变换之比，即为线性定常系统的传递函数，记为G(s), 即u. 输出量的拉氏变换传递函数G(s)= -------------------------------输入量的拉氏变换零初始条件(4) 典型输入信号有哪些，分别适用于作为哪些控制系统的输入？答：常用的典型输入信号有：阶跃信号(Step signal)、斜坡信号(Slope signal)>加速度信号(Acceleration signal)、脉冲信号(Pulse signal)及正弦信号(sinusoidal signaDo实际的控制系统中，室温控制系统和水位控制系统，以及一些工作状态突然改变或突然受到恒定输入作用的控制系统，都可以采用阶跃信号作为典型输入信号。
跟踪通信卫星的天线控制系统、数控机床加工斜面的进给控制系统、机械手的等速移动控制系统等其输入信号随时间逐渐变化的控制系统，斜坡信号是比较合适的典型输入。
当控制系统的输入信号为冲击输入，例如脉冲电信号、撞击力、武器弹射的爆发力等, 均可视为理想脉冲信号。
实际的控制系统中，如果输入信号为周期性变化的信号，一般都可将其进行傅里叶变换为多个正弦信号的叠加，这种情况下，可用正弦函数作为系统的输入对系统进行性能分析。
(5) 比例系数、积分时间常数和微分时间常数分别对系统的时域响应有什么影响？答：当比例系数(增益)K>1时，输出量为输入量等比例放大；当K<1时，输出量为输入量等比例缩小；当K=1时，输出量与输入量相等。
西北工业大学自动控制原理
基本控制方式
1. 开环控制 2. 闭环控制 3. 复合控制
例 1 炉温控制系统
炉温控制系统方框图
炉温控制系统方框图
方框图中各符号的意义
方框（块）图 中的符号
元部件 信号（物理量）及传递方向 比较点 引出点 表示负反馈
例 2 函数记录仪
函数记录仪方框图
负反馈原理
将系统的输出信号引回输入端，与输 入信号相比较，利用所得的偏差信号进行 控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。
课 程小结
1. 自动控制的一般概念 基本控制方式 控制系统的基本组成 控制系统的分类 对控制系统的要求 课程研究的内容
2. 要求掌握的知识点 负反馈控制系统的特点及原理 由系统工作原理图绘制方框图
引言 自动控制理论发展概述 自动控制和自动控制系统的基本概念 自动控制系统的基本组成 控制系统示例
自动控制理论发展简史
• 经典控制理论
( 19世纪初 ) 时域法
复域法 (根轨迹法) 频域法
• 现代控制理论
( 20世纪60年代 ) 线性系统 最优控制 最世纪70年代 ) 专家系统 模糊控制 神经网络 遗传算法
自动控制原理
本次课程作业（1）
1 —1, 2, 3
自我介绍
卢京潮
办公室： 自动化学院 234
联系方式：
（办公室） （手机）
自动控制系统的原理与应用
电视教学片
(1) 自动控制系统的原理与组成 (2) 自动控制技术的应用
自动控制原理
（第 1 讲）
第一章 自动控制的一般概念
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
自适应控制 鲁棒控制 容错控制 集散控制 大系统复杂系统
自动控制原理
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。
西北工业大学自动控制期末试卷
考试试卷第 1 页 共 3页（勤奋、求是、创新、奉献）2006～ 2007 学年第 1 学期考查试卷主考教师： 刘 瑾学院 _________________ 班级 __________ 姓名 __________ 学号 ___________《自动控制理论B 》课程试卷A（本卷考试时间 90 分钟）题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总得分 题分 15 10 10 10 15 20 20得分一、求下图所示系统的传递函数)(/)(0s U s U i （15分） (1) (2)(7分)Uo(s)U i (s)(8分)(1))1()()(3132320+++-=CS R R R R CS RR s U s U i (2)在线性电路的计算中，引入了复阻抗的概念，则电压、电流、复阻抗之间的关系，满足广义的欧姆定律。
即：)()()(s Z s I s U = 如果二端元件是电阻R 、电容C 或电感L ，则复阻抗Z (s )分别是R 、1/C s 或L s 。
用复阻抗写电路方程式：sC S I S V R S U S U S I sC S I S I S U R S U S U S I c c c c C r 222221212111111)()(1)]()([)(1)]()([)(1)]()([)(⋅=-=⋅-=⋅-=二、某系统在输入信号r(t )=(1+t )1(t )作用下，测得输出响应为：t e t t c 109.0)9.0()(--+= （t ≥0）已知初始条件为零，试求系统的传递函数)(s φ。
(10分) 解 因为22111)(ss s s s R +=+=)10()1(10109.09.01)]([)(22++=+-+==s s s s s s t c L s C 故系统传递函数为11.01)()()(+==s s R s C s φ三、设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。
自动控制原理期末试卷与答案
⾃动控制原理期末试卷与答案⾃动控制原理1⼀、单项选择题（每⼩题1分，共20分）1. 系统和输⼊已知，求输出并对动态特性进⾏研究，称为（ c ）A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ d ）上相等。
A.幅频特性的斜率B.最⼩幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量，产⽣⼀个与输出信号存在确定函数⽐例关系值的元件称为（ d ）A.⽐较元件B.给定元件C.反馈元件D.放⼤元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（a ）A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输⼊变量时，电动机可看作⼀个（ d ）A.⽐例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传递函数为2)(5 10+s s ，则它的开环增益为（c ） A.1 B.2 C.5 D.107. ⼆阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（b ） A.临界阻尼系统 B.⽋阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统8. 若保持⼆阶系统的ζ不变，提⾼ωn ，则可以（b ）A.提⾼上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提⾼上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. ⼀阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ a ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最⼩相位系统的开环增益越⼤，其（ d ）A.振荡次数越多B.稳定裕量越⼤C.相位变化越⼩D.稳态误差越⼩11.设系统的特征⽅程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统（）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12.某单位反馈系统的开环传递函数为：())5)(1(++=s s s k s G ，当k =（）时，闭环系统临界稳定。
《自动控制原理》西北工业大学参考题整理
《自动控制原理》西北工业大学参考题整理西北工业大学《自动控制原理》参考习题1-3、1-4；2-1(c)&(d)、2-6、2-8、2-10、2-11、2-12、2-133-1、3-3、3-4、3-6、3-7、3-9、3-11、3-13、3-15、3-16、3-17、3-21、3-22、3-23、3-24、3-28（1）、3-38、3-394-2、4-3（1）&（3）5-1、5-2（1）、5-3、5-6、5-9（1）&（2）&（3）、5-11（1）、5-13（1）~（4）6-2、6-3、6-4、6-5（1）、6-6、6-7、6-8、6-10（1）、6-12、6-13、6-16第一章习题及答案1-3、1-41-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
西北工业大学自动控制原理考试试题汇总
装订线注：2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。
共4页 第1页学号：姓名：自动控制原理试题A (56学时)答案及评分标准一、答案：A C B B A D C D C B评分标准：每小题2分二、1、答案：()12314()12314123141C S R S G G G G G G G G G G H G G H G +++--＝评分标准：15分（按步骤给分）2、答案：%16.3 1.4s σ=s ＝％ t 评分标准：10分，每一问5分3、答案：（1）*13K ω=-==12a d ＝ d 3K （2） 13<<15评分标准：15分 第一问10分，第二问5分4、答案：（1） （2） K=80K <<评分标准： 15分 第一问8分，第二问7分 5、答案：（1） ()(1)(11020K G s s ss ++＝)033.4γ=- K=100(2) 3.1251()1001c s G s s ++＝(3) 0100(3.1251)()(1)(1)(10011020'57.7c s GG s s s s s γ+⎧⎪⎪+++⎨⎪=⎪⎩＝) 评分标准：25分 第一问10分，第二问5分，第三问10分装订线注：2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。
共4页 第1页学号：姓名：自动控制原理试题B (56学时)答案及评分标准一、 答案：C D B A B C A D C B评分标准：每小题2分二、1、答案：%16.3 1.4s σ=s ＝％ t评分标准：10分，每一问5分2、答案：（1）*13K ω=-==12a d ＝ d 3K （2） 13<<评分标准：15分 第一问10分，第二问5分 3、答案：()12314()12314123141C S R S G G G G G G G G G G H G G H G +++--＝评分标准：15分（按步骤给分） 4、答案： （1） ()(1)(11020K G s s s s )++＝ K=10033.4γ=-(2) 3.12511001c S G S ++＝(3) 0100(3.1251)()(1)(1)(1001)1020'57.7c s GG s s s s s γ+⎧⎪⎪+++⎨⎪=⎪⎩＝评分标准：25分 第一问10分，第二问5分，第三问10分5、 答案：（1） （2） K=80K <<15评分标准： 15分 第一问8分，第二问7分诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。
- 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)。
4% £¤AU¦VW786qr0123s G(S) =
K
Dnò@9@A 15 BC
a) b)
DÉ7r(t8) =X2Ht E62KQDP¯ò78
6XYbcs
s(0.1s +1)(0.2s +1)
DF (°G
0.25 K
T
ï5þ%31£ðÿ¤ñÔ@Ep9@ÄÊA7U872586Bq6Crq0r1³233´µG(S)G,HLòG(ωÊ) zÖIÍÎaÏdPÐp6³3´µG L C (ω)
N (S )
% A N(S) = 0 % C 1+ N(S) = 0
DB%%iN9(S)+sMA(S)U=V0 W78
4%SAUVW78D0123s G(S)DVW0123s H(S)DBCH g6bc E(S)iBEHg6bc E*(S) 7@
% A E(S) = H (S) ⋅ E*(S )
C % 2s +1 0.5s +1
D% 0.1s +1 10s +1
二、分析计算题 （共 80 分）
1
%£¤78íî
ï
1
ðñ
Dò0123
C R
(S (S
) )
óôõ 15 ö÷
R(S)
G1
G4
G2
G3
C(S)
H1
ï 1
2
%78íî
ï
2
ðñDnò78
6Õøù σ
%
zøú
Q
t
s
û
óôõ 10 ö÷
r(t) = R ⋅1(t)
P
B%h r(t) = R ⋅1(t) QDBEUpiBCUp6XYbcP
姓
名
C%h r(t) = V ⋅t QDBEUpiBCUp6XYbcP
：
$
D%h r(t) = V ⋅t QDBE`aiBC`a6XYbcT
3%786qr0123stu vS”wxy G(S) = M (S) ,r s@
&5@ 1
'()0&
15
PGQ1 (KR* ="3
PH = −3
F
ωI
10
(= ±ER3 4
F
5@
2
(
5
1< K <3
4
#$%
&5@ 1
0 < K < 15
5@
2 K=8
'()0& 15 ( R"F8 (ER4F7 (
5
#$%
&5@ 1
G＝ S( S
K +1)( S
+ 1)
10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
K=100
γ =−33.40
K
Tω +1
Tω +1
T 2ω 2 +1
T 2ω 2 +1
9%AÉ%tur7¨8¾6z©½ª¾«ÊËDB%qrʨ˾6@ C%r½¾ D%¼ÌÆ(
姓 10%¥ÍÎÏdÐp60123»Dhωc =1 ÑÒÓÔ ÊUÕÖ69@
名 ：
A% 10s +1 s +1
B % 10s +1 0.1s +1
"#$'%()&A0C&B1B2A3D C(D C B 2
4# #$'%()&0& ( 56789(@ 1
C(S R(S
) )
＝ 1
+
G1G2G3 G1G2G3 + G1G4
+ −
G1G4 H1G2G3
−
H1G4
15
2
#$%
& σ
%B16.3C
DA = 1.4s
'()0
& 10
(E1"F
5
(
3
#$%
诚信 保证
编号：
本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。 本人签名：
班
西北工业大学考试试题（卷） 成
级
2005—2006 学年第 一 学期 绩
：
开课学院 五 院 课程 自动控制原理 学时 56
考试日期 2005 年 11 月 30 日 考试时间 2 小时
考试形式(闭)(A)卷
% B E*(S ) = H (S) ⋅ E (S )
% % C E(S) = G(S) ⋅ H (S) ⋅ E*(S ) D E*(S ) = G(S ) ⋅ H (S ) ⋅ E (S)
d@ 1. 2.
eeffgxhyzij{fkxlmyf|U}(phDnnf~o)pQq%rTstuvkEwT
R(S)
C(S)
25
s(s + 5)
ï 2
3üýAUVW786qr0123s
óôõ 15 ö÷
G(S )H (S) = K *(S +1) S ( S－3)
þ
1
ÿ
¡ K
¢* 0 ~
R£6©ª«
∞
þ¯òE@¤¥¾%i¦§6¨¾©ÿP
þ
2
ÿ
ò78XHvsYQqr¸¹ K
6°T
4 3
4
1
5、 £¤¥¦VW786qr0123D¡(e§f¨¢a)©gª« 69@
班
% K*(2 − s)
A
s(s +1)
% % % K*
K*
K *(1− s)
B
C
s(s −1)(s + 5）
s(s2－3s +1)
D
s(2 − s)
级 ：
6、 r78 6¬YG®¯°±²qr³3´µG 6@
(2)
Gc＝
3.125S +1 100S +1
GGc＝ S(
S
100(3.125S +1) +1)( S +1)(100S
+ 1)
10 20
(3)
'()0γ&' 2=55(7.7R0 "F10 (ER4F5 (ERSF10 (
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选择正确答案，共 20 分）
学
号"
：
1%&'ACDB(%%%%)AAAS0BBBF1CCCG2DD7D3AAA84BBBT5EEE66667HFF8IGG97HQ@8RI77P88PP
#
2
%AUVW78XY`abc6defg9@
A %h
QDBE`aiBC`a6XYbc
A%¶µ· B%qr¸¹ C%ºµ· D%»µ·
学 7%Ai%¼Å7e8a6¿ºr½¾B¿%ÀÅÁeSa¿öľ@C%Æ(`a¿Ç D%Æ(`a¿È
号 ：
8%£¤7860123s K e−τs D´µG G( jω) (s@
TS +1
% A
K e−τ
% % B
K e−τω C
K
% e−τω D
þ2 ÿ
EÏdÐp60123 GC
(S
)
P
þ3ÿ §EÏdP786qr³3´µGLGC (ω) DHòÊÖIa T
50db 40db 30db
10db 0
-20db
-30db
-40db
LG (ω )
-20
-40
0.01
0.1
0.32
1
10 20
-60
L (ω ) C
ï 3
w4x y4x
自动控制原理试题 A (56 学时)答案及评分标准