自动控制元件及线路试题及答案
自动控制元件及线路课后答案
自动控制元件部分课后题答案第一章直流伺服电动机1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。
b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决定。
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。
由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKtRaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。
试问该电动机额定负载转矩是多少？答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90VEa=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.23836000.10590n 105.0=⨯=⨯Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。
由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑第二章直流测速发电机2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。
(完整版)自动控制原理试题及答案
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（ A ）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（ C ）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（ B ）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 ）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 =（ C ）时，闭环系统临界稳定。
自动控制19套试题及答案详解
1欢迎下载一.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 有关。
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。
二．试求下图的传第函数(7分)三．设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统（如下图所示），设外作用力F （t ）为输入量，位移为y （t ）输出量，列写机械位移系统的微分方程（10分）四．系统结构如图所示，其中K=8，T=0.25。
（15分）（1）输入信号x i（t）=1（t），求系统的响应；（2）计算系统的性能指标t r、t p、t s（5%）、бp；（3）若要求将系统设计成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值。
2欢迎下载。
3欢迎下载)1001.0)(11.0()(++=s s s Ks G五．在系统的特征式为A （s ）=6s +25s +84s +123s +202s +16s+16=0，试判断系统的稳定性（8分）（12分）七．某控制系统的结构如图，其中要求设计串联校正装置，使系统具有K ≥1000及υ≥４５。
的性能指标。
（13分）。
4欢迎下载s T s s s G 25.0,)4(1)(=+=.八．设采样控制系统饿结构如图所示，其中 试判断系统的稳定性。
（10分）九． 已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 试绘制K由0 ->+∞变化的闭环根轨迹图,系统稳定的K 值范围。
(15分),)4()1()(22++=s s Ks G一、填空题：(每空1.5分，共15分)1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能力则该系统具有。
2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响，叫。
自动控制19套试题及答案详解
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有关。
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。
二．试求下图的传第函数(7分)精品资料三．设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统（如下图所示），设外作用力F（t）为输入量，位移为y（t）输出量，列写机械位移系统的微分方程（10分）四．系统结构如图所示，其中K=8，T=0.25。
（15分）（1）输入信号x i（t）=1（t），求系统的响应；（2）计算系统的性能指标t r、t p、t s（5%）、бp；（3）若要求将系统设计成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值精品资料五．在系统的特征式为A（s）=6s+25s+84s+123s+202s+16s+16=0，试判断系统的稳定性（8分）精品资料)1001.0)(11.0()(++=s s s Ks G七．某控制系统的结构如图，其中要求设计串联校正装置，使系统具有K ≥1000及υ≥４５。
的性能指标。
（13分）精品资料sT s s s G 25.0,)4(1)(=+=.八．设采样控制系统饿结构如图所示，其中 试判断系统的稳定性。
（10分）精品资料九． 已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 试绘制K由0 ->+∞变化的闭环根轨迹图,系统稳定的K 值范围。
(15分)一、填空题：(每空1.5分，共15分),)4()1()(22++=s s Ks G1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能力则该系统具有。
2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响，叫。
3.线性系统在零初始条件下输出量与输入量的之比，称该系统的传递函数。
自动控制元件及线路课后题答案
• 现代的先进步进电机驱动器一般同时 包括细分、恒流斩波、升频升压等电 路。
第九章
• 1.产生误差的主要原因是负载电流磁势的交轴 分量。可采用负边补偿和原边补偿消除误差。 • 2.线性旋变接线图 • 3.旋变发送机和变压器的转角分别为 1 和 2 。旋 ' ' s 变变压器定子磁密与定子绕组 1 s3 轴线的夹角为 1 ，与转子绕组 R2' R4' ' 90 (1 2 ) ，与 R1' R3 轴线的夹角为 ' ' 的夹角为 1 2 。所以 R2 R4 中的感 应电势有效值为
• 8.步进电机最大输出转矩与运行频率的关系 称为运行矩频特性。起动频率与负载转矩的 关系是起动矩频特性，起动频率与负载转动 惯量的关系是起动惯频特性。在负载条件下 能无失步运行的最高控制频率称为运行频率。
12. 步进电动机的驱动器包括哪些主要部分？ 它们的主要功能是什么？
驱动器包括脉冲分配器与功率放大器。 脉冲分配器接收控制脉冲和方向信号， 并按要求的状态顺序产生各相控制绕组 导通或截止的信号。 功率放大器包括信号放大器与处理、保 护电路，推动放大级和功率输出级。功放 输出级直接与步进电机各相绕组连接，直 接向绕组提供所要的电压、电流。
' ' ' ' ER 1 2 ) E R sin 24 ER cos[90 (1 2 )] E R sin(
故可测出两轴转角差。
7.当电机的轴被卡住不动，定子绕组仍加 额定电压，为什么转子电流会很大？ 伺服电动机从启动到运转时， 转子绕组 电流的频率、电势及电抗会有什么变化？ 为什么会有这些变化？
7.1）转子不动时，n=0，s=1， ' 1 - s r2 =0 模拟电阻 s 等效电路中转子电路阻抗最小，只有转子 本身的电阻和漏抗，故电流很大。 从物理角度看，转子不动时，转子与磁场 间相对速度最高，感 s :1 0 f2 = sf1 : f1 0
自动控制元件试题及答案
自动控制元件试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于（）。
A. 控制精度B. 是否有反馈环节C. 响应速度D. 系统复杂度答案：B2. 在自动控制系统中，比例（P）、积分（I）和微分（D）控制器各自的作用是什么？A. P：消除静差；I：加快响应；D：减少超调B. P：加快响应；I：消除静差；D：减少超调C. P：减少超调；I：加快响应；D：消除静差D. P：减少超调；I：消除静差；D：加快响应答案：B3. 一个二阶系统的特征方程为s^2 + 4s + 5 = 0，其阻尼比ζ和自然频率ω_n分别为（）。
A. ζ = 0.5, ω_n = 1B. ζ = 1, ω_n = 5C. ζ = 0.5, ω_n = 2.5D. ζ = 1, ω_n = 2.5答案：C4. 在自动控制系统中，稳定性是指系统在受到扰动后能够（）。
A. 保持原状B. 恢复到平衡状态C. 产生振荡D. 产生发散答案：B5. PID控制器中，积分作用的主要用途是（）。
A. 消除静差B. 加快系统的响应速度C. 减少系统的超调D. 提高系统的稳定性答案：A6. 一个系统开环传递函数为G(s) = K/(s^2 + 2s + 5)，其闭环传递函数为T(s) = G(s)/[1 + G(s)C(s)]，若C(s) = 3，则闭环传递函数为（）。
A. T(s) = K/(s^2 + 2s + 6.5)B. T(s) = K/(s^2 + 2s + 6)C. T(s) = K/(s^2 + 2s + 5.5)D. T(s) = K/(s^2 + 2s + 5)答案：C7. 系统稳定性的劳斯判据中，如果劳斯表的第一列有正数，则系统（）。
A. 一定稳定B. 一定不稳定C. 可能稳定D. 无法判断答案：A8. 在自动控制系统中，稳态误差的存在主要是由于（）。
A. 系统的动态特性B. 系统的稳态特性C. 系统的输入信号D. 系统的初始条件答案：B9. 对于一个具有纯积分环节的系统，其稳态误差ESS与输入信号r(t)和负载干扰d(t)的关系是（）。
自动控制类考试题库及答案
自动控制类考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共40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. 系统的稳定性D. 系统的响应速度答案：A2. 在自动控制系统中，系统稳定性的判断依据是（）。
A. 系统响应曲线B. 系统误差C. 系统传递函数D. 系统开环增益答案：C3. 比例控制器（P控制器）的主要特点是（）。
A. 无静差B. 有静差C. 响应速度慢D. 响应速度快答案：B4. 积分控制器（I控制器）的主要作用是（）。
A. 消除静差B. 增加系统的稳定性C. 提高系统的响应速度D. 减少系统的超调答案：A5. 微分控制器（D控制器）的主要作用是（）。
A. 消除静差B. 增加系统的稳定性C. 提高系统的响应速度D. 减少系统的超调答案：D6. 在自动控制系统中，超调量通常用来衡量系统的（）。
A. 稳定性B. 响应速度C. 稳定性和响应速度D. 稳定性和精度答案：C7. 系统的时间常数τ与系统的（）有关。
A. 响应速度B. 稳定性C. 精度D. 所有选项答案：A8. 系统增益Kp与系统的（）有关。
A. 响应速度B. 稳定性C. 精度D. 所有选项答案：A9. 在自动控制系统中，系统的稳态误差与系统的（）有关。
A. 系统类型B. 输入信号C. 系统增益D. 所有选项答案：D10. 系统动态性能的常用评价指标包括（）。
A. 响应速度B. 稳定性C. 超调量D. 所有选项答案：D11. 系统静态性能的常用评价指标包括（）。
A. 精度B. 稳定性C. 响应速度D. 所有选项答案：A12. 在自动控制系统中，系统的频率响应特性可以用来分析系统的（）。
A. 动态性能B. 静态性能C. 稳定性D. 所有选项答案：A13. 系统的根轨迹图可以用来分析系统的（）。
A. 动态性能B. 静态性能C. 稳定性D. 所有选项答案：C14. 在自动控制系统中，系统的零点和极点可以用来分析系统的（）。
自动控制试题答案
扰动输入：
被控有3种控制方式：开式控制、闭式控制和复合控制，该系统属于闭式控制方式。
二、解：
（1）
（2）
三、解：
（1）
（2）
四、解：
五、解：
六、解：由特征方程知：
， ， ，
各项系数均大于零
由林—奇判剧知：系统稳定
七、解：
一、答：（1）工作原理：电位的接地点对应给定水位 ，当水池实际水位 时，电机上所加电压为零，电机静止，从而 不动，使水位保持。若 ，浮子下降，电机上所加电压大于零，电机正转，通过减速器使 向开度增大的方向旋转， 增大，水位上升，当到达 时，电机停转， 开度保持。若 ，浮子上升，电机加反压，电机反转，通过减速器使 向开度减少的方向旋转， 减少，水位下降，当到达 时，电机停转。
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自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V /( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0⋅=f T ，转动惯量3104-⨯=J kg •m 2，电感02.0=a L H 。
连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。
（1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。
答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=⨯=⨯=⋅，，
（2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。
答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=⋅=，
（3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23⋅=T 时，求电枢电压3U 和输出
转矩30T 。
答案：33024V 1.8N m U T ==⋅，
（4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。
答案： （4）2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041
a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。
绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，
),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。
答案：
3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。
答案：
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？
. 优点：力矩大，控制容易。
缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。
5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。
采用片状材料的目的是什么？
5.减小涡流损耗。
6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？
6.钕铁硼。
7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？
7.e t K K 、大，电枢扁平状。
二．（20分）
1.异步电动机等效电路图中s
s r -1'
2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。
答案.两相电流相位差：090θ<<
两相电压相位差90º，幅值不等。
3画出两相电机幅相控制时的电路图。
4.绘出圆形旋转磁场时异步电
动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。
5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其
中的参数与静态特性曲线的关系。
答案：
d (,)d T J U T t
ωωω==⇒，
()()()1s U G s U s J s T
ω
ω∂Ω∂==∂-+∂ :U ω∂∂调节特性斜率。
:T
ω∂∂机械特性斜率。
6．绘出三相异步电动机从基频向下变频调速时的机械特性。
7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说明。
答案： 4.44U E fW Φ≈= 电机额定工作状态时铁心磁密接近饱和，如图。
U 不变，f I ↓⇒Φ↑⇒↑↑。
电流过大，电机过热损坏。
8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min ，电源频率50 Hz 。
这是几极电机？为什么？
答案： 4极，6021500r/min s s f n p n p
==⇒=，
三、（7分）
1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。
答案：sin em T K θ=
2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。
答案： 工作原理见图。
()sin 2mq md T K R R θ=-
mq md R R 、:交轴和直轴磁阻。
3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能自行起动并
具有较大的起动转矩？
（ 磁滞同步电机 ）
绘出它的机械特性曲线。
四、（11 分） 1. 步进电动机转角的大小取决于控制脉冲的（ 个数 ），转速大小取决于控制脉冲的（ 频率 ）。
控制脉冲频率增高，步进电机的负载能力下降，主要原因是：绕组电感的影响。
2.磁阻式步进电动机有A 、B 、C 、D 四相。
绘出A 和B 极下，当A 通电，B 通电，和AB 通电时，定子、转子齿的相对位置。
3.磁阻式步进电动机小失调角时的传递函数（输出是转角θ）是：
答案：2m r
m r
T z J T z B s s J J
++
4.两相混合式步进电动机，产品说明书给出步距角为1.8°，若采用8细分驱动电路，步距角是（0.225º ）。
5.从用户使用角度看，在位置伺服系统中，全数字交流伺服系统与直流伺服电动机有什么不同之处？
答案：数字交流伺服系统：控制简单，用脉冲做输入信号，直接控制位置。
内部结构复杂，产生高频电压扰动。
直流电动机：需要另外配置传感器，功率放大器，补偿电路组成系统。
6.目前批量生产的无刷直流电动机(交流伺服电动机)常用的位置传感器有哪两类？
答案：霍尔元件；旋转变压器，光电码盘
2.两相绕组匝数都是W ，电流分别为
)90sin(2sin 2 -==t I i t I i f c ωω，。
证明合成
磁场是圆形旋转磁场。
（提示
)sin()sin(cos sin 2βαβαβα-++=）
答案：
22sin()sin()22
c F kWI t x kWI t x ωω=++-
22
sin()f c f F F F t x ω=+=-。