哈工大自动控制理论考卷及答案
哈工大自动控制原理03秋试题及答案
哈工大自动控制原理03秋试题及答案1自动控制原理试题(A)及答案 2003春一．R-L-C 四网络如图所示，设信号源内阻为零，试绘制关于输入电压)(t u i ，输出电阻2R 两端压)(0t u 的结构图及求传递函数。
答：12122122)()(R s L R CR s CLR CLRsCLR ++++二. 已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)1()(0+=Ts s K s G 试选择参数K 和T 的值以同时满足下列两组指标。
（1）当t t r =)( 时，系统稳态误差%2≤ss e ；（2）当)(1)(t t r =时，系统的动态性能指标为%20≤σ，s t s 1.0≤（取%5±误差带）答：456.0≥ξ，30≥n ξω，T=0.016s ，K=60>50，三．控制系统的方块图如下，如系统以s /rad 5=ω的角频率等幅振荡，试确定此时的K 和τ的数值。
答案: K=10, 2.0=τ四．控制系统框图如下试绘制以τ为变量的根轨迹图。
)11.0(100)(1.0+=-s s es G s2现有三种串联校正装置均为最小相位的，它们对数幅频特性渐近线如下图，求解（1）若要使系统的稳态误差不变，而减小超调量，加快系统的动态响应速度，应选哪种装置？为什么？系统相位裕度量最大可能增加多少？（2）若减小系统的稳态误差，并保持超调量和动态响应速度不变，应选用哪种校正装置？为什么？系统的稳态误差可减小多少？答案:(1) 选(A) o c 54.45=? (2)选(C) ; 是校正前的1/5六．已知非线性系统的结构图如图。
0)(=t r ，0>k ，0≥T ，M=2，求：（1） T=0时，写出ee - 平面上相轨迹的等倾线方程。
（2）用描述函数法分析0>T 时系统自由运动，若能自激震荡，试确定K 与T 的值使振幅和频率分别为X=2，3=ω。
XMX N π4)(=答：（1） 4+-=αkMee>0 ； 4+=αkMee<0; (2) T=0,443; k=15.54七．设输入函数为单位速度信号，试按最少拍指标设计下图所示系统的数字控制器)(z D 。
哈工程2009自动控制原理试卷
1、分别通过方框图等效化简及梅森增益公式求取图所示系统的传递函数C(s)/F(s).方法2：12()P G s =, 2121()()()P G s G s H s =- 122()()L G s H s =, 2123()()()L G s G s H s =- 221231()()()()()G s H s G s G s H s ∆=-+11∆=, 21∆= 212122123()()()()()()1()()()()()G s G s G s H s C s F s G s H s G s G s H s -=-+2、解：（1）系统开环传递函数为：2()(6)k G s s s =+考虑到系统为单位负反馈系统，得其璧还传递函数为：232()()1()(6)6G s k k s G s s s ks s kΦ===+++++（2）若增加一个开环零点-4，则系统的开环传递函数为：2(4)()(6)k s G s s s +'=+ 属于1800根轨迹1)起始点（开环零极点）：01=p ，20p =，36p =-，14z =-；2=-m n ；2)分支数为n=3 3）连续并对称4）渐近线：2=-m n 条31111i ji j a p z n mσ==-=-=--∑∑(21)90,12a k k πφ+==±=±5）实轴上根轨迹：在实轴上区域[-6，-4]是根轨迹。
负实零点对系统稳定性的影响：对比两图可知，加入开环零点后，系统由一个不稳定系统变成了稳定系统（k 〉0的情况下） 3、解：方法（一）（15分）1）根据系统响应单位速度信号的稳态误差%1≤ss e ，11100v ssK se -≥=。
取1100v K s -=。
则0100()(0.041)G s s s =+。
2）取20c ω=。
[代入0()c G j ω∠，则0000()180()90arctg (0.04)51c c c G j γωωω=+∠=︒-=0000()()(510)51(510)4146)40c c γωγω=-+=-=>因此满足动态性能要求，可以采用滞后校正----可省略]。
自动控制理论_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
自动控制理论_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对于惯性环节【图片】，下列说法错误的是（）。
参考答案:其微分方程为。
2.负反馈系统的开环极点为-1、-4（两重极点），开环零点为-2；若该系统具有一对实部为-3.75的共轭复极点，那么该系统的另外一个极点为（）。
参考答案:-1.53.某单位负反馈控制系统的开环传递函数为【图片】，若使该系统在单位斜坡信号作用下的稳态误差小于0.2 ，那么K的范围应为（）。
参考答案:44.传递函数为【图片】，在阶跃输入下，输出响应的形式为（）。
参考答案:单调上升5.系统的开环传递函数是指（）。
参考答案:所指定的闭环回路主反馈点断开后，反馈信号和偏差信号之比6.设单位反馈系统的开环传递函数为【图片】，当K由0增大时，闭环系统（）。
参考答案:由不稳定到稳定7.控制系统的稳态响应是指【图片】时（）。
参考答案:系统对某一输入信号的固定响应8.系统的开环传递函数为【图片】，当增大K时，闭环系统阶跃响应的超调量（），调整时间（）。
（调整时间近似取【图片】）参考答案:增加；不变9.已知单位反馈系统的开环传递函数为【图片】，其闭环系统稳定的条件是（）。
参考答案:K>1510.控制系统如图所示，若使系统在斜坡输入下的稳态误差为零，【图片】应取为（）。
（定义误差e(t)=r(t)-c(t)）【图片】参考答案:1/K11.已知单位反馈系统的开环传递函数为【图片】，当输入信号为【图片】时，闭环系统输出的稳态误差为（）。
参考答案:0.212.求取控制系统的时域响应的方法有（）。
参考答案:求取系统的输出，并求其拉氏反变换_求得其微分方程的通解和特解之和_求得暂态分量和稳态分量之和_求得零输入响应和零状态响应之和13.减小或消除系统稳态误差的方法主要有（）。
参考答案:增大系统的开环增益_引入适当的前馈环节_在前向通道中串联积分环节14.如果一个线性系统是稳定，那么（）。
哈尔滨工业大学自控原理习题答案(第三章)
则根据系统框图可得
代入 ，得
另 ，得到系统的干扰输出
则误差表达式为
若积分环节加在扰动点之前则
， ,
可求得 。
若积分环节加在扰动点之后，则
, ,
可求得
由此可见在扰动点之前的前向通道加入积分环节，才能消除阶跃扰动产生的稳态误差。
3.23
设
则系统的闭环传递函数为：
误差为
将 及 得
闭环特征方程为
又因为 故系统稳定，与参数a，b无关。
若
则有系统的稳态误差
则求出待定系数为
3.29
当a=0时系统的闭环传递函数为：
则根据
得 。
当 ，根据系统的闭环传递函数为
则根据
得a=0.25
3.30
由图3.30所示的单位阶跃响应 ，可得系统的超调量和峰值时间为
又有参数间的关系：
因为系统的开环传递函数为 ，则系统的闭环传递函数为
则
得到参数为
3.34
列Routh表可得
3.12
由系统框图可知系统的开环传递函数为
因为是单位反馈，可得系统的特征方程为
如果要求闭环传递函数的特征根全部位于s=-1垂线之左，可令s=z-1，并代入特征方程，得
建立Routh表
Z3115
z21140K-27
z1 0
z040K-27
令第一列的元素全部为正，可得不等式组
解得K的取值范围为
3.14
由系统框图可以求得系统的开环传递函数为
3.1
图3.1（b）所示的单位阶跃响应具有等幅振荡特性，说明系统的阻尼比 。这与系统主反馈取“-”及内反馈取“0”相对应，因为在这种情况下该二阶系统的传递函数为
图3.1（c）所示单位阶跃响应具有发散特性，说明系统不稳定。这与系统的主反馈取“-”及内反馈取“+”相对应，因为在这种情况下，该二阶系统的传递函数为：
哈工大-自动控制原理八套习题集
A.
2
3s 2 6s 2
C.
2
2s2 6s 3
B.
1
3s 2 6s 2
D.
1
2s2 6s 3
7. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ）
A.并联越过的方块图单元
B.并联越过的方块图单元的倒数
C.串联越过的方块图单元
D.串联越过的方块图单元的倒数
8.
设一阶系统的传递 G (s)
6. 梅逊公式主要用来（ ）
A.判断稳定性
B.计算输入误差
C.求系统的传递函数
D.求系统的根轨迹
7. 已知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（ ）
A.0.6
B.0.707
C.0
D.1
8. 在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。
A.允许的稳态误差
B.允许的超调量
41.求图示方块图的传递函数，以 Xi (s)为输入，X0 (s)为输出。
Xi(s) + - + -
+
G1 H2
-
G2
G4
G3 H3
+ + X0(s)
42.建立图示系统的数学模型，并以传递函H数1 形式表示。
x0
k1
k2
fi
M
D
43.欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为 20%，峰值时间为 2 秒，试确定 K 和 K1 值。
37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数 T ？其调整时间
ts 和时间常数 T 有何关系，为什么？ 38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。
自动控制原理课件(哈工大)自测题答案
一、单项选择题（共18分）【注:易丢分题，个别拔高题】1-5：AACBD 【第5题提示：据频率特性定义】； 6-9：D C B B 二、填空题（共16分）【注:易丢分题，个别拔高题】1.被控对象；2．0，0；3．0.1；4．10(1)()(0.11)s G s s s +=+5．1【提示：令分母=0用劳斯判据】；6．0=e ；7．1221()()()1()RG z G z C z G HG z =+（其中，21G HG 之间、1RG 之间顺序可交换）三、计算题（共16分）22123()()C s N s122()()L G s H s =, 2123()()()L G s G s H s =-221231()()()()()G s H s G s G s H s ∆=-+，11∆=, 21∆=212122123()()()()()()1()()()()()G s G s G s H s C s N s G s H s G s G s H s -=-+ 2.解：原系统的闭环传递函数为()(1)(21)Ks s s s KΦτ=+⋅++因误差)()()(t c t r t e -=，将原系统等效成单位负反馈系统【注:拔高题---考的是误差定义】，则等效后的单位负反馈系统的误差传递函数为22(1)()1()(21)e s K ss s s s KτΦΦ+-=-=++22002(1)1lim ()()lim 0(21)ss e s s s K s e s s R s s s s K s τ→→+-=Φ=⋅⋅=++10K K τ-=，则1Kτ= 四、计算题（共15分） 解：1.系统根轨迹方程()()()514.8K s G s s s +==--，故绘制180°根轨迹【注:不可缺】。
1) 120, 4.8p p ==，2n =；15z =-，1m =； 2)实轴上的根轨迹为~5-∞-以及0~4.8；3)根轨迹与实轴的分离点：()4.8[]05s s dK dds ds s -=-=+则210240s s +-=，实轴上的分离点122,12x x s s ==-。
2020年智慧树知道网课《自动控制理论(哈尔滨工程大学)》课后章节测试答案
第一章测试1【单选题】(2分)对自动控制系统的基本要求是（）、快速性、准确性。
（）是保证控制系统正常工作的先决条件。
A.稳定性；准确性B.稳态误差；快速性C.稳态性能；稳定性D.稳定性；稳定性2【单选题】(2分)传递函数只适用于单输入单输出（）系统。
A.线性定常；B.线性时变；C.非线性定常；D.非线性时变。
3【单选题】(2分)从元器件职能看热水器水温控制系统，蒸汽阀门是（）元件，温度传感器是（）元件。
A.执行，比较。
B.执行，测量；C.比较，给定；D.放大，测量；4【单选题】(2分)扰动控制技术只适用于（）的场合。
A.扰动可知的B.扰动未知C.系统参数已知的D.扰动可以测量5【单选题】(2分)闭环控制又称为（）。
A.前馈控制B.黑箱控制C.反馈控制D.补偿控制6【单选题】(2分)下列不属于自动控制系统基本控制方式的是（）。
A.闭环控制B.程序控制C.复合控制D.开环控制7【判断题】(2分)同一物理系统，当输入输出变量不同时，描述系统传递函数的分母可能不同。
A.错B.对8【判断题】(2分)复合控制有两种基本形式，按输入补偿的复合控制和按扰动补偿的复合控制。
A.错B.对9【判断题】(2分)相比开环直流电动机转速系统，闭环直流电动机转速系统成本高、结构复杂，但抗干扰能力强。
哈工大-自动控制原理试题库
s(s 3)2
1、绘制该系统以根轨迹增益 Kr 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、 与虚轴的交点等）；（8 分）
2、确定使系统满足 0 1的开环增益 K 的取值范围。（7 分）
六、（共 22 分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线 L0 () 如图 5 所示：
中采用
；在频域分析中采用
。
4、传递函数是指在 初始条件下、线性定常控制系统的
与
之比。
5、设系统的开环传递函数为
K ( s 1) s2 (Ts 1)
，则其开环幅频特性
为
，相频特性为
。
6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅
值 穿 越 频 率 c 对 应 时 域 性 能 指 标
三、(8 分)写出下图所示系统的传递函数 C(s) （结构图化简，梅逊公式均
R(s)
可）。
7
四、（共 20 分）设系统闭环传递函数
(s)
C(s) R(s)
T
2s2
1 2Ts
1
，试求：
1、 0.2 ；T 0.08s ； 0.8 ；T 0.08s 时单位阶跃响应的超调量 % 、
调节时间 ts 及峰值时间 t p 。（7 分） 2、 0.4 ；T 0.04s 和 0.4 ；T 0.16s 时单位阶跃响应的超调量 % 、
A、 K (2 s) s(s 1)
B
、
K (s 1) s(s 5）
C
、K s(s2－s 1)
D、 K (1 s) s(2 s)
8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。
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哈工大 2004年 春 季学期
自 动 控 制 理 论 试 题
一．试用化简方块图的方法，求系统的传递函数
)
()
(S R S Y 。
[15分]
第 1 页 （共 9 页）
草 纸
（草纸内不得答题）
二．系统结构图为[15分]
求：1，为使闭环系统稳定，确定K的取值范围。
2，当K为何值时，系统出现等幅振荡，并确定等幅振荡的频率。
、
草纸
（草纸内不得答题）
三．系统结构图如下，当要求系统的单位阶跃响应()y t 具有超调量%20=P σ，调节时间 2.2S t =秒（0.02∆=）。
求：（1）确定前置放大器K 的放大倍数及内反馈系数τ的值。
（2）在动态指标所确定的1K 及τ下，当输入信号分别为)(1)(t t r =、t t r =)(、
2
2
1)(t t r =
时，系统的稳态误差?)(=∞SS e 。
[15分]
、
草 纸
（草纸内不得答题）
试绘出系统根轨迹的大致图形，并从根轨迹图上回答下述问题：
1）系统根轨迹放大系数（根迹增益）的稳定范围，临界稳定时的振荡频率。
2）系统根轨迹放大系数为何值时，系统的阶跃响应含振荡分量。
3）系统根轨迹放大系数为何值时，系统的阶跃响应呈单调形式。
第4 页（共9 页）、
草纸
（草纸内不得答题）
技术指标要求：相角稳定裕量：050≥γ；剪切频率：15≥C ω秒-1。
当t t r =)(时，
01.0)(=∞SS e 。
试求?)(=s G C
(注：系统的固有特性、校正特性及校正后的特性均应画在给出的对数坐标纸上。
)
、
草 纸
（草纸内不得答题）
非线性部分的描述函数X
X N π4
)(=。
试分析系统的稳定性，如存在自持振荡，请计算出
振荡的频率和振幅。
第 7 页 （共 9 页）
、
草 纸
（草纸内不得答题）
七．回答下列各问 [17分] 1．在下述图中，各控制系统的开环幅相频率特性如图所示，P 为各开环传递函数在s 平面右半部的极点数，试判断各闭环系统的稳定性。
[4分]
P=2
P=0
P=1
P=0
2．a 、b 两最小相位系统其开环渐近对数幅频特性如图所示 [4分]
ω
ω
a) b)
试述a 、b 两系统的超调量、调节时间有何变化？并说明理由。
第 8 页 （共 9 页）
、
草 纸
（草纸内不得答题）
3．a 、b 两最小相位系统其开环渐近对数幅频特性如图所示 [4分]
ω
a) b)
试述a 、b 两系统的超调量、调节时间有何变化？并说明理由。
4．[组词成句] [5分]
请用下列术语中的三个或三个以上组成一句技术内容正确、或为概念性、或为结论性、或为自己体会的话。
如：微分方程解的分量数取决于闭环传递函数与输入函数极点数之和。
要求组成五句类似的话。
开环 闭环 传递函数 极点 零点 微分方程的解 时域响应 超调量 调节时间 输入 输出 动态指标 稳态指标 稳定 稳态误差 根轨迹 频率法 频率特性 相角裕量 剪切频率 串联 并联 反馈 超前 滞后 比例 积分 微分 非线性 描述函数 相轨迹 继电 饱和 死区 间隙
第 9 页 （共 9 页）
、
草 纸
（草纸内不得答题）。