自动控制作业题答案
自动控制原理习题与答案解析
⾃动控制原理习题与答案解析精⼼整理课程名称: ⾃动控制理论（A/B卷闭卷）⼀、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制⼜称偏差控制，其控制作⽤是通过给定值与反馈量的差值进⾏的。
2、复合控制有两种基本形式：即按输⼊的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。
为8、PI控制器的输⼊－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，则 ( )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 0632)(23=+++=s s s s D ，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2=Z 。
4、系统在2)(t t r =作⽤下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( ) A 、型别2C 、输⼊幅值过⼤；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 、主反馈⼝符号为“-” ；B 、除r K 外的其他参数变化时；C 、⾮单位反馈系统；D 、根轨迹⽅程（标准形式）为1)()(+=s H s G 。
6、开环频域性能指标中的相⾓裕度γ对应时域性能指标( ) 。
A 、超调%σB 、稳态误差ss eC 、调整时间s tD 、峰值时间p t 7 系统①系统②系统③图2A 、系统①B 、系统②C 、系统③D 、都不稳定8、若某最⼩相位系统的相⾓裕度0γ>o，则下列说法正确的是 ( )。
A 、不稳定；B 、只有当幅值裕度1g k >时才稳定；C 、稳定；D 、不能判⽤相⾓裕度判断系统的稳定性。
《自动控制原理》习题及答案
精心整理
《自动控制原理》试题及答案
1、若某串联校正装置的传递函数为(10s+1)/(100s+1)，则该校正装置属于(B )。
3分
2、在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A）3分
3、在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（D）3分
A
B
C
D
4
5、I
6
7、
8
9、
10、
11、若某最小相位系统的相角裕度γ>0，则下列说法正确的是( )。
2分
12、某环节的传递函数是G(s)=5s+3+2/s，则该环节可看成由（D ）环节组成。
2分
13、主导极点的特点是（A ）2分
14、设积分环节的传递函数为G(s)=K/s，则其频率特性幅值A(ω)=（）2分
15、某环节的传递函数为K/(Ts+1)，它的对数幅频率特性随K值增加而（）2分
16、某系统的传递函数是G(s)=1/(2s+1)，则该可看成由（C ）环节串联而成2分
17、若系统的开环传递函数在s右半平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）2分
18、
19、
20、
21、
22、
23、
24、
25、
26、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是(B ) 2分
27、当二阶系统的根分布在根平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（B）3分
28、控制系统的稳态误差ess反映了系统的（A）2分
29、当二阶系统特征方程的根为具有负实部的复数根时，系统的阻尼比为（C）3分
30、二阶系统当0<ζ<1时，如果增加ζ，则输出响应的最大超调量将（B）3分。
试题题库-—自动控制原理习题答案_全案详解
自动控制原理习题详解（上册）第一章 习题解答1-2日常生活中反馈无处不在。
人的眼、耳、鼻和各种感觉、触觉器官都是起反馈作用的器官。
试以驾车行驶和伸手取物过程为例，说明人的眼、脑在其中所起的反馈和控制作用。
答：在驾车行驶和伸手取物过程的过程中，人眼和人脑的作用分别如同控制系统中的测量反馈装置和控制器。
在车辆在行驶过程中，司机需要观察道路和行人情况的变化，经大脑处理后，不断对驾驶动作进行调整，才能安全地到达目的地。
同样，人在取物的过程中，需要根据观察到的人手和所取物体间相对位置的变化，调整手的动作姿势，最终拿到物体。
可以想象蒙上双眼取物的困难程度，即使物体的方位已知。
1-3 水箱水位控制系统的原理图如图1-12所示，图中浮子杠杆机构的设计使得水位达到设定高度时，电位器中间抽头的电压输出为零。
描述图1-12所示水位调节系统的工作原理，指出系统中的被控对象、输出量、执行机构、测量装置、给定装置等。
进水阀门进水图1-12 水箱水位控制系统原理图答：当实际水位和设定水位不相等时，电位器滑动端的电压不为零，假设实际水位比设定水位低，则电位器滑动端的电压大于零，误差信号大于零（0e >），经功率放大器放大后驱动电动机M 旋转，使进水阀门开度加大，当进水量大于出水量时（12Q Q >），水位开始上升，误差信号逐渐减小，直至实际水位与设定水位相等时，误差信号等于零，电机停止转动，此时，因为阀门开度仍较大，进水量大于出水量，水位会继续上升，导致实际水位比设定水位高，误差信号小于零，使电机反方向旋转，减小进水阀开度。
这样，经反复几次调整后，进水阀开度将被调整在一适当的位置，进水量等于出水量，水位维持在设定值上。
在图1-12所示水位控制系统中，被控对象是水箱，系统输出量水位高，执行机构是功率放大装置、电机和进水阀门，测量装置浮子杠杆机构，给定和比较装置由电位器来完成。
1-4 工作台位置液压控制系统如图1-13所示，该系统可以使工作台按照给定电位器设定的规律运动。
自动控制原理试卷、习题及答案2套
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2-5 求图示运算放大器构成的网络的传递函数。
题 2-5 图
2-6 已知系统方框图如图所示，试根据方框图简化规则，求闭环传递函数。
题 2-6 图
2-7
分别求图示系统的传递函数 C1 (s) 、 C2 (s) 、 C1 (s) 、 C2 (s) R1 (s) R1 (s) R2 (s) R2 (s)
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自动控制 (A )试卷
一、系统结构如图所示，u1 为输入， u2 为输出，试求
1．求网络的传递函数 G(s)=U1(s)/U2(s)
2． 讨论元件 R1，R2，C1，C2 参数的选择对系统的稳定性是否有影响。（15 分）
i2
i1
C1
R1
U1
R2
U2
C2
二、图示系统，试求，
（1） 当输入 r(t)=0，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差 ess; （2） 当输入 r(t)=1(t)，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差 ess; （3） 若要减小稳态误差，则应如何调整 K1，K2？（15 分）
（2） 三阶系数的一对主导极点为 s1,2 1 j2 ，求同时满足上述条件的开环传递函 数G(s) 。
3 – 10 系统结构图如图所示，试求当 0 时，系统的 和
n 之值，如要求 =0.7，试确定参数 。
题 3-10 图
3 – 11 设单位反馈系统的开环传递函数如下，试确定系统稳定时 K 的取值范围。
输入信号 r(t)=1 作用下，能使给定系统成为最少拍系统的数字控制器的
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(完整版)自动控制原理课后习题及答案
第一章 绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点.解答：1开环系统(1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。
用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。
(2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。
因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。
2 闭环系统⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。
它是一种按偏差调节的控制系统。
在实际中应用广泛。
⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。
1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。
解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。
闭环控制系统常采用负反馈。
由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。
例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。
1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？（1）22()()()234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+（2）()2()y t u t =+（3）()()2()4()dy t du t ty t u t dt dt +=+ （4）()2()()sin dy t y t u t tdt ω+=（5）22()()()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2()()2()dy t y t u t dt +=（7）()()2()35()du t y t u t u t dt dt =++⎰解答： （1）线性定常 （2）非线性定常 （3）线性时变 （4）线性时变 （5）非线性定常 （6）非线性定常 （7）线性定常1-4 如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。
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)
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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）
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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 。
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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
热工自动控制练习题(含参考答案)
热工自动控制练习题（含参考答案）一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、衰减振荡过程中，到达第一个峰值，所用时间叫(____)。
A、调节时间B、超调量C、上升时间D、峰值时间正确答案：D2、(____)是描述系统控制过渡过程进行快慢的指标。
A、调整时间B、上升时间C、峰值时间D、衰减时间正确答案：A3、串级三冲量给水控制系统维持汽包水位无静态偏差是靠（）来实现的A、副回路B、副控制器C、内回路D、主控制器正确答案：D4、三冲量给水自动控制系统中，给水量的扰动属于系统的（）。
A、内扰B、控制量C、外扰D、不确定正确答案：A5、被调量变化时刻落后于扰动发生时刻的现象称为对象的（）。
A、输出迟延B、信号迟延C、传输迟延D、不确定正确答案：C6、双闭环比值控制系统两个控制器均应选（）控制规律。
A、PB、PIC、PIDD、PD正确答案：B7、输入量变化，引起环节(____)发生变化。
A、扰动B、输出量C、测量值D、被调量正确答案：B8、采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统中，主蒸汽流量作为（）信号。
A、前馈B、反馈C、极限值D、给定值正确答案：A9、系统频率特性和传递函数的关系为(____)。
A、频率特性与传递函数没有关系B、频率特性可以用图形表示，传递函数不能用图形表示C、传递函数的复变量s用jω代替后，就是相应的频率特性D、二者完全是一样的正确答案：C10、单闭环比值控制和双闭环比值控制是实现（）物料流量间的定比值控制A、多种B、三种C、两种D、以上都不对正确答案：C11、二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是(____)。
A、调整时间B、峰值时间C、上升时间D、最大超调量正确答案：D12、电容两端电压为输入信号，电流为输出信号，则此环节为(____)环节。
A、比例B、惯性C、微分D、积分正确答案：C13、在无自平衡的单容对象中，其特征参数是由（）决定的。
A、不确定B、自平衡率C、阻力系数D、容量系数正确答案：D14、在动态过程中，利用前馈控制有效地减少被调量的（）。
自动控制原理练习题附部分答案(孙炳达主编)机械工业出版社
第一章1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？是否利用系统的输出信息对系统进行控制 2. 电加热炉炉温控制中，热电阻丝端电压U 及炉内物体质量M 的变化，哪个是控制量？哪个是扰动？为什么？3. 简述自动控制所起的作用是什么？在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。
4. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。
解答：一、工作原理：系统分析：受控对象——炉子；被控量——炉温；给定装置——电位器干扰——电源U ，外界环境 ，加热物件 ； 测量元件——热电偶； 执行机构——可逆电动机 工作过程：静态 ∆U=0动态 ∆U ≠0工件增多（负载增大）↑↑→↑→↑→∆↓→↓→↑→T U U U U T c a f （负载减小）↓↓→↓→↓→∆↑→↑→↓→T U U U U T c a f二、 温控制系统框图5．比较被控量输出和给定值的大小，根据其偏差实现对被控量的控制，这种控制方式称为 。
6．简述控制系统主要由哪三大部分组成？7.反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈 答案a.负反馈8.反馈控制系统的特点是：答案 控制精度高、结构复杂 9.开环控制的特点是：答案 控制精度低、结构简单10.闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈11.自控系统各环节的输出量分别为： 给定量、反馈量、偏差、控制量输出量。
第二章1． 自控系统的数学模型主要有以下三种：微分方程、传递函数、频率特性 2． 实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的 3． 传递函数等于输出像函数比输入像函数。
4． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。
5． 惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。
6.由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 。
7.如图质量、弹簧、摩擦系统，k 和r 分别为弹簧系数和摩擦系数，u(t)为外力，试写出系统的传递函数表示()()/()G s y s u s =。
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1—1 解释下列名词术语：自动控制系统、被控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。
答：自动控制系统：尽量不要人的参与，由控制装置实现的使被控对象的某些属性按人期望的轨迹变化的系统，；被控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程，反应了干扰、控制量和被控量三者之间关系的环节。
扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。
如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。
外扰是系统的输入量。
给定值：被控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值参考输入即为给定值。
反馈：将系统的输出量反馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较和控制运算的过程。
1—3 开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点?解：开环系统优点：结构简单，缺点：控制的精度较差；闭环控制系统优点：控制精度高，缺点：结构复杂、有稳定性问题、设计分析麻烦，制造成本高。
1—4 什么是反馈控制系统、前馈控制系统、前馈一反馈复合控制系统?反馈控制系统：即闭环控制系统，在一个控制系统，将系统的输出量通过某测量机构对其进行实时测量，并将该测量值与输入量进行比较，形成一个反馈通道，从而形成一个封闭信息回路的控制系统；前馈控制系统：测量干扰，并根据它对系统的输出进行补偿的控制系统，参考到输入不构成信息回路。
前馈一反馈复合控制系统：对被控变量构成反馈控制系统并对系统在主要干扰进行前馈补偿的复合控制方案。
1—5 反馈控制系统的动态过程(动态特性)有哪几种类型?生产过程希望的动态特性是什么?答：单调收敛响应、衰减振荡收敛、等幅振荡、发散等四种；生产过程希望的动态特性是衰减振荡收敛。
1—7 对自动控制系统基本的性能要求是什么?最主要的要求是什么?答：对自动控制系统基本的性能要求是稳定；最主要的要求是稳定性、快速性、准确性。
2-1写出习题2-1图所示各电路网络的传递函数。
（a ） （b ）(a)1)(111)()(212212+++=+++=Cs R R Cs R CsR R CsR s U s U r c (b)12^//1)()(++=++=RCs LCs RCsR s C Ls R s U s U r c 2-2 求习题2-2图（b ）所示机械系统与习题2-2图（a ）所示电路网络具有相同形式的传递函数。
（a ） （b ） 习题2-2图 机械系统与电路网络解：对于图（b ）所示的电气网络，其传递函数()/()c i U s U s ，可以求得为1)(1)(1111)()(2122112212122112212122111122+++++++=++++=s C R C R C R s C C R R s C R C R s C C R R s C R sC R s C R sC R s U s U r c (1) 而图(a)所示的机械系统的运动方程,设f1阻尼器位移为y ，则)()()(f 11212••••-=-+-y x f x x k x x c c c (2) 11()c f x y k y ••-= (3)假设初始条件为零 对上述二个微分方程进行拉氏变换得到两个方程进行零初始条件下的拉氏变换,消去中间变量Y （S ）得到(4)y122122111(f )()()()c f ss k X s f s k f s X s f s k +=++-+因此，21212211221121221111221221122121221112212()()()()111()1(5)1111()1c X s f f s k f k f s k k X s f f s k f k f k f s k k f f s f f s k k k k f f s f f f s k k k k k +++=+++++++=++++比较式（1）与式（7）可知，两个系统传递函数相同，且两系统变量间有如下相似对应关系电压u 对应 位移x电阻R 对应 粘滞阻尼系数f 电容C 对应 弹性系数得倒数1/k2-3 求由习题2-3图所示的各有源网络的传递函数。
（a ） （b ） （b ）)1()1(12110121+++-=s C R s C R R s C R R U U r c 2-6已知系统微分方程组如下1121132243553445()u()y()()()()()()()()()()()()()()x t t t dx t x t K x t dtx t K x t x t x t K y t dx t K x t dt dy t T y t K x t dtτ=-=+==-=+=式中51,,,,K K T τ均为常数。
试建立以u()t 为输入、y()t 为输出的系统结构图，并求系统的传递函数)()(s U s Y 。
2-7试化简习题2-7图所示系统的结构图，并求出相应的传递函数。
（a ）32211)()(G G G G s R s C --= 2-8试化简习题2-8图所示系统的结构图，并求)()(s U s Y ，)()(s N s Y 。
习题2-8图 系统结构图 解：（a ）⑴求传递函数()/U()Y s s ，按下列步骤简化结构图： ① 令0)(=s N ，利用反馈运算简化如图2-8a 所示1k s +τ U 2k 5ks k 314+Ts kX 1 X 2X 3 X 4 Y--54314321432)()1()(k k k k s k k k Ts s k s k k k U Y+++++=ττ)1(1)()(221121-+=H G H G G G s R s C②串联等效如图2-8b 所示③根据反馈运算可得传递函数⑵求传递函数)(/)(s N s Y ，按下列步骤简化结构图： ①令0)(=s R ，重画系统结构图如图2-8c 所示② 将3H 输出端的端子前移，并将反馈运算合并如图2-8d 所示21221212221233221Y()U()(1)11G G G H G G s G G s G H G G H H G H -==-++-③1G 和1H -串联合并，并将单位比较点前移如图2-8e 所示④串并联合并如图2-8f 所示⑤根据反馈和串联运算，得传递函数121223121112211Y()1(1)()11G G H G H s H G G H N s G H G H H --=-⋅--- 32122121111111H G G H G H G G H G H G +--⋅-=3212212121H G G H G H G G G +--=2-11试用梅逊公式求习题2-11图所示系统的传递函数。
（b ） (a)deji cdh dej bcg i abcdef U C •+----=1 2-12试用梅逊公式求习题2-12图所示系统的传递函数。
习题2-12图 系统结构图 五个回路，两条前向通路；L 1=G 1G 2G 3G 4H 4;L 2=G 2G 3G 4H 4G 5;L 3=-G 1H 1;L 4=-G 2H 2;L 5=-G 2G 3H 3; P 1=G 1G 2G 3G 4;⊿1=1;P 2=G 5G 2G 3G 4; ⊿2=1-L 3;53432354321221)(1L L L L L L L L L L L P P R C +++++++-∆+=3-1 设温度计可用1/（Ts+1）描述其特性。
现用温度计测量盛在容器内的水温，发现1分钟可指示98%的实际水温值。
如果容器水温依10ºC/min 的速度线性变化，问温度计的稳态指示误差是多少？3-3 一控制系统的单位阶跃响应为（1）求系统的闭环传递函数。
（2）计算系统的阻尼比ξ和无阻尼自振频率ωn 。
3-4 一典型二阶系统的单位阶跃响应曲线如习题3-4图所示，试求其开环传递函数。
习题3-4图 单位阶跃响应曲线3-5具有速度反馈的系统如习题3-5图所示。
如要求系统阶跃响应超调量等于15％，峰值时间等于0.8，试确定K 1和K 2之值，并计算此时调节时间t s 。
3-8 已知闭环系统的特征方程如下：01.0)1(23=+++K s s s036134)2(234=++++K s s s s试确定系统稳定的K 的值范围。
3-10 用劳斯判剧判别习题3-10图所示的系统稳定性。
3-14 设速度控制系统如习题3-14图所示。
为消除系统的稳态误差，使坡输入通过比例-微分元件再进入系统。
tt e e t y 10602.12.01)(---+=（1） K d =0，时求系统的稳态误差。
（2） 当选择K d 使系统总的稳态误差为零（e=u-y ）。
3-15 对于习题3-15图所示的系统，当u(t)=4+6t ，f(t)=-1(t)时，试求： （1） 系统的稳态误差； （2） 如要减少扰动引起的稳态误差，应提高系统哪一部分的比例系数，为什么？习题3-15图 结构图3-16 系统结构图如习题3-16图所示。
若要求系统由1型提高至Ⅲ型，在系统输入端设顺馈通道其传递函数为)2.0(1)(221=++=T Ts ss s G c λλ试确定顺馈参数λ1和λ2。