自动控制题库标准答案

第一章

1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？主要区别是有无输出量的反馈，将输出量和定值比较后形成差值反馈给对象的输入端，就是闭环控制，无此过程就是开环控制。

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？U是控制量，改变U可以控制温度的高低；M是扰动，它的增减对温度产生不希望的影响，即影响炉温的高低。

3. 简述自动控制所起的作用是什么？作用是在人不直接参与的情况下，使某些被控量按指定规律变化。

4．恒值调节和随动调节的区别是什么？恒值调节的给定量为一常值，随动调节的给定量是个随时间变化的不能预知的量。

5. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。

1）由热电偶测得炉温2）和给定温度值比较

3）温度差大于0，则减小电炉电压使炉温降低，反之则增大电压。

6．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

闭环控制。

7．简述控制系统由哪三大部分组成？测量，比较，控制

1．反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈答案a.负反馈

2．反馈控制系统的特点是：答案控制精度高、结构复杂

3．开环控制的特点是：答案控制精度低、结构简单

4．闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈

5．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。6．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7．实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的

8．线性化是指在工作点附近用代替曲线。切线

9．传递函数等于输出像函数比输入像函数。

10．传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。

11．惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。

12．二阶系统阻尼系数＞1，系统就不会出现过调。

13．最佳阻尼系数ξ＝0.707。

14．小时间迟后环节可近似为惯性环节。

15．分析某一时间的误差可用：a.终值定理 b.误差级数 c.拉氏反变换。16．补偿控制特点是：可提高稳态精度，对暂态性能影响不大。

17．高阶系统暂态性能取决于离虚轴最近的闭环极点。

18．主导极点应满足：a. 离虚轴最近b.5倍距离内无其他零极点。

19．线性系统稳定,其闭环极点均应在〔S〕平面的左平面。

20．列举两个不可线性化的非线性环节：间隙、死区。

21．列举非线性系统相轨迹的常见形状特征。节点、焦点、鞍点、极限环。22．相轨迹趋向于极限环，系统出现周期振荡。

23．相轨迹趋向于有限值，系统稳定。

24．相轨迹趋向于无限远，系统不稳定。

25．简述等倾线法：状态方程之比并令为一常数得等倾线方程，绘等倾线，

从初始值开始按等倾线斜率不断改相轨迹走向直到最后。

26． 二阶非线性用相轨迹法；高阶非线性用描述函数法进行分析。 27． 描述函数是非线性环节输入正弦与输出正弦基波分量之比。

28． 简述描述函数的求取步骤。求正弦输入下的输出函数，把输出函数按傅利叶级数展开求出基波分量即可。

29． 等效频率特性不包围负倒相对描述函数，则非线性系统稳定。 30． 等效频率特性包围负倒相对描述函数，则非线性系统不稳定。

31． 负倒相对描述函数与等效频率特性相交，则非线性系统产生周期振荡。 32． 采样频率ωs ＞2ωm （ωm 连续信号最大频率），才是不失真采样。 33． 采样系统的动态过程用差分方程来描述。 34． 求解差分方程可借助Z 变换。 35． 计算机解差分方程常用迭代法。

36． 由传函求脉冲传函的方法是：部分分式法展开，查典型函数Z 变换表。 37． F (z)对应的时间函数f （t ）的终值＝（Z-1）F(Z)再令Z=1

38． 采样系统稳定的充要条件是，闭环脉冲传函的所有极点均位于单位圆内 39． 双线性变换是令 Z=(W+1)/(W-1)

40． 采样系统经过W 变换，就可用连续系统的分析方法进行分析了。 41． 采样周期越大，系统稳态误差越大。 42． 采样周期越大，系统稳定性越差。

43． 采样系统的主导极点是：a.靠虚轴最近 b.靠单位圆最近 的闭环极点。 44． 用数字程序实现校正的方法是：脉冲传函变成差分方程，由迭代法编程 45． 求采样系统差分方程的方法是：1按连续系统求传函2求脉冲传函3由迟后定理得差分方程

46． 在波德图上进行采样系统校正的两种近似方法为：1看成连续系统2采样保持器看成惯性环节

47． 采样系统校正采用数字校正比较方便。 48． 写出误差级数中系数C j 的计算公式。

49． 误差传函Φ（S ）=1/｛1+G0(S)｝

50． 劳斯阵列表第一列中某项为零，其他各项均大于零，说明什么？临界稳定

第二章

1. 由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 2()(0)(0)s x s sx x '--。

2. 水位控制系统微分方程为i o dh

q q c

dt

-=，其中,i o q q 为进出口水流量，c 和h 为水池底面积和水位，i q 和h 分别是控制量和被控量。如果o q k h =(k 为常数)，试将此非线性方

程在某个稳态工作点*

*0

,q h 附近线性化。

由0q ∆=

，因此原方程变为i q ∆d h

C

dt

∆=（3分），用,i q h ∆∆作为新的变量，重新写成,i q h

后，方程成为i dh C

q dt =（1分）

。 3. 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 =。 牛顿第二定律u ky ry my '''--=（1分） 拉氏变换后2()/()1/()y s u s ms rs k =++（3分）

23．机电控制系统中电压u(t)，转速Ω(t)分别为输入、输出量，各部分运动关系的laplace

变换为：

()()()M s Js f s =+Ω ()()E s b s =Ω ()()()()U s E s Ls R I s -=+ ()()M s dI s =

式中()M t 为力矩，()E t 为感应电动势，()I t 为感应电流，J 、f 、L 、R 、b 、d 为非零常数，试画出总的系统方框图。二个一阶惯性环节，二个比例环节，一个比较环节，可作合成框图（4分）

4. 试列举二种子系统常用的连结方式，并画出示意图。并联（图略） 串联（图略） 6.将环节1()G s 的输出信号作为环节2()G s 的输入信号，则总的系统传递函数为 1()G s 2()G s 7. 二个环节1()G s 和2()G s 有相同输入，总的系统输出为二个环节输出的代数和，则总的系

统传递函数为 1()G s ＋2()G s 。

8.已知系统信号流图如左，试画出它的传递函数方框图。

11．线性系统的齐次性和叠加性是指什么？

齐次性()()f ax af x =，叠加性1212()()()f x x f x f x +=+ 2. 线性系统的特点是信号具有齐次性和叠加性。

1. 凡是具有叠加性和齐次性的系统称为 线性系统 。

13. 具有什么特性的系统是线性系统？具有齐次性和叠加性。

1. 信号流图中，进入节点的信号有二个流出分支，则每个支路信号的大小是原信号的

原值 。

13. 什么是定常系统？若输入u(t)时输出为y(t)，则对任意τ，有u(t+τ)时输出为y(t+τ)

23．

如图液位系统，,i o Q Q 为进出口水流量，R 为出水管水阻，

水池底面积为C ，试建立液位系统的微分方程。00,i dH H Q Q C

Q dt R

-== （3分）0i dH H

C Q dt R

⇒+-=（1分）

－G 3

R