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2012-2013自动控制原理 期中试题(DOC)

2012-2013自动控制原理 期中试题(DOC)
2012-2013自动控制原理 期中试题(DOC)

2012—2013学年第1学期《自动控制原理》期中考试试卷(适用专业:自动化、电气、测控)

专业班级

姓名

学号

开课系室信控学院自动化系

考试日期 2012年11月25日

一、简答题(18分)

1. 控制系统正常工作的最基本要求是什么?

答:稳定性、快速性、准确性(3分)

2.什么是线性系统?线性系统的特征是什么?

答:用线性微分方程描述的系统称为线性系统。

其特征是满足叠加原理,即叠加性与齐次性。(3分)

3.控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么?

答:控制系统的传递函数的定义为:零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

应用范围是:线性定常系统(3分)

4.控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么?

答:比例微分环节可增大系统的阻尼比,超调量增加,调节时间缩短,且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率;允许选取较高的开环增益,因此在保证一定的动态性能条件下,可以减小稳态误差。(3分)

5.控制系统的稳态误差取决于哪些因素?

答:开环增益、系统型别、输入信号的形式与幅值。(3分)6.线性定常系统稳定的充分必要条件是什么?

答:线性定常系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的根均具有负实部,或闭环传递函数的极点均位于s左半平面。(3分)

二 、(1)由图1所示系统结构图求出相应的传递函数()/()C s R s 和()/()C s N s 。(8分)

图1 系统结构图

(2)由图2所示系统结构图求出相应的传递函数()/()C s R s 。(8分)

图2系统结构图

解:(1)当仅考虑()R s 作用时,经过反馈连接等效,可得简化结构图(图1-1),则系统传递函数为

1222121222123

3

22

1()()111

G G G H G G C s G G R s G H G G H H G H -==-++- (4分) 图1-1 ()R s 作用时的简化结构图

当仅考虑()N s 作用时,系统结构图如图1-2所示。系统经过比较点后移和串、并联等效,可得简化结构图,如图1-4所示。则系统传递函数为

1122121221322123

(1)()()1()1G H G G G G H C s N s G H G H G H G G H ++==---+ (4分)

N s作用时的系统结构图

图1-2 ()

(2) 图2所示的系统可由下列信号流图表示

(2分)

(3分)

(3分)

三、 已知系统的结构图如图3所示: (12分)

图3

(1) 若令0=t K ,4.411=K ,求此时的阻尼比ξ和自然频率n ω,并求此时的超

调量σ、调节时间s t 。

(2) 试确定1K 、t K ,使系统的阻尼比5.0=ξ、自然频率6=n ω,并求此时的超调量σ、

调节时间s t 。

解:(1)开环传函:2122

*2536

()(0.8)0.82n n K G s s s s s s s

ωξω===+++ 令23620.8

n n ωξω?=??=??——> 60.067n ωξ?=?=? (2分) 0.81e

σ== (2分)

3.5

8.75

s n

t ξω=

=(5%误差带) 4.5

11

s

n

t ξω==(2%误差带) (2分)

(2)开环传函:2112225

25(0.8)

()25(0.825)21(0.8)

n t n t K s s G s K s K s s s K s s s ωξω+===+++++

2

125360.82526

n t n K K ωξω?==??+==??——> 1 1.44

0.208t K K ?=??

=?? (2分) 0.163e

σ== (2分)

3.5

1.17

s n

t ξω=

=(5%误差带) 4.5

1.47

s

n

t ξω==(2%误差带) (2分)

四、已知系统特征方程(14分)

(1) 5432

236480

s s s s s

+++--=

(2) 65432

44478100

s s s s s s

+-+--+=

试用劳斯判据求出系统在s右平面和虚轴上根的数值

解:(1)利用劳斯稳定判据来判定系统的稳定性,列出劳斯表如下:

5 4 3 2 1 0

134

268 0(8)0(12)

38

100/3

8

s s s s s s

-

-

-

-

(4分)

显然,由于表中第一列元素的符号有一次改变,故本系统不稳定。

如果解辅助方程42

()2680

F s s s

=+-=,可以求出产生全零行的特征方程的根为2j±,1±,故系统在s右半平面上根的数值为1,在虚轴上根的数值为2j±。(3分)(2)利用劳斯稳定判据来判定系统的稳定性,列出劳斯表如下:

6 5 4 3 2 1 0

14710

448

5510

0(20)0(10)

5/225/2

110

25/2

s s s s s s s

--

-

--

--

-

-

-

(4分)

显然,由于表中第一列元素的符号有两次改变,故本系统不稳定。

如果解辅助方程42()55100F s s s =--+=,求出特征方程根为±1±。

特征方程/辅助方程=2

450s s +-=,解得另一个右平面的根 1.s = 所以右半平面上根的

数值为1(二重根),虚轴上根的数值为± (3分)

五、 设复合控制系统如图4所示。 (20分)

图4复合控制系统

(1)仅考虑扰动输入()n t ,计算扰动()n t t =引起的稳态误差;(2)仅考虑输入()r t ,设计c K ,使系统在()r t t =的作用下无稳态误差。 解:(1)扰动引起的稳态误差。

利用梅森增益公式,可得

13124

2

1+

+(1)

K K K K K s s Ts ?=+; 11P =;

13

11+

K K s

?= 2323124

()(1)()

()()(1)s s K K Ts C s N s s s K K Ts K K K ++∴

=

+++ (5分) 此时系统由扰动引起的误差函数为

2323124

()(1)

()()()()(1)n s s K K Ts E s C s N s s s K K Ts K K K ++=-=-

+++ (2分)

利用终值定理求解系统的稳态误差,有

2320

23124()(1)1

()lim ()lim ()(1)ssn n s s s s K K Ts e sE s s s s K K Ts K K K s

→→++∞==?

?+++

则由扰动()n t t =引起的稳态误差为

3

14()ssn K e K K ∞=-

(3分)

(2)确定c K 值。

当仅考虑输入作用,即2()1/R s s =时,图4复合控制系统的信号流图如图4-1所示

R

C

考察信号流图,本系统有两条前向通道,两个单独回路,即

23

1s

K K L =-

,12422s (1)K K K L Ts =-+,121L L ?=--

124

12

s s K K K p =

(T +1)

,11?= 4

2(1)

c K K p s Ts =

+,21?=

由梅森增益公式可得系统的传递函数为

41242

23124

()()()(1)(1)i i c p K K s K K K C s s R s s Ts K K s Ts K K K ?

+Φ===?++++∑ (3分)

则系统的误差函数为

()()()[1()]()r E s R s C s s R s =-=-Φ?

2234

2

23124

(1)(1)()(1)(1)c s Ts K K s Ts K K s R s s Ts K K s Ts K K K +++-=?++++ (3分) 利用终值定理来求解系统的稳态误差,有

2234220023124(1)(1)1

()lim ()lim (1)(1)c ssr r s s s Ts K K s Ts K K s e sE s s s Ts K K s Ts K K K s

→→+++-∞==?++++

2323420

23124

(1)()

lim

(1)(1)c s s Ts K K Ts K K K K s Ts K K s Ts K K K →+++-=++++ (2分)

欲使系统在()r t t =作用下无稳态误差,须有2340c K K K K -= 则当23

4

c K K K K =

时,系统在()r t t =作用下无稳态误差。 (2分)

六、 已知系统的开环传递函数如下,试概略绘制相应的常规根轨迹,并 确定使闭环系统稳定的开环增益K 范围。 (20分)

(1)*2

(1)

()()(4)(6)K s G s H s s s s +=++ (2)*

2

()()(4)(22)

K G s H s s s s s =+++ 解:

(1)系统的开(1)环传递函数 *2(1)

()()(4)(6)

K s G s H s s s s +=++ ①实轴上的根轨迹:[4,1]--,[6,]--∞。 (1分)

②根轨迹的渐近线:46133a σ--+=

=-,,3

a π

?π=±。 (2分) ③根轨迹与虚轴的交点:由系统的开环传递函数可知系统的闭环特征方程如下:

2*432**()(4)(6)(1)10240D s s s s K s s s s K s K =++++=++++=

令s j ω=,将其代入上式可得

432**()10()24()()0j j j K j K ωωωω++++=

即42*3*

240

100K K ωωωω?-+=?-+=? 由于0ω≠,故可解得

3.7ω=±,*136.9K = (2分)

则当*

0136.9K <<时,*

013.6910

K K <=<闭环系统稳定。 (只求K*范围扣2分)

(3分)

根据以上几点,可以画出概略根轨迹图如图6-1所示

-15-10

-5

510

15

x Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

图6-1 系统(1)概略根轨迹图 (2

分)

(2)系统的开环传递函数

**

2

2

()()(4)(22)(4)(1)K K G s H s s s s s s s s j ==+++++± ①实轴上的根轨迹:[4,0]-。 (1分)

②根轨迹的渐近线:411 1.54a σ---=

=-,3,44

a ππ

?=±±。 (1分) ③根轨迹的分离点坐标满足

11110411d d d j d j

+++=++-++ 经计算可得1 3.09d =-或2,30.70.39d j =-±(舍去),故根轨迹的分离点为 3.09

d =-(2分)

④根轨迹与虚轴的交点:由系统的开环传递函数可知系统的闭环特征方程为

2*432*()(4)(22)61080D s s s s s K s s s s K =++++=++++=

即42*3

100

680K ωωωω?-+=?-+=? 由于0ω≠,故可解得

1.16ω=±,*11.55K =

则当*

011.55K <<,*

0 1.448

K K <=<时,闭环系统稳定(只求K*范围扣2分)

。 (3分)

⑤起始角

3

13

23

43

1

180180135tan 9063.4

3

p p p p p p p arc θθθθ=---=---=-

4

3

63.4p p θθ=-= (2分)

根据以上几点,可以画出概略根轨迹图

-8

-6-4-202468

-8-6

-4

-2

24

6

8

Root Locus

Real Axis

I m a g i n a r y A x i s

图6-2 系统(2)概略根轨迹图 (1分)

自动控制原理期末考试卷与答案

自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题(每空 1 分,共20分) 1、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 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中,可采用 劳斯判据(或:时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或:频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、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。 5、线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为 20lg ()A ω(或:()L ω),横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中,Z = P - R ,其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数,Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数,R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中,s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++,则其开环幅频特性为 2212()()1()1A T T ωωωω= +?+,相频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、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。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5() 105t t g t e e --=+,则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为 开环控制系统;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为 闭环控制系统;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点,终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求,若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡,则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定,在时域分析中采用劳斯判据;在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、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越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ,它们反映了系统动态过程的快速性 二、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程,并求传递函数。 图3 解:1、建立电路的动态微分方程 根据KCL 有 2 00i 10i ) t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+- (2分) 即 )t (u ) t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dt C R R R R dt C R R +=++ (2分) 2、求传递函数 对微分方程进行拉氏变换得 )(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)

自动控制原理-期末考试试题卷

洛阳理工学院 2010/2011 学年第二学期自动控制原理期末考试试题卷(B) 适用班级:B 考试日期时间:适用班级: 一、判断题。正确的打√,错误的打×。(每小题1分,共10分) 1.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。() 2.劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。() 3.频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。( ) 4.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。() 5.绘制系统Bode图时,低频段曲线由系统中的比例环节(放大环节)和微积分环节决定( ) 6.对于线性定常系统,若开环传递函数不包括积分和微分环节,则当0 ω=时,开环幅相特性曲线(Nyquist图)从正虚轴开始。() 7.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用,系统输出量不会对控制器产生任何影响。() 8.Ⅰ型系统,当过渡过程结束后,系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。() 9.控制系统分析方法中,经典控制理论的分析方法有频域分析法、根轨迹分析法、时域分析法。() 10.已知某校正网络传递函数为 1 () 1 s G s as + = + ,当满足a>1条件时,则该校正网络为滞后校正网络。() 二、单选题(每小题2分,共20分) 1.下述()属于对闭环控制系统的基本要求。 (A)稳定性(B)准确性(C)快速性(D)前面三个都是 2.分析线性控制系统动态性能时,最常用的典型输入信号是()。 (A)单位脉冲函数(B)单位阶跃函数 (C)单位斜坡函数(D)单位加速度函数 3.典型二阶系统阻尼比等于1时,称该系统处于()状态。 (A)无阻尼(B)欠阻尼(C)临界阻尼(D)系统不稳定或临界稳定 4.稳定最小相位系统的Nyquist图,其增益(幅值)裕度()。 (A)0 hdB<(B)0 hdB>(C)1 hdB<(D)1 hdB> 5.单位反馈控制系统的开环传递函数为 4 () (5) G s s s = + ,则系统在()2 r t t =输入作用下,其稳态误差为()。 (A)10 4 (B) 5 4 (C) 4 5 (D)0 6.一个线性系统的稳定性取决于()。 (A)系统的输入(B)系统本身的结构和参数

自动控制原理模拟题及答案

学习中心 姓 名 学 号 电子科技大学网络与继续教育学院 《自动控制原理》模拟试题一 一、简答题(共25分) 1、简述闭环系统的特点,并绘制闭环系统的结构框图。( 8分) 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10分) 3、串联校正的特点及其分类?( 7分) 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2++= s s s K s G K ,试确定使系统产生持续振荡的K 值,并求振荡频率ω。( 15分) 三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。( 15分) 四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求(20分) 1)写出系统开环传递函数; 2)利用相角裕度判断系统的稳定性; 3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程,试讨论对系统性能的影响。 五、设单位反馈系统的开环传递函数为 ) 1()(+=s s K s G

试设计一串联超前校正装置,使系统满足如下指标:(25分) (1)在单位斜坡输入下的稳态误差151 ss e ; (2)截止频率ωc ≥7.5(rad/s); (3)相角裕度γ≥45°。 模拟试题一参考答案: 一、简答题 1、简述闭环系统的特点,并绘制闭环系统的结构框图。 解: 闭环系统的结构框图如图: 闭环系统的特点: 闭环控制系统的最大特点是检测偏差、 纠正偏差。 1) 由于增加了反馈通道, 系统的控制精度得到了提高。 2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。 3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 解:

自动控制原理期末考试复习题及答案

一、 填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_, 极点为_-2__, 增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是: 信号线、比较点、传递环节的方框和引出点 。 4、我们将 一对靠得很近的闭环零、极点 称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=,则该系统的传递函数为 。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件,而用_幅值条件__确定根轨迹上各 点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=,则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是: A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面, 在阶跃 响应性能指标中,调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___,而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内,即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统

自动控制原理大作业完成版

一、 设计任务书 设计任务是考虑到飞机的姿态控制问题,姿态控制转换简化模型如图所示,当飞机以4倍音速在100000英尺高空飞行,姿态控制系统的参数分别为: 4,0.1,0.1,0.11 1====a a a K ωεωτ 设计一个校正网络(),s G c 使系统的阶跃响应超调量小于5%,调节时间小于5s (按2%准则)

2、计算机辅助设计 (1)simulink仿真框图 Simulink仿真框图 双击scope显示图像,观察阶跃相应是否达到指标

放大图像观察超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求 (2)绘制bode 图

校正前的bode图 校正后的bode图

(3)绘制阶跃相应曲线 校正前的阶跃相应曲线 校正后的阶跃相应曲线

三、校正装置电路图 前面为放大装置放大25倍,后面为超前补偿电路,它自身的K 为0.1,相乘之 后为指标中的2.5,校正装置电路完成1 60 ) 16( 5.2++= s s G c 。 四、设计结论 设计的补偿网络为1 60 ) 16( 5.2++=s s G c 。经过仿真得出超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足 要求。 五、设计后的心得体会 实际的控制系统和我们在书中看到的标准系统差别很大,参数的要求比书 中要求相对要苛刻,在设计校正网络的过程中,遇到很多困难超前滞后用根轨迹法无法求出,只能用simulink 画出仿真框图,通过经过一定的计算大概确定某些参数,通过不断地尝试修改,才能最终得到满足指标要求的阶跃相应曲线,很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单,会遇到很多难以想象的复杂状况,所以我们学习控制原理关键是学习怎么处理,如何应用好软件来配合完成系统的设计,现代控制理论不能单纯的通过简单的计算得出结论的,需要我们熟练运用软件来辅助设计,这样我们才能设计好一个校正网络。

自动控制原理期中试题

2012—2013学年第1学期 《自动控制原理》期中考试试卷 (适用专业:自动化、电气、测控) 专业班级 姓名 学号 开课系室信控学院自动化系 考试日期2012年11月25日 一、简答题(18分) 1. 控制系统正常工作的最基本要求是什么?

答:稳定性、快速性、准确性(3分) 2.什么是线性系统?线性系统的特征是什么? 答:用线性微分方程描述的系统称为线性系统。 其特征是满足叠加原理,即叠加性与齐次性。(3分) 3.控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么? 答:控制系统的传递函数的定义为:零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 应用范围是:线性定常系统(3分) 4.控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么? 答:比例微分环节可增大系统的阻尼比,超调量增加,调节时间缩短,且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率;允许选取较高的开环增益,因此在保证一定的动态性能条件下,可以减小稳态误差。(3分) 5.控制系统的稳态误差取决于哪些因素? 答:开环增益、系统型别、输入信号的形式与幅值。(3分) 6.线性定常系统稳定的充分必要条件是什么? 答:线性定常系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的根均具有负实部,或闭环传递函数的极点均位于s左半平面。(3分) 二、(1)由图1所示系统结构图求出相应的传递函数()/() C s N s。 C s R s和()/()(8分)

图1 系统结构图 (2)由图2所示系统结构图求出相应的传递函数()/()C s R s 。(8分) 图2系统结构图 解:(1)当仅考虑()R s 作用时,经过反馈连接等效,可得简化结构图(图1-1),则系统传递函数为 12221212 22123 322 1() ()111G G G H G G C s G G R s G H G G H H G H -== -++- (4分) 图1-1()R s 作用时的简化结构图 当仅考虑()N s 作用时,系统结构图如图1-2所示。系统经过比较点后移和串、并联等效,可得简化结构图,如图1-4所示。则系统传递函数为 1122121221322123 (1)()()1()1G H G G G G H C s N s G H G H G H G G H ++==---+ (4分)

《自动控制原理》模拟试卷四及答案

《自动控制原理》模拟试卷四 一、填空题(每空1分,共20分) 1、 对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面, 即: _____ 、快速性和 _____________ 2、 控制系统的 _______________________________________ 称为传递函数。一阶系统传函标 准形式是 __________________ ,二阶系统传函标准形式是 ____________________ 。 3、 在经典控制理论中,可采用 _____________ 、根轨迹法或 _____________ 等方法判断线性 控制系统稳定性。 4、 控制系统的数学模型,取决于系统 _________ 和 , 与外作用及初始条件无关。 5、 线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为 _______________ ,横坐标为 __________ 。 6、 奈奎斯特稳定判据中, Z = P - R ,其中P 是指 ________________________________ ,Z 是 指 __________________________ , R 指 _________________________________ 。 7、 在二阶系统的单位阶跃响应图中, t s 定义为 _________________ 。匚%是 _________________ 8、 PI 控制规律的时域表达式是 _________________________ 。P I D 控制规律的传递函数表达 式是 ________________________________ 。 ,则其开环幅频特性为 s (T 1s 1)(T 2S 1) 性为 ________________________ 二、判断选择题(每题2分,共16分) 1、关于线性系统稳态误差,正确的说法是: () A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 C 增大系统开环增益 K 可以减小稳态误差; D 增加积分环节可以消除稳态误差,而且不会影响系统稳定性。 2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。 A 、 单输入,单输出的线性定常系统; B 、 单输入,单输出的线性时变系统; C 、 单输入,单输出的定常系统; D 、 非线性系统。 9、设系统的开环传递函数为 __________ ,相频特 稳态误差计算的通用公式是 e ss .. S 2R (S ) lim —— s 刃 1 G(s)H(s) 3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为 ,则该系统的闭环特征方程为 s (s 1) )。 A 、s(s 1) =0 B 、 s(s 1) 5 = 0 C 、s(s 1) 1 =0 D 、与是否为单位反馈系统有关

09自动控制原理期中考试答案

南京高等职业技术学校 2009年~2010年第一学期期中考试 班级 507211、502212 、507213 自动控制原理期中考试题(闭卷)系电气系班级姓名学号 一、填空题(每格1分,共32分) 1、古典控制理论只涉及单输入、单输出系统,对于多输入、多输出系统就无能为力了。 由于具有多输入和多输出的现代设备变得愈来愈复杂,所以需要大量方程来描述现代控制系统。 2、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。 3、反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比较,并力图保持两者之间的既定关系的系统,它利用输出量与输入量的偏差来进行控制。 4、当自动调整系统的输出量是温度、压力、流量、液面或PH值(氢离子浓度)等这样一些变量时,就叫过程控制系统。 5、对自动控制系统性能的基本要求 可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。稳定性:对恒值系统要求当系统受到扰动后,经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。对随动系统,被控制量始终跟踪参据量的变化。稳定性是对系统的基本要求,不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性,通常由系统的结构决定与外界因素无关。快速性:对过渡过程的形式和快慢提出要求,一般称为动态性能。稳定高射炮射角随动系统,虽然炮身最终能跟踪目标,但如果目标变动迅速,而炮身行动迟缓,仍然抓不住目标。准确性:用稳态误差来表示。如果在参考输入信号作用下,当系统达到稳态后,其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然,这种误差越小,表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。 6、系统最基本的数学模型是它的微分方程式。建立微分方程的步骤如下:①确定系统的输入量和输出量②将系统划分为若干环节,从输入端开始,按信号传递的顺序,依据各变量所遵循的物理学定律,列出各环节的线性化原始方程。③消去中间变量,写出仅包含输入、输出变量的微分方程式。 7、拉氏变换定义设函数f(t)满足①t<0时 f(t)=0 ② t>0时,f(t)分段连续 ∞

自动控制原理期末考试题

《 自动控制原理B 》 试题A 卷答案 一、单项选择题(本大题共5小题,每小题2分,共10分) 1.若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +,则该系统的闭环特征方程为 ( D )。 A .(1)0s s += B. (1)50s s ++= C.(1)10s s ++= D.与是否为单位反馈系统有关 2.梅逊公式主要用来( C )。 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 3.关于传递函数,错误的说法是 ( B )。 A.传递函数只适用于线性定常系统; B.传递函数不仅取决于系统的结构参数,给定输入和扰动对传递函数也有影响; C.传递函数一般是为复变量s 的真分式; D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4.一阶系统的阶跃响应( C )。 A .当时间常数较大时有超调 B .有超调 C .无超调 D .当时间常数较小时有超调 5. 如果输入信号为单位斜坡函数时,系统的稳态误差为无穷大,则此系统为( A ) A . 0型系统 B. I 型系统 C. II 型系统 D. III 型系统 二、填空题(本大题共7小题,每空1分,共10分) 1.一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:___稳定性、快速性、__准确性___。 2.对控制系统建模而言,同一个控制系统可以用不同的 数学模型 来描述。 3. 控制系统的基本控制方式为 开环控制 和 闭环控制 。 4. 某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s ,反馈通路的传递函数为()H s ,则系统 的开环传递函数为()()G s H s ,系统的闭环传递函数为 () 1()() G s G s H s + 。 5 开环传递函数为2(2)(1) ()()(4)(22) K s s G s H s s s s s ++= +++,其根轨迹的起点为0,4,1j --±。 6. 当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时,在单位阶跃输入信号作用下,最大超调量将 增大 。 7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之 积 。 三、简答题(本题10分) 图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热,从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图,并说明为了保持热水温度为期望值,系统是如何工作的?系统的被控对象和控制装置各是什么?

自动控制原理试题及答案解析

自动控制原理 一、简答题:(合计20分, 共4个小题,每题5分) 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小,请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现?并解释原因。 2. 大多数情况下,为保证系统的稳定性,通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少?为什么? 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明,对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示,其中质量为m 公斤,弹簧系数为k 牛顿/米,阻尼器系数为μ牛顿秒/米,当物体受F = 10牛顿的恒力作用时,其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下,(合计20分, 共2个小题,每题10分) 1) 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标:超调量%σ,调 节时间s t 和峰值时间p t ; 2) 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时,求系统的稳态误差。

四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示,c ω位于两个交接频率的几何中心。 1) 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2) 计算超调量%σ和调节时间s t 。(合计20分, 共2个小题,每题10分) [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示,()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ,输出位置的容许误差小于2,求: 1) 确定满足上述指标的最小K 值,计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量; 2) 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+,试计算相位裕量。 (合计20分, 共2个小题,每题10分) (rad/s)

自动控制原理期末试题3套与答案一套

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 与反馈量的差 值进行的。 2、复合控制有两种基本形式:即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传 递函数为()G s ,则G(s)为 (用G 1(s)与G 2(s) 表示)。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示, 则无阻尼自然频率=n ω , 阻尼比=ξ , 该系统的特征方程为 , 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+, 则该系统的传递函数G(s)为 。 6、根轨迹起始于 ,终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--,则该系 统的开环传递函数为 。 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2

哈工大自动控制原理大作业

自动控制原理大作业 1.题目 在通常情况下,自动导航小车(AGV )是一种用来搬运物品的自动化设备。大多数AGV 都需要有某种形式的导轨,但迄今为止,还没有完全解决导航系统的驾驶稳定性问题。因此,自动导航小车在行驶过程中有时会出现轻微的“蛇行”现象,这表明导航系统还不稳定。 大多数的AGV 在说明书中都声明其最大行驶速度可以达到1m/s ,但实际速度通常只有0.5m/s ,只有在干扰较小的实验室中,才能达到最高速度。随着速度的增加,要保证小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。 AGV 的导航系统框图如图9所示,其中12=40ms =21ms ττ, 。为使系统响应斜坡输入的稳态误差仅为1%,要求系统的稳态速度误差系数为100。试设计合适的滞后校正网络,试系统的相位裕度达到50o ,并估计校正后系统的超调量及峰值时间。 ()R s () Y s 2.分析与校正主要过程

2.1确定开环放大倍数K 100) 1021.0)(104.0(lim )(lim =++==s s s sK s sG K v (s →0) 解得K=100 ) 1021.0)(104.0(100++=s s s G s 2.2分析未校正系统的频域特性 根据Bode 图: 穿越频率s rad c /2.49=ω 相位裕度?---=?-?--=99.18)2.49021.0(arctan )2.4904.0(arctan 9018011γ 未校正系统频率特性曲线

由图可知实际穿越频率为s rad c /5.34=ω 2.3根据相角裕度的要求选择校正后的穿越频率1c ω 现在进行计算: ???--=+=---55550)021.0(arctan )04.0(arctan 901801111c c ωω 则取s rad c /101=ω可满足要求 2.4确定滞后校正网络的校正函数 由于1120 1~101c ωω)(= 因此取s rad c /1101 11== ωω)(,则由Bode 图可以列出

自动控制原理期末考试试卷(含答案)

2017年自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题(每空 1 分,共20分) 1、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 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中,可采用 劳斯判据(或:时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或:频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、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。 5、线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为20lg ()A ω(或:()L ω),横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中,Z = P - R ,其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数,Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数,R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中,s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、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。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+,则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为 开环控制系统;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为 闭环控制系统;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点,终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求,若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡,则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定,在时域分析中采用劳斯判据;在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、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越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ,它们反映了系统动态过程的快速性

期末考试试题集-自动控制原理(含完整答案)

期末考试-复习重点 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( ) 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( )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( ) 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.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( ) 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( ) A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 5 )(2++= s s s G ,则该系统是( ) 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( ) 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T 1 = ω时,则相频特性)(ωj G ∠为( ) A.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大,其( ) 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。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ,则此系统中包含正实部特征的个数有( ) A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++= 65 2 ,当输入为单位阶跃时,则其位置误差为( ) A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 15.若已知某串联校正装置的传递函数为1 101 )(++= s s s G c ,则它是一种( )

哈工大自动控制原理 大作业

自动控制原理 大作业 (设计任务书) 姓名: 院系: 班级: 学号:

5、 参考图 5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置,使得稳态速度误差常数为20 秒-1,相位裕度为60度,幅值裕度不小于8 分贝。利用MATLAB 画出 已校正系统的单位阶跃与单位斜坡响应曲线。 + 一.人工设计过程 1、计算数据确定校正装置传递函数 为满足设计要求,这里将超前滞后装置的形式选为 ) 1)(()1)(1()(2 12 1T s T s T s T s K s G c c ββ++++ = 于就是,校正后系统的开环传递函数为)()(s G s G c 。这样就有 )5)(1()(lim )()(lim 00++==→→s s s K s sG s G s sG K c c s c s v 205 ==c K 所以 100=c K 这里我们令100=K ,1=c K ,则为校正系统开环传函) 5)(1(100 )(++=s s s s G 首先绘制未校正系统的Bode 图 由图1可知,增益已调整但尚校正的系统的相角裕度为? 23.6504-,这表明系统就是不稳定的。超前滞后校正装置设计的下一步就是选择一个新的增益穿越频率。由)(ωj G 的相角曲线可知,相角穿越频率为2rad/s,将新的增益穿越频率仍选为2rad/s,但要求2=ωrad/s 处的超前相角为? 60。单个超前滞后装置能够轻易提供这一超前角。 一旦选定增益频率为2rad/s,就可以确定超前滞后校正装置中的相角滞后部分的转角频率。将转角频率2/1T =ω选得低于新的增益穿越频率1个十倍频程,即选择2.0=ωrad/s 。要获得另一个转角频率)/(12T βω=,需要知道β的数值,

(完整版)自动控制原理试卷与答案(1)

自动控制原理试卷与答案 一、填空题 1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过稳定性与反馈量的差值进行的 2、在水箱水温控制系统中,受控对象为水箱,被控量为水温。 3、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为开环控制系统;;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为闭环控制系统;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于闭环控制系统。 4、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。 5、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法,叫系统的数学模型,在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、函数等 6.闭环控制系统又称为反馈控制系统。 7.一线性系统,当输入是单位脉冲函数时,其输出象函数与传递函数相同 8.控制系统线性化过程中,线性化的精度和系统变量的时间常数T有关。 9、.PID调节中的“P”指的是比例控制器 10.对控制系统的首要要求是系统具有稳定性。 11.反馈控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理 12.根据采用的信号处理技术的不同,控制系统分为模拟控制系统和数学控制系统。 13、由控制器(含测量元件)和被控制对象组成的有机整体称为自动控制系统。 14、闭环系统是指系统输出量直接或地参与系统的控制的作用。 15、开环控制系统与闭环系统相互结合的控制方式是复合控制 16只有一个反馈通道的系统是单回路系统。 17、描述系统各个物理量之间关系的数学表达式或图形称为系统的数学模型

18、过渡过程的三要素是起始值、稳定值、时间常数 19从一个状态进入另一个稳态的中间过程叫做过渡过程或动态过程。 20、换路定律表明了换路前与换路后瞬间电路的工作状态之间的关系。 二、选择题 1、采用负反馈形式连接后,则 ( D ) 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 )。 A 、增加开环极点; B 、在积节分环外加单位负反馈; C 、增加开环零点; D 、引入串联超前校正装置。 3、关于传递函数,错误的说法是 ( B ) A 传递函数只适用于线性定常系统; B 传递函数不仅取决于系统的结构参数,给定输入和扰动对传递函数也有影响; C 传递函数一般是为复变量s 的真分式; D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( C )。 A 、增加积分环节 B 、提高系统的开环增益K C 、增加微分环节 D 、引入扰动补偿 5、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴,则系统的 ( D ) 。 A 、准确度越高 B 、准确度越低 C 、响应速度越快 D 、响应速度越慢 6. 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 7 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 8. 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 9 某典型环节的传递函数是()1 51+=s s G ,则该环节是( B ) A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节 10、设一阶系统的传递函数是()1 2+=s s G ,且容许误差为5%,则其调整时间为( C ) A.1 B.2 C.3 D.4 11、与开环控制系统相比较,闭环控制系统通常对( B )进行直接或间接地测量,通过反馈环节去影响控制信号。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量

自动控制原理期末考试题A卷

A 卷 一、填空题(每空 1 分,共10分) 1、 在水箱水温控制系统中,受控对象为 ,被控量为 。 2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面, 在阶跃响应性能指标中,调节时间体现的是这三个方面中的______________,而稳态误差体现的是______________。 3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ,终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、 PID 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 。 5、 香农采样定理指出:如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带,且有直到ωh 的频率分量,则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件:________________。 二、选择题(每题 2 分,共10分) 1、 设系统的传递函数为G (S )=1 52512++s s ,则系统的阻尼比为( )。 A .21 B .1 C .51 D .25 1 2、 非单位负反馈系统,其前向通道传递函数为G(S),反馈通道传递函数为H(S),当输入信号为R(S),则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、 伯德图中的低频段反映了系统的( )。 A .稳态性能 B .动态性能 C .抗高频干扰能力 D ..以上都不是 4、 已知某些系统的开环传递函数如下,属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+) C 、2(1)K s s s +- D 、(1)(2) K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++,则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定

2019-2020学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业

吉林大学网络教育学院2019-2020学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业 学生姓名专业 层次年级学号 学习中心成绩 年月日

作业完成要求:大作业要求学生手写,提供手写文档的清晰扫描图片,并将图片添加到word 文档内,最终wod文档上传平台,不允许学生提交其他格式文件(如JPG,RAR等非word 文档格式),如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 综合题(每小题10分,共100分) 1、试用部分分式法、幂级数法和反演积分法,求下列函数的z反变换: (1) )2 )(1 ( 10 ) ( - - = z z z z E (2) 2 1 1 2 1 3 ) ( - - - + - + - = z z z z E 2、试确定下列函数的终值: (1) 2 1 1 ) 1( ) ( - - - = z Tz z E (2) )1.0 )( 8.0 ( ) ( 2 - - = z z z z E 3、设开环离散系统如图所示,试求开环脉冲传递函数G(Z)。 第3题图 4、当 z z z z z z C 5.0 5.1 1 2 ) ( 2 3 2 3 + - + + =时,计算系统前4个采样时刻c(0),c(T),c(2T)和c(3T)的响应。 5、已知线性离散系统的闭环脉冲传递函数为 2.0 1.0 ) ( 2 2 - + + = Φ z z z z z,试判断该系统 是否稳定。 6、设有零阶保持器的离散系统如下图所示,试求: (1)当采样周期T为1s和0.5s时,系统的临界开环增益K c; (2)当r(t)=1(t),K=1,T分别为2s,4s时,系统的输出响应c(kT)。

自动控制原理试卷有参考答案

自动控制原理试卷有参 考答案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

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。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传递函数为 ()G s ,则G(s)为G 1(s)+G 2(s)(用G 1(s)与G 2(s) 表示)。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示, 则无阻尼自然频率=n ω , 阻尼比=ξ , 该系统的特征方程为 2220s s ++= , 该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+, 则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于 开环极点 ,终止于 开环零点 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--,则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中,受控对象为水箱,被控量为 水温 。 2、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为 开环控制系统 ;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为 闭环控制系统 ;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于 闭环控制系统 。

3、稳定是对控制系统最基本的要求,若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡,则该系统 稳定 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定,在时域分析中采用劳斯判据;在频域分析中采用 奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。 5、设系统的开环传递函数为 2(1)(1)K s s Ts τ++ 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或:2 180arctan 1T T τωω τω---+) 。 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 ω对应时域性能指标调整时间s t ,它们反映了系统动态过程的快速性 . 1、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 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是1 ()1 G s Ts = + ,二阶系统传函标准形式是 2 2 2 ()2n n n G s s s ωζωω=++(或:221()21G s T s T s ζ=++。 3、在经典控制理论中,可采用 劳斯判据 、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。 4、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。 5、线性系统的对数幅频特性,纵坐标取值为20lg ()A ω,横坐标为 lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中,Z = P - R ,其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数 (或:右半S 平面的开环极点个数) ,Z 是指闭环传函中具有正实部的极点的

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