第一章自动控制概论
一、单项选择题
1、采用负反馈形式连接后（)。（分数:2分）
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
正确答案：D
2、按系统结构来分，控制系统可分为:开环控制，闭环控制和（）。（分数：2分) A。温度控制
B。压力控制
C。流量控制
D。复合控制
正确答案：D
3、恒值控制系统的参考量为（）。 (分数:2分)
A。常数
B. 无规律变化
C. 按程序设定变化
D. 0 A
第二章控制系统的数学模型
一、单项选择题
1、方框图化简时，串联连接方框总的输出量为各方框输出量的( ）。（分数：2分）
A. 代数和
B. 乘积
C。平均值
D. 加权平均值
正确答案：B
2、单位阶跃信号1（t)的拉氏变换为（）。 (分数：2分)
A。 1
B. 1/s
C. s
D. 1/（Ts+1）
正确答案：B
3、如果单回路单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环传递函数为:( ）。 (分数：2分）
A。 G（s）/[1+G(s)］
B. G(s)/[1+G(s）H（s）]
C。 1/[1+G(s)]
D。 1/［1+G(s）H(s)]
正确答案:A
4、方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（）。（分数：2分)
A. 代数和
B. 乘积
C. 平均值
D. 加权平均值
正确答案：A
5、令线性定常系统闭环传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（ ). (分数：2分）
A. 代数方程
B. 差分方程
C。特征方程
D. 状态方程
正确答案：C
6、线性定常系统的传递函数是在零初始条件下（ )。 (分数:2分）
A。系统输出信号与输入信号之比
B。系统输入信号与输出信号之比
C。系统输出信号的Z变换与输入信号的Z变换之比
D。系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比
正确答案:D
7、线性定常系统的传递函数由（）决定。（分数：2分）
A。输入信号的形式
B。初始条件
C。系统的结构与参数
D。 A和B
正确答案：C
8、积分环节的传递函数为（）。（分数：2分)
A。 s
B。 1/s
C。 1/(Ts+1）
D. K
正确答案：B
9、传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关? （分数：2分)
A. 输入信号的形式
B。输出信号的形式
C. 初始条件和输入信号
D。结构和参数
正确答案：D
10、惯性环节的传递函数为（）。（分数：2分）
A。 K
B. 1/s
C. 1/(Ts+1)
D. 1
正确答案：C
第三章控制系统的时域分析
一、单项选择题
1、设三阶线性定常系统的特征根分别为+2，-8,-1；则该系统是（）的。 (分数：2分）A。稳定
B. 不稳定
C. 临界稳定
D。无法确定稳定性
正确答案：B
2、控制系统的稳态误差e ss反映了系统的( ）。 (分数：2分）
A。稳态控制精度
B。快速性
C。稳定性
D. 阻尼特性
正确答案：A
3、设控制系统的开环传递函数不含积分环节,则该系统的类型为（ )。 (分数：2分）
A. 0型
B。 I型
C. II型
D. III型
正确答案：A
4、线性系统特征根在S平面的稳定区域是（）. (分数：2分）
A。单位圆内
B. 单位圆外
C. 左半平面
D. 右半平面
正确答案：C
5、对于线性定常系统而言,一个输入信号导数的响应等于该输入信号的响应（）. （分数：2分）
A。积分
C. 二阶导数
D. 倒数
正确答案：B
6、
稳定性是研究扰动去除后控制系统的运动情况，它与系统的输入信号无关，因而可以用系统的（）函数来描述。
(分数:2分）
A。脉冲响应
B。阶跃响应
C。速度响应
D。加速度响应
正确答案：A
7、设二阶系统的特征根为2j和—2j，则其阻尼比（）. (分数:2分）
A。等于0
B。等于1
C. 大于1
D。大于0小于1
正确答案：A
8、下列性能指标中，反映系统稳态性能的是(）。 (分数：2分）
A。上升时间
B. 峰值时间
C. 过渡过程时间
D。稳态误差
正确答案：D
9、线性定常系统的过渡过程的具体形状是由（）决定的。（分数：2分）
A。开环极点
B. 闭环极点
C。开环零极点
D. 闭环零极点
正确答案：D
10、已知单位负反馈控制系统在阶跃函数作用下，稳态误差e ss为常数,则此系统为。（分数：2分）
A. 0型系统
B。 I型系统
C. II型系统
D. III型系统
正确答案:A
11、设二阶系统的单位阶跃响应为等幅振荡曲线，则其阻尼比为（）。（分数：2分）
A. 等于0
C. 大于0
D。小于1
正确答案：A
12、如果控制系统特征方程的所有系数均为正值，则该系统（）。（分数：2分）A。稳定
B。不稳定
C。临界稳定
D。无法确定稳定性
正确答案：D
13、一阶系统的时间常数越大，其过渡过程时间（）。（分数：2分)
A. 越短
B. 越长
C. 不变
D。无法确定
正确答案：B
14、某线性控制系统的速度误差为0。那么，该系统至少应为（）系统。（分数:2分）
A。 0型
B。 1型
C。 2型
D. 3型
正确答案：C
15、I型系统的位置误差为（）. （分数：2分）
A。 0
B。不等于0的常数
C。无穷大
D。无法确定
正确答案：A
16、0型系统的速度误差为（）。 (分数：2分）
A。 0
B。不等于0的常数
C. 无穷大
D. 无法确定
正确答案：C
17、设系统无开环零点,有两个开环极点，分别为0和-2,则实轴上的闭环根轨迹为：（ )。（分数：2分）
A. ［-2,∞)
B. [0，∞）
C。［-2，0]
D. （-∞,-2］
正确答案：C
18、设二阶系统的阻尼比等于2,其单位阶跃响应曲线为（）。（分数:2分）
A。等幅振荡
B。单调上升
C. 衰减振荡
D。发散振荡
正确答案：B
19、如果系统特征方程式的根部分具有正实部,则该系统(）。（分数：2分)
A. 稳定
B。不稳定
C。临界稳定
D。无法确定稳定性
正确答案：B
20、减小或消除参考输入引起的稳态误差的措施有( ）. (分数:2分）
A. 减少开环放大倍数
B. 降低系统类型
C. 增加开环极点
D. 增加开环放大倍数和提高系统类型
正确答案：D
21、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（）。 (分数:2分）
A. 等于0
B。等于1
C. 大于1
D. 大于0小于1
正确答案：D
22、设二阶系统的阻尼比大于等于1,则其单位响应曲线为（）。 (分数:2分)
A. 单调上升
B。衰减振荡
C。等幅振荡
D。发散振荡
正确答案：A
23、如果系统劳斯表第一列中的元素，符号改变的次数为2，则该系统含有（)个正实
部根。（分数：2分）
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
正确答案：C
24、线性定常控制系统的单位阶跃响应的类型完全决定于系统的（）。（分数:2分）
A. 型别
B. 开环极点在S平面上的位置
C. 开环增益
D。闭环极点在S平面上的位置
正确答案：D
25、设控制系统的开环传递函数为G(s)H(s）=10/[s（s+1）］，该系统为( ）。（分数:2分)
A。 0型系统
B。 1型系统
C。 2型系统
D。 3型系统
正确答案：B 您的位置:考核练习 >> 习题浏览
第四章根轨迹法
一、单项选择题
1、当系统开环传递函数G(s)H(s)的分母多项式的阶次n大于分子多项式的阶次m时，趋向s平面的无穷远处的根轨迹有（）条。（分数：2分)
A. n
B。 m
C. n+m
D。 n—m
正确答案：D
2、设控制系统有2个开环零点,3个开环极点，则其闭环根轨迹的分支数为（）. （分数：2分）
A。 1
B。 2
C。 3
D. 4
正确答案：C
3、根轨迹终止于（）. （分数:2分）
A. 开环零点
B。开环极点
C. 闭环零点
D。开环零极点
正确答案：A
4、实轴上根轨迹右端的开环实数零点、极点的个数之和为( ）。（分数：2分）
A。偶数
B. 奇数
C. 0
D. 1
正确答案:B
5、根轨迹上的分离点和会合点是与特征方程式的（）相对应的（分数：2分）
A. 相等实根
B。共轭复数根
C。不等实根
D. 纯虚根
正确答案：A
6、设系统有4个开环极点,2个开环零点,则该系统趋向于无穷远处的根轨迹的分支数
为（）. （分数：2分）
A。 0
B. 1
C. 2
D. 3
正确答案：C
7、根轨迹起始于( ）. (分数：2分）
A. 开环零点
B。闭环零点
C. 开环极点
D。开环零极点
正确答案：C
8、闭环系统的根轨迹( ). (分数：2分）
A. 关于实轴对称
B. 关于虚轴对称
C。关于原点对称
D. 无对称性
正确答案：A
9、根轨迹的分支数等于（）。（分数：2分）
A。开环零点的数目
B. 开环极点的数目
C. 开环零极点数目之和
D. 开环零极点数目之差
正确答案：B
10、实轴上某段区域右边的开环实数零点和开环实数极点总数为()时，这段区域必为根轨迹的一部分。（分数：2分）
A. 奇数
B。偶数
C. 0
D. 1
正确答案：A
11、设系统有3个开环极点,2个开环零点，则该系统闭环根轨迹的分支数为（）。（分数：2分）
A。 1条
B。 2条
C. 3条
D. 4条
正确答案：C 您的位置:考核练习 >> 习题浏览
第五章频率特性法
一、单项选择题
1、用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是( )。 (分数:2分）
A。正弦信号
B。阶跃信号
C. 脉冲信号
D。速度信号
正确答案：A
2、积分环节的频率特性相位移为( ）度。（分数:2分）
A. 0
B. 90
C. -90
D。 -180
正确答案：C
3、系统的开环对数幅频特性的中频段表征着系统的（）性能。（分数：2分）
A. 稳态
B. 动态
C。抗干扰
D. 阶跃响应的起始部分
正确答案：B
4、I型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（）. （分数：2分）
A。 0dB/dec
B。—20dB/dec
C. 20dB/dec
D. —40dB/dec
正确答案：B
5、理想微分环节的频率特性相位移为（）度。（分数：2分）
A. 0
B. 90
C。 -90
D. 180
正确答案：B
6、惯性环节的频率特性的极坐标图是一个半圆，位于极坐标平面的( ）。（分数：2分)
A。第一象限
B。第二象限
C. 第三象限
D。第四象限
正确答案：D
7、积分环节的对数幅频特性是一条直线，直线的斜率是（）。 (分数：2分)
A. 0dB/dec
B。—20dB/dec
C. 20dB/dec
D。—40dB/dec
正确答案：B
8、理想微分环节的对数幅频特性是一条直线，直线的斜率是（)。（分数:2分)
A。 0dB/dec
B. -20dB/dec
C。 20dB/dec
D. —40dB/dec
正确答案:C
9、设最小相位系统开环传递函数分母的阶次是n，分子的阶次是m,串联积分环节的个数是v，则当频率趋近于零时，其开环相频特性趋于（)度。（分数：2分）
A。 v。90
B。 -v。90
C。 90
D。 -90
正确答案：B
10、设最小相位环节低频段的对数幅频特性(渐近特性）的斜率为—20dB/dec,则其含有(）个积分环节. （分数:2分)
A. 0
B。 1
C. 2
D. 3
正确答案：B
11、积分环节的频率特性的极坐标图是()。（分数:2分）
A。正实轴
B. 负实轴
C。正虚轴
D. 负虚轴
正确答案：D
12、在伯德图中反映系统的动态性能的是（）. （分数:2分）
A. 低频段
B. 中频段
C. 高频段
D。超高频段
正确答案:B
13、在伯德图中反映系统稳态性能的是( ）。（分数：2分)
A. 低频段
B。中频段
C. 高频段
D. 超高频段
正确答案:A
14、理想微分环节的频率特性的极坐标图是（）. （分数：2分）
A。正实轴
B. 负实轴
C。正虚轴
D。负虚轴
正确答案：C
15、比例环节的传递函数为G（s)=K；那么它的相频特性等于（）度。 (分数：2分) A。 0
B. 90
C. 180
D。—90
正确答案：A
16、延迟环节的极坐标图是(）。（分数：2分）
A. 正实轴
B. 正虚轴
C. 负虚轴
D. 单位圆
正确答案:D
17、比例环节的对数幅频特性是一条直线,直线的斜率是（). (分数:2分）
A. 0dB/dec
B. —20dB/dec
C. 20dB/dec
D. —40dB/dec
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第六章控制系统的综合和校正
一、单项选择题
1、PID控制器的传递函数形式是（）。（分数：2分)
A. 7+3/（s+1）
B。 6+3/s
C。 5+3s
D。 6+3s+4/s
正确答案：D
2、PI控制规律指的是（）。（分数：2分）
A. 比例、积分
B。比例、微分
C. 积分、微分
D. 比例、积分、微分
正确答案：A
3、滞后校正是利用（）来改善系统性能的。（分数：2分）
A. 相位超前特性
B。相位滞后特性
C. 高频衰减特性
D. 高频放大特性
正确答案:C
4、滞后—超前校正装置的相角是，随着频率的增大（）。（分数：2分）
A. 先超前再滞后
B. 先滞后再超前
C。不超前不滞后
D. 同时超前滞后
正确答案：B
5、某串联校正装置的传递函数为Gc(s)=(10s+1)/(100s+1)，该校正装置为（）。（分数：2分)
A. 超前校正装置
B. 滞后校正装置
C. 超前-滞后校正装置
D. 滞后—超前校正装置
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第七章非线性控制系统
一、单项选择题
1、适用于描述函数法分析非线性系统的前提条件之一是( ）。（分数:2分）
A. 系统必须是二阶的
B. 非线性特性正弦响应中的直流分量幅值占优
C. 非线性特性具有奇对称性
D。系统中线性部分和非线性部分必须是并联形式连接的
正确答案：C
2、设二阶线性系统的特征根为—2，—3，则其相轨迹奇点的性质为( ）。（分数：2分）
A。中心点
B. 稳定焦点
C。稳定节点
D. 鞍点
正确答案:C 您的位置：考核练习〉> 习题浏览
第八章线性离散系统
一、单项选择题
1、设三阶线性离散系统的特征根分别为：—0.8，0.75,-0。23，则该系统是（）的. （分数：2分）
A. 稳定
B. 不稳定
C。临界稳定
D。无法确定稳定性
正确答案：A
2、设线性离散系统的三个特征根分别为：—1+j；—1—j；0。25；则其闭环系统（)。（分数：2分）
A. 稳定
B。临界稳定
C. 不稳定
D. 无法确定稳定性
正确答案：C
二填空题
【练习1】系统的闭环传递函数为 )13()3(3)(2 3++++++= ΦK s K s s K s s ，其中，K >0 试绘制系统根轨迹，并求出s=-2时的闭环极点和零点。 解： ，得根轨迹方程：由0)13()3(32 3 =+++++K s K s s 0) 1()3(13 =+++ s s K 0)2)(2(2 =+++s s s 272 1,23,21j s s ±- =-=? 【练习2】一单位负反馈系统，其开环传递函数为： ] 4)1[()1(4)(++-= s K s s K s G (1) 试绘制K 从0→+∞时的系统根轨迹； (2) 求系统阶跃响应中含有分量)cos(βωα+-t e t 时的K 值范围，其中 0,0>>ωα； (3) 求系统有一个闭环极点为-2时的闭环传递函数。 解：（1）根轨迹方程为： ) 4()2(12 =+-+ s s s K 等效开环传递函数为： )4() 2()(2 +-= s s s K s G
实轴上的根轨迹：[-4，0] 分离点：12 24 11-=-= ++ d d d d ，得：由 与虚轴交点：劳斯表如下 K s K s K K s 40 44410 12-+ 显然，K=1时，系统处于临界稳定，由辅助方程可解出交点处 21,± ==ωK 由模值条件得分离点处根轨迹增益：31 3*33 *1==d K 系统根轨迹如下图所示：
(２)求Ｋ值范围 尼状态，分量时，系统处于欠阻 当系统含有)cos(βωα+-t e t 系统有一对具有负实部的共轭极点，Ｋ值的范围为：131 < 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.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 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T 1=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。 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（ C ） 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 ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ C ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 《自动控制原理》复习参考资料 一、基本知识 1 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。 2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。 3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。 4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。 5、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。 6、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。 7、两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G (s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。 1 8、系统前向通道传递函数为 G (s)，其正反馈的传递函数为 H (s)，则其闭环传递函数为G(s) /(1-G(s) H(s) )。 9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为 G (s)，则闭环传递函数为G(s) /(1+ G(s) )。 10 、典型二阶系统中，ξ=0.707 时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为 4.3%。 11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。 12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。 13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。 14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。 15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。 16 、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。 17 、对于典型二阶系统，惯性时间常数 T 愈大则系统的快速性愈差。 18 、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标 t s 越小，即快速性越好 19 最小相位系统是指 S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。 20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。 21 、对于线性系统，相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。 22、根据校正装置的相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属于相位滞后校正装置， PID 调节器属于相位滞后 -超前校正装置。 23 、PID 调节中的P指的是比例控制器，I是积分控制器，D是微分控制器。 24 、离散系统中信号的最高频谱为ωmax，则采样频率ω s 应保证ωs>=2ωmax 条件。 26、在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为 Z 变换。 27、离散系统中，两个传递函数分别为 G1(s)与 G2(s)的环节，以串联方式连接， 连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为G 1(z)G 2 (z)；连接点没有采样开关， 其等效传递脉冲函数为G 1G 2 (z)。 28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。 29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统； 30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。 二、基本知识 2 1、开环控制系统的的特征是没有( ) A.执行环节C.反馈环节 B.给定环节D.放大环节 2、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的( ) A、低频段 B、中频段 C、高频段 D、均无关 50 3、若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为() s(5s + 10) A.5 B.10 C.50 D. 100 一、填空（每空1分，共18分） 1．自动控制系统的数学模型有 、 、 、 共4种。 2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 。 离散控制系统稳定的充分必要条件是 。 3．某统控制系统的微分方程为： dt t dc ) (+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。 4．某单位反馈系统G(s)= ) 402.0)(21.0() 5(1002 +++s s s s ，则该系统是 阶 型系统；其开环放大系数K= 。 5．已知自动控制系统L(ω)曲线为： 则该系统开环传递函数G(s)= ； ωC = 。 6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。 7．采样器的作用是 ，某离散控制系统 ) ()1() 1()(10210T T e Z Z e Z G -----= （单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。 二. 1.求图示控制系统的传递函数. 求：) () (S R S C （10分） R(s) 2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分） 四．反馈校正系统如图所示（12分） 求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss. （2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？ 五.已知某系统L（ω）曲线，（12分） （1）写出系统开环传递函数G（s） （1） （2） （3） （2）求其相位裕度γ （3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax =? 六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P 为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。（要求简单写出判别依据）（12分） 七、已知控制系统的传递函数为) 1005.0)(105.0(10 )(0++= s s s G 将其教正为二阶最佳系统，求校正装置 第一章自动控制概论 一、单项选择题 1、采用负反馈形式连接后（)。（分数:2分） 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 正确答案：D 2、按系统结构来分，控制系统可分为:开环控制，闭环控制和（）。（分数：2分) A。温度控制 B。压力控制 C。流量控制 D。复合控制 正确答案：D 3、恒值控制系统的参考量为（）。 (分数:2分) A。常数 B. 无规律变化 C. 按程序设定变化 D. 0 A 第二章控制系统的数学模型 一、单项选择题 1、方框图化简时，串联连接方框总的输出量为各方框输出量的( ）。（分数：2分） A. 代数和 B. 乘积 C。平均值 D. 加权平均值 正确答案：B 2、单位阶跃信号1（t)的拉氏变换为（）。 (分数：2分) A。 1 B. 1/s C. s D. 1/（Ts+1） 正确答案：B 3、如果单回路单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环传递函数为:( ）。 (分数：2分） A。 G（s）/[1+G(s)］ B. G(s)/[1+G(s）H（s）] C。 1/[1+G(s)] D。 1/［1+G(s）H(s)] 正确答案:A 4、方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（）。（分数：2分) A. 代数和 B. 乘积 C. 平均值 D. 加权平均值 正确答案：A 5、令线性定常系统闭环传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（ ). (分数：2分） A. 代数方程 B. 差分方程 C。特征方程 D. 状态方程 正确答案：C 6、线性定常系统的传递函数是在零初始条件下（ )。 (分数:2分） A。系统输出信号与输入信号之比 B。系统输入信号与输出信号之比 C。系统输出信号的Z变换与输入信号的Z变换之比 D。系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 正确答案:D 7、线性定常系统的传递函数由（）决定。（分数：2分） A。输入信号的形式 B。初始条件 C。系统的结构与参数 D。 A和B 正确答案：C 8、积分环节的传递函数为（）。（分数：2分) A。 s B。 1/s C。 1/(Ts+1） D. K 正确答案：B 9、传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关? （分数：2分) A. 输入信号的形式 B。输出信号的形式 C. 初始条件和输入信号 D。结构和参数 自动控制原理习题与答案 1、在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的 A.偏差信息 B.放大信息 C.测量信息 D.反馈信息 正确答案：D 2、反馈控制也称为 A.开环控制 B.前馈控制 C.复合控制 D.闭环控制 正确答案：D 3、什么是保证系统正常工作的先决条件？ A.稳定性 B.快速性 C.鲁棒性 D.准确性 正确答案：A 4、系统输出量不会对系统控制作用发生影响的控制方式是 A.反馈控制方式 B.开环控制方式 C.复合控制方式 D.顺馈控制方式 5、结构和参数便于调整，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统的系统，这类元件称为 A.校正元件 B.测量元件 C.给定元件 D.执行元件 正确答案：A 6、系统和输入已知，求系统输出并对动态特性进行研究，称为 A.系统辨识 B.系统综合 C.系统设计 D.系统分析 正确答案：D 7、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.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节 正确答案：B 8、若系统的开环传递函数为G(s)=10/(s(5s+2)),则它的开环增益为 A.1 B.5 C.10 D.2 9、在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（）反馈传感器 A.位移 B.速度 C.电压 D.电流 正确答案：D 10、把系统输出变量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数 A.正确 B.无法判断 C.部分正确 D.不正确 正确答案：D 11、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.串联越过的方块图单元的倒数 C.并联越过的方块图单元的倒数 D.串联越过的方块图 正确答案：D 12、梅森公式是用来 A.求系统根轨迹 B.判断稳定性 C.计算输入误差 D.求系统传递函数 13、在信号流图中，在支路上标明的是 A.比较点 B.引出点 C.传递函数 D.输入 正确答案：C 14、一阶惯性系统无法跟踪什么信号 A.脉冲信号 B.阶跃信号 C.加速度信号 D.斜坡信号 正确答案：C 解析：D、当输入为加速度信号时，随着时间推移跟踪误差将不断增大，最终趋于无穷大。 1．自动控制是在人不直接参与的情况下，利用外部装置使被控对象的某个参数（被控量）按指定的要求变化。 2．由被控制对象和自动控制对象按一定的方式连接起来，完成一定的自动控制任务，并具有预定性能的动力学系统，称为自动控制系统。 3．闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有反馈控制作用。此种系统精确度高，但稳定性较差。 4．开环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用，没有反馈控制作用。此种系统精确度低，但稳定性较高。5．在经典控制理论中，广泛使用的分析方法有_时域分析_和_频域分析_。 6．温度控制系统是一种恒值控制系统，一般对系统的温度指 标要求比较严格。 7．对于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、快速性和__准确性__。 8．火炮跟踪系统是一种恒值控制系统，一般对系统的精确度指标要求较高。 9．反馈控制系统是根据给定值和__被控量__的偏差进行调节的控制系统。 1．数学模型的形式很多，常用的有微分方程、_传递函数_和状态方程等。 2．线性定常系统的传递函数，是在_零初始_条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。 3．传递函数只取决于系统的结构参数，与外作用无关。 4.根据欧拉公式和拉普拉斯变换的线性法则，可以示出sinωt的拉氏变换为_w／﹙s²＋w²_﹚_。cosωt函数的拉氏变换为 s／﹙s²＋w²_﹚ 5．根据拉普拉斯变换的定义，单位斜坡函数t的拉普拉斯变换为 1/s²，指数函数e（-at）的拉普拉斯变换为1/（s+a）。 6．二阶振荡环节的标准传递函数是。 7．多个环节的并联连接，其等效传递函数等于各环节传递函数的代数和。 8．正弦函数sinωt的拉氏变换为_w／﹙s²＋w²_﹚。余弦cosωt函数的拉氏变换为s／﹙s²＋w²_﹚。 9．利用_梅逊_公式可以根据复杂的信号流图直接求出系统总的传递函数。 第三章时域分析法 1．线性定常系统的响应曲线仅取决于输入信号的_形式_和系统的特性，与输入信号施加的时间无关。 2．一阶系统1/（TS+1）的单位阶跃响应为。 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) 自动控制测试题附答案分析 1.输入已知，确定系统，使输出尽可能复合给定的最佳要求，称为（） A.滤波与预测 B. 最优控制 C.最优设计 D.系统分析 2.开环控制的特征是（） A.系统无执行环节 B.系统无给定环节 C.系统无反馈环节 D.系统无放大环节 3. 对于代表两个或两个以上输入信号进行（）的元件又称比较器。 A.微分 B.相乘 C.加减 D.相除 4. 直接对控制对象进行操作的元件称为（） A.给定元件 B.放大元件 C.比较元件 D.执行元件 5. 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.允许的峰值时间 B.允许的超调量 C.允许的上升时间 D.允许的稳态误差 6. 已知系统的微分方程为()()()t x t x t x i 22600=+ ，则系统的传 递函数是 （） A. 131+s B.132+s C.261+s D.232+s 7. 已知系统的微分方程为()()()()t x t x t x t x i 2263000=++ ，则系统的传递函数是（） A.26322++s s B.2 6312++s s C.36222++s s D.36212++s s 8.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.并联越过的方块图单元的倒数 9.采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G （s)，反向通道的 传递函数为H （s)，则其等效传递函数为（） A.)(1)(S G S G + B.)()(11S H S G + C.)()(1)(S H S G S G + D.) ()(1)(S H S G S G — 10.某环节的传递函数是()5173+++=s s s G ，则该环节可看成由（） 环节串联而组成。 A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分 11.某环节的传递函数是()s s s G 235++=，则该环节可看成由（）环节串联而组成。 A.比例、积分、滞后 B.比例、惯性、微分 C.比例、微分、滞后 D.比例、积分、微分 12.梅逊公式主要用来（） A.判断稳定性 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（ 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（ d ）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（ d ） 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（ d ） 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.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 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T 1=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.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 ++= 652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） 《自动控制系统》复习题及答案 一、名词解释：(每小题2分，10分) 1、静态环流：当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流叫做静态环流，静态环流可分为直流平均环流和瞬时脉动环流。 2、动态环流：稳定运行时并不存在，只在系统处于过渡过程中出现的环流，叫做动态环流。 3、待逆变状态：待逆变就是电力电子器件(如晶闸管)已经满足逆变工作的部分条件，但并是完全满足条件，使得逆变并不能真正得以进行。直到逆变的直流电势大于电网的电压后，逆变才能真正进行。 4、待整流状态：指电力电子器件(如晶闸管)已部分满足整流的工作条件，整流并未真正进行时的工作状态。直到满足整流的工作条件，整流才能真正进行。 5、自动调速：根据自动控制原理，反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，系统会自动产生纠正偏差的作用。 二、填空题(每空0.5分，5分) 1、直流调速的种类有调节电枢供电电压，减弱励磁磁通，改变电枢冋路电阻。 3、比例调节器的输出量完全取决比例和积分两部分之和。 4、比例一积分调节器兼顾了系统的快速响应和消除静差的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。 5、最大超调量是输出量与稳态值的输出量的最大值减去稳态值与稳态值之比。 6、有静差调速系统，其自动调节用转速负反馈组成闭环的反馈控制系统。 四、简答题(每小题3分，9分) 2、试分别解释闭环频率特性与开环频率特性？ 答：单位反馈系统开环传递函数：G(s)=K/s(s+1)(s+5) 由于系统的开环频率特性和闭环频率特性有确定的关系，对于单位反馈系统的闭环传递函数：C(s)=GK(S)/1+GK(S) 对应闭环频率特性：C(jw)=GK(jw)/1+GK(jw)=M(jw)eja(w) 3、电流调节器和转速调节器的作用？ 电流调节器的作用：1.对电网电压波动起及时抗干扰作用。2•启动是保证获得允许的最大电流。3•在转速调节过程中，使电流跟随给定电压变化。4•当电动机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到快速的安全保护作用。如果故障消除，系统能够自动恢复正常。 转速调节器的作用：1.使转速跟随给定电压变化，稳态无静差。2•对负载变化起抗干扰作用。3•其输出限幅值决定允许的最大电流。 五、分析设计题(每小题7分，7分) 1、分析转速负反馈直流调速系统的稳态结构图 UI A L U—— UPE 带转速负反馈的闭环直流调速系统原理框图 在电动机轴上安装一台测速发电机，测出与被调量一转速成正比的负反馈电压UG与转速给定电压Un相比较后得到偏差电压厶U，经过放大器A 产生触发装置UPE的控制电压Uk,用以控制电动机转速。组成转速负反馈控制的闭环调速系统。根据自动控制原理，反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，系统会自动产生纠正偏差的作用。转速降落正是由负载引起的转速偏差。显然，闭环调速系统应该能够大大减少转速降落。 六、计算题(每小题7分，14分) 1、在某一调速系统中，要求调速范围1000〜100r/min，静差率s=5%，试问此时允许的静态转速降是多少？若开环静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大系数为多大？ D=nmax/nmin=1000/100=10=n noms/△nnom(1-s) △nnom=1000*0.05/10*0.95=5r/min Dop=nnoms/△nop(l-s) Dcl=nnoms/△ncl(l-s) K=AnnoP/AnNcl-l=100/5-l=19 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. 90 B. 90- C. 45 D. 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 1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成； 受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程 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：受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：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。 2 请说明自动控制系统的基本组成部分。 解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成： ①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象； ②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元 件有阀、电动机、液压马达等。 ③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）； ④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较， 求出它们之间的偏差。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电 桥等。 ⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量， 一般需要将其转换成为电量。常用的测量元部件有测速发电机、热电偶、 各种传感器等； ⑥放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。如 电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放 大器和功率放大级加以放大。 ⑦校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连 接在系统中，用以改善系统的性能。常用的校正元件有电阻、电容组成的 无源或有源网络，它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。 3 请说出什么是反馈控制系统，开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？ 解：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，从而形成一个封闭的控制系统； 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、设计分析麻烦，制造成本高。 4 请说明自动控制系统的基本性能要求。 自动控制选择题和填空题 1、开环控制方式是按( )进行控制的,反馈控制方式是按( )进行控制的——[单选题] A 偏差;给定量 B 给定量;偏差 C 给定量;扰动 D 扰动;给定量 正确答案：B 2、自动控制系统的___是系统正常工作的先决条件。——[单选题] A 稳定性 B 动态特性 C 稳态特性 D 精确度 正确答案：A 3、系统的微分方程为C(t)＝5+r2(t)+(t×d2r(t)) /dt2,则系统属于。——[单选题] A 离散系统 B 线性定常系统 C 线性时变系统 D 非线性系统 正确答案：D 4、系统的微分方程为,则系统属于。——[单选题] A 离散系统 B 线性定常系统 C 线性时变系统 D 非线性系统 正确答案：B 5、系统的微分方程为,则系统属于。——[单选题] A 离散系统 B 线性定常系统 C 线性时变系统 D 非线性系统 正确答案：C 6、系统的微分方程为,则系统属于。——[单选题] A 离散系统 B 线性定常系统 C 线性时变系统 D 非线性系统 正确答案：D 7、设某系统的传递函数为:则单位阶跃响应的模态有:——[单选题] A e-t，e-2t B e-t，te-t C e-tsint D e-t，te-2t 正确答案：A 8、时域中常用的数学模型不包括__ 。——[单选题] A 微分方程 B 差分方程 C 传递函数 D 状态方程 正确答案：C 9、适合于应用传递函数描述的系统是___ 。——[单选题] A 线性定常系统 B 线性时变系统 C 非线性时变系统 D 非线性定常系统 正确答案：A 10、传递函数的零初始条件是指t＜0时系统的___ 。——[单选题] A 输入为零 B 输入、输出及各阶导数为零 C 输入、输出为零 D 输出及各阶导数为零 正确答案：B 11、传递函数的拉氏反变换是。——[单选题] A 单位阶跃响应 B 单位加速度响应 自动控制原理基本知识测试题 第一章自动控制的一般概念 一、填空题 1.（）、（）和（）是对自动控制系统性能的基本要求。 2.线性控制系统的特点是可以使用（）原理，而非线性控制系统则不能。 3.根据系统给定值信号特点，控制系统可分为（）控制系统、（）控制系统和（）控制系统。 4.自动控制的基本方式有（）控制、（）控制和（）控制。 5.一个简单自动控制系统主要由（）、（）、（）和（）四个基本环节组成。 6.自动控制系统过度过程有（）过程、（）过程、（）过程和（）过程。 二、单项选择题 1.下列系统中属于开环控制的为（）。 A.自动跟踪雷达 B.无人驾驶车 C.普通车床 D.家用空调器 2.下列系统属于闭环控制系统的为（）。 A.自动流水线 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.家用电冰箱 3.下列系统属于定值控制系统的为（）。 A.自动化流水线 B.自动跟踪雷达 C.家用电冰箱 D.家用微波炉 4.下列系统属于随动控制系统的为（）。 A.自动化流水线 B.火炮自动跟踪系统 C.家用空调器 D.家用电冰箱 5.下列系统属于程序控制系统的为（）。 A.家用空调器 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.火炮自动跟踪系统 6.（）为按照系统给定值信号特点定义的控制系统。 A.连续控制系统 B.离散控制系统 C.随动控制系统 D.线性控制系统 7.下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（）。 A.稳定性 B.复现性 C.快速性 D.准确性 8.下列不是自动控制系统基本方式的是（）。 A.开环控制 B.闭环控制 C.前馈控制 D.复合控制 9.下列不是自动控制系统的基本组成环节的是（）。 A.被控对象 B.被控变量 C.控制器 D.测量变送器 10.自动控制系统不稳定的过度过程是（）。 A.发散振荡过程 B.衰减振荡过程 C.单调过程 D.以上都不是 三、简答题 1.什么是自动控制？什么是自动控制系统？ 2.自动控制系统的任务是什么？ 3.自动控制的基本方式有那些？ 4.什么是开环控制系统？什么是闭环控制系统？各自的优缺点是什么？ 5.简述负反馈控制系统的基本原理及基本组成。 6.自动控制系统主要有那些类型？ 7.对控制系统的基本要求是什么？请加以说明。 8.什么是自动控制系统的过度过程？主要有那些种？ 四、名词解释 1.被控对象 2.被控变量 3.给定值 4.扰动量 5.定值控制系统 6.随动控制系统 7.程序控制系统 1. 采样系统结构如图所示，求该系统的脉冲传递函数。 答案:该系统可用简便计算方法求出脉冲传递函数。去掉采样开关后的连续系统输出表达式为 对闭环系统的输出信号加脉冲采样得 再对上式进行变量替换得 2. 已知采样系统的结构如图所示，，采样周期=0.1s。试求系统稳定时K的取值范围。 答案:首先求出系统的闭环传递函数。由 求得，已知T=0.1s， e-1=0.368，故 系统闭环传递函数为，特征方程为 D(z)=1+G(z)=z2+(0.632K-1.368)z+0.368=0 将双线性变换代入上式得 +1 4 +( 7 -0.632K)=0 要使二阶系统稳定，则有 K＞0，2.736-0.632K＞0 故得到K的取值范围为0＜K＜4.32。 3. 求下列函数的z变换。 (1). e(t)=te-at 答案:e(t)=te-at 该函数采样后所得的脉冲序列为 e(nT)=nTe-anT n=0，1，2，… 代入z变换的定义式可得 E(z)=e(0)+P(T)z-1+e(2T)z-2+…+e(n )z-n+…= + e-aT z-1+2Te-2aT z-2+…+n e-naT z-n+…= (e-aT z-1+2e -2aT z-2+…+ne-naT z-n+…) 两边同时乘以e-aT z-1，得 e-aT z-1E(z)=T(e-2aT z-2+2e-3aT z-3+…+ne-a(n+1)T z-(n+1)+…) 两式相减，若|e-aT z-1|＜1，该级数收敛，同样利用等比级数求和公式，可得 最后该z变换的闭合形式为 (2). e( )= 答案 e( )= 对e( )= 取拉普拉斯变换．得 展开为部分分式，即 可以得到 化简后得 题1-1 根据题图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ↔，c b ↔； （2）系统方框图如图解所示。 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。 题1-3图为谷物湿度控制系统示意图。在谷物磨粉的生产过程中，有一个出粉最多的湿度，因此磨粉之前要给谷物加水以得到给定的湿度。图中，谷物用传送装置按一定流量通过加水点，加水量由自动阀门控制。加水过程中，谷物流量、加水前谷物湿度以及水压都是对谷物湿度控制的扰动作用。为了提高控制精度，系统中采用了谷物湿度的顺馈控制，试画出系统方块图。 解 系统中，传送装置是被控对象；输出谷物湿度是被控量；希望的谷物湿度是给定量。 系统方框图如图解所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 2-1 已知系统传递函数 2 32 )()(2++=s s s R s C ，且初始条件为1)0(-=c ，0)0(=c ，试求系统在输入)(1)(t t r =作用下的输出)(t c 。 解 系统的微分方程为 )(2)(2) (3)(2 2t r t c dt t dc dt t c d =++ （1） 考虑初始条件，对式（1）进行拉氏变换，得 s s C s sC s s C s 2)(23)(3)(2=++++ （2） 2 2 141)23(23)(22++ +-=++-+-=s s s s s s s s s C ∴ t t e e t c 2241)(--+-= 一、试用结构图等效化简或梅逊公式求图1所示系统的传递函数) () (s R s C 图1 解：结构图等效解： 所以： 4 32132432143211)() (G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= 梅逊公式解：图中有1条前向通路，3个回路，有1对互不接触回路 ，，，2111432111 G G L G G G G P -==∆= ，，，21321323432)(1L L L L L G G L G G L +++-=∆-=-= 4 32132432143211 11)()(G G G G G G G G G G G G G G P s R s C ++++=∆∆= 二： 分别用结构图等效变换和梅逊公式求图2-3所示系统的传递函数。 R ) 图2-3 解： 用梅逊公式求取系统传递函数。 由图2-3知，系统有1个回路，有2条前向通路。因此有 )()(321s G s G L = ∑-=-=)()(1132s G s G L a ∆ 1 ) (1 )(222111=-===∆∆s G P s G P 根据梅逊公式，系统的传递函数为 ) ()(1) ()() () (32212 1 s G s G s G s G P s R s C k k k --= =∑=∆ ∆ 三、试用结构图等效化简和梅逊增益公式求图1所示各系统的传递函数 ) () (s R s C 图1 解 ： 所以： 2 321212132141)() (H G G H G H G G G G G G s R s C ++++ = （e ）图中有2条前向通路，3个回路 ，，，，∆=∆==∆=242132111 G P G G G P ， ，，，)(132123*********L L L H G G L H G L H G G L ++-=∆-=-=-= 2 321212132141122111)()(H G G H G H G G G G G G P P P P s R s C ++++ =∆∆+=∆∆ +∆= 二、 设图2（a ）所示系统的单位阶跃响应如图2（b ）所示。试确定系统参数,1K 2 K 和a 。 图2（a ）系统结构图 图2（b ）系统的单位阶跃响应图 解 由系统阶跃响应曲线有 ⎪⎩⎪ ⎨⎧=-===∞o o o o p t h 3.33)34(1.03)(σ 自动控制系统习题 一、 简述题 1. 简述转速、电流双闭环调速系统的启动过程。 答：转速、电流双闭环调速系统的启动有三个阶段，即：强迫建流阶段、恒流升速阶段、稳速阶段。强迫建流阶段中，电枢电流由零上升到电机允许的最大电流，速度调节器ASR 饱和，其输出限幅，电流环线性调节；恒流升速阶段中，电机在允许的最大电流下，转速由零上升到给定速度，速度开环控制，电流为恒流系统；稳速阶段中，系统经退饱和超调后，速度调节器线性状态，系统为调速系统，调节电流、速度达到稳态。 2. 简述PWM 变换器中，泵升电压是怎样形成的？如何抑制。 答：PWM 变换器的直流整流电源由整流二极管构成，不能反馈能量，能量只能单向传递。当主回路的能量反馈时，该能量储存在储能电容上，使电容上电压升高，该升高的电压为泵升电压。抑制泵升电压的措施有2：1是提高储能电容的容量，使上升的电压得到抑制；2是在主电路的母线上接电流分流器，当主电路电压过高时，通过分流器将能量释放，使主电路电压下降。 3. 简述自然环流电枢可逆转速、电流双闭环调速系统的正向制动过程分为几个阶段？各阶段的能量传递的 特点。 答：电枢可逆调速系统制动有四个过程，即本组逆变、反接制动（它组建流子阶段）、回馈制动（它组逆变 子阶段）、它组逆变减流子阶段。本组逆变阶段中，主电路中电感电能传递给电网，电动机电动状态；反接制动阶段中，电网的电能以及电动机机械能传递给主回路的电阻和电感转化为热能和磁场能量，电动机反接制动；回馈制动中，电动机的机械能传递给电网，电动机回馈制动；它组逆变减流子阶段中，主电路中电感电能传递给电网。 4. 闭环控制系统的静特性和开环机械特性的主要区别是什么？ 5. 什么叫调速范围、静差率？它们之间有什么关系？怎样提高调速范围？ 答：调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速与最低转速之比。静差率：系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速之比。 调速范围与静差率的关系为： (1) nom nom n s D n s = ∆-。从D 与s 的关系来看，提高电动机的额定转速（最高转速）、提高静差率s ，以及降低转速降均可以提高调速范围，但是，由于提高D ，牺牲静差率s ，以及提高电动机额定转速（最高转速）受限制，所以一般采用降低系统转速降来提高调速范围。具体降低转速降是通过采用转速负反馈控制。 6. 在转速－电流双闭环系统中，ASR 和ACR 均采用PI 调节器，输出限幅为10V ，主电路最大电流整定为100A ， 当负载电流由30A 增大到50A 时，ASR 输出电压如何变化？ 7. 简述随动系统的定义，并比较随动系统与调速系统的异同点。 答：位置随动系统定义：输出以一定精度复现输入的自动控制系统。 位置随动系统与调速系统均是反馈控制系统，即通过对系统的输出量和给定量进行比较，组成闭环控制，因此两者的控制原理是相同的。 调速系统的给定量是恒值，系统的抗扰性能要求高。随动系统的输入量是变化的，系统要求输出响应快速性、灵活性、准确性较高，随动性能为主要指标。随动系统可以在调速系统的基础上增加一个位置环位置环是随动系统的主要特征，在结构上它比调速系统复杂一些。 8. 简述随动系统中，为什么常常采用复合控制？ 答：随动系统在系统设计和评价时，主要考虑系统的稳定性、系统的动态性能指标以及稳态误差和 动态误差。同时，跟随性能对随动系统是很重要的。由于以上性能指标常常是相互制约的，系统在设计时若兼顾以上诸多方面是很困难的。因此，系统设计时，常常首先考虑系统的稳定性和动态性能，设计出较为(完整版)自动控制原理试题及答案
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