自动控制原理试题及参考答案

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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

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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

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（ D ） A.反馈校正 B.相位超前校正

C.相位滞后—超前校正

D.相位滞后校正

16.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为（ B ） A.)(lim 0s E e s ss →= B.)(lim 0

s sE e s ss →= C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞

→= 17.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 ）

A.减小增益

B.超前校正

C.滞后校正

D.滞后-超前

18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ B ）

A.圆

B.上半圆

C.下半圆

D.45°弧线

19.开环传递函数为G (s )H (s )=)

3(3+s s K ,则实轴上的根轨迹为（ C ） A.(-3，∞) B.(0，∞) C.(-∞，-3) D.(-3，0)

20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ B ）反馈的传感器。

A.电压

B.电流

C.位移

D.速度

二、 填空题（每小题1分，共10分）

1.闭环控制系统又称为 反馈系统 系统。

2.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与 传递函数 相同。

3.一阶系统当输入为单位斜坡函数时，其响应的稳态误差恒为 时间常数T （或常量） 。

4.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的 偏移程度 有关。

5.对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性 就可以判断其稳定性。

6.一般讲系统的位置误差指输入是 阶跃信号 所引起的输出位置上的误差。

7.超前校正是由于正相移的作用，使截止频率附近的 相位 明显上升，从而具有较大

的稳定裕度。

28.二阶系统当共轭复数极点位于 ±45° 线上时，对应的阻尼比为0.707。

29.PID 调节中的“P ”指的是 比例 控制器。

30.若要求系统的快速性好，则闭环极点应距虚轴越 远 越好。

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）。

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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 S 2+2S+2=0 ，

该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振动 。

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 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 。

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，可以改善系统的稳态 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 ( 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 ( C )

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 。

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4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( A )

A 、 型别2

B 、系统不稳定；

C 、 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( D )

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 ) 。

A 、超调%σ

B 、稳态误差ss e

C 、调整时间s t

D 、峰值时间p t

7、已知开环幅频特性如图2所示， 则图中不稳定的系统是( B )。

系统① 系统

② 系统③

图2

A 、系统①

B 、系统②

C 、系统③

D 、都不稳定

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8、若某最小相位系统的相角裕度0γ>，则下列说法正确的是 ( C )。

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。

9、若某串联校正装置的传递函数为1011001

s s ++，则该校正装置属于( B )。 A 、超前校正 B 、滞后校正 C 、滞后-超前校正 D 、不能判断

10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：( B )

A 、 101

1s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、21

0.51s s ++ D 、

0.11101s s ++

1．如图示系统结构图1，试用结构图化简方法求传递函数)()(s R s C 。（15分） G 1(s)G 2(s)G 3(s)R(s)

C(s)

__++

图1

解：

精心整理 G 1(s)

1+G

2(s)G 3(s)R(s)

C(s)

__+G 2(s)原图G 1(s)

1+G 2(s)G 3(s)R(s)

C(s)

_+G 2(s)1/G 1(s)

1+G 2(s)G 3(s)R(s)

C(s)

_1/G 1(s)

112()

1()()G s G s G s -R(s)

C(s)

_1/G 1(s)[]

12312()1+G (s)G (s)1()()

G s G s G s -R(s)

C(s)

_[]

1231223()1+G (s)G (s)1()()1()()G s G s G s G s G s -++

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R(s)C(s)[]

12312231123()1+G (s)G (s)2()()()()()+()G (s)G (s)G s G s G s G s G s G s G s -++得传递函

数为 112312123231()()11G G G G C s R s G G G G G G G G +=-++++

2． 控制系统如图2所示，系统单位阶跃响应的峰值时间为3s 、超调量

为20%，求K ，a 值。（15分）

R(s)

C(s)

_2K s 1as +

图2

解：开环传递函数 2

(1)

()K as G s s += 闭环传递函数

222222

()(1)21n n n K K s s K as s Kas K s s s ωζωωΦ===++++++ 已知 2120.23()1o o

p n e t s πζζσπωζ--?==??==?-?

所以 222222(ln )(ln 0.2) 2.60.46(ln )(ln 0.2)9.87 2.6

σζπσπ====+++

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22 1.181310.46n p t ππωζ===--

K ，a 分别为 2 1.42 1.090.781.4n n K a K ωζω?==??===??

1． 已知系统特征方程为04832241232345=+++++s s s s s ，试求系统在S 右

半平面的根的个数及虚根值。（10分）

解：列Routh 表

S 5 1 12 32 S 4 3 24 48

S 3

3122434?-= 323483

16?-= 0 S 2 4243164

12?-?= 48 S 1216448120?-?= 0 辅助方程 124802s +=, S 24 求导：24s=0

S 0 48

答：系统没有正根。对辅助方程求解，得一对虚根，其值为s j 12

2,=±。 4. 单位负反馈系统的开环传递函数)

15.0)(12.0()(++=s s s K s G ,绘制K 从 0到 +∞ 变化时系统的闭环根轨迹图。（15分）

解 ⑴ )

15.0)(12.0()(++=s s s K s G =)2)(5(10++s s s K 系统有三个开环极点：01=p ,2p = -2,3p = -5

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① 实轴上的根轨迹： (]5,-∞-,

[]0,2- ② 渐近线： ???????±=+=-=--=πππ?σ,33)12(373520k a a ③ 分离点：

02

1511=++++d d d 解得：88.01-=d ，7863.32-d (舍去)。 ④ 与虚轴的交点：特征方程为

D(s)=01010723=+++K s s s 令 ?

??=+-==+-=010)](Im[0107)](Re[32ωωωωωj D K j D 解得 ???==710

K ω 与虚轴的交点（0，j 10±）。 根轨迹如图示。

5． 已知单位负反馈系统开环传递函数)

1()1()(122++=T s s T K s G ,试概略绘制系 统的概略伯德（Bode ）图。（15分）

解：

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自动控制原理作业答案

作业一： 第一章 1-2【P7】 (1)在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系 统。 (2)由偏差产生控制作用。 (3)控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控制量尽量接近期望 值。 1-3【P8】 1-7 优点缺点 开环控制系统结构简单、造价低控制精度低、适应性不强闭环控制系统适应性强、控制精度高结构复杂、稳定性有时难 保证 补充1：自动控制系统有什么基本要求？【P14】 1-8 开( 2-1. （a）

1121 1112211 i o o R i i dt C u R i u i i i R i idt u C ?=?? -=?? +=??+=?? ??L L L L L L L L ① ② ③④ 化简得： 212121 211212121211 ()(1)i o i i o o du du R C R C R C u u dt R C u u dt dt R C R C dt R C R C +++=++++?? 2-1(d)

2-2 (a) 011020()()i i i d x x x f k x x f kx dt dt -+-=+ 化简 01212011()()i i dx dx f f k k x f k x dt dt +++=+ （b ） 处于静止时刻（平衡的时候），质量块m 的重力mg 已经被弹簧跟阻尼器所平 衡掉，所以列方程的时候不应该出现重力mg 。 以质量块m 为研究对象，由牛顿第二定律得： 22()()()d y t dz t m kz t f dt dt =--L L L ① 结合： ()()()z t y t x t =-L L L ② 消去()y t 得：

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：

上海电力学院考研复试大纲：F006自动控制原理.doc

上海电力学院2019年考研复试大纲：F006 自动控制原 考研大纲频道为大家提供上海电力学院2019年考研复试大纲：F006自动控制原理，准备考上海电力大学的同学请仔细阅读哦！更多考研资讯请关注我们网站的更新! 上海电力学院2019年考研复试大纲：F006自动控制原理 课程名称：自动控制原理 参考书目： [1] 杨平 等.自动控制原理-理论篇(第3版),中国电力出版社,2016 [2] 杨平 等.自动控制原理-练习与测试篇,中国电力出版社,2012 复习的总体要求 自动控制原理课程的本质是自动控制系统的特性分析方法和控制器的初步设计理念。学会本课程的学生应当表现出的基本能力是：首先，会用方框图变换或信号流图法将该系统分解

成环节或综合成大的系统;其次，会用机理建模或实验建模法建立系统的数学模型---传递函数或状态方程形式;第三，会用系统分析方法分析出系统的基本特性，比如，稳定性、快速性或稳态误差;第四，会用控制器的设计方法设计控制器或利用系统分析方法改进系统特性。 控制系统分析和设计方法主要可分为时域法、根轨迹法、频域法和状态空间法四种。前三种方法都是基于传递函数模型，第四种方法基于状态方程模型。四种方法构成了控制理论的基础。 复习内容 知识点 一)自动控制系统的基本概念：系统组成、分类、性能、要求。 二)自动控制系统的数学模型：微分方程、传递函数、典型环节动态特性、系统方框图的等效转换和信号流图、机理建模法和实验建模、PID控制器基本控制规律和动态特性。 三)控制系统的时域分析： 时域性能指标、一阶和二阶系统的时域分析、高阶系统的时域分析和闭环主导极点、稳定性与代数判据、稳态误差分析和误差系数。 四)控制系统设计：结构设计、规律选择、参数整定、串级控制、前馈控制等系统。

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。

自动控制原理作业参考答案(第五章

5.1 （1）)(20)(20)(20)(12)(t r t r t c t c t c +=++ （2）21)10)(2()1(20)(s s s s s C ?+++= = s s s s 4 .0110275.02125.02+++-++- 所以 c(t)=4.0275.0125.0102++----t e e t t c(0)=0;c(∞)=∞; （3）单位斜坡响应，则r(t)=t 所以t t c t c t c 2020)(20)(12)(+=++ ，解微分方程加初始条件 解的： 4.04.02)(102++-+=--t e e t c t t c(0)=2, c(∞)=∞; 5.2 (1)t t e e t x 35.06.06.3)(---= (2)t e t x 2)(-= (3) t w n n n t w n n n n n n n e w b w a e w b w a t x )1(22)1(22221 2)1(1 2)1()(----+----+-+ -+----= ξξωξξωξξξωξξξω(4)t a A t a Aa e a a b t x at ωωωωωωωcos sin )()(2 22222+-++++=- 5.3 (1)y(kT)=)4(16 19 )3(45)2(T t T t T t -+-+-δδδ+…… (2) 由y(-2T)=y(-T)=0;可求得y(0)=0,y(T)=1; 则差分方程可改写为y[kT]-y[(k-1)T]+0.5y[(k-2) T]=0;,k=2,3,4…. 则有0))0()()((5.0))()(()(121=++++----y T y z z Y z T y z Y z z Y 2 11 5.015.01)(---+--=z z z z Y =.....125.025.025.05.015431----++++z z z 则y *(t)=0+)5(25.0)4(25.0)3(5.0)2()(T t T t T t T t T t -+-+-+-+-δδδδδ+… (3)y(kT)=k k k k k T T k T T )1(4 )1(4)1(4)1(4++---- 5.4

《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

自动化专业综合课考试大纲

自动化专业综合课考试大纲 考试分成两部分，总分为300分。第一部分为理论测试部分（200分），第二部分为职业技能测试部分（100分）。 第一部分理论测试部分 本综合课理论考试总分200分。考试内容包括：《电路》、《数字电子技术》、《自动控制原理》三部分。其中《电路》60分；《数字电子技术》60分；《自动控制原理》80分。 考试方式为闭卷。书面笔答。 考试时间为150分钟。 《电路》（总分60分） 为适应应届高职毕业生升入本科院校继续学习招生考试的需要，结合目前各校高职各专业电路课的教学实际，制定本考试大纲，供考生备考时参考。 考试为笔试，主要测试考生的电路的基本概念、基本定律和基本分析方法。考试成绩满分60分，客观题25%-35%，主观题75%-65%。考试题型：填空、判断和计算。 一、基本要求 1、电路基本概念与基本定律 重点掌握：电路基本物理量、电路元件及基尔霍夫定律。 了解：受控源元件、非线性电阻的概念。 2、电阻电路分析方法 重点掌握：电阻及电源模型的等效概念；电路分析一般方法；电路定理。 掌握：含受控源电路的分析和计算 了解：Y-△联接电阻的等效变换、支路电流法、诺顿定理。 3、正弦电流电路的分析 重点掌握：正弦量及相量表示；基尔霍夫定律及电路元件电压电流关系的的相量形式；复阻抗；正弦电流电路的功率。 掌握：复导纳；耦合互感；串联谐振和并联谐振。 了解：复导纳；并联谐振；功率因数。 4、线性电路过渡过程的时域分析 重点掌握：换路定律；一阶电路的三要素法。 了解：阶跃函数及一阶电路的阶跃响应。 二、考试内容 1、电路的基本概念与基本定律 电路的基本物理量（电流、电压、电动势、功率），欧姆定律，电阻元件，电压源，电流源，基尔霍夫定律，电位的概念及计算。 2、电阻电路的分析方法 电阻的串、并及其混联，电阻的星形与三角形联接的等效变换，电源模型的等效变换和串、

自动控制原理作业答案1-7(考试重点)演示教学

红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2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，电动机反转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。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图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。试绘制系统方块图，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？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水

流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T°C，热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0，故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。

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)

自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要：随着计算机技术的不断发展，自动控制理论日趋成熟，自动化机械设备已广泛应用于人们日常生活的方方面面，尤其是在火电厂中的运用，对我国电力事业的现代化发展，做出了巨大的贡献。本文介绍了我国火电厂现阶段热工自动化应用现状，以及自动化控制理论在火电厂应用技术的最新进展，提出了今后自动控制理论在该领域的发展趋势，以期与同行交流。 关键词：自动控制火电厂热工自动化应用 近年来，我国在自动控制技术领域的研究取得了长足的进展，其研究成果不断被应用在生活生产的各个方面。火电厂热工自动化作为一种自动控制技术，其融合了热能工程技术、计算机信息技术以及智能仪表仪器等相关技术，可实现对火电厂生产过程的各类参数进行实时监控。这一技术的运用，将有助于提高该行业的生产效率，提高企业利润，有效降低人力物力成本，实现火电企业的现代化革新与可持续发展。 一、火电厂热工自动化发展现状 自动控制通常是指在企业生产过程中，采用自动化仪器设备代替部分甚至是全部人工操作，并依靠这些仪器设备进行自动生产，达到甚至超过人工操作的目的。自动控制理论早在上世纪前期就已经被提出，经过几十年的发展，其主要分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个不同阶段。其中经典控制理论主要以传递函数理论为基础，通过建立系统的数学模型，研究系统运行的状态和规律，从而实现自动控制。而现代控制理论中，线性控制和优化估值是其理论基础，从而使得火电厂在发电过程中实现对过程的自控。智能控制综合了前两者的优势，主要以数值计算。逻辑运算为理论基础，实现对复杂系统的精确控制。 在我国火电企业中，自动化控制理论主要运用于热工自动化中，如图1所示。

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

自动控制原理课后习题答案

. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 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。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（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度

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（ ）

自动控制原理实验用Matlab软件编制劳斯判据程序并解题(《学习辅导》例4.3.5)

上海电力学院 实验报告 自动控制原理实验课程 题目：用Matlab软件编制劳斯判据程序并解题(《学习辅导》例4.3.5)

班级： 姓名： 学号： 时间： 2012年11月4日 自动化工程学院自动化（电站自动化）专业实验报告目录 一、问题描述 (3) 二、理论方法分析 (3) 三、实验设计与实现 (3) 四、实验结果与分析 (5) 五、结论与讨论 (6) 六、实验心得体会 (6) 七、参考文献 (7)

八附录 (7) 一、问题描述 用MATLAB编制劳斯判据列出其劳斯矩阵并判断相对应系统的稳定性 二、理论方法分析 采用M文件实现Matlab编程。 1) M文件的建立与调用 从Matlab操作桌面的“File”菜单中选择“New”菜单项，再选择“M-file”命令，屏幕将出现Matlab文本编辑器的窗口。 在Matlab命令窗口的“File”菜单中选择“Open”命令，则屏幕出现“Open”对话框，在文件名对话框中选中所需打开的M文件名。 2) M文件的调试 在文件编辑器窗口菜单栏和工具栏的下面有三个区域，右侧的大区域是程序窗口，用于编写程序；最左面区域显示的是行号，每行都有数字，包括空行，行号是自动出现的，随着命令行的增加而增加；在行号和程序窗口之间的区域上有一些小横线，这些横线只有在可执行行上才有，而空行、注释行、函数定义行等非执行行的前面都没有。在进行程序调试时，可以直接在这些程序上点击鼠标以设置或去掉断点。 三、实验设计与实现 （1）程序

%RouthMatrix**劳斯矩阵(带参数的特征多项式)并判断对应系统稳定性** clear; syms k z q %定义变量k z q p=input('请输入特征多项式的参数 ='); %提示输入参数 n=length(p); %得到p的长度 for i=0:ceil(n/2)-1 %将多项式进行劳斯矩阵排序 a(1,i+1)=p(2*i+1); if 2*(i+1)>n a(2,i+1)=0; break end a(2,i+1)=p(2*(i+1)); end for k=3:n %计算从第三行开始劳斯矩阵内容 for j=1:ceil((n-k+1)/2) if a(k-1,1)==0 %判断是否有共轭虚根 disp('系统有共轭虚根') breaksign=1; break end a(k,j)=(a(k-1,1)*a(k-2,j+1)-a(k-1,j+1)*a(k-2,1))/a(k-1,1); end end disp('劳斯矩阵') %输出对应的劳斯矩阵 disp(double(a)) for i=3:k %用劳斯判据判断系统的稳定性 if a(i-1,1)<=0 %判断第一列元素是否不大于0 q=1;

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,

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)。

自动控制原理习题及答案

第一章 习题答案 1-1 根据题1-1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1-1 所示。 1-2 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。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 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。

1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定 电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。

自动控制原理试题库(含参考答案)

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，则G(s) 为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， ω， 则无阻尼自然频率= n 7 其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 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++ arctan 180arctan T τωω--。 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。 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。 是指闭环传系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性和快速性，其中最基本的要求是稳定性。 2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。 3、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、传递函数等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。

沈阳理工大学 自动控制原理大纲(2010版)-new

《自动控制原理》课程教学大纲 课程代码：030332008 课程英文名称：Automatic Control Principle 课程总学时：48 讲课：40 实验：8 上机：0 适用专业：电子信息工程 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是电子信息工程专业的基础选修课，是该专业在自动控制方面的基础理论和实验课程。课程的教学目标是使学生系统地掌握古典控制理论和系统，即以微分方程和传递函数为基础对控制系统进行建模、分析和设计的方法，并通过实验加深学生对理论的认识和增强动手能力，为电子信息工程专业了解相关专业和进行交叉研究，打下必要的理论基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1、熟练掌握控制系统的基本概念； 2、深刻理解控制系统稳定性问题； 3、具有分析和解决控制系统问题的基本能力。 （三）实施说明 提高学生的基本素质，鼓励学生从被动吸收知识的状态下转化到主动索取中来，在教授具体内容时，也要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，只有这样才能在大纲的具体实施中得心应手。不应平均使用力量或对不同内容采用相同的处理方法。教师本人的观念转变及其对课程各环节统一调配的能力，决定了教学效果的好坏。 （四）对先修课的要求 在学习本课程之前，要求学生课前预习积分变换等有关知识。 （五）对习题课、实验环节的要求 1 、每部分内容均安排习题及思考题。通过作业使学生能够对学习的内容真正做到消化理解，也可以提高学生分析和解决问题的能力。 2、开设实验课。通过实验使学生亲自动手了解系统的模拟、性能测试方法及系统性能与参数的关系，增加学生的感性认识。 （六）课程考核方式 1、考核方式：考查。 2、考核目标：重点考核学生基本知识、基本原理和方法的基础上，还应考核学生分析问题和解决问题的综合能力。 3、成绩构成：最终理论考试、平时考核（包括出勤、作业、小测验、提问等）、实验环节考核成绩的总和。 （七）参考书目: 《自动控制原理》，孙亮，杨鹏主编，北京工业大学出版社，2008 《自动控制原理》，王建辉，顾树生主编，清华大学出版社，2007 《自动控制原理》，程鹏主编，高等教育出版社，2009 《自动控制原理》，滕青芳，范多旺，董海鹰，路小娟编，人民邮电出版社，2009 《自动控制原理学习指导》，杨平，翁思义，王志萍编，中国电力出版社，2009

哈工大自动控制原理大作业完整版

哈工大自动控制原理大 作业 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称：自控控制原理大作业 设计题目：控制系统的矫正 院系：自动化测试与控制系 班级： 设计者： 学号： 指导教师：强盛 设计时间： 2016.12.21 哈尔滨工业大学 题目8 8. 在德国柏林，磁悬浮列车已经开始试验运行，长度为 1600m的M-Bahn号实验线路系统代表了目前磁悬浮列车的发展水平。自动化的磁悬浮列车可以在较短的时间内正常运行，而且具有较高的能量利用率。车体悬浮控制系统的框图模型如图 8 所示，试设计一

个合适的校正网络，使系统的相位裕度满足45°≤ γ ≤55°，并估算校正后系统的阶跃响应。 图 8 题 8 中磁悬浮列车悬浮控制系统 一、人工设计 利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出 校正装置的传递函数。验算校正后系统是否满足性能指标要求。 1)未校正系统的开环频率特性函数应为： γ0(γγ)= 1 γ2(γ+10) 2)未校正系统的幅频特性曲线图如下： 由图中可以得出: γγ=√γ=0.316 rad/s 对应的相位裕度为: γ(γγ)=180°?180°?arctan( γγ 10 )=?1.81° G c(s) 1

3)超前校正提供(m)=50° 4)γ?1 γ+1 =γγγ50°解得 a=7.5 5)?10γγγ=?8.75γγ,得到γγ=0.523 rad/s 6)1 γ=√γγγ=1.43 rad/s 1 γγ =0.19 rad/s 7)γγ(γ)=1+5.3γ 1+0.7γ 二、计算机辅助设计 利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试 g = tf(1,[1 10 0 0]); gc = tf([5.3 1],[0.7 1]); ge = tf([5.3 1],conv([0.7 1],[1 10 0 0])); bode(g,gc,ge); grid legend('uncompensated','compensator','compensated') [kg,r,wg,wc]=margin(ge)