吉大20春学期《自动控制原理》在线作业一-0003参考答案

吉大2020-2022学期《自动控制原理》在线作业一
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一、单选题（共5题，20分）
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AA
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吉林大学网络教育学院2019-2020学年第二学期期末考试《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要求：大作业要求学生手写完成，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。

一综合题 (共3题，总分值30分 )1. 已知下列系统开环传递函数（参数K，T，T i>0；i=1，2，…，6）：其系统开环幅相曲线分别如图（1）～（10）所示，试根据奈氏判据判定各系统的闭环稳定性，若系统闭环不稳定，确定其s右半平面的闭环极点数。

（10 分）2. 设单位反馈控制系统的开环传递函数要求：(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ； (3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K 。

（10 分） 解：(1) ①极点：()3503,1002,01=-=-==n p p p 零点：无 （m=0） ②则根轨迹的分支数为条。

③n-m-3条根轨迹渐近线。

④()312ππϕ=-+=mn k a k=0()ππϕ=-+=mn k a 12 k=1()3512πϕπ=-+=m n k a k=2 5011-=--=∑∑==mn zp ni mi ii a σ⑤分离点坐标：501100110++++=d d d ()舍或7921-=-=d d （2）根轨迹与虚轴的交点即为临界开环增益Kc 由图可得j s 7.70±= 代入特征方程：()()0102.0101.0=+++K s s s解得：Kc=150(3)系统临界阻尼比即ζ 0arcc ==ζβos 21-=s 此时代入方程可得 K=9.63. 试用等倾线法证明相轨迹中有两条过原点直线，其斜率分别为微分方程的两个特征根。

（10 分）二作图题 (共6题，总分值60分 )4. 已知单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略画出相应的闭环根轨迹图(要求算出起始角θpi)：（10 分）答：5. 设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。

【奥鹏】-[吉林大学]吉大20春学期《电力拖动自动控制系统》在线作业一试卷总分:100 得分:100第1题,系统处于深调速状态，即较低转速运行时，晶闸管的导通角（）。

A、变大B、先变小后变大C、变小D、先变大后变小正确答案:C第2题,同步电动机（）。

A、有转差B、没有转差C、转差为1D、视具体条件而定正确答案:B第3题,( )的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中。

A、转差功率消耗型调速系统B、转差功率馈送型C、转差功率不变型调速系统D、B和C正确答案:A第4题,系统的机械特性越硬，静态差越小，转速的稳定度（）。

A、越高B、越低C、先高后低D、先低后高正确答案:A第5题,在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制（）的。

A、电流B、电源C、电压D、电阻正确答案:A第6题,常用的阶跃响应跟随性能指标有（）。

A、上升时间B、超调量C、调节时间D、过载时间正确答案:A,B,C第7题,双闭环直流调速系统的起动过程的特点有（）。

A、饱和非线性控制B、转速超调C、准时间控制D、动态控制正确答案:A,B,C第8题,常用的可控直流电源有（）A、旋转变流机组B、静止式可控整流器C、直流斩波器D、发射器正确答案:A,B,C第9题,双闭环直流调速系统的整个动态过程可分为（）。

A、电流上升阶段B、恒流升速阶段C、转速调节阶段D、电压调节阶段正确答案:A,B,C第10题,建立调节器工程设计方法所遵循的原则是：（）。

A、概念清楚B、计算公式简明C、指明参数调整的方向D、适用于可以简化成典型系统的反馈控制系统正确答案:A,B,C,D第11题,电流波形的断续会影响系统的运行性能。

（）A、错误B、正确正确答案:第12题,采用工程设计方法设计调节器时，应该首先根据控制系统的要求，确定要校正成哪一类典型系统。

（）A、错误B、正确正确答案:B第13题,积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。

（）A、错误B、正确正确答案:B第14题,调速系统的静态差应以最低速时所能达到的数值为标准。

自动控制原理：参考答案及评分标准一、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. 3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10s(5s 2)则它的开环增益为（A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数G（s）5~2s 2s 5则该系统是（A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统8. 若保持二阶系统的Z不变，提咼3n，A.提高上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间9. 一阶微分环节G（s） 1 Ts，当频率A. 45 °B.-45°10. 最小相位系统的开环增益越大，其（A.振荡次数越多C. 过阻尼系统D.零阻尼系统则可以（B ）B. 减少上升时间和峰值时间D. 减少上升时间和超调量卡时，则相频特性G（j ）为（A ）C. 90 °D.- 90°D ）B. 稳定裕量越大D. 稳态误差越小11设系统的特征方程为D s s4 8s3217s 16s 50，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: G ss(s 1)(s 5)，当k= （ C ）时，闭环系统临界稳定。

B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为Ds 3s310s 5s2s 2 0，则此系统中包含正实部特征的个数有(C )A.0B.1C.2D.316.稳态误差e ss 与误差信号E （s ）的函数关系为（B ）A.（-3,x ）B.（0宀）C.（- x ，-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。

一 （25分）已知控制系统结构图如下图所示。

试通过结构图等效变换求系统传递函数C (s )/R (s )。

解：二 （25分）已知单位反馈系统的开环传递函数)12.0)(1()15.0()(2++++=s s s s s K s G试确定系统稳定时的K 值范围。

三 （25分）已知单位反馈系统的开环传递函数 )5)(11.0(50)(++=s s s s G 试求输入分别为 r (t )=2t 和 r (t )=2+2t+t 2 时，系统的稳态误差。

四 （25分）设单位反馈控制系统的开环传递函数)102.0)(101.0()(++=s s s K s G 要求：(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)；(2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ；(3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K 。

解：（1）5000()(50)(100)K G s s s s =++ ① n ＝3，根轨迹有3条分支,且均趋于无穷远处；② 实轴上的根轨迹：[-50,0],(,1-∞-00];③ 渐进线：50100503a σ--==-，(21),33a k ππϕπ+==±； ④ 分离点：11150100d d d +=++求解得：121.3d =-，278.8d =-（舍去）； 作出根轨迹如图所示：（2）临界开环增益c K 为根轨迹与虚轴交点对应的开环增益。

32()150********D s s s s K =+++令s j ω=，代入()0D s =，并令其实部、虚部分别为零，即2Re[()]15050000D j K ωω=-+=，3Im[()]50000D j ωωω=-+=解得：1,23500070.71,0ωω=±±=（舍去） 150c K =（3）系统处于临界阻尼比1ζ=，相应闭环根位于分离点处，即要求分离点d 对应的K 值。

将s ＝d ＝-21.3代入幅值条件：0.0110.0219.622K s s s =++=4-14 设系统开环传递函数如下，试画出b 从零变到无穷时的根轨迹图。

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。

科目：大工20春《自动控制原理》在线作业1 提示：本套学习资料仅作为学习参考使用，祝学子们取得好成绩！一、单选题 (共 10 道试题,共 50 分)1.典型环节的阶数最高不超过()。

【A】4【B】3【C】2【D】1【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:C2.时域分析法属于()。

【A】直接求解法【B】间接评价法【C】计算机仿真法【D】其他【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:A3.()是控制装置的核心,决定着控制系统性能的好坏。

【A】测量装置【B】比较装置【C】计算装置【D】放大装置【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:C4.一个传递函数只能表示()的函数关系。

【A】一个输入对一个输出【B】一个输入对多个输出【C】多个输入对一个输出【D】多个输入对多个输出【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:A5.只有输出支路没有输入支路的节点称为()。

【A】输出节点【B】混合节点【C】前向通路【D】输入节点【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:D6.结构图等效变换的实质相当于对方程组进行()。

【A】放大【B】消元【C】积分【D】微分【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:B7.系统对不同频率()信号的稳态响应称为频率响应。

【A】正弦输入【B】余弦输入【C】阶跃输入【D】脉冲输入【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:A8.振荡环节包含()储能元件。

【A】1个【B】2个【C】3个【D】4个【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:B9.建立系统或元件微分方程时,首先要()。

【A】确定系统和各元件的输入量和输出量【B】列出原始方程【C】取得微分方程【D】标准化处理【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:A10.等速度函数指的是()。

【A】阶跃函数【B】斜坡函数【C】抛物线函数【D】脉冲函数【注】认真复习课程知识，并回答上述问题本题参考选择:B二、判断题 (共 10 道试题,共 50 分)11.采用演绎法时,能够满足观测数据的系统模型有无穷多个。

2020吉大网络教育自动控制原理大作业解答
(说明：前面是题目，后面几页是解答部分)
一综合题
1. 已知线性离散系统的闭环脉冲传递函数为，试判断该系统是否稳定。

2. 设反馈控制系统中
(1) 概略绘制系统根轨迹图，并判断系统的稳定性；
(2) 如果改变反馈通路传递函数使，判断改变后系统的稳定性，并研究改变所产生的效应。

3. 设单位反馈控制系统的开环传递函数
要求：
(1) 画出准确根轨迹至少校验三点；
(2) 确定系统的临界稳定开环增益ｃ；
(3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益。

4. 试用等倾线法证明
相轨迹中有两条过原点直线，其斜率分别为微分方程的两个特征根。

5. 试用相平面法分析下图所示系统在β，β及β三种情况下的相轨迹特点。

二作图题
6. 已知系统的结构图如下图所示，试画出参数T稳定区域曲线
7. 试分别绘制的相轨迹，并比较二者有何异同
8. 设单位反馈系统的开环传递函数为，若采用滞后—超前校正装
置，对系统进行串联校正，试绘制系统校正前后的对数幅频渐近特性，并计算系统校正前后的相角裕度。

9. 设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。

如果该系统为单位反馈控制系统，试确定其开环传递函数。

10. 试绘制的相轨迹以下是解答部分
一综合题
1. 答案：稳定
2. 答案：（）闭环系统恒不稳定
（）闭环系统稳定
3. 答案：(1) (2)K c=150 (3)K=9.62
4. 答案：
5. 答案：
二作图题
6. 答案：
7. 答案：
8. 答案：
9. 答案：
10. 答案：。

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。

吉大20春学期《现代远程学习概论》在线作业一-0003
试卷总分:100 得分:100
一、单选题(共20 道试题,共40 分)
1.每个电子邮件用户名都是本网站（）的用户名。

A.唯一
B.多用
C.重履
D.针对
答案:A
2.利用下载工具软件FlashGet下载文件时，最直接的调用方式是（）。

A.点击浏览器工具栏上的FlashGet图标，启动FlashGet
B.开始-> 程序栏-> FlashGet
C.右键单击要下载文件的链接，在弹出的快捷菜单中选择“使用网际快车下载”
D.双击桌面上的FlashGet图标，启动FlashGet
答案:C
3.正确高效地阅读一篇文章的顺序是（）
A.先泛读再精读
B.先精读再泛读
C.从头到尾按顺序读。

大工20春《自动控制原理》在线作业1满分答案1
典型环节的阶数最高不超过()。

A 4
B 3
C 2
D 1
答案：C
2
时域分析法属于()。

A 直接求解法
B 间接评价法
C 计算机仿真法
D 其他
答案：A
3
()是控制装置的核心,决定着控制系统性能的好坏。

A 测量装置
B 比较装置
C 计算装置
D 放大装置
答案：C
4
一个传递函数只能表示()的函数关系。

A 一个输入对一个输出
B 一个输入对多个输出
C 多个输入对一个输出
D 多个输入对多个输出
答案：A
5
只有输出支路没有输入支路的节点称为()。

A 输出节点
B 混合节点
C 前向通路
D 输入节点
答案：D
6
结构图等效变换的实质相当于对方程组进行()。

1.典型环节的阶数最高不超过()。

A.4B.3C.2D.1【参考答案】: C2.时域分析法属于()。

A.直接求解法B.间接评价法C.计算机仿真法D.其他【参考答案】: A3.()是控制装置的核心,决定着控制系统性能的好坏。

A.测量装置B.比较装置C.计算装置D.放大装置【参考答案】: C4.一个传递函数只能表示()的函数关系。

A.一个输入对一个输出B.一个输入对多个输出C.多个输入对一个输出D.多个输入对多个输出【参考答案】: A5.只有输出支路没有输入支路的节点称为()。

A.输出节点B.混合节点C.前向通路D.输入节点【参考答案】: D6.结构图等效变换的实质相当于对方程组进行()。

A.放大B.消元C.积分D.微分【参考答案】: B7.系统对不同频率()信号的稳态响应称为频率响应。

A.正弦输入B.余弦输入C.阶跃输入D.脉冲输入【参考答案】: A8.振荡环节包含()储能元件。

A.1个B.2个C.3个D.4个【参考答案】: B9.建立系统或元件微分方程时,首先要()。

A.确定系统和各元件的输入量和输出量B.列出原始方程C.取得微分方程D.标准化处理【参考答案】: A10.等速度函数指的是()。

A.阶跃函数B.斜坡函数C.抛物线函数D.脉冲函数【参考答案】: B11.采用演绎法时,能够满足观测数据的系统模型有无穷多个。

T.对 F.错【参考答案】: F12.最优控制属于现代控制理论的研究课题。

T.对 F.错【参考答案】: T13.一阶系统指的是用一阶微分方程描述其动态过程的系统。

T.对 F.错【参考答案】: T14.同一个物理系统,可以用不同的数学模型来表达。

T.对 F.错【参考答案】: T15.系统的稳态误差只与系统的结构、参数有关。

T.对 F.错【参考答案】: F16.劳斯阵列表第一列有负数,说明系统是稳定的。

T.对 F.错【参考答案】: F17.线性定常系统稳定的充分、必要条件是系统特征方程的所有根均具有正的实部。