杭电自动控制原理复习试题和解答

（完整版）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te 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.ο90 B.ο90- C.ο45 D.ο45-12、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A.电炉箱恒温控制系统B.雷达跟踪系统C.⽔位控制系统D.普通数控加⼯系统15、某单位负反馈系统在单位阶跃信号作⽤下的系统稳态误差0=ss e ，则： B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 A.意味着该系统是⼀个0型系统 B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 C.意味着该系统没有输出信号 D.意味着该系统具有⽐较⾼的开环增益16、⼀阶系统11)(+=Ts s G 在单位斜坡信号作⽤下，系统的稳态误差为 T 。

【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、第一题（判断题，正确的打√，错误的打×。

每小题1分，共10分）1.在控制系统中，直接改变控制变量的装置称为控制器或控制元件。

（×）2.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。

（×）3.状态空间描述是线性定常系统的一种内部描述模型。

（√）4.线性定常系统的单位脉冲响应对应系统传递函数的拉普拉斯反变换。

（√）5.阻尼比为0的二阶系统称为临界阻尼系统。

（×）6.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。

（×）7.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。

（√）ω=时，开环幅相8.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特性曲线（Nyquist图）从实轴开始。

（√）9.PI控制是一种相位超前校正方式。

（×）10.线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。

（√）一、判断题，正确的打√，错误的打×。

（每小题1分，共10分）11.反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。

（×）12.只有当系统中所有元件的输入——输出特性是非线性的，这系统才称为非线性控制系统。

（×）13.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。

（×）14.典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。

（×）15.对于Ⅱ型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。

（√）16.若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。

（√）17.频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。

（×）18.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）和积分环节决定（√）19.PD环节控制是一种相位滞后校正方式。

（×）20.如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点，则状态是完全可控的。

一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有微分方程 、 传递函数 、 频率特性 、结构图 共4种。

2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 闭环极点位于S 平面左侧 。

离散控制系统稳定的充分必要条件是 系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内。

。

3．某统控制系统的微分方程为：dtt 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 4 阶 二 型系统；其开环放大系数K= 62.5 。

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．相位滞后校正装臵又称为 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()(10210TT 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）2.求图示系统输出C （Z ）的表达式。

（4分）R(s)三、 计算1、 已知t Te tf 11)(--=求F （s ）（4分）2、 已知)5(1)(2+=s s s F 。

求原函数f （t ）（6分3．已知系统如图示，求使系统稳定时a 的取值范围。

（10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 ） （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。

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 1.414 ，阻尼比=ξ 0.707 ， 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1050.20.5s 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 ϕωτωω--=--，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++，则其开环幅频特性为2222211K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+) 。

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。

自动控制原理试题及答案【简介】自动控制原理是电子信息工程专业中的一门基础课程，主要涉及控制系统的基本概念、数学模型、传递函数、稳定性分析、根轨迹、频率响应等内容。

本文针对自动控制原理的试题及答案进行了整理和解答，共计1500字。

【第一部分：选择题】1. 控制系统的基本组成部分是（）。

A. 感受器B. 控制器C. 执行器D. 以上选项都正确答案：D2. 传递函数的定义是（）。

A. Y(s)/X(s)B. X(s)/Y(s)C. X(t)/Y(t)D. Y(t)/X(t)答案：A3. 控制系统的稳定性分析常使用（）方法。

A. 根轨迹B. 频率响应C. 传递函数D. 线性回归答案：A【第二部分：填空题】4. __________是控制系统的核心部分，是控制器。

答案：比例控制器、积分控制器、微分控制器或PID控制器5. 在频率域中，传递函数的模为__________，相位角为__________。

答案：增益，相位【第三部分：解答题】6. 简述控制系统的开环和闭环控制的原理及区别。

解答：开环控制是指控制器的输出信号不受反馈信号的影响，仅仅由输入信号决定，因此开环控制系统是非自动调节的。

闭环控制是指控制器的输出信号受到反馈信号的调节，通过与预期输出进行比较，使输出信号逐渐接近预期输出，即使系统发生干扰也能够进行修正。

开环控制适用于要求不高、易实现的系统，闭环控制则更适用于要求较高、对系统稳定性和精度要求较高的系统。

7. 根据控制系统的传递函数D(s)与输入信号X(s)之间的关系，推导出控制系统的输出信号Y(s)与输入信号X(s)之间的关系。

解答：根据传递函数的定义，传递函数D(s)表示系统输出信号与输入信号之间的关系，即D(s) = Y(s)/X(s)。

将Y(s)独立解出，则Y(s) =D(s) * X(s)。

因此，控制系统的输出信号Y(s)与输入信号X(s)的关系为Y(s) = D(s) * X(s)。

【第四部分：编程题】8. 使用MATLAB编程，求解以下控制系统的根轨迹，并分析系统的稳定性。

机械工程控制基础复习题第一部分 选择题1. 关于反馈正确的说法是：（ D ）。

A ．反馈实质上就是信号的并联B ．正反馈就是输入信号与反馈信号相加C ．反馈都是人为加入的D ．反馈是输出以不同的方式对系统作用2.对于控制系统，反馈一定存在于（ B ）中。

A ．开环系统 B ．闭环系统 C ．线性定常系统 D ．线性时变系统 3. 闭环自动控制的工作过程是（ C ）。

A ．测量系统输出的过程B ．检测系统偏差的过程C ．检测偏差并消除偏差的过程D ．使系统输出不变的过程 4. 某典型环节的 5. 传递函数是Tss G 1)(=，则该环节是（ B ）。

A ．惯性环节 B ．积分环节 C ．微分环节 D ．比例环节 6. 关于叠加原理说法正确的是（ C ）。

A ．对于作用于系统同一点的几个作用才能用叠加原理求系统的总输出B ．叠加原理只适用于线性定常系统C ．叠加原理只适用于线性系统D ．叠加原理适用于任何系统7. 设一阶系统的传递函数为523+s ，则其时间常数和增益是（ C ）。

A ．2,3 B ．2,32 C ．52,53 D ．25,238. 设一个系统的传递函数为e ss τ-⋅+121，则该系统可看作是由（ A ）串联而成。

A ．惯性环节和延时环节B ．比例环节、惯性环节和延时环节C ．惯性环节和导前环节D ．比例环节、惯性环节和导前环节 9. 以下传递函数属于振荡环节的是（ C）。

A ．23122+++s s s B ．2312++s sC ．112++s sD ．1122+++s s s10. 以下关于线性系统时间响应正确的说法是（ C）。

A ．时间响应就是系统输出的稳态值B ．由单位脉冲响应和单位阶跃响应组成C ．由强迫响应和自由响应组成D ．与系统初始状态无关11. 一阶系统的传递函数为27+s ，若允许误差为2%，则其调整时间为（ B ）。

A ．8B ．2C ．7D ．3.512. 二阶欠阻尼系统的上升时间为（ C ）。

自动控制原理试卷1答案一．填空 1． 微分方程、传递函数、频率特性、结构图。

2． 闭环极点都位于S 平面左侧;系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内.3． 5.02+S ;0；8。

4． 4，Ⅱ；62.5.5． 110100+S ；10。

6． P-I;利用G(s ）的负斜率使ωC 减小，改善静态性能。

7． 将连续信号变为离散信号;0。

二．（14分） 解：（1）（2）C （Z)=)()(1)()(1232321Z H Z H G G Z G G Z RG •+•三．（20分）解：（1）F （s)=[]T s st f 111)(+-=（2)F （s ）=525125151)5(122++-=+s s ss s（3）G 1（s ）=s s s s s s s s s s 321030)2(10)2(3101)2(102+=++=+⨯++G 2(s ）=ss s a s )32(10)(2+⨯+sa s s a s s s s a s a s s R s C 1010321010)32(10)(10)()()(232++++=++⨯+⨯+=∴ a s s s s A 101032)(23+++=∴ 要使系统稳定，则必须满足{{032010101032><>>⨯⇒a a a a320<<∴a （两内项系数乘积>两外项系数乘积）521634432125152125143321521251243213211352126346321251132122111)1()()(1001)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C G G G G G G G G P G G G P L G G G L G G G G G G G G G G L L L L P P s R s C +-+++++++=∴+++=∆==∆==∑=∑+---=∑∑-∑+∑-=∆∆∆+∆= t e t s F 5125125151)]([f(t)--+-== (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)(1分)(4分) (4分)(3分) (3分)(3分)(1分)(2分) (1分)(1分) (2分)（每空1分。

机械工程控制基础复习题第一部分 选择题1. 关于反馈正确的说法是：（ D ）。

A ．反馈实质上就是信号的并联B ．正反馈就是输入信号与反馈信号相加C ．反馈都是人为加入的D ．反馈是输出以不同的方式对系统作用2.对于控制系统，反馈一定存在于（ B ）中。

A ．开环系统 B ．闭环系统 C ．线性定常系统 D ．线性时变系统 3. 闭环自动控制的工作过程是（ C ）。

A ．测量系统输出的过程B ．检测系统偏差的过程C ．检测偏差并消除偏差的过程D ．使系统输出不变的过程 4. 某典型环节的 5. 传递函数是Tss G 1)(=，则该环节是（ B ）。

A ．惯性环节B ．积分环节C ．微分环节D ．比例环节 6. 关于叠加原理说法正确的是（ C ）。

A ．对于作用于系统同一点的几个作用才能用叠加原理求系统的总输出B ．叠加原理只适用于线性定常系统C ．叠加原理只适用于线性系统D ．叠加原理适用于任何系统7. 设一阶系统的传递函数为523+s ，则其时间常数和增益是（ C ）。

A ．2,3 B ．2,32 C ．52,53 D ．25,238. 设一个系统的传递函数为e ss τ-⋅+121，则该系统可看作是由（ A ）串联而成。

A ．惯性环节和延时环节B ．比例环节、惯性环节和延时环节C ．惯性环节和导前环节D ．比例环节、惯性环节和导前环节9. 以下传递函数属于振荡环节的是（ C ）。

A ．23122+++s s s B ．2312++s sC ．112++s sD ．1122+++s s s10. 以下关于线性系统时间响应正确的说法是（ C ）。

A ．时间响应就是系统输出的稳态值 B ．由单位脉冲响应和单位阶跃响应组成 C ．由强迫响应和自由响应组成D ．与系统初始状态无关11. 一阶系统的传递函数为27+s ，若允许误差为2%，则其调整时间为（ B ）。

A ．8B ．2C ．7D ．3.512. 二阶欠阻尼系统的上升时间为（ C ）。