2007电气工程09-10年度第一学期《自动控制原理》考卷综合2

自动控制原理考试复习题整理1.开环、闭环系统的最主要区别是（）。

A．反馈 B．输入信号C．被控对象 D．干扰参考答案：A2.下图所示系统属于（）。

A．恒值控制系统 B．开环系统C．程序控制系统 D．随动系统参考答案：D3.系统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，才能改善系统性能参考答案：D4.直接对对象进行操作的元件称为（）。

A．比较元件 B．给定元件C．执行元件 D．放大元件参考答案：C5.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）。

A.恒值调节系统B.随动系统C.连续控制系统D.数字控制系统参考答案：B6.随动系统对（）要求较高。

A.快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数参考答案：A7.主要用于产生输入信号的元件称为（）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件参考答案：B8.自动控制系统的主要特征是（）。

A．在结构上具有反馈装置并按负反馈组成系统，以求得偏差信号B．由偏差产生控制作用以便纠正偏差C．控制的目的是减少或消除偏差D．系统开环参考答案：ABC9.自动控制系统按输入信号特征可分为（）。

A．恒值控制系统 B．程序控制系统C．线性系统 D．随动系统参考答案：ABD10.自动控制系统按描述元件的动态方程分（）。

A．随动系统 B．恒值控制系统C．线性系统 D．非线性系统参考答案：CD11.自动控制系统的基本要求（）。

A．稳定性 B．快速性C．准确性 D．安全性参考答案：ABC12.人工控制与自动控制系统最大的区别在于控制过程中是否有人参与。

（）参考答案：√第二章控制系统的教学模型1.下图所示电路的微分方程是（）。

A．B．C．D．参考答案：A2.下图所示电路的传递函数是（）。

A．B．C．D．参考答案：A3.关于传递函数，错误的说法是（）。

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。

中南大学考试试卷（A 卷）2009 -- 2010 学年 2 学期 时间110分钟自动控制原理 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 闭 卷专业年级： 建筑环境与设备 总分100分，占总评成绩 70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、基本概念（2×5=10分）1.1 什么叫自动控制？对自动控制系统有什么要求？ 1.2 画出二阶系统特征根的位置及其响应曲线。

二．求系统的传递函数或输出响应（3×10=30分）2.1画如下RC 无源网络的方框图，并求其传递函数。

2.2已知系统的方框图如下图所示，求X C = ?2.3 已知某单位反馈系统的开环Bode 图如下所示，求其闭环传递函数。

三 稳定性问题(2×5=10分)题2.1图 RC 无源网络3.1 已知系统的特征方程为s 4+3s 3+2s 2+6s+9=0，判断系统稳定性。

3.2图6为负反馈系统的开环幅相曲线，K ＝500，p ＝0，求系统的稳定范围。

四、一单位反馈控制系统的开环传递函数为()(1)KG s s s τ=+，其单位阶跃响应曲线如图所示。

试确定系统参数K 及τ值，并求r(t)=1+sint 时的稳态响应。

（25分）图5五、已知单位负反馈系统开环传递函数为10(0.1s 1)G(s)H(s)(0.5s 1)s +=+，绘制Nyquist 图和对数幅频特性图。

（25分）u参考答案二．求系统的传递函数（3×10=30分）2.1画如下RC 无源网络的方框图，并求其传递函数。

解：用复阻抗写电路方程式：sC S I S V R S U S U S I sC S I S I S U R S U S U S I c c c c C r 222221212111111)()(1)]()([)(1)]()([)(1)]()([)(⋅=-=⋅-=⋅-=将以上四式用方框图表示，并相互连接即得RC 网络结构图:用梅逊公式直接由图写出传递函数U c (s )/U r (s ) 。

山东科技大学2007—2008学年第一学期《自动控制原理》考试试卷（A 卷）答案及评分标准班级 姓名 学号一、填空题（每空1分，共15分）1、对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是 稳 、快 、 准 。

2、对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的准确性能；中频区决定了系统的 快速性能。

高频区决定了系统 抗干扰 性能。

若要求提高系统的响应速度应选择 超前 校正装置。

若要求提高系统抑制噪声的能力应选择 滞后 校正装置。

3、某反馈控制的特征函数)5s 1)(2s .01()5s .01)(1s .01()s (H )s (G 1)s (F ++++=+=则该系统的开环极点 -5，-0.2 ，为闭环极点为 -10，-2 。

4、如下图所示系统的开环放大倍数为 100 ，当输入信号4=)t (r 时，系统稳态误差为4/101 ，当输入信号4=)t (r t 时，系统稳态误差为 ∞。

5、系统传递函数2345)(2+++=s s s s G ，其可控标准型为[]x y u x x54,103210--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=。

可观测标准型动态方程为[]x y u x x 10,543120=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--= 。

二、选择题（每题3分，共15分）1、若系统（或元件）的某输入 输出的拉氏变换分别为)(),(0s x s x i ，对应的传递函数记为G(s)，则下列说法是不正确的有（B ） A 在零初始条件下，)()(0s X s X i =G(s)；B )()(G(s)0s X s X i =，描述了系统的全部信息；C 若g(t)为单位脉冲响应，则L[g(t)]G(s)=；D G(s)反映了系统本身的固有特性。

2、已知系统的状态方程和输出方程为[]x y u x x532,121132=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---= ，则系统状态（ A ）。

07106电气工程综合包含电机学、电力电子学、髙电压工程、电力系统分析、自动控制原理《电机学》1.直流电机（1）直流电机的结构（2）直流电机的工作原理、电枢绕组的构成、励磁方式、磁场分布、电枢反应的基本概念（3）电枢感应电势和电磁转矩的计算（4）直流电机的电压、功率和转矩平衡方程，电磁功率的槪念（5）他励（并励）和串励直流电动机的工作特性（6）直流发电机的运行特性（7）直流电机的可逆原理及换向的基本概念2.变压器（1）变压器的结构和分类（2）变压器的工作原理、空载和负载运行时的电磁关系、绕组折算的基本概念（3）变压器的基本方程、等效电路、相量图和参数测定（4 ）变压器稳态运行时的外特性和效率特性（5）变压器并联运行基本概念，三相变压器的电路和磁路系统、联结组别的判定和验证方法3.交流电机的共同理论（1）交流绕组的构成（2）交流绕组感应电势的概念和计算（3）单相交流绕组的脉振磁势、短距系数和分布系数的概念和汁算（4）三相交流绕组的基波旋转磁势和高次谐波磁势的概念和计算4.感应电机（1）三相感应电动机的工作原理和结构（2）感应电机的三种运行状态与转差率（3）三相感应电动机运行的电磁过程、电压、功率和转矩方程（4）三相感应电动机绕组折算和频率折算、等效电路、相量图、参数测定（5）三相感应电动机工作特性与转矩转差率特性（机械特性）5.同步电机（1）同步电机的结构、工作原理和分类（2）同步发电机的电压和功率方程、矢量图、功角关系（3）同步发电机的功角特性、静态稳泄性、有功和无功功率的调节（4）同步电动机的起动方法《电力电子学》1.电力电子器件（1）电力电子器件的基本特点，电力电子器件的主要损耗以及开关器件的开关过程损耗（Switching loss）和通态损耗（On-state loss）的基本计算方法:（2）二极管的分类及特点，反向恢复、软恢复等槪念，普通二极管和快速二极管的区别；（3）晶闸管（SCR）、电力场效应晶体管（电力MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等常用电力电子器件的工作原理、特点、主要参数的含义；（4）电路中dv/dt.di/dt参数对晶闸管器件的影响，晶闸管额左电流的计算方法; （5）电力电子器件的驱动技术、缓冲吸收技术和串、并联技术。

全国2006年10月高等教育自学考试自动控全国2006年10月高等教育自学考试自动控制理论(二)试题课程代码：02306一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．控制系统中,基本环节的划分，是根据（）A．元件或设备的形式B．系统的物理结构C．环节的连接方式D．环节的数学模型2．单位斜坡函数r(t)的数学表达式是r(t)=（）A．a2tB．t2C．tD．vt3．在实际中很少单独使用的校正方式是（）A．串联校正B．并联校正C．局部反馈校正D．前馈校正4．滞后校正装置的最大滞后相角可趋近（）A．-90°B．-45°C．45°D．90°5．若受控对象存在较大的延迟和惯性，效果较好的控制方式是（）A．比例控制B．积分控制C．比例微分控制D．比例积分控制6．当二阶系统的根分布在根平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（）A．<0B．=0C．0<<1D．≥17．设二阶振荡环节的传递函数G（s）=，则其对数幅频特性渐近线的转角频率为（）A．2rad/sB．4rad/sC．8rad/sD．16rad/s8．设某环节频率特性为，当，其频率特性相位移为（）A．-180°B．-90°C．0°D．45°9．控制系统的稳态误差ess反映了系统的（）A．稳态控制精度B．相对稳定性C．快速性D．平稳性10．已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为该系统闭环系统是（）A．稳定的B．条件稳定的C．临界稳定的D．不稳定的11．系统的开环传递函数为当T=1s时，系统的相位裕量为（）A．30°B．45°C．60°D．90°12．开环传递函数为,其根轨迹的起点为() A．0，-3B．-1，-2C．0，-6D．-2，-413．设系统,则该系统（）A．状态可控且可观测B．状态可控但不可观测C．状态不可控且不可观测D．状态不可控且可观测14．函数的拉氏变换是（）A．B．C．D．15．设某闭环传递函数为，则其频带宽度为（）A．0～10 rad/sB．0～1 rad/sC．0～0.1 rad/sD．0～0.01 rad/s二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。

自动控制 (A )试卷一、系统结构如图所示，u1为输入， u2为输出，试求 1．求网络的传递函数G(s)=U1(s)/U2(s)2． 讨论元件R1，R2，C1，C2参数的选择对系统的稳定性是否有影响。

（15分）2二、图示系统，试求，（1） 当输入r(t)=0，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差e ss;（2） 当输入r(t)=1(t)，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差e ss; （3） 若要减小稳态误差，则应如何调整K 1，K 2？（15分）三．已知单位负反馈系统的开环传递函数为.)())(()(1Ts s 1s 12s K s G 2+++=试确定当闭环系统稳定时，T ，K 应满足的条件。

（15分）四、已知系统的结构图如图所示，（1） 画出当∞→0:K 变化时，系统的根轨迹图；（2） 用根轨迹法确定，使系统具有阻尼比50.=ζ时，K 的取值及闭环极点（共轭复根）。

（15分）五、已知最小相位系统的对数幅频特性渐近特性曲线，1.试求系统的开环传递函数G （s ）;2.求出系统的相角裕量γ;3．判断闭环系统的稳定性。

（15分）六、设单位反馈系统的开环传递函数如下，2s158s -+=)()(s H s G 1. 试画出系统的乃奎斯特曲线;2. 用乃氏判据判断系统的稳定性（15分） 七、已知单位反馈系统的开环传递函数为1)s(2s 4G +=)(s使设计一串联滞后校正装置，使系统的相角裕量040≥γ，幅值裕量10db K g≥，并保持原有的开环增益值。

（10分）自动控制理论B一． 试求图示系统的输出z 变换C(z).（20分）(b)(a)二.闭环离散系统如图所示，其中采样周期T =1s ，（20分）1． 试求系统的开环脉冲传递函数G(z); 2． 求系统的闭环脉冲传递函数)z (Φ； 3． 确定闭环系统稳定时K 的取值范围。

（注：()T 22e z z )s 1(Z ,1z Tz )s 1(Z ,1z z )s1(Z αα--=+-=-=）三. 设单位反馈线性离散系统如图所示，其中T ＝1秒，试求取在等速度 输入信号r (t )=1作用下，能使给定系统成为最少拍系统的数字控制器的脉冲传递函数D (z )。

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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. 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 。

107. 二阶系统的传递函数52 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。

∑∆∆=i i i s s Q s H )()(1)(zidpngkongzhi1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。

2 典型闭环系统的功能框图。

自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。

自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。

被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。

控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。

扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。

反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。

负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。

将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。

然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。

开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。

开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。

闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。

自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。

复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。

它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。

自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。

组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 ．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。

给定元件通常不在闭环回路中。

2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。

17.用频率法设计串联校正装置时，采用串联滞后校正网络是利用其 ______ 特性18..线性系统的传递函数取决于系统本身的__________。

19..最小相位系统的重要特征在于：其相频特性与对数幅频特性之间存在着 ________ 的关系20.按输入信号变化规律不同，系统可分为 _________、__________。

二、简答（每题5分共20分）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。

2.什么叫传递函数？它有什么性质？3.简述PID调节器参数对控制系统性能的影响。

4.简述恒值控制系统、随动系统、程序控制系统的特点。

三、论述（每题10分共10分）请说明自动控制系统的基本性能要求。

四、计算题（每题10分共40分）1、求下列函数的拉氏变换。

（1）)=t f-)(t1(3sin（2）at te t f =)(（3）)43cos()(π-=t t f2、分别列图中各无源网络的微分方程（设电容C 上的电压为)(t u c ，电容1C 上的电压为)(1t u c ，以此类推）。

o(a)+－u c (t)(b)+－u c1(t)(c)+－u R1(t)3、 已知系统开环传递函数为：1011)2(50)()(2++-=s s s s H s G a ．计算截止频率c ω。

b ．确定对数幅频渐进特性曲线的低频渐进线的斜率。

c ．绘制对数幅频特性曲线。

4、 已知系统开环传递函数)1)(1()(++=s Ts s Ks G ； 0,>T K试根据奈氏判据，确定其闭环稳定条件： a ．2=T 时，K 值的范围； b ．10=K 时，T 值的范围； c ．K ，T 值的范围。

答案：一：1.开环控制闭环控制 2.负反馈偏差 3.稳定性快速性准确性 4. 正数第一列元素 5. 单调衰减衰减的振荡 6.前向通道积分动态性能不稳定7. 0型或Ⅰ型8. 中频段特性9. 线性定常系统10闭环极点11. 结构和参数12.没有开环极点开环零点13.越慢14. 不变15. 反比关系16. 无穷大17. 高频衰减18. 结构和参数19. 一一对应20. 程序控制系统、随动系统二：1.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。