《自动控制原理》郑大在线测试全集答案学习资料

自动控制原理题目（含答案）自动控制原理题目(含答案)《自动控制原理》复习参考资料一、基本知识11、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G1(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。

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越小，即快速性越好s19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。

第一章绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优弊端.解答： 1 开环系统(1)长处 :构造简单，成本低，工作稳固。

用于系统输入信号及扰动作用能早先知道时，可获得满意的成效。

(2)弊端：不可以自动调理被控量的偏差。

所以系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。

2闭环系统⑴长处：不论因为扰乱或因为系统自己构造参数变化所惹起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去消除此偏差，所以控制精度较高。

它是一种按偏差调理的控制系统。

在实质中应用宽泛。

⑵弊端：主要弊端是被控量可能出现颠簸，严重时系统没法工作。

1-2什么叫反应？为何闭环控制系统常采纳负反应？试举例说明之。

解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反应。

闭环控制系统常采纳负反应。

由1-1 中的描绘的闭环系统的长处所证明。

比如，一个温度控制系统经过热电阻（或热电偶）检测出目前炉子的温度，再与温度值对比较，去控制加热系统，以达到设定值。

1-3试判断以下微分方程所描绘的系统属于何种种类（线性，非线性，定常，时变）？2 d 2 y(t)3 dy(t ) 4y(t ) 5 du (t ) 6u(t )（1）dt 2 dt dt（2） y(t ) 2 u(t)（3）t dy(t) 2 y(t) 4 du(t) u(t ) dt dtdy (t )u(t )sin t2 y(t )（4）dtd 2 y(t)y(t )dy (t ) （5）dt 2 2 y(t ) 3u(t )dt（6）dy (t ) y 2 (t) 2u(t ) dty(t ) 2u(t ) 3du (t )5 u(t) dt（7）dt解答： （1）线性定常（2）非线性定常 （3）线性时变（4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常（7）线性定常1-4 如图 1-4 是水位自动控制系统的表示图， 图中 Q1，Q2 分别为进水流量和出水流量。

控制的目的是保持水位为必定的高度。

（完整版）⾃动控制原理试题答案∑??=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。

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.1B.2C.5D.10 7. 二阶系统的传递函数52 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T1=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 ks G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。

自动控制原理课后答案1. 控制系统基础知识1.1 什么是控制系统？控制系统是由一个或多个控制器、执行器和传感器组成的系统，用于实现对被控对象的控制和调节。

它的基本原理是通过传感器采集被控对象的状态信息，经过控制器进行处理和计算，再通过执行器对被控对象进行控制。

1.2 控制系统的分类控制系统可以按照不同的标准进行分类，主要有以下几种分类方法：•按照控制方式：开环控制系统和闭环控制系统•按照控制对象：连续控制系统和离散控制系统•按照系统结构：单输入单输出系统和多输入多输出系统•按照控制策略：比例控制系统、积分控制系统和微分控制系统2. 反馈控制系统2.1 开环控制系统和闭环控制系统的区别是什么？开环控制系统和闭环控制系统是两种常见的控制系统结构。

它们的主要区别在于是否包含反馈回路。

在开环控制系统中，控制器的输出信号不依赖于被控对象的反馈信号，而是仅通过传感器对被控对象进行监测。

这种控制方式简单直接，但容易受到外界扰动和参数变化的影响，控制效果不稳定。

闭环控制系统中，除了传感器采集被控对象的状态信息外，还将反馈信号作为输入信号送回给控制器进行处理，并对输出信号进行调节。

这种方式可以通过对反馈信号的比较和处理，实现对系统的自动调节和稳定控制。

2.2 闭环控制系统的主要特点是什么？闭环控制系统相比开环控制系统具有以下几个主要特点：•自动调节能力：通过反馈信号的比较和处理，闭环控制系统可以自动调节输出信号，使得系统能够快速而准确地响应外界变化和扰动，保持稳定运行状态。

•鲁棒性：闭环控制系统能够抵御外界扰动和参数变化的影响，具有一定的鲁棒性。

•稳定性：闭环控制系统通过反馈机制可以实现稳定控制，保持系统的稳定运行状态。

•精度高：闭环控制系统通过不断的调节和校正，可以实现对被控对象的精确控制，并且控制精度高。

3. 控制器的基本原理3.1 比例控制器的工作原理是什么？比例控制器是一种简单的控制器，它的输出信号与误差信号成正比。

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。

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，表示系统的精度越高，准确性越好。

当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。

自动控制原理习题答案自动控制原理习题答案自动控制原理是现代工程学科中非常重要的一门课程，它研究的是如何利用控制系统来实现对各种工程系统的自动化控制。

在学习这门课程的过程中，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以帮助我们更好地理解和掌握自动控制原理的基本概念和方法。

下面，我将给出一些自动控制原理习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 简述比例控制器的工作原理及其特点。

比例控制器是一种最简单的控制器，它的工作原理是根据被控对象的输入信号与设定值之间的差异，通过乘以一个比例系数来产生输出信号。

比例控制器的特点是具有简单、快速的响应特性，能够实现对被控对象的稳定控制。

然而，由于比例控制器只考虑了被控对象与设定值之间的差异，没有考虑到被控对象的动态特性，因此在某些情况下可能会产生过冲或震荡的现象。

2. 解释积分控制器的作用，并说明如何调节积分时间常数。

积分控制器是一种根据被控对象的误差累积值来产生输出信号的控制器。

它的作用是通过积累误差来消除系统的稳态误差，实现对被控对象的精确控制。

调节积分时间常数的方法是根据被控对象的动态特性和控制要求来确定。

一般情况下，如果被控对象的响应速度较快，则可以适当减小积分时间常数；如果被控对象的响应速度较慢，则可以适当增大积分时间常数。

3. 什么是微分控制器？它在控制系统中的作用是什么？微分控制器是一种根据被控对象的输入信号的变化率来产生输出信号的控制器。

它的作用是通过预测被控对象的未来变化趋势，提前对输入信号进行调整，以实现对被控对象的快速响应和稳定控制。

微分控制器可以有效地抑制系统的过冲和震荡现象，提高系统的稳定性和控制精度。

4. 什么是PID控制器？它的工作原理是怎样的？PID控制器是一种综合了比例、积分和微分控制器的控制器。

它的工作原理是根据被控对象的误差、误差累积值和误差变化率来产生输出信号。

PID控制器可以兼顾稳态误差消除、响应速度和稳定性，是目前应用最广泛的一种控制器。

自动控制原理答案一、概述自动控制原理是一门研究如何通过控制器控制系统的学科。

控制系统可以是机械、电气、液压、热力等。

它是现代工程技术和科学的重要组成部分，广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天、能源、环境保护等领域。

在自动控制原理的学习中，学生需要掌握控制系统的基本概念和原理、信号与系统分析、控制器的设计与调试等内容。

本文将根据提供的问题，回答有关自动控制原理的问题。

二、问题回答1. 什么是反馈控制系统？反馈控制系统是指通过对系统输出与期望值之间的差异进行测量并加以调整，从而实现控制的系统。

具体而言，反馈控制系统由四个基本部分组成：输入信号、传感器、控制器和执行器。

输入信号是给系统的输入，通过传感器进行测量。

传感器将系统的输出转化为电信号，供控制器进行处理。

控制器根据输入信号和传感器测量的输出信号之间的差异，计算出相应的控制信号，并通过执行器来改变系统的工作状态，以实现对系统的控制。

开环控制系统是指控制器的输出不受系统输出的影响。

在开环控制系统中，控制器根据预先确定的控制策略和输入信号，直接产生控制信号来驱动执行器。

开环控制系统通常适用于对输出的精度要求不高，或对系统的变化不敏感的场景。

3. 什么是闭环控制系统？闭环控制系统是指控制器的输出受系统输出的影响，并通过系统输出的反馈信号来调整控制器的输出。

在闭环控制系统中，控制器通过比较系统输出与期望值之间的差异，计算出相应的控制信号来驱动执行器，从而使系统输出接近于期望值。

闭环控制系统通常适用于对输出精度要求高，或对系统的变化敏感的场景。

4. 什么是控制器？控制器是实现对系统控制的关键组件。

控制器根据输入信号和系统输出的反馈信号，通过调整控制信号来改变系统的工作状态。

常见的控制器有比例控制器、积分控制器、微分控制器和PID控制器等。

比例控制器通过将输出信号与误差信号的比例相乘来产生控制信号，具有响应速度快、稳定性差的特点；积分控制器通过累计误差信号的积分来产生控制信号，具有消除稳态误差的能力；微分控制器通过对误差信号的微分来产生控制信号，具有提高系统动态响应和减小超调量的作用；PID控制器则结合了比例、积分和微分控制器的优点，可以适应不同的控制需求。

《自动控制原理》测验一答案：1、 解：（1）线性时变系统 （2）非线性系统2、 解：当输入流量与输出流量相等时，水位的测量值和给定值相等，系统处于相对平衡状态，电动机无输出，阀门位置不变。

当输出流量增加时，系统水位下降，通过浮子检测后带动电位器抽头移动，电动机获得一个正电压，通过齿轮减速器传递，使阀门打开，从而增加入水流量使水位上升，当水位回到给定值时，电动机的输入电压又会回到零，系统重新达到平衡状态。

反之易然。

方框图如下：《自动控制原理》测验二答案：1、解：i u )t要满足01()11()1()10.51Φ====+++i U s Css U s RCs s R Cs，若1=C uF ，则500=KΩR=5%3当，s t RC ∆=≤6，则2RC ≤2、解：结构图等效为：可得系统闭环传递函数为：123432123411412123423234312341()()()()()()()()()1()()()()[()]()()()()()()()()1()()()()()()()()()()()G s G s G s G s C s s H s H s R s G s G s G s G sH s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s H s G s G s H s G s G s G s G s Hs φ⋅⋅⋅==+⋅⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅⋅=+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅⋅《自动控制原理》测验三答案：1、解：延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、调节时间2、解：①max ()100100()c c %%%c δ-∞=⨯=⨯∞由 2.1820.090.6082eξ-==⇒= ②0.8 4.946p n t ω==⇒=③2222224.4648.92()22 6.01424.46 6.01424.46n n n s K s s s s s s ωωωΦ=⋅=⨯=++++++《自动控制原理》测验四答案：1、解：s K s K s K s s s s K s G f a f a)2()2(11)2(1)(2++=+++= af a K s K s K s R s C +++=)2()()(2 （1） 010f a K K ==时10210)()(2++=s s s R s C22=n ξω 102=n ω , 16.3=n ω，316.0101==ξ，20.2ss ne δω==（2）10.2ss v e K ==，205=lim =10=6(2)2n nvn s n K s s s ωωωζζωζ→=⋅=⇒+22n f K ξω=+⇒ 5.2f K =a n K =2ω⇒ 36a K =《自动控制原理》测验五答案：1、系统的闭环特征方程为025.025.0)1(2=+++a s s s ⇒等效开环传函为s s s a 25.0)1(25.02++ 令a k 25.0=得等效开环传函为ss s k25.0)1(2++，绘制参数a 由 0∞→变化的根轨迹实际也是绘制参数k 由0∞→变化的根轨迹 绘制的基本规则：等效开环传函的极点有三个，01=p ，5.032-==p p ，无零点。

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。

自动控制原理试卷与答案一、填空题1、反应控制又称偏差控制，其控制作用是经过稳固性与反应量的差值进行的2、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。

3、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只有顺向作用并且还有反向联系时，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。

4、对自动控制系统的基本要求能够归纳为三个方面，即：稳固性、迅速性和正确性。

5、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、函数等6.闭环控制系统又称为反应控制系统。

7.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与传达函数同样8.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的时间常数T相关。

9、.PID 调理中的“ P”指的是比率控制器10.对控制系统的首要要求是系统拥有稳固性。

11.反应控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理12.依据采纳的信号办理技术的不一样，控制系统分为模拟控制系统和数学控制系统。

13、由控制器（含丈量元件）和被控制对象构成的有机整体称为自动控制系统。

14、闭环系统是指系统输出量直接或地参加系统的控制的作用。

15、开环控制系统与闭环系统互相联合的控制方式是复合控制16 只有一个反应通道的系统是单回路系统。

17、描绘系统各个物理量之间关系的数学表达式或图形称为系统的数学模型18、过渡过程的三因素是开端值、稳固值、时间常数19 从一个状态进入另一个稳态的中间过程叫做过渡过程或动向过程20、换路定律表示了换路前与换路后瞬时电路的工作状态之间的关系。

二、选择题1、采纳负反应形式连结后，则( D )A、必定能使闭环系统稳固；B、系统动向性能必定会提升；C、必定能使扰乱惹起的偏差渐渐减小，最后完整除去；D、需要调整系统的构造参数，才能改良系统性能。

《自动控制原理》练习题及参考答案一、填空题1.线性连续控制系统常用的数学模型有 、 、 。

2.自动控制系统按照控制方式可分为 控制系统、 控制系统和 控制系统。

3.自动控制系统按照有无反馈可分为 控制系统和 控制系统。

4.在典型输入信号作用下，任何一个控制系统的时间响应都由 过程和 过程两部分组成。

二、简答题1.什么是系统的开环传递函数？什么是系统的闭环传递函数？当给定量和扰动量同时作用于线性控2. 什么是传递函数？传递函数有哪些特点？三、计算题1.某单位负反馈系统的开环传递函数为()()()12111G s s T s T s =++，其中，10T >，20T >。

回答下列问题： （1）画出开环频率特性Nyquist 曲线的概略图形；（2）根据Nyquist 判据确定使闭环系统稳定的参数T1、T2应该满足的条件。

2. 已知反馈系统的开环传递函数为()()()1K G s H s s s =+，试求： （1）用奈氏判据判断系统的稳定性；（2）若给定输入r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K 应取何值。

参考答案一、填空题1．微分方程、传递函数、频率特性2．开环、闭环、复合3．闭环、开环4．瞬态、稳态 二、简答题1．答：系统的开环传递函数为前向通路传递函数与反馈通路传递函数之积；系统的闭环传递函数为输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比。

当给定量和扰动量同时作用于系统时，通过叠加原理计算系统的输出量。

2.答：解答:定义:在零初始条件下,系统输出的Laplace 变换与引起该输出的输入量的Laplace 变换之比。

传递函数具有以下特点(1)传递函数的分母反映了由系统的结构与参数所决定的系统的固有特性,而其分子则反映了系统与外界之间的联系。

(2)当系统在初始状态为零时,对于给定的输入,系统输出的Laplace 变换完全取决于其传递函数。

但是,一旦系统的初始状态不为零,则传递函数不能完全反映系统的动态历程。

自动控制原理参考答案自动控制原理是现代工程技术中的重要学科，它研究如何利用各种控制器、传感器和执行器等设备，通过对系统的测量、分析和反馈，实现对系统的自动调节和控制。

在工业生产、交通运输、航空航天、能源管理等领域都有广泛的应用。

一、自动控制原理的基本概念1. 控制系统：由被控对象、传感器、控制器和执行器组成的整体系统，用于实现对被控对象的控制和调节。

2. 反馈控制：通过对被控对象输出进行测量和比较，将误差信号反馈给控制器，调节控制器的输出信号，使系统达到稳定状态。

3. 开环控制：控制器的输出信号不依赖于被控对象的反馈信号，只根据预先设定的控制规律进行调节。

4. 闭环控制：控制器的输出信号依赖于被控对象的反馈信号，通过比较反馈信号和设定值，调节控制器的输出信号，实现对系统的自动调节和控制。

二、自动控制原理的基本原理1. 反馈原理：根据被控对象输出与设定值之间的差异，通过比较和反馈，调节控制器的输出信号，使系统达到稳定状态。

2. 控制器的选择：根据被控对象的特性和控制要求，选择合适的控制器类型，如比例控制器、积分控制器、微分控制器等。

3. 信号处理：对传感器采集到的信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的准确性和稳定性。

4. 系统建模：通过数学建模的方法，将被控对象抽象成数学模型，用于分析和设计控制系统。

三、自动控制原理的应用案例1. 工业生产：在工厂生产线上，通过自动控制系统对生产过程中的温度、压力、流量等参数进行监测和调节，提高生产效率和产品质量。

2. 交通运输：在交通信号灯控制系统中，通过自动控制原理对交通流量进行监测和调节，实现交通信号的自动切换，提高交通效率和安全性。

3. 航空航天：在飞机和火箭等航空航天器中，通过自动控制系统对飞行姿态、推力、舵面等参数进行控制和调节，确保飞行安全和航行稳定。

4. 能源管理：在能源发电和供应系统中，通过自动控制系统对电压、频率、负载等参数进行监测和调节，实现能源的高效利用和供应稳定。

自动控制原理1试题答案及评分参考一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）1 .C2 .A3 .C4 .A5 .B6 .C7 .B8 .B9 .A 10.D 11.A 12.C 13.C 14.C 15.D 16.B 17.A 18.B 19.C 20.B 二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)21.反馈控制 22.传递函数 23.时间常数T (或常量) 24.偏移程度 25.开环幅频特性 26.阶跃信号 27.相位 28.±45︒ 29.比例 30.远 三、名词解释(每小题 3 分, 共 15 分)31.指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平稳状态的能力。

32.输出变量正比于输入变量的微分（或)()(0t xk t x i =） 33.系统响应曲线达到并一直保持在允许衰减范围内的最短时间34.当乃氏图随ω增加逆时针从第二象限越过负实轴向第三象限去时，叫正穿越。

35.指当系统某个参数（如开环增益K ）由零到无穷大变化时，闭环特征根在s 平面上移动的轨迹。

四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分)36.传递函数是线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系统的物理特性和物理结构，因此说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同。

（3分）举例说明(2分)略，答案不唯一。

37.常用的方法（两方法选1即可）：其单位阶跃响应曲线在 0.632（2.5分）稳态值处，经过的时间t ＝T （2.5分）；或在 t ＝0处曲线斜率 k ＝1/T ，t s ＝（3~4）T 38.高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没有零点，它的实部比其它极点的实部的1/5还小，称其为主导极点。

（2分）将高阶系统的主导极点分析出来，利用主导极点来分析系统，相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。

（2分） 举例说明(1分)略，答案不唯一。

39.偏差信号：输入信号与反馈信号之差；（1.5分）误差信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。

自动控制原理课后答案第一章1.1 控制系统基本概念1.控制系统是由_____组成的。

答：控制器、被控制对象、反馈元件和参量元件。

2.什么是闭环控制系统？答：闭环控制系统是用反馈元件来不断地比较被控对象的输出信号与期望值之间的误差，并产生控制信号对被控对象进行校正的控制系统。

1.2 控制系统的基本组成1.控制器有哪些基本组成部分？答：控制器由输入、输出、执行器、控制器处理部分和控制算法部分组成。

2.什么是执行器？答：执行器是指负责根据控制器输出的控制信号对被控对象进行调节的装置，如电机、电磁阀等。

2.1 控制系统的数学模型1.什么是控制系统的数学模型？答：控制系统的数学模型是描述控制系统行为的方程或函数关系。

2.控制系统的数学模型可以分为哪两种？答：控制系统的数学模型可以分为时域模型和频域模型。

2.2 传递函数和状态空间模型1.传递函数和状态空间模型有什么区别？答：传递函数主要描述了控制系统的输入和输出之间的关系，而状态空间模型则描述了控制系统内部各个元件之间的状态和状态变化关系。

2.什么是传递函数？答：传递函数是指在控制系统中，输出信号与输入信号之间的关系。

3.1 控制系统的稳定性1.控制系统的稳定性是指什么？答：控制系统的稳定性是指当控制系统受到外部扰动或参数变化时，系统能够保持有限的响应，并最终趋于稳定的能力。

2.控制系统稳定性的判断方法有哪些？答：控制系统稳定性的判断方法主要有时域判据、频域判据和根轨迹法等。

3.2 稳定性判据1.什么是时域稳定性判据？答：时域稳定性判据是通过观察系统的输出响应来判断控制系统的稳定性。

2.什么是频域稳定性判据？答：频域稳定性判据是通过分析系统的频率响应来判断控制系统的稳定性。

第四章4.1 根轨迹法1.什么是根轨迹？答：根轨迹是描述控制系统极点随参数变化而在复平面上运动轨迹的曲线。

2.根轨迹法的应用有哪些？答：根轨迹法可以用于控制系统的稳定性分析和系统设计。

4.2 根轨迹的绘制方法1.根轨迹的绘制步骤有哪些？答：根轨迹的绘制步骤主要包括确定开环传递函数的特征方程，并求得其根，然后根据根的位置绘制出根轨迹。

(完整版)自动控制原理课后习题答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第1章控制系统概述【课后自测】1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。

解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。

工作原理：被控制量为衣服的干净度。

洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。

系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。

闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。

工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。

水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。

当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。

一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。

1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成各个环节分别的作用是什么解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。

各个基本单元的功能如下：（1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。

（2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。

（3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。

（4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。

常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。