华工自动控制原理平时作业参考解答过程

《自动控制原理》随堂练习参考答案1.(单选题) 闭环系统的特点不包含下列哪项（）。

A．负反馈B．控制精度较低C．可减少或消除偏差D．适应性好答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：B问题解析：2.(单选题) 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，才能改善系统性能答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：D问题解析：3.(单选题) 自动控制系统中根据某种函数规律变换控制信号，以利于改善系统的动态品质或静态性能的元件是（）。

A．比较元件B．校正元件C．测量反馈元件D．执行元件答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：B问题解析：4.(单选题) 闭环控制系统的基本环节有给定输入、比较元件、控制对象、执行元件、（）等环节。

A.测量反馈元件B.积分元件C.微分元件D.比例元件5.(单选题) 火炮自动瞄准系统的输入信号是任意函数，这就要求被控量高精度地跟随给定值变化，这种控制系统叫（）。

A.恒值调节系统B.离散系统C.随动控制系统D.数字控制系统答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：C问题解析：6.(单选题) 随动系统对（）要求较高。

A.快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：A问题解析：7.(单选题) 衡量系统稳态精度的重要指标时（）A．稳定性B．快速性C．准确性D．安全性答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：C问题解析：8.(单选题) 下面不属于对控制系统基本要求的是（）A 稳定性；B 快速性；C 准确性；D 预测性答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：D问题解析：9.(单选题) 自动控制的基本方式不包括（）。

A 开环控制；B 闭环控制；C 复合控制；D 计算机控制；10.(单选题) 实际的物理系统都是（）。

自动控制原理习题答案详解自动控制原理习题详解（上册）第一章习题解答1-2日常生活中反馈无处不在。

人的眼、耳、鼻和各种感觉、触觉器官都是起反馈作用的器官。

试以驾车行驶和伸手取物过程为例，说明人的眼、脑在其中所起的反馈和控制作用。

答：在驾车行驶和伸手取物过程的过程中，人眼和人脑的作用分别如同控制系统中的测量反馈装置和控制器。

在车辆在行驶过程中，司机需要观察道路和行人情况的变化，经大脑处理后，不断对驾驶动作进行调整，才能安全地到达目的地。

同样，人在取物的过程中，需要根据观察到的人手和所取物体间相对位置的变化，调整手的动作姿势，最终拿到物体。

可以想象蒙上双眼取物的困难程度，即使物体的方位已知。

1-3 水箱水位控制系统的原理图如图1-12所示，图中浮子杠杆机构的设计使得水位达到设定高度时，电位器中间抽头的电压输出为零。

描述图1-12所示水位调节系统的工作原理，指出系统中的被控对象、输出量、执行机构、测量装置、给定装置等。

图1-12 水箱水位控制系统原理图答：当实际水位和设定水位不相等时，电位器滑动端的电压不为零，假设实际水位比设定水位低，则电位器滑动端的电压大于零，误差信号大于零（0e >），经功率放大器放大后驱动电动机M 旋转，使进水阀门开度加大，当进水量大于出水量时（12Q Q >），水位开始上升，误差信号逐渐减小，直至实际水位与设定水位相等时，误差信号等于零，电机停止转动，此时，因为阀门开度仍较大，进水量大于出水量，水位会继续上升，导致实际水位比设定水位高，误差信号小于零，使电机反方向旋转，减小进水阀开度。

这样，经反复几次调整后，进水阀开度将被调整在一适当的位置，进水量等于出水量，水位维持在设定值上。

在图1-12所示水位控制系统中，被控对象是水箱，系统输出量水位高，执行机构是功率放大装置、电机和进水阀门，测量装置浮子杠杆机构，给定和比较装置由电位器来完成。

1-4 工作台位置液压控制系统如图1-13所示，该系统可以使工作台按照给定电位器设定的规律运动。

第一章绪论当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对10题。

1. 闭环系统的特点不包含下列哪项（）。

A •负反馈B •控制精度较低C .可减少或消除偏差D .适应性好答题：' A. '* B. ' C. D.（已提交）参考答案：B问题解析：2. 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，才能改善系统性能答题：A.釦” [2|c. ^M D.（已提交）参考答案：D问题解析：3. 自动控制系统中测量被控量并进行信号转换，再反馈到输入端的元件是（）。

A •比较元件B •校正元件C •测量反馈元件D •执行元件答题： A. B. * C. D.（已提交）参考答案：C问题解析：4. 火炮自动瞄准系统的输入信号是任意函数，这就要求被控量高精度地跟随给定值变化，这种控制系统叫（）。

A. 恒值调节系统B.离散系统C.随动控制系统D.数字控制系统答题：匚]A. B. * C.「I ID.（已提交）参考答案：C问题解析：5. 随动系统对（）要求较高。

A. 快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数答题：f A. ' B. ' C. D.（已提交）参考答案：A问题解析：6. 衡量系统稳态精度的重要指标时（）A •稳定性B •快速性C •准确性D •安全性答题：• A. B. C. D.（已提交）参考答案：C问题解析：7. 自动控制系统的主要特征是（）。

A •在结构上具有负反馈通路，以求得偏差信号B .由偏差产生控制作用以便纠正偏差C •系统开环D .控制的目的是减少或消除偏差答题：# A. * B. C. * D.（已提交）参考答案：ABD问题解析：8. 自动控制系统按照不同的分类原则有不同的分类结果，下列系统哪些是按照同一原则进行分类的（）。

A •连续系统B •程序控制系统C •恒值控制系统D •随动系统答题： A.庁I B. C.二I D.（已提交）参考答案：BCD问题解析：9. 自动控制系统按描述元件的动态方程分（）。

自动控制原理作业1． 试将下列系统得结构图化简(本题10分)(说明:本题考查对 第二章第三节 系统结构图化简及等效变换得掌握程度,该类题目有两种求解方法。

第一种求解方法可参见课本44~47页得例题2-11、2-12、2-13等。

第二种方法可利用46页公式2-82,两种方法结果一样。

)2、 已知单位负反馈系统得开环传递函数如下,试确定使系统稳定得开环放大系数K 得取值范围。

(本题10分)()(1)(4)K K G s s s s =++(说明:本题考查对 第三章第一节 劳斯稳定判据得理解与应用,可参见课本67页例题3-6。

一样得求解思路)3、已知单位负反馈系统开环传递函数210()+（s 2）=G s s 。

(本题20分) 1)试判断该系统属于几型系统。

2)系统得开环放大系数K 就是多少？3)试判断该系统就是否稳定。

4)试求在输入信号2()5=r t t 作用下,系统得稳态误差就是多少。

(说明:本题考查对第三章第六节 稳态误差相关知识得理解与计算。

可参见课本105页表3-6得总结及例题3-16。

)4、 某单位负反馈系统得开环传递函数如下,试求解以下性能指标:峰值时间p t ,调解时间s t ,超调量%σ。

(本题15分) ()10() 3.16G s s s =+5、 已知某系统得开环传递函数10()(21)(81)k G s s s =++,试绘制系统得对数幅频特性图,要求画图标明转折频率及斜率变化,必过点等必要数据,给出必要得计算过程与说明。

(本题15分)(说明:本题考查对 第五章第四节 系统开环频率特性得绘制要点,可参见课本213~217页,对绘制步骤有详细得说明,绘制要点就是确定低频渐近线斜率、转折频率、及转折后斜率得变化量。

可参瞧课本作业题5-8。

一样得求解思路)6、 已知系统得开环传递函数()(1)(5)gk K G s s s s =++,绘制该系统得根轨迹。

(本题10分)(说明:本题考查对 第四章第二节 系统根轨迹得绘制要点得理解,可参见课本141~155页得内容与例题4-4,4-14等。

自动控制原理课后习题答案自动控制原理课后习题答案自动控制原理是一门应用广泛的学科，它研究如何利用各种控制方法和技术，使得系统能够自动地实现预期的目标。

在学习这门课程的过程中，我们常常会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些常见的自动控制原理课后习题的答案。

1. 什么是反馈控制系统？它的优点是什么？反馈控制系统是指通过测量系统输出信号，并将其与预期的参考信号进行比较，然后根据比较结果对系统进行调整的控制系统。

其优点包括：能够减小外部干扰对系统的影响，提高系统的稳定性和鲁棒性；能够根据系统实时的状态进行调整，使得系统能够更好地适应变化的工作环境；能够实现对系统输出的精确控制，提高系统的性能。

2. 描述比例控制器、积分控制器和微分控制器的工作原理。

比例控制器根据系统输出信号与参考信号的差异，按照一定的比例关系进行控制输出。

其工作原理是通过调节控制器输出信号与系统输入信号之间的比例关系，来实现对系统的控制。

积分控制器根据系统输出信号与参考信号的差异的积分值，进行控制输出。

其工作原理是通过积分计算，将系统输出信号与参考信号之间的差异进行累加，然后根据累加值来调节控制器输出信号，以实现对系统的控制。

微分控制器根据系统输出信号与参考信号的差异的变化率，进行控制输出。

其工作原理是通过对系统输出信号与参考信号之间的差异进行微分计算，然后根据微分值来调节控制器输出信号，以实现对系统的控制。

3. 什么是PID控制器？它的控制算法是怎样的？PID控制器是一种常用的控制器，它由比例控制器、积分控制器和微分控制器组成。

其控制算法是根据系统输出信号与参考信号的差异，按照比例、积分和微分的方式进行控制输出。

PID控制器的控制算法可以表示为：输出信号= Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，Kp为比例增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益，e(t)为系统输出信号与参考信号的差异，de(t)/dt为差异的变化率。

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缺点.解答：1开环系统(1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。

用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。

(2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。

因此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优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。

它是一种按偏差调节的控制系统。

在实际中应用广泛。

⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。

1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？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馈。

闭环控制系统常采用负反馈。

由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。

例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。

1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？（1）22()()()234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+（2）()2()y t u t =+（3）()()2()4()dy t du t ty t u t dt dt +=+（4）()2()()sin dy t y t u t t dt ω+=（5）22()()()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++=（6）2()()2()dy t y t u t dt +=（7）()()2()35()du t y t u t u t dtdt =++⎰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示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。

第三章3－3 已知各系统的脉冲响应，试求系统的闭环传递函数()s Φ：()()1.25(1)()0.0125;(2)()510sin 445;(3)()0.11t t k t e k t t t k t e --==++=-解答： （1） []0.0125()() 1.25s L k t s Φ==+（2）[])222223222()()5sin 4cos 4544451116s L k t L t t t s s s s s s s s ⎡⎤Φ==+⎢⎥⎣⎦⎫=++⎪++⎭⎫++⎪⎝⎭=⎛⎫+ ⎪⎝⎭（3）[]()111()()0.1110313s L k t s s s s ⎡⎤⎢⎥Φ==-=⎢⎥+⎢⎥+⎣⎦ 3-4 已知二阶系统的单位阶跃响应为)6.1sin(5.1210)(1.532.1︒-+-=t t h et试求系统的超调量σ%，峰值时间tp和调节时间ts.解答：因为0<ξ<1，所以系统是欠阻尼状态。

阻尼比ξ=cos(1.53︒)=0.6，自然频率26.0/2.1==w n， 阻尼振荡频率wd=6.16.01212=-⨯=-=ξw w n d1． 峰值时间tp的计算96.16.1===ππwt dp2． 调节时间t s 的计算9.226.05.35.3=⨯==w t ns ξ3． 超调量σ%的计算%48.9%1006.0%100%221/6.01/=⨯=⨯=-⨯---eeππξξσ3-5设单位反馈系统的开环传递函数为)6.0(14.0)(++=s s s s G ，试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。

解答：方法一：根据比例-微分一节推导出的公式)135(6.014.0)12/()1()(+⨯⨯+=++=s s s s s s K s G w T n d ξ1)5.2(4.0114.0)6.0(14.01)6.0(14.0)2()(1)()(22222+++=+++=+++++=+++=+=s s s s s s s s s s s zs z S G s G s s s w w s w nn dn ξφ)1()](1[12)1sin(1)(222222ξξξξξξξπψξddnddndnn ddn tarctg z arctg z r t w r t h www w zw e n d -+--+-=-+-=ψ+-+=-把z=1/Td=2.5,1=wn,5.0=ξd 代入可得)3.8323sin(5.005.11)7.9623sin(5.005.11)( ---=--+=t e t t e t t h峰值时间的计算0472.1)1(2=-=ξξβdddarctg ，-1.6877=ψ158.312=--=ξβψdndpwt超调量得计算%65.21%10011%22=⨯--=-ξξξσddetrpd调节时间得计算29.6)ln(21ln )2ln(2131222=--+-+=-ww w z t ndn n d sd z ξξξ方法二：根据基本定义来求解闭环传递函数为114.0)6.0(14.01)6.0(14.0)(1)()(2+++=+++++=+=s s s s s s s s S G s G s s φ当输入为单位阶跃函数时 )232()21(21.0)232()21(2)21(116.01)1(14.0)(22++-++++-+=++--+=+++=s s s s s s s s s s s C s s 得单位阶跃响应)23sin(1.0)23cos(1)(2121t t t h e et --⨯--=)3.8423sin(121+-=-t et )0(≥t 1． 峰值时间tp的计算 对h(t)求导并令其等于零得-0.5023)23cos()23sin(3.843.842121=⨯+-+︒-︒-t e t ep p t t p p3)23tan(3.84=+︒t p t p =2.9 2. 超调量σ%的计算%100)()()(%⨯∞∞-=h h h t p σ=17.49%3. 调节时间t s 得计算05.0)84.523sin(21≤-⨯-t est s5.33=t s 3-6.已知控制系统的单位阶跃响应为6010()10.2 1.2t t h t e e --=+- ，试确定系统的阻尼比ζ和自然频率n ω。

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。

当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对10题。

1.闭环系统的特点不包含以下哪项〔〕。

A．负反应 B．控制精度较低C．可减少或消除偏差 D．适应性好答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：B问题解析：2.系统采用负反应形式连接后，那么 ( )。

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，才能改善系统性能答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：D问题解析：3.自动控制系统中测量被控量并进行信号转换，再反应到输入端的元件是〔〕。

A．比拟元件 B．校正元件C．测量反应元件 D．执行元件答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：C问题解析：4.火炮自动瞄准系统的输入信号是任意函数，这就要求被控量高精度地跟随给定值变化，这种控制系统叫〔〕。

A.恒值调节系统B.离散系统C.随动控制系统D.数字控制系统答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：C问题解析：5.随动系统对〔〕要求较高。

A.快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：A问题解析：6.衡量系统稳态精度的重要指标时〔〕A．稳定性 B．快速性 C．准确性 D．平安性当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对10题。

1.控制系统的数学模型形式丰富，以下属于复域中的数学模型是〔〕A.微分方程B.传递函数C.频率特性D.结构图答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：B问题解析：2.以下有关控制系统的数学模型描述错误的选项是〔〕A.微分方程是在时间域内描述系统动态性能的数学模型B.线性微分方程经过拉氏变换，即可得到传递函数C.根轨迹法是建立在传递函数模型根底上的D.传递函数仅可以表征系统的动态性能答题： A. B. C. D. 〔已提交〕参考答案：D问题解析：3.关于传递函数，错误的说法是〔〕。