自动控制复习题改增加答案版2

复习题一、 填空题1、典型二阶振荡环节，当0<ξ<0.707时，谐振频率m ω与自然频率n ω 的关系是 ；2、反馈控制系统是根据给定值和__________的偏差进行调节的控制系统；3、对自动控制系统的基本要求是 、 、 ；4、负反馈根轨迹起始于 ；5、当开环增益一定时，采样周期越 ，采样系统稳定性越 ；6、串联校正装置可分为超前校正、滞后校正和__________；7、理想继电特性的描述函数是 ；9、对数幅频渐近特性在低频段是一条斜率为－20dB ／dec 的直线，则系统存在 个积分环节。

10、串联超前校正后，校正前的穿越频率ωC 与校正后的穿越频率C ω'的关系，是 。

11、对1800根轨迹，始于 。

12、当开环增益一定时，采样周期越大，采样系统稳定性越 ； 13、传递函数的定义是 。

14、二阶线性控制系统的特征多项式的系数大于零是稳定的 条件。

15、要求系统快速性和稳定性好，则闭环极点应在 附近。

16、比例微分环节G(s)=1+T s 的相频特性为)(ωA =_______________。

17、线性定常系统的稳态速位置误差系数定义为 ； 18、比例微分环节G(s)=1+T s 的幅频特性为)(ωA =_______________。

19、对数幅频渐近特性在低频段是一条斜率为－40dB ／dec 的直线，则系统有 个积分环节存在。

20、串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωC 与校正后的穿越频率C ω'的关系，是 。

21、对1800根轨迹，实轴上根轨迹段右边开环零极点数之和应为 。

22、当采样周期一定时，加大开环增益会使离散系统的稳定性变 。

27、线性定常系统的稳态速度误差系数定义为 ；28、零阶保持器的传递函数是29、线性定常系统的稳态误差与 和 有关； 31、对自动控制系统的基本要求是 、 、 ； 32、要求系统快速性好，则闭环极点应距虚轴较 ；33、当采样周期一定时，加大开环增益会使离散系统的稳定性变 ；34、无纹波最少拍系统比有纹波最少拍系统所增加的拍数是 ； 35、实轴上根轨迹段右边开环零极点数之和应为36、线性定常系统的稳态误差与 、 有关 37、在伯德图中反映系统动态特性的是 ；38、对于欠阻尼的二阶系统，当阻尼比ξ 则超调量 。

Q=K P
式中 K 为比例常数， P 为阀门前后的压差。若流量 Q 与压差 P 在其平衡点 (Q0 , P0 ) 附近作微小变化，试导出线性化
方程。 解：
设正常工作点为 A，这时 Q0 = K P0
在该点附近用泰勒级数展开近似为：
y
=
f
(
x0
)
+

df (x) dx

x0
(
x
−
x0
)
即 Q − Q0 = K1 (P − P0 )
其中 K1
= dQ dP P=P0
=
1K 2
1 P0
2-7 设弹簧特性由下式描述：
F = 12.65 y1.1
其中，是弹簧力；是变形位移。若弹簧在变形位移附近作微小变化，试推导的线性化方程。 解：
设正常工作点为 A，这时 F0
=
12.65
y1.1 0
在该点附近用泰勒级数展开近似为：
2-3 试证明图2-58(ａ)的电网络与(b)的机械系统有相同的数学模型。
2
胡寿松自动控制原理习题解答第二章
图 2-58 电网络与机械系统
1
解：（a）：利用运算阻抗法得： Z1
=
R1
//
1 C1s
=
R1 C1s
R1
+
1 C1s
=
R1 = R1 R1C1s + 1 T1s + 1
Z2
=
R2
+
1 C2s
(C2
+
2C1 )
du0 dt
+ u0 R
=
C1C2 R
d 2ui dt 2

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2-5 求图示运算放大器构成的网络的传递函数。
题 2-5 图
2-6 已知系统方框图如图所示，试根据方框图简化规则，求闭环传递函数。
题 2-6 图
2-7
分别求图示系统的传递函数 C1 (s) 、 C2 (s) 、 C1 (s) 、 C2 (s) R1 (s) R1 (s) R2 (s) R2 (s)
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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）
i2
i1
C1
R1
U1
R2
U2
C2
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 ess; （2） 当输入 r(t)=1(t)，n(t)=1(t)时，系统的稳态误差 ess; （3） 若要减小稳态误差，则应如何调整 K1，K2？（15 分）
（2） 三阶系数的一对主导极点为 s1,2 1 j2 ，求同时满足上述条件的开环传递函 数G(s) 。
3 – 10 系统结构图如图所示，试求当 0 时，系统的 和
n 之值，如要求 =0.7，试确定参数 。
题 3-10 图
3 – 11 设单位反馈系统的开环传递函数如下，试确定系统稳定时 K 的取值范围。
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
答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html
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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。

19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。

21、对于线性系统，相位裕量愈⼤则系统的相对稳定性越好。

22、根据校正装置的相位特性，⽐例微分调节器属于相位超前校正装置，⽐例积分调节器属于相位滞后校正装置，PID调节器属于相位滞后-超前校正装置。

23、PID调节中的P指的是⽐例控制器，I是积分控制器，D是微分控制器。

24、离散系统中信号的最⾼频谱为ωmax，则采样频率ωs应保证ωs>=2ωmax条件。

26、在离散控制系统分析⽅法中，把差分⽅程变为代数⽅程的数学⽅法为Z变换。

27、离散系统中，两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以串联⽅式连接，连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1(z)G2(z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2(z)。

28、根据系统的输出量是否反馈⾄输⼊端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。

29、家⽤空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统；30、经典控制理论的分析⽅法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。

⼆、基本知识21A.C.2A34A、50B5A、超调6A.07A.⾮最⼩相位系统B.最⼩相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、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与参数，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。

自动控制类考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1. 自动控制系统中，开环系统与闭环系统的主要区别在于（）。

A. 是否有反馈B. 控制器的类型C. 系统的稳定性D. 系统的响应速度答案：A2. 在自动控制系统中，系统稳定性的判断依据是（）。

A. 系统响应曲线B. 系统误差C. 系统传递函数D. 系统开环增益答案：C3. 比例控制器（P控制器）的主要特点是（）。

A. 无静差B. 有静差C. 响应速度慢D. 响应速度快答案：B4. 积分控制器（I控制器）的主要作用是（）。

A. 消除静差B. 增加系统的稳定性C. 提高系统的响应速度D. 减少系统的超调答案：A5. 微分控制器（D控制器）的主要作用是（）。

A. 消除静差B. 增加系统的稳定性C. 提高系统的响应速度D. 减少系统的超调答案：D6. 在自动控制系统中，超调量通常用来衡量系统的（）。

A. 稳定性B. 响应速度C. 稳定性和响应速度D. 稳定性和精度答案：C7. 系统的时间常数τ与系统的（）有关。

A. 响应速度B. 稳定性C. 精度D. 所有选项答案：A8. 系统增益Kp与系统的（）有关。

A. 响应速度B. 稳定性C. 精度D. 所有选项答案：A9. 在自动控制系统中，系统的稳态误差与系统的（）有关。

A. 系统类型B. 输入信号C. 系统增益D. 所有选项答案：D10. 系统动态性能的常用评价指标包括（）。

A. 响应速度B. 稳定性C. 超调量D. 所有选项答案：D11. 系统静态性能的常用评价指标包括（）。

A. 精度B. 稳定性C. 响应速度D. 所有选项答案：A12. 在自动控制系统中，系统的频率响应特性可以用来分析系统的（）。

A. 动态性能B. 静态性能C. 稳定性D. 所有选项答案：A13. 系统的根轨迹图可以用来分析系统的（）。

A. 动态性能B. 静态性能C. 稳定性D. 所有选项答案：C14. 在自动控制系统中，系统的零点和极点可以用来分析系统的（）。

uo
2-6-b 用运算放大器组成的有源电网络如 力所示,试采用复数阻抗法写出它们的传 力所示 试采用复数阻抗法写出它们的传 递函数。 C 递函数。
R2 ui R1 －∞ ＋ ＋ R3
uo R4 R5
UO (R2R3SC+R2+R3)(R4+R5) = － UI R1(R3SC+1)R5 R2R3 (R4+R5)(R2+R3)( SC+1) R2+R3 =－ － R1R5(R3SC+1) R5 UO(R3SC+1) R4+ R5 =－ － R2R3SC+R2+R3 R5 R5 UO UO UI R4+ R5 R4+ R5 =－ － R3 R1 R3 R2 ＋ SC R3 SC＋ 1 ＋ R2 ＋ 1 R3 ＋ SC
IL R2 UL sL ＋ Cs UO
-
I
C
UC=UO+UL
2-6-a 用运算放大器组成的有源电网络如图 所示,试采用复数阻抗法写出它们的传递函数 试采用复数阻抗法写出它们的传递函数。 所示 试采用复数阻抗法写出它们的传递函数。 电路等效为: 解:电路等效为 电路等效为 UO =－ R2 ＋R3 R2 SC＋1 UI UO =－ R1 1 R2· SC ＋ 1 R3 R2＋ SC
s=0
1 s
(2-4-2)
求下列微分方程。 求下列微分方程。
d3y(t) d2y(t) dy(t) 初始条件: 初始条件 3 +4 dt2 +29 dt =29, dt · y(0)=0 , y(0)=17 , · · y(0)=-122 解:
2-5-a 试画题 图所示电路的动态结构图 并 试画题2-1图所示电路的动态结构图 图所示电路的动态结构图,并 求传递函数。 求传递函数。 ＋ uc － 解:ui=R1i1+uo ，i2=ic+i1 duc ic=C dt UI(s)=R1I1(s)+UO(s) I2(s)=IC(s)+I1(s) UI(s)-UO(s) =I1(s) 即: R1

梅森公式求得的传递函数：
P
1
n k 1
pk k

P11 P22

G6

1

G1G2G3G4G5 G2G3H2 G3H1
G3G4
H3
2-15(c) 试用梅森公式求下图的传递函数C(s)/R(s).
梅森公式求得的传递函数：
P
ed(1 bg) abcd
1 (af bg ch ehgf ) afch
(3) 代入初始条件，得到输出量的拉氏形式:
d 2c(t) 3 dc(t) 2c(t) 2r(t)
dt 2
dt
s2C(s) sc(0) c(0) 3{sC(s) c(0)} 2C(s) 2R(s)
s2C(s) s 3sC(s) 3 2C(s) 2 s
与前向通路的P1（增益=ed）对应的余子式Δ1?
1 1 bg
与前向通路的P1（增益=abcd）对应的余子式Δ2?
梅森公式求得的传递函数：
2 1
P

1
n k 1
pk k

P11 P22
1 (af
ed(1 bg) abcd bg ch ehgf ) afch
2-6.已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 c(t) 1 e2t et
试求系统的传递函数和脉冲响应。
第一步：对系统响应进行拉氏变换
C(s) 1 1 1 s2 4s 2 1 s2 4s 2 R(s) s s 2 s 1 (s 1)(s 2) s (s 1)(s 2)
3 1
(s)

1
n k 1

《自动控制工程基础》一、单项选择题 ：1． 线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( C )A ． 线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。

B ． 线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。

C ． 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。

D ． 线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。

2．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的( B )A ．代数方程B ．特征方程C ．差分方程D ．状态方程3． 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是（ D ）A ．脉冲函数B ．斜坡函数C ．抛物线函数D ．阶跃函数4．设控制系统的开环传递函数为G(s)=10，该系统为 （ B）s(s 1)(s 2)A ．0 型系统B ．I 型系统C ．II 型系统D ．III 型系统5．二阶振荡环节的相频特性( )，当时，其相位移 ( ) 为( B)A ．-270°B ． -180°C ．-90°D ．0°6. 根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为( A )A. 恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B. 反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D. 连续控制系统和离散控制系统7．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为 G(s)，反馈通道的传递函数为 H(s) ，则其等效传递函数为( C )A ．G(s)1G(s)B ．1 1 G(s)H(s)C ．G(s)G(s)G(s)H (s)D ．1 1 G( s) H(s)K 的时间常数 T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间8． 一阶系统 G(s)=Ts + 1( A)A ．越长B ．越短C ．不变D ．不定9．拉氏变换将时间函数变换成（ D）C．单位脉冲函数 D ．复变函数10．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（D）A．系统输出信号与输入信号之比B．系统输入信号与输出信号之比C．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比11．若某系统的传递函数为G(s)=K，则其频率特性的实部R(ω )是（ A）Ts1A ．KB ． -K12T 2 2 T 21C．K D ． -K1T T112.微分环节的频率特性相位移θ (ω )=(A)A. 90°B. -90 °C. 0°D. -180 °13.积分环节的频率特性相位移θ (ω )=(B)A. 90°B. -90 °C. 0°D. -180 °14.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（C）A. 输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件15.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的(C)A. 充分条件B. 必要条件C.充分必要条件D. 以上都不是16.有一线性系统，其输入分别为u1(t) 和 u2 (t) 时，输出分别为y1(t) 和 y2 (t) 。

k (x x ) f ( dx1 dy )
（1）
1
1
dt dt
对B点有
f ( dx1 dy ) k y dt dt 2
（2）
联立式（1）、（2）可得：
dy k1k2 y k1 dx dt f (k1 k2 ) k1 k2 dt
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u f 正好等于给定电压ur 。 此时， ue ur u f 0 ，故u1 ua 0 ，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uc 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。
第一章 自动控制的一般概念 习题及答案
1-1 根据题 1-15 图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成： (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： a d ， b c ；
（2）系统方框图如图解 1-1 所示。
1-2 题 1-16 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。
图 1-16 仓库大门自动开闭控制系统
1
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。
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

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 B.90- C.45 D.45-12、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 。

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。

自动控制原理复习题（二）一、选择题1、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：A. 1011s s ++C. 210.51s s ++B. 1010.11s s ++ D. 0.11101s s ++2、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点：A. 准确度越高 C. 响应速度越快B. 准确度越低 D. 响应速度越慢3、已知系统的传递函数为1s Ke TS τ-+，其幅频特性()G j ω应为： A. 1Ke T τω-+τω-B. 1Ke T τωω-+4、梅逊公式主要用来（ ）A. 判断稳定性 C. 求系统的传递函数B. 计算输入误差 D. 求系统的根轨迹5、 适合应用传递函数描述的系统是： A. 单输入，单输出的线性定常系统；B. 单输入，单输出的线性时变系统；C. 单输入，单输出的定常系统；D. 非线性系统。

6、对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。

A. 微分 C. 加减B. 相乘 D. 相除 7、直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）A. 比较元件C. 执行元件B.给定元件D. 放大元件8、二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是（）A. 上升时间C. 调整时间B.峰值时间D. 最大超调量9、在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（）来求得输出信号的幅值。

A. 相位C. 稳定裕量B.频率D. 时间常数10、已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（）A. 0.707 C. 1B.0.6 D. 011、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差*()E S之间有如下关系：A.* ()()() E S H S E S=⋅C.*()()()()E S G S H S E S=⋅⋅B.*()()()E S H S E S=⋅D.*()()()()E S G S H S E S=⋅⋅12、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A. 闭环零点和极点C. 闭环极点B.开环零点D. 阶跃响应13、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：A.*(2) (1) K s s s-+C.*2(31)Ks s s+－B.*(1)(5Ks s s-+）D.*(1)(2)K ss s--14、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A. 低频段C. 高频段B.开环增益D. 中频段15、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（）A. 充分条件C. 充分必要条件B.必要条件D. 以上都不是16、以下关于系统稳态误差的概念正确的是（ C ）A. 它只决定于系统的结构和参数B.它只决定于系统的输入和干扰C. 与系统的结构和参数、输入和干扰有关D. 它始终为0非线性系统17、当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差为（）A. 0 C. 1/kB.0.1/k D.18、开环控制的特征是（）A. 系统无执行环节C. 系统无反馈环节B.系统无给定环节D. 系统无放大环节19、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（）A. 相位滞后校正C. 微分调节器B.相位超前校正D. 积分调节器20、在信号流图中，只有（）不用节点表示。

自动控制原理中及复习试题材料答案解析(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《自动控制原理》综合复习资料一、简答题1、常见的建立数学模型的方法有哪几种各有什么特点解：分析法（机理建模法）、实验法（系统辨识）和综合法。

机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限综合法：以上两种方法的结合通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点2、常用改善二阶系统得措施有哪些，并对其简介？比例—微分控制；测速反馈控制；解：比例—微分控制：系统同时受误差信号和误差微分信号的双重控制，可改善系统性能而不影响稳态误差；测速反馈控制：将速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，可增大系统阻尼，改善系统动态性能3、自动控制原理中，对线性控制系统进行分析的方法有哪些解：时域分析法、根轨迹法、频率特性法4、减小稳态误差的措施主要有解：增大系统开环增益或扰动作用点前系统的前向通道增益；在系统的前向通道或主反馈通道设置串联校正环节；采用串级控制抑制内回路扰动5、系统的性能指标有哪些？解：控制系统在典型输入信号作用下性能指标由动态性能指标和稳态性能指标组成；系统动态性能指标有：延迟时间；上升时间；峰值时间；调节时间；超调量；系统的稳态性能指标：稳态误差6、判断线性定常系统稳定的方法有哪几种？解：劳斯判据；赫尔维茨判据；根轨迹法；频率稳定判据；柰氏判据二、计算题1、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。

解：列写电路方程：⎪⎩⎪⎨⎧+==+=+=2222111C C C C R C CC i u R i u i i i i u u u 其中，⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨==t uC C C R tuC C d d C i R u i d 222111111化简得：()()i tui t ui c t uc t uc u d dC R R C d d C R C R u d d C R C R R C d d C R C R +++=++++2211222211222111222211由拉氏变换得：1)(1)()()()(22211122211221122211+++++++==s C R C R C R s C R C R s C R C R s C R C R s U s U s G i C2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数解：由Mason 公式得闭环传函∆∆=Φ∑=nk kk P s 1)(由方框图得，系统只有一条前向通道，即1=n ， +-+-=∆∑∑∑3211l l l12211H G G G l+-=∑，032===∑∑ l l所以得12211H G G G -+=∆11G P =，121H G =∆所以系统传递函数1221121111)(H G G G H G G P s -+=∆∆=Φ 3、已知二阶系统方框图如图所示如要求：(1）由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为；(2) 系统的暂态调节时间3=s t 秒（%5±误差带）；试求二阶系统闭环传函。

（勤奋、求是、创新、奉献）2011～2012 学年第二学期考试试卷主考教师：__ ______学院班级__________ 姓名__________ 学号___________ 《自控原理与系统》课程试卷B参考答案及评分标准（本卷考试时间120 分钟）一、判断题（本题共10小题，每小题1分，共10分）1. 开环控制系统与闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输入端的反馈通道（√）2. 直流电动机改变电枢电压调速是恒功率调速，弱磁调速是恒转矩率调速（×）3. 调速范围是指电动机在空载情况下，电动机的最高转速和最低转速之比（×）4. 当系统的机械特性硬度相同时，理想空载转速越低静差率越小（×）5. 电流截止负反馈是一种只在调速系统主电路过电流下起负反馈调节作用的方法，用来限制主回路过电流（√）6. 在转速负反馈系统中若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压比开环时给定电压相同相应地提高1+K倍（√）7. 在电枢反并联可逆系统中，当电动机正向制动时，正向晶闸管交流器的控制角α＞90度处于逆变状态(×)8. 电压负反馈调速系统调速精度要比转速负反馈调速系统好些（×）9. 通常情况下，他励直流电动机额定转速以下的转速调节，靠改变加在电枢两端的电压，而在额定转速以上的转速调节靠减弱磁通（√）10.速度电流双闭环直流调速系统，在突加负载时，调节作用主要靠电流调节器来消除转速偏差（×）二、选择题（本题共15小题，每小题1分，共15分）1. 控制系统输出量【被控量】只能受控于输入量,输出量不反送到输入端参与控制的系统称为（C）A.复合控制系统B.闭环控制系统C.开环控制系统D.反馈控制系统2. 调速系统的调速范围和静差率这两个指标（B）A.互不相关B.互相制约C.互相补充D.可以任意确定3. 电压负反馈调速系统通过稳定直流电动机电枢电压来达到稳定电动机转速的目的，其原理是电枢电压的变化与（A）A.转速的变化成正比B.转速的变化成反比C.转速的变化平方成正比4. 在直流调速系统中当电流截止负反馈参与系统调节作用时说明调速系统主电路电流（ A ）A.过大B.正常C.过小D.较小5. 晶闸管——电动机系统的主回路电流继续时，其机械特性具有（C ）A.电枢电压越高，特性硬度越软B.理想空载转速不变，特性硬度显著变软C.理想空载转速升高，特性硬度显著变软D.理想空载转速不变，特性硬度逐渐变硬6. 当输入电压相同时，积分调节器的积分时间越大，则输出电压上升斜率（A ）A.越小B.越大C.不变D.可大可小7. 在转速负反馈系统中，闭环系统的静态转速降为开环系统静态转速降的（D ）A. 2+KB. 1+KC.1/（1+2k）D. 1 / (1+k)8. 转速负反馈调速系统对检测反馈元件和给定电压给定的转速扰动（A ）补偿能力A.没有B.有 C .对前者有补偿 D.对前者无补偿对后者有9. 直流调速系统中，当负载增加以后转速下降，可通过负反馈环节的调节作用使转速有所回升，系统调节前后，电动机主电路电流将（A）A.增加B.减小C.不变D.不能确定10. 在转速负反馈直流调速系统中，当负载变化时，电动机转速也跟着变化，其原因是( B )A.整流电压的变化B.电枢回路电压降的变化C.控制角的变化D.温度的变化11. 带有电流截止负反馈的调速系统为了使电流截止负反馈参与调节后机械特征曲线下垂段更陡一些，应把负反馈取样电阻阻止选得（A）A.大一些B.小一些C.接近无穷大D.等于零12. 在电压负反馈调速系统中加入电流正反馈的作用时当负载电流增加时，晶闸管变流器输出电压（B ）从而转速降减小，系统的静特性变硬A.减少B.增加C.不变D.微减少13. 在电压负反馈调速系统中加入电流正反馈的作用时当负载电流增加时，晶闸管变流器输出电压（A）从而转速将减小，系统的静特性变硬A.减少B.增加C.不变D.微减少14. 双闭环调速系统包括电流环和速度换，其中两环之间的关系是（A）A.电流环为内环，速度换为外环B.电流环为外环，速度环为内环C.电流环为内环，速度换也为内环D.电流环为外环，速度换也为外环15. 在转速电流双闭环调速系统中，如要使主回路最大允许电流值减小，应是（C）A.转速调节器输出电压限幅值增加B.电流调节器输出电压限幅值增加C.转速调节器输出电压限幅值减小D.电流调节器输出电压限幅值减小三、画图题（本题共4小题，共33分）1.如图所示为炉温自动控制系统原理示意图。

自动控制原理复习题（二）一、选择题1、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：A. 1011s s ++C. 210.51s s ++B. 1010.11s s ++ D. 0.11101s s ++2、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点：A. 准确度越高 C. 响应速度越快B. 准确度越低 D. 响应速度越慢3、已知系统的传递函数为1s Ke TS τ-+，其幅频特性()G j ω应为： A. 1Ke T τω-+τω-B. 1Ke T τωω-+4、梅逊公式主要用来（ ）A. 判断稳定性 C. 求系统的传递函数B. 计算输入误差 D. 求系统的根轨迹5、 适合应用传递函数描述的系统是： A. 单输入，单输出的线性定常系统；B. 单输入，单输出的线性时变系统；C. 单输入，单输出的定常系统；D. 非线性系统。

6、对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。

A. 微分 C. 加减B. 相乘 D. 相除 7、直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）A. 比较元件C. 执行元件B.给定元件D. 放大元件8、二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是（）A. 上升时间C. 调整时间B.峰值时间D. 最大超调量9、在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的（）来求得输出信号的幅值。

A. 相位C. 稳定裕量B.频率D. 时间常数10、已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（）A. 0.707 C. 1B.0.6 D. 011、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差*()E S之间有如下关系：A.* ()()() E S H S E S=⋅C.*()()()()E S G S H S E S=⋅⋅B.*()()()E S H S E S=⋅D.*()()()()E S G S H S E S=⋅⋅12、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A. 闭环零点和极点C. 闭环极点B.开环零点D. 阶跃响应13、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是：A.*(2) (1) K s s s-+C.*2(31)Ks s s+－B.*(1)(5Ks s s-+）D.*(1)(2)K ss s--14、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A. 低频段C. 高频段B.开环增益D. 中频段15、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（）A. 充分条件C. 充分必要条件B.必要条件D. 以上都不是16、以下关于系统稳态误差的概念正确的是（ C ）A. 它只决定于系统的结构和参数B.它只决定于系统的输入和干扰C. 与系统的结构和参数、输入和干扰有关D. 它始终为0非线性系统17、当输入为单位加速度且系统为单位反馈时，对于I型系统其稳态误差为（）A. 0 C. 1/kB.0.1/k D.18、开环控制的特征是（）A. 系统无执行环节C. 系统无反馈环节B.系统无给定环节D. 系统无放大环节19、若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（）A. 相位滞后校正C. 微分调节器B.相位超前校正D. 积分调节器20、在信号流图中，只有（）不用节点表示。

第五章 线性系统的频域分析与校正练习题及答案—-25—12 已知)(1s G 、)(2s G 和)(3s G 均为最小相角传递函数,其近似对数幅频特性曲线如图5—79所示。

试概略绘制传递函数 G s G s G s G s G s 412231()()()()()=+的对数幅频、对数相频和幅相特性曲线.解:（1) L K 11204511()lg .ω== ∴=K 1180则： G s K 11()=(2） G s K s s 22081()(.)=+20201022lg /lg K K ω== ， K 21= （3)L K K 333202001110()lg lg .ωω===s s K s G K 9)(,9111.01333====∴（4） G s G G G G 412231()=+ 将G G G 123,,代入得:G s s s 41801251()(.)=+对数频率特性曲线如图解5—12（a ）所示，幅相特性曲线如图解5—12（b)所示:图解5—12 (a） Bode图 (b） Nyquist图5-13试根据奈氏判据，判断题5—80图(1）～（10）所示曲线对应闭环系统的稳定性。

已知曲线（1）~(10）对应的开环传递函数如下（按自左至右顺序）。

题号开环传递函数P N NPZ2-=闭环稳定性备注1 G sKT s T s T s()()()()=+++1231110 -1 2 不稳定2 G sKs T s T s()()()=++12110 0 0 稳定3 G sKs Ts()()=+210 —1 2 不稳定4 G s K T s s T s T T ()()()()=++>12212110 0 0 稳定 5 G s K s ()=30 -1 2 不稳定 6 G s K T s T s s ()()()=++123110 0 0 稳定 7 G s K T s T s s T s T s T s T s ()()()()()()()=++++++5612341111110 0 0 稳定 8 G s KT s K ()()=->1111 1/2 0 稳定 9 G s KT s K ()()=-<1111 0 1 不稳定 10G s Ks Ts ()()=-11—1/22不稳定5-14 已知系统开环传递函数，试根据奈氏判据,确定其闭环稳定的条件：)1)(1()(++=s Ts s Ks G ； )0,(>T K（1）2=T 时，K 值的范围； (2）10=K 时，T 值的范围； (3）T K ,值的范围.解 [])()()1)(1()1()1()1)(1()(2222ωωωωωωωωωωωY X T T j T K jT j j K j G +=++-++-=++=令 0)(=ωY ,解出T1=ω,代入)(ωX 表达式并令其绝对值小于111)1(<+=T KTT X得出： T T K +<<10 或 110-<<K T（1)2=T 时,230<<K ;（2）10=K 时，910<<T ；（3）T K ,值的范围如图解5—14中阴影部分所示。

第一章自动控制的基本概念§1-1 人工控制与自动控制一、填空题1．人工控制，自动控制2．被控对象，控制器二、判断题1．√ 2.× 3.√三、选择题1．A 2.A四、简答题1.答：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置即控制器使被控对象自动地按预先规定的规律运行，或使被控量按预定的要求变化。

2．答：人工控制的过程是测量、求误差、控制不断循环的过程，其控制目的是要尽量减小误差，使被控量尽可能地保持在期望值附近。

自动控制系统只不过是把某些装置组合在一起，以代替人的职能。

自动控制的结果总是使被控量接近于期望值，不致出现大误差，从而大大提高控制的精度。

§1-2 开环控制一、填空题1．开环控制，闭环控制2．抵抗外部干扰，低二、判断题1．√2．×3．√三、选择题1．D 2．A四、简答题1．答：输出端和输入端之间不存在反馈回路的系统称为开环控制系统。

开环控制系统的优点是系统的结构简单、造价较低；缺点是系统没有抵抗外部干扰的能力，控制精度较低。

开环控制系统适用于系统结构参数稳定、没有干扰作用或所受干扰较小的场合。

2.略§1-3 闭环控制一、填空题1．前向，反馈2．反馈回路，偏差二、判断题1．×2．√三、选择题1．C 2．B四、简答题1.答：自动控制系统是一个带有反馈装置的动力学系统，系统能自动而连续地测量被控制量，并求出偏差，进而根据偏差的大小和正负极性进行控制，而控制的目的是力图减小或消除所存在的偏差。

自动控制系统的特征有:在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系统；由偏差产生控制作用；控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。

2.略3.略§1-4 自动控制系统的组成一、填空题1．比较元件，被控对象，控制器2．反馈信号二、判断题1．×2．×3．√4．√5．√三、选择题1．D 2．B 3.A四、简答题1．答：自动控制系统通常是由测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行元件以及被控对象等基本环节组成。