自动控制原理习题练习(胡寿松第六版)

《自动控制原理》考前复习试题及答案课程类别：必修课 适用专业：自动化 试卷编号：A系 别 专业及班级 学号 姓名题目 一 二 三 四 五 六 总分 满分 20 15 10 15 10 30 100 得分一、选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个或多个正确答案，并将其代号写在题干后面的括号内。

答案选错或未选全者，该题不得分。

共10题，每小题2分，共20分）1．正弦函数sin t ω的拉氏变换是（ ）。

A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D. 22s 1ω+ 2．下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（ ）。

A.劳斯判据B.赫尔维茨判据C.奈奎斯特稳定判据D.对数频率稳定判据 3．采样控制系统中的二个特殊环节是（ ）。

A.采样器 B.保持器 C.滤波器 D.以上答案都不对 4．下面哪一个不是主导极点的特点（ ）。

A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近 5．设积分环节的传递函数为G(s)=sK，则其频率特性幅值M(ω)=（ ）。

A.ωK B.2K ω C.ω1D.21ω6． 是（ ）环节？A.振荡环节B.二阶微分环节C.积分环节D.惯性环节7．由电子线路构成的控制器如图1，它是（ ）。

A.PI 控制器 B.PD 控制器 C.PID 控制器 D.P 控制器 8．确定根轨迹的起始点，根轨迹起于( ) 。

A ．闭环零点B ．闭环极点C ．开环零点D ．开环极点 9．常用的频率特性曲线有（ ）A ．幅相频率特性曲线B ．对数频率特性曲线C ．对数幅相曲线D ．以上都不对 10．二阶系统当0<ζ<1时，如果增加ζ，则输出响应的最大超调量pσ将（ ）。

得分 阅卷人图12222)()()(nn ns s s R s C s ωξωω++==ΦA.增加B.减小C.不变D.不定二、填空题（共10题，每空1分，共15分）1、超前网络校正使系统的截止频率 ，滞后校正使系统的截止频率 。

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得系统,由控制装置与被控对象组成; 受控对象:要求实现自动控制得机器、设备或生产过程扰动:扰动就是一种对系统得输出产生不利影响得信号、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。

外扰就是系统得输入量。

给定值:受控对象得物理量在控制系统中应保持得期望值参考输入即为给定值、反馈:将系统得输出量馈送到参考输入端,并与参考输入进行比较得过程。

２请说明自动控制系统得基本组成部分。

解:作为一个完整得控制系统,应该由如下几个部分组成:①被控对象: 所谓被控对象就就是整个控制系统得控制对象;②执行部件: 根据所接收到得相关信号,使得被控对象产生相应得动作;常用得执行元件有阀、电动机、液压马达等。

③给定元件: 给定元件得职能就就是给出与期望得被控量相对应得系统输入量(即参考量);④比较元件: 把测量元件检测到得被控量得实际值与给定元件给出得参考值进行比较,求出它们之间得偏差、常用得比较元件有差动放大器、机械差动装置与电桥等。

⑤测量反馈元件:该元部件得职能就就是测量被控制得物理量,如果这个物理量就是非电量,一般需要将其转换成为电量。

常用得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: 将比较元件给出得偏差进行放大,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、晶闸管等组成得电压放大器与功率放大级加以放大。

⑦校正元件: 亦称补偿元件,它就是结构或参数便于调整得元件,用串联或反馈得方式连接在系统中,用以改善系统得性能、常用得校正元件有电阻、电容组成得无源或有源网络,它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。

３请说出什么就是反馈控制系统,开环控制系统与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,将系统得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,从而形成一个封闭得控制系统;开环系统优点:结构简单,缺点:控制得精度较差;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、4 请说明自动控制系统得基本性能要求。

第二部分课后习题第1章自动控制的一般概念1-1图1-1是液体自动控制系统原理示意图。

在任意情况下，希望液面高度c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。

图1-1液体自动控制系统原理图解：当12Q Q 时，液面高度的变化。

例如，c 增加时，浮子升高，使电位器电刷下移，产生控制电压，驱动电动机减小阀门开度，使进入水箱的流量减少。

反之，当c 减小时，则系统会自动增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度c 。

方块图如图1-2所示。

图1-2液体自动控制系统方块图1-2图1-3是仓库大门自动控制系统原理图。

试说明系统自动控制大门开闭的工作原理并画出系统方块图。

图1-3仓库大门自动控制系统原理图解：当合上开门开关时，产生偏差电压信号，信号被放大后，驱动伺服电动机转动，使大门向上提起。

同时，电位器电刷上移，测量电路重新达到平衡，电动机停止转动。

反之，当合上关门开关时，伺服电动机反向转动，带动绞盘转动使大门关闭。

方块图如图1-4所示。

图1-4仓库大门自动控制系统方块图1-3图1-5（a）和（b）均为自动调压系统。

设空载时，图（a）和图（b）的发电机端电压均为110V。

试问带上负载后，图（a）和图（b）中哪个系统能保持110V电压不变?哪个系统的电压会稍低于110V?为什么?图1-5自动调压系统解：图1-5（a）所示系统能够恢复到110V，图1-5（b）所示系统的端电压将稍低于110V，原因如下：图1-5（a）所示系统，当端电压低于给定电压时，其偏差电压经放大器放大使伺服电机SM转动，从而偏差电压减小至零，伺服电机停止转动，因此，图1-5（a）所示系统能够恢复到110V。

图1-5（b）所示系统，当偏差电压为零时，激磁电流也为零，发电机不能工作，因此，图1-5（b）所示系统的端电压将稍低于110V。

1-4图1-6为水温控制系统原理示意图。

冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。

冷水流量变化用流量计测量。

9-1解:9-2第九章线性系统的状态空间分析与综合已知电枢控制的直流司服电机的微分方程组及传递函数为2di a d0m d 8m U a^R a i a L a = E b，E^K b 巴，M m^C rJ a，M^J m fdt dt dtG'm(s)d^m ；m —dtC m2 。

U a(s) S[ L a J m S (L a f m ' J m R a )S (R a f m - ©C m)]X1 - ^m，X2 "m，X3 "m，输出量y -如，试建立其动态方程；乂1 =i a，X2 -厲，X3 -入，输出量y —m，试建立其动态方程；确定两组状态变量间的变换矩阵L a J mX^ -(R a f m - K b6 ) X? -( L a f m J m R aX ' C m U a，动态方程为1 ⑴⑵⑶设状态变量设状态变量设X 二T x，⑴由传递函数得■x；1-X；—X一-y = 1 0⑵由微分方程得_〉ioXJ L X J J J■01U0 U，其中01—C m U a /(L a J m)~ ( R a f m K b C m)/(L a J m)；~(L a f m J m R a)/(L a J m)L a x i 二-R a X i - K b x3 -U aX2 =X3J m X3 = C m X i - f m X3，即■X JX2，其中U aa11 - -R a / L a a13二一K b / L a ；a31= C m / J m a33 = - f m/ J m⑶ 由两组状态变量的定义，直接得到■x j 1 0 1X2 =| 0 0 1 |^2]X3 一[a 31 0 a33 _O设系统的微分方程为x 3x 2x = u其中u为输入量，x为输出量。

⑴设状态变量⑵设状态变换X1 0I - = I*2 一1-2解：⑴⑵X2得, —1试列写动态方程；--x1~'2X2，试确定变换矩阵T及变换后的动态方程。

第六版前言第一章自动控制的一般概念1-1 自动控制的基本原理与方式1-2 自动控制系统示例1-3 自动控制系统的分类1-4 对自动控制系统的基本要求1-5 自动控制系统的分析与设计工具习题第二章控制系统的数学模型2-1 控制系统的时域数学模型2-2 控制系统的复数域数学模型2-3 控制系统的结构图与信号流图2-4 控制系统建模实例习题第三章线性系统的时域分析法3-1 系统时间响应的性能指标3-2 一阶系统的时域分析3-3 二阶系统的时域分析3-4 高阶系统的时域分析3-5 线性系统的稳定性分析3-6 线性系统的稳态误差计算3-7 控制系统时域设计习题第四章线性系统的根轨迹法4-1 根轨迹法的基本概念4-2 根轨迹绘制的基本法则4-3 广义根轨迹4-4 系统性能的分析4-5 控制系统复域设计习题第五章线性系统的频域分析法5-1 频率特性5-2 典型环节与开环系统的频率特性5-3 频率域稳定判据5-4 稳定裕度5-5 闭环系统的频域性能指标5-6 控制系统频域设计习题第六章线性系统的校正方法6-1 系统的设计与校正问题6-2 常用校正装置及其特性6-3 串联校正6-4 前馈校正6-5 复合校正6-6 控制系统校正设计习题第七章线性离散系统的分析与校正7-1 离散系统的基本概念7-2 信号的采样与保持7-3 z变换理论7-4 离散系统的数学模型7-5 离散系统的稳定性与稳态误差7-6 离散系统的动态性能分析7-7 离散系统的数字校正7-8 离散控制系统设计习题第八章非线性控制系统分析8-1 非线性控制系统概述8-2 常见非线性特性及其对系统运动的影响8-3 相平面法8-4 描述函数法8-5 非线性控制的逆系统方法8-6 非线性控制系统设计习题第九章线性系统的状态空间分析与综合9-1 线性系统的状态空间描述9-2 线性系统的可控性与可观测性9-3 线性定常系统的反馈结构及状态观测器9-4 李雅普诺夫稳定性分析9-5 控制系统状态空间设计习题第十章动态系统的最优控制方法10-1 最优控制的一般概念10-2 最优控制中的变分法10-3 极小值原理及其应用10-4 线性二次型问题的最优控制10-5 控制系统优化设计。