自动控制理论与系统

《自动控制原理与系统》模拟试题一．单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1．下列系统中属于开环控制系统的是：【 D 】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2．函数st te t f 2)(的拉氏变换式为：【 A 】A.2)5(12s sB.2)5(12s s C.5212e s s D.2)5(11s s 3．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0ss e ，则：【 B 】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 1C.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4．偏差信号是指：【 C 】A.输入信号与希望信号之差B.输出量的实际值与希望值之差C.输入信号与主反馈信号之差D.输出量实际值与主反馈信号之差5．当时比例微分环节的相位是：【 A 】A.90B.90C.45D.456．已知某闭环系统的开环传递函数为)2(2.0)()(2s s s H s G ，则当0时，该系统的Nyquist 曲线的相位角【 B 】A. 0B. 180C.270D. 1357．已知某环节的开环传递函数为Ts s G 1)(，则该环节在Bode 图上，其幅频特性曲线穿越dB 0线的频率为：【 C 】A. 1B. TC. T 1D. T18．函数tdt t f 221)(的拉氏变换式为：【 B 】A. 21sB. 31s C. 22s D. 32s 9．两个单位负反馈系统，其前向通道的传递函数分别为s s G 1)(1和s s G 21)(2，则其相应的穿越频率1c 和2c 满足：【 C 】A. 21c cB. 21c c C. 21c c D. 21c c 10．某放大器的增益为-20dB ，则该放大器的输出信号为输入信号的：【 C 】A. 20B. 10C. 1.0D. 01.0二．填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）11．一阶系统11)(Ts s G 在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差为 T 。

《自动控制原理与系统》课程教学标准目录一、前言1.课程的地位和作用1.1课程的地位1.2课程的作用二、主要教学内容描述1. 自动控制系统的基本概念2. 自动控制系统的数学模型3. 自动控制系统的分析方法4. 自动控制系统的校正方法5. 非线性控制系统的分析三、重点和难点1.重点2.难点四、内容及要求1.模块一自动控制系统的基本概念2.模块二自动控制系统的数学模型3.模块三自动控制系统的时域分析法4.模块四自动控制系统的根轨迹法5.模块五自动控制系统的频域分析法6.模块六自动控制系统的校正方法7.模块七非线性控制系统分析五、说明1.建议使用教材和参考资料2.模块学时分配3.考核方法及手段4.注意事项课程名称：自动控制原理与系统适用专业：电气自动化必备基础知识：高等数学、物理学、电路、模拟电子技术一、前言1、课程的地位和作用1.1课程的地位《自动控制原理与系统》是电气自动化专业的一门专业基础课，也是该专业的主干必修课之一。

本课程研究控制系统分析与设计的基础知识，包括线性控制系统的建模，时域分析法，根轨迹法，频域分析法三大分析方法，以及系统的校正与计算机辅助分析。

1.2课程的作用通过本课程的学习，要求学生掌握反馈控制系统的构成，控制系统数学模型的建立方法及系统时域、频域分析和校正方法，能初步具备理论联系实际，应用控制理论初步解决实际问题的能力，为以后的工作打下良好的基础。

二、主要教学内容描述1、自动控制系统的基本概念2、自动控制系统的数学模型3、自动控制系统的分析方法4、自动控制系统的校正方法5、非线性控制系统的分析三、重点和难点1、重点开环与闭环控制的基本原理和特点，传递函数的概念，闭环系统传递函数的求取，时域分析法，根轨迹法和频域分析法的概念和特点，熟练运用开环对数频率特性曲线分析系统的稳定性，稳态性和动态性指标，各环节对系统性能指标的影响以及提高系统性能指标的方法，校正环节对系统性能的影响2、难点由原理图绘制系统方块图的方法，系统框图的等效变换，根轨迹的绘制，系统开环对数频率特性曲线的绘制，由最小相位系统的开环对数频率特性曲线确定系统的开环传递函数的方法，稳定裕度概念以及与系统相对稳定性的关系，开环对数频率特性曲线的三频段法分析系统的性能指标，串联校正环节对系统性能指标的影响四、内容及要求模块一：自动控制系统的基本概念1、教学内容（1）自动控制系统及其任务、控制的基本方式、负反馈控制原理（2）自动控制系统的基本组成及分类、对自动控制系统的基本要求2、教学要求（1）掌握开环、闭环控制系统的特点及闭环系统的组成和分类。

《自动控制系统与应用》学习领域（课程）标准课程编号：适用专业：电子信息工程技术应用电子技术机械制造及其自动化课程类别：岗位核心学习领域修课方式：必修教学时数: 64学时一、课程的性质和任务（一）课程定位《自动控制系统与应用》是电子信息工程技术、应用电子技术、机械制造及其自动化等相关专业技术核心课程。

由于自动控制系统与应用在信息化武器装备中得到了广泛的应用，因此，将本课程设置为核心课程，对培养懂技术的指挥人才有着十分重要的作用。

本课程所覆盖的知识面较宽，既有较深入的理论基础知识，也有较广泛的专业背景知识，因而，它在学员知识结构方面将起到加强理论深度和拓展知识广度的积极作用。

（二）学习目标通过《自动控制系统与应用》的学习，使学生掌握以下知识、专业能力、方法能力、社会能力等目标。

1.专业能力目标（1）掌握自动控制原理的基本概念和基本的分析与设计方法；（2）培养利用自动控制的基本理论分析与解决工程实际问题的思维方式和初步能力，（3）掌握自动控制系统分析与设计的一般过程与基本方法。

2．社会能力目标（1）具有较强的口头与书面表达能力、人际沟通能力；（2）具有团队精神和协作精神；（3）具有良好的心理素质和克服困难的能力。

3．方法能力目标（1）能独立制定工作计划并进行实施；（2）具有独立进行分析、设计、实施、评估的能力；（3）具有获取、分析、归纳、交流、使用信息和新技术的能力；（4）具有自学能力、理解能力与表达能力；（5）具有将知识与技术综合运用与转换的能力；（6）具有综合运用知识与技术从事程度教复杂的技术工作的能力。

（三）前导课程本课程的前导课程为《高等数学》、《线性代数》、《数字电路》、《电路分析》、《复变函数与积分变换》和《模拟电子技术基础》等。

（四）后续课程：《现代控制理论》、《机电控制技术》、《PLC与电气控制》等。

二、课程内容标准（一）学习情境划分及学时分配（二）学习情境描述三、课程实施建议（一）课程教学模式1.更新传统的教学方式传统的以教师讲授为主，学生听课为辅的教学模式很难适应现代职业教学的理念，学校的教学设备也难于发挥作用。

1、什么是自动控制？自动控制就是应用控制装置自动的、有目的地控制或调解机器设备或生产过程，使之按照人们规定的或者是希望的性能指标运行。

2、参数值（给定值输入）：电动机转速就有一定值，故电位器的变化3、自动控制系统：电动机转速变化的测速发电机电压的发至输入端与电位器电压进行比较，两者的差值（又称偏差信号）控制功率放大器（控制器），控制器的输出控制电动机的转速。

4、扰动：当电源变化、负载变化等将引起转速变化，也称受控对象。

5、人工控制系统：当发现电动机转速高于给定值时，马上调节电位器的动点，使电动机的电枢电压减少，降低转速，使之恢复到给定值。

6、开环控制系统：一个系统，如果在其控制器的输入信号中不包括含受控对象输出端的被控量的反馈信号。

7、开环控制系统：一个系统，如果在其控制器的输入信号中包括含受控对象输出端的被控量的反馈信号。

8、多回路反馈控制系统：一个复杂的控制系统（实际生产过程往往是很复杂的，因而构成的控制系统也往往是很复杂的）也可能有多个反馈信号（除被控量的反馈信号外，还有其他的反馈信号），组成多个闭合回路。

9、恒值控制系统：的任务是保持被控量恒定不变，也即是被控量在控制过程结束在一个新的稳定状态时，被控量等于给定值。

（发电机电压控制，电动机转速控制，电力网的频率（周波））10、随动控制系统（随动系统）：他是被控量的给定值随时间任意变化的控制系统，随动控制系统的任务是在各种情况下使被控量跟踪给定值的变化。

（运动目标的自动跟踪、跟踪卫星的雷达天线控制系统，工业控制中的位置控制系统，工业自动化仪表中的现实记录等）11、控制系统的性能要求：稳定性、快速性、准确性12、建立系统微分方程步骤：1. 确定系统输入量(给定量和扰动量) 与输出量(被控制量, 也称系统响应2. 列写系统各部分3. 消去中间变量,求出系统的微分方程 4. 将微分方程整理成标准形式。

13、顺馈控制：按扰动控制的开环控制系统，是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以减小或抵消扰动对输出的影响。

自动控制原理与系统，第三版第一章自动控制系统概述填空1.所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程等进行自动调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。

（1.1）2.18世纪瓦特(Watt)利用小球离心调速器使蒸气机转速保持恒定。

(1.1)3.若系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响，这样的系统称为开环控制系统。

(1.2)4.若系统的输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，这样的系统称为闭环控制系统。

(1.2)5.反馈信号与输入信号的极性相同则称为正反馈。

(1.3)6.恒值控制系统的特点是输入量是恒量，并且要求系统的输出量相应地保持恒定。

(1.4)7.随动系统的特点是输入量是变化着的，并且要求系统的输出量能跟随输入量的变化而作出相应的变化。

(1.4)8.自动控制系统的性能通常是指系统的稳定性、稳态性能和动态性能。

(1.5)9.控制系统的动态指标通常用最大超调量、调整时间和振荡次数来衡量。

(1.5)10.经典控制理论是建立在传递函数概念基础之上的。

(1.6)11.现代控制理论是建立在状态变量概念基础之上的。

(1.6)单选1.在自动控制系统的性能指标中，最重要的性能是() (1.5)动态性能稳定性稳态性能快速性双选1.若系统的输出量通过反馈环节返回来作用于控制部分，这样的系统称为() (1.2)开环控制系统闭环控制系统前馈控制系统反馈控制系统复合控制系统2.开环控制系统的适用场合是() (1.2)系统的扰动量影响不大系统的扰动量大且无法估计控制精度达不到预期要求系统未设反馈环节系统的扰动量可以预计并能进行补偿3.闭环控制系统的适用场合是() (1.2)系统的扰动量影响不大控制精度达不到预期要求系统未设反馈环节系统的扰动量大系统的扰动量可以预计并能进行补偿4.自动控制系统按输入量变化的规律可分为恒值控制系统和() (1.4)连续控制系统伺服系统过程控制系统离散控制系统时变系统5.自动控制系统按系统的输出量和输入量间的关系可分为() (1.4)连续控制系统离散控制系统线性系统非线性系统定常系统6.恒值控制系统是最常见的一类自动控制系统，例如() (1.4)火炮控制系统自动调速系统雷达导引系统刀架跟随系统水位控制系统简答1. 简述开环控制和闭环控制的优缺点及适用场合。

⾃动控制理论第⼀章⾃动控制系统概述1、组成⾃动控制系统的基本元件或装置有哪些？各环节的作⽤？控制系统是由控制对象和控制装置组成，控制装置包括：(1) 给定环节给出与期望的输出相对应的系统输⼊量。

(2) 测量变送环节⽤来检测被控量的实际值，测量变送环节⼀般也称为反馈环节。

(3) ⽐较环节其作⽤是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输⼊值进⾏⽐较，求出它们之间的偏差。

(4) 放⼤变换环节将⽐较微弱的偏差信号加以放⼤，以⾜够的功率来推动执⾏机构或被控对象。

(5) 执⾏环节直接推动被控对象，使其被控量发⽣变化。

常见的执⾏元件有阀门，伺服电动机等。

2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、⼲扰量？举例说明。

被控对象指需要给以控制的机器、设备或⽣产过程。

被控量指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量，被控量⼜称输出量、输出信号。

控制量也称操纵量，是⼀种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。

给定值是作⽤于⾃动控制系统的输⼊端并作为控制依据的物理量。

给定值⼜称输⼊信号、输⼊指令、参考输⼊。

除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是⼲扰，⼲扰⼜称扰动。

⽐如⼀个⽔箱液位控制系统，其控制对象为⽔箱，被控量为⽔箱的⽔位，给定量是⽔箱的期望⽔位。

3、⾃动控制系统的控制⽅式有哪些？⾃动控制系统的控制⽅式有开环控制、闭环控制与复合控制。

4、什么是闭环控制、复合控制？与开环控制有什么不同？若系统的输出量不返送到系统的输⼊端（只有输⼊到输出的前向通道），则称这类系统为开环控制系统。

在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作⽤，若能取⾃被控量的反馈信息（有输出到输⼊的反馈通道），即根据实际输出来修正控制作⽤，实现对被控对象进⾏控制的任务，这种控制原理被称为反馈控制原理。

复合控制是闭环控制和开环控制相结合的⼀种⽅式，既有前馈通道，⼜有反馈通道。

5、⾃动控制系统的分类（按元件特性分、按输⼊信号的变化规律、按系统传输信号的性质）？按系统输⼊信号的时间特性进⾏分类，可分为恒值控制系统和随动系统。

⾃控原理与系统_试卷（含答案）《⾃动控制原理与系统》期末试卷A⼀、填空题（每空2分，共30分）1.根据⾃动控制技术发展的不同阶段，⾃动控制理论分为和。

2.对控制系统的基本要求包括、、。

3.系统开环频率特性的⼏何表⽰⽅法：和。

4.线性系统稳定的充要条件是。

5.控制系统的时间响应从时间的顺序上可以划分为和两个过程。

6.常见的五种典型环节的传递函数、、、和。

⼆、简答题（每题4分，共8分） 1.建⽴系统微分⽅程的步骤？ 2.对数频率稳定判据的内容？三、判断题（每题1分，共10分）1.（）系统稳定性不仅取决于系统特征根，⽽且还取决于系统零点。

2.（）计算系统的稳态误差以系统稳定为前提条件。

3.（）系统的给定值（参考输⼊）随时间任意变化的控制系统称为随动控制系统。

4.（）线性系统特性是满⾜齐次性、可加性。

5.（）传递函数不仅与系统本⾝的结构参数有关，⽽且还与输⼊的具体形式有关。

6.（）对于同⼀系统（或元件），频率特性与传递函数之间存在着确切的对应关系。

7.（）传递函数只适⽤于线性定常系统——由于拉⽒变换是⼀种线性变换。

8.（）若开环传递函数中所有的极点和零点都位于S 平⾯的左半平⾯，则这样的系统称为最⼩相位系统。

9.（）“回路传递函数”指反馈回路的前向通路和反馈通路的传递函数乘积，不包含表⽰反馈极性的正负号。

10.（）系统数学模型是描述系统输⼊、输出及系统内部变量之间关系的数学表达式。

四、计算题（每题12分，共36分）1.试求取如图所⽰⽆源电路的传递函数)(s U /)(s U i 。

2.设单位负反馈系统的开环传递函数为)1(1)(+=s s s G ，试求系统反应单位阶跃函数的过渡过程的上升时间r t ，峰值时间p t ，超调量%σ和调节时间s t 。

3.设某系统的特征⽅程式为0122234=++++s s s s ，试确定系统的稳定性。

若不稳定，试确定在s 右半平⾯内的闭环极点数。

五、画图题（共16分） .某系统的开环传递函数为)20)(1()2(100)(+++=s s s s s G ，试绘制系统的开环对数频率特性曲线。

自动控制理论课后题答案及试题自动控制理论课后题是学习过程中的重要环节，通过解答这些问题可以加深对课程内容的理解和掌握。

以下是一些自动控制理论课后题的答案及试题含答案，供参考。

1.什么是自动控制系统？它的基本组成部分有哪些？答案：自动控制系统是指通过传感器、执行器和控制器等组件，对被控对象进行监测、测量和控制的系统。

它的基本组成部分包括输入信号、传感器、控制器、执行器和被控对象。

试题：简述自动控制系统的基本组成部分，并说明各组成部分的作用。

答案：自动控制系统的基本组成部分包括输入信号、传感器、控制器、执行器和被控对象。

输入信号是指控制系统中的目标信号，通过传感器将其转化为电信号输入到控制器中。

传感器是用于测量被控对象状态的装置，将测量结果转化为电信号输入到控制器中。

控制器根据输入信号和传感器信号进行比较和计算，生成控制信号输出到执行器中。

执行器将控制信号转化为相应的控制动作，作用于被控对象。

2.什么是反馈控制？它的优点是什么？答案：反馈控制是指通过将被控对象的状态信息反馈给控制器，根据反馈信息进行控制调节的方法。

它的优点是能够实时监测被控对象的状态，并根据反馈信息进行调节，使系统更加稳定、精确和可靠。

试题：简述反馈控制的原理，并说明其优点。

答案：反馈控制的原理是将被控对象的状态信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息进行比较和计算，生成相应的控制信号输出到执行器中，实现对被控对象的调节。

反馈控制的优点是能够实时监测被控对象的状态，根据反馈信息进行调节，使系统更加稳定、精确和可靠。

通过反馈控制，可以减小系统对参数变化和外界干扰的敏感度，提高系统的鲁棒性和韧性。

3.什么是开环控制？它的特点是什么？答案：开环控制是指在控制过程中，不考虑被控对象的状态信息和外界干扰，只根据输入信号进行控制的方法。

它的特点是控制过程简单，但对参数变化和外界干扰敏感，容易产生稳定性和精度问题。

试题：简述开环控制的原理，并说明其特点。