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一、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。
2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。
3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。
4、典型二阶系统极点分布如图1所示，则无阻尼自然频率=n ω 1.414 ，阻尼比=ξ 0.707 ， 该系统的特征方程为 2220s s ++= ，该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。
5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s +++。
6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。
7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1)(1)K s s Ts τ++。
1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。
2、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但有顺向作用而且还有反向联系时，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 。
3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定 。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用 奈奎斯特判据。
4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。
5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为2222211K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2180arctan 1T T τωωτω---+) 。
自动控制原理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20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. 系统是否稳定D. 系统的响应速度答案：A2. 在控制系统中，若系统输出与期望输出之间存在偏差，则该系统（）。
A. 是闭环系统B. 是开环系统C. 没有反馈D. 是线性系统答案：B3. 下列哪个是控制系统的稳定性条件？（）A. 所有闭环极点都位于复平面的左半部分B. 所有开环极点都位于复平面的左半部分C. 所有闭环极点都位于复平面的右半部分D. 所有开环极点都位于复平面的右半部分答案：A4. PID控制器中的“P”代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案：A5. 在控制系统中，超调量通常用来衡量（）。
A. 系统的稳定性B. 系统的快速性C. 系统的准确性D. 系统的鲁棒性答案：C6. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则闭环传递函数T(s)是（）。
A. G(s)H(s)B. G(s)H(s)/[1+G(s)H(s)]C. 1/[1+G(s)H(s)]D. 1/G(s)H(s)答案：B7. 根轨迹法是一种用于（）的方法。
A. 系统稳定性分析B. 系统性能分析C. 系统设计D. 系统故障诊断答案：B8. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的零点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. G(s)和H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：A9. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则T(s)的极点是（）。
A. G(s)的零点B. H(s)的零点C. 1+G(s)H(s)的零点D. G(s)和H(s)的极点答案：C10. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为T(s)，则系统的稳态误差与（）有关。
自动控制原理考试试卷及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是自动控制系统的基本组成部分？A. 控制器B. 被控对象C. 执行机构D. 操作人员答案：D2. 在自动控制系统中，下列哪项属于反馈环节？A. 控制器B. 执行机构C. 被控对象D. 反馈元件答案：D3. 下列哪种控制方式属于闭环控制？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制答案：D4. 下列哪种控制方式属于开环控制？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分控制答案：A5. 在自动控制系统中，下列哪种控制规律不会产生稳态误差？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：B6. 下列哪种控制方式适用于一阶惯性环节？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制答案：A7. 在自动控制系统中，下列哪种环节不会产生相位滞后？A. 比例环节B. 积分环节C. 微分环节D. 比例-积分环节答案：A8. 下列哪种控制方式可以使系统具有较好的稳定性和快速性？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：D9. 在自动控制系统中，下列哪种环节可以使系统具有较好的阻尼效果？A. 比例环节B. 积分环节C. 微分环节D. 比例-积分环节答案：C10. 下列哪种控制方式可以使系统具有较好的跟踪性能？A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 比例-积分-微分控制答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统的基本组成部分有：控制器、被控对象、执行机构、________。
答案：反馈元件2. 在自动控制系统中，反馈环节的作用是________。
答案：减小系统的稳态误差3. 闭环控制系统的特点有：________、________、________。
答案：稳定性好、快速性好、准确性高4. 开环控制系统的缺点有：________、________、________。
一、简答题1. 被控对象、被控量、干扰各是什么？答：对象：需进行控制的设备或装置的工作进程。
被控量：被控对此昂输出需按控制要求变化的物理量。
干扰：对生产过程产生扰动，使被控量偏离给定值的变量。
2. 按给定信号分类，控制系统可分为哪些类型？答：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
3. 什么是系统的静态？答：被控量不随时间改变的平衡状态。
4. 什么是系统的动态？答：被控量随时间变化的不平衡状态。
5. 什么是系统的静态特性？答：系统再平衡状态下输出信号与输入信号的关系。
6. 什么是系统的动态特性？答：以时间为自变量，动态系统中各变量变化的大小、趋势以及相互依赖的关系。
7. 控制系统分析中，常用的输入信号有哪些？答：阶跃、斜坡、抛物线、脉冲。
8. （3次）传递函数是如何定义的？答：线性定常系统在零初始条件下输出响应量的拉氏变换与输入激励量的拉氏变换之比。
9. 系统稳定的基本条件是什么？答：系统的所有特征根必须具有负的实部的实部小于零。
10. 以过渡过程形式表示的质量指标有哪些？答：峰值时间t p 、超调量δ%、衰减比n d 、调节时间t s 、稳态误差e ss 。
11. 简述典型输入信号的选用原因。
答：①易于产生；②方便利用线性叠加原理；③形式简单。
12. 什么是系统的数学模型？答：系统的输出参数对输入参数的响应的数学表达式。
13. 信号流图中，支路、闭通路各是什么？答：支路：连接两节点的定向线段，其中的箭头表示信号的传送方向。
闭通路：通路的终点就是通路的起点，且与其他节点相交不多于一次。
14. 误差性能指标有哪些？答：IAE ，ITAE ，ISE ，ITSE二、填空题1. 反馈系统又称偏差控制，起控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。
2. 复合控制有两种基本形式，即按参考输入的前馈复合控制和按扰动输入的前馈复合控制。
3. 某系统的单位脉冲响应为g(t)=10e -0.2t +5e -0.5t ，则该系统的传递函数G(s)为ss s s 5.052.010+++。
⾃动控制原理试题库套和答案详解完整版⾃动控制原理试题库套和答案详解⼀、填空（每空1分，共18分）1．⾃动控制系统的数学模型有、、、共4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是。
离散控制系统稳定的充分必要条件是。
3．某统控制系统的微分⽅程为：dtt dc )(+(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。
4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002+++s s s s ，则该系统是阶型系统；其开环放⼤系数K= 。
5则该系统开环传递函数ωC = 。
67系统)()1()1()(10210T T e Z Z e Z G -----=（单位反馈T=）当输⼊r(t)=t 时.该系统稳态误差为。
求：（（2（1（2（3五.已知某系统L （ω）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G （s ）（2）求其相位裕度γ（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=，⼀. 2. 微分环节的传递函数为 3.并联⽅框图的等效传递函数等于各并联传递函数之 4.单位冲击函数信号的拉⽒变换式5.系统开环传递函数中有⼀个积分环节则该系统为型系统。
6.⽐例环节的频率特性为。
7. 微分环节的相⾓为。
8.⼆阶系统的谐振峰值与有关。
9.⾼阶系统的超调量跟有关。
10. 在零初始条件下输出量与输⼊量的拉⽒变换之⽐，称该系统的传递函数。
⼆．试求下图的传第函数(7分)10K 值s T s s s G 25.0,)4(1)(=+=五．在系统的特征式为A （s ）=6s +25s +84s +123s +202s +16s+16=0，试判断系统的稳定性（8分） .⼋．设采样控制系统饿结构如图所⽰，其中试判断系统的稳定性。
（10分）九．试绘制K 由0 ->+值范围。
(15分) ⼀、填空题：(每空分，共15分)1.当扰动信号进⼊系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能⼒则该系统具有。
三、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。
图3解：1、建立电路的动态微分方程 根据KCL 有 200i 10i )t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+- (2分)即 )t (u )t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dtC R R R R dt CR R +=++ (2分)2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得)(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)得传递函数 2121221i 0)(U )(U )(R R Cs R R R Cs R R s s s G +++==(2分)四、（共20分）系统结构图如图4所示：1、写出闭环传递函数()()()C s s R s Φ=表达式；（4分） 2、要使系统满足条件：707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的参数K 和β；（4分） 3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（4分）4、t t r 2)(=时，求系统由()r t 产生的稳态误差ss e ；（4分）图45、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。
（4分）解：1、（4分） 22222221)()()(n n n s s K s K s K sK s K s Ks R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ 2、（4分） ⎩⎨⎧=====2224222n n K K ξωβω ⎩⎨⎧==707.04βK3、（4分） 0010032.42==--ξξπσe83.2244===ns t ξω4、（4分） )1(1)(1)(2+=+=+=s s K s s K sK s K s G βββ ⎩⎨⎧==11v K K β414.12===βKss K Ae 5、（4分）令：0)()(11)()()(＝s s G ss K s N s C s n n ∆-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==Φβ 得：βK s s G n +=)(五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rK G s s s =+:1、绘制该系统以根轨迹增益K r 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）2、确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 解；1、绘制根轨迹 （8分）(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3(2)(2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）； （1分）(3) 3条渐近线： ⎪⎩⎪⎨⎧︒︒±-=--=180,602333a σ （2分） (4) 分离点： 0321=++d d 得： 1-=d （2分）432=+⋅=d d K r (5)与虚轴交点：096)(23=+++=r K s s s s D[][]⎩⎨⎧=+-==+-=06)(Re 09)(Im 23r K j D j D ωωωωω ⎩⎨⎧==543r K ω （2分） 绘制根轨迹如右图所示。
《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。
1.1 什么是系统？什么是被控对象？什么是控制？
1.2 什么是自动控制？它对人类活动有什么意义？
1.3 试列举几个日常生活中的开环控制系统和闭环控制系统，并说明它们的工作原理。
1.4 自动控制系统主要由哪几部分组成？各组成部分有什么功能？
1.5 试用反馈控制原理来说明司机驾驶汽车是如何进行线路方向控制的，并画出系统方框图。
1.6 洗衣机控制系统的方框图如习题1.6图所示，试设计一个闭环控制的洗衣机系统方框图。
2.1 试列写出习题2.1图中各电路的动态方程。
(a)
(b)
2.2 试求习题2.2图所示有源网络的传递函数。
U
o
C
R
2
U
o
(b)
o o
(d)
C
C
(a)
o
(e)
C
1 μF
2.3 试求习题2.3图所示有源网络的传递函数。
u
u
o R
2.4 试用拉氏变换变换下列微分方程（初始值为0）。
)
()()()3()
()()(2)()2()
()()()()1(22
22
t x t y dt
t dy T t x t y dt t dy dt t y d t x t y dt t dy dt t y d =+=++=++
2.5 系统的微分方程如下：
式中, T 1、 T 2、 K 1、 K 2、 K 3均为正的常数， 系统的输入量为r (t )， 输出量为c (t )， 试画出动态结构图， 并求传递函数C (s )/R (s )。
)
()()()()()()
()()()
()()(3223
23211211t x K t c dt
t dc T t c K t x t x t x t x K dt
t dx T t c t r t x =+-=-=-=
2.6 系统微分方程如下：
x 1(t )=r (t )-c (t )-n 1(t ) x 2(t )=K 1x 1(t ) x 3(t )=x 2(t )-x 5(t )
式中, T 、 K 1、 K 2、 K 3均为正常数。
试建立以r (t )、 n 1(t )和n 2(t )为输入量， c (t )为输出量的系统动态结构图。
)()()()()()()
()(532
222453
4t n K dt t dc dt t c d t n K t x t x t x dt
t dx T =+-==
2.7 试将习题2.7图所示的动态结构图转换为信号流图。
(a)(b)
(c)
(d)
(e)
( f )
2.8 分别用等效变换及梅逊公式求解习题2.8图所示各图的传递函数C(s)/R(s)。
(a)(b)
(d)(e) (c)
2.9 试求习题2.9图所示系统分别在输入信号和扰动信号作用下的闭环传递函数，并求系统的总输出。
3
3.1 设温度计需要在1 min内指示出响应值的98%，并且假设温度计为一阶系统，求时间常数T。
如果将温度计放在澡盆内，澡盆的温度以10 ℃/min的速度线性变化。
求温度计的误差。
3.2 设系统的闭环传递函数Φ(s)=1/(Ts+1)，当输入单位阶跃信号时，经15 s系统响应达到稳态值的98%，试确定系统的时间常数T及开环传递函数G(s)。
3.3 已知系统的开环传递函数G(s)=4/［s(s+1)］，系统为单位反馈系统，求系统的单位阶跃响应。
3.4 设单位反馈系统的开环传递函数G(s)=1/［s(s+1)］，试求系统的单位阶跃响应及上升时间、超调量、调整时间。
3.5 已知系统的单位阶跃响应为c(t)=1-1.8e-4t+0.8e-9t，求：
（1）系统的闭环传递函数;
（2）系统的阻尼比和无阻尼自然振荡频率。
3.6 已知单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如习题3.6图所示。
试确定系统的传递函数。
3.7 已知单位负反馈系统的开环传递函数G(s)=K/［s(Ts+1)］，若要求σ%≤16%,
ts=6 s（±5%误差带），试确定K、T的值。
3.8 系统的结构如习题3.8图所示，其中Gc(s)=τs+1。
试求满足ξ≥0.707时的τ值。
3.9 一闭环系统的动态结构如习题3.9图所示。
求当σ%≤20%, ts=1.8 s(±5%误差带)时，系统的参数K和τ的值。
3.10 闭环系统的结构如习题3.10图所示。
若要求ξ=0.707，则参数τ应如何选择。
3.13 已知系统结构如习题3.13图所示。
问τ取值多少，系统才能稳定。
的取值。
3.14 已知系统结构如习题3.14图所示，确定系统稳定时τ
3.16 系统如习题3.16图所示。
为了使系统在r(t)=t2时的稳态误差不大于1/10，同时系统要稳定, 试确定τ和
K的取值。
3.17 系统的结构如习题 3.17图所示。
欲保证ξ=0.7且单位斜坡函数输入时稳态误差ess=0.25, 试确定K和τ的取值。
3.18 系统的结构如习题3.18图所示。
求n1(t)=n2(t)=1(t)时，系统的稳态误差。
3.19 复合控制系统如习题3.19图所示， 问应怎样选择传递函数G (s )， 才能使系统的稳态误差为0?
3.20 复合控制系统如习题3.20图所示。
其中，
求: 时系统的稳态误差。
s
s G s s s G s G 5.0)(,)125.0(2)(,1)(321=+==2211)(t t t r ++=。
