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（完整版）⾃动控制原理期末考试复习题及答案⼀、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 A.ο90 B.ο90- C.ο45 D.ο45-12、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 。
自动控制原理期末复习题一、填空题1．反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。
2．复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 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 （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。
4．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 。
5．根轨迹起始于 ，终止于 。
6．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 。
7．PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。
8．在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。
9．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 ；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 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 。
10．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 。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用 ；在频域分析中采用 。
11．传递函数是指在 初始条件下．线性定常控制系统的 与 之比。
12．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 ，相频特性为 。
13．频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标 ，它们反映了系统动态过程的 。
14．对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： ．快速性和 。
15．控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
16．在经典控制理论中，可采用 ．根轨迹法或 等方法判断线性控制系统稳定性。
自控期末考试试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环系统是指：A. 系统有反馈回路B. 系统没有反馈回路C. 系统有前馈回路D. 系统有控制回路2. 系统稳定性分析中，根轨迹法的基本原理是：A. 系统根随参数变化的轨迹B. 系统根随时间变化的轨迹C. 参数随系统根变化的轨迹D. 时间随参数变化的轨迹3. PID控制器中，P代表：A. 比例B. 积分C. 微分D. 比例-积分4. 以下哪个不是控制系统的性能指标：A. 稳态误差B. 响应速度C. 稳定性D. 系统成本5. 状态空间法中，状态变量的选取原则是：A. 系统输入B. 系统输出C. 系统内部变量D. 系统外部变量6. 在控制系统中，超调量是指：A. 系统达到稳态时的误差B. 系统响应过程中的最大偏差C. 系统响应时间D. 系统稳态误差7. 闭环控制系统的传递函数是：A. G(s)H(s)B. G(s)/[1+G(s)H(s)]C. 1/[1+G(s)H(s)]D. G(s)*[1+H(s)]8. 控制系统的频率响应分析中，奈奎斯特判据的主要用途是：A. 确定系统稳定性B. 确定系统性能C. 确定系统响应速度D. 确定系统超调量9. 以下哪个不是控制系统的类型：A. 线性系统B. 非线性系统C. 离散系统D. 随机系统10. 系统设计中，最小相位系统是指：A. 系统相位随频率增加而增加B. 系统相位随频率增加而减少C. 系统相位为零D. 系统相位为常数二、简答题（每题10分，共30分）1. 解释什么是系统的时间响应，并列举至少三种常见的时间响应类型。
2. 描述PID控制器的设计过程，并解释各部分的作用。
3. 阐述状态空间法与传递函数法在控制系统分析中的不同应用。
三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个二阶系统，其传递函数为：G(s) = (2s + 1) / (s^2 +3s + 2)。
计算该系统的单位阶跃响应，并画出其响应曲线。
一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有微分方程 、 传递函数 、 频率特性 、结构图 共4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 闭环极点位于S 平面左侧 。
离散控制系统稳定的充分必要条件是 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．某统控制系统的微分方程为：dtt dc )(+0.5C(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 4 阶 二 型系统；其开环放大系数K= 62.5 。
5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：则该系统开环传递函数G(s)= ；ωC = 。
6．相位滞后校正装臵又称为 调节器，其校正作用是 。
7．采样器的作用是 ，某离散控制系统)()1()1()(10210TT e Z Z e Z G -----=（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。
二. 1.求图示控制系统的传递函数.求：)()(S R S C （10分）2.求图示系统输出C （Z ）的表达式。
（4分）R(s)三、 计算1、 已知t Te tf 11)(--=求F （s ）（4分）2、 已知)5(1)(2+=s s s F 。
求原函数f （t ）（6分3．已知系统如图示，求使系统稳定时a 的取值范围。
（10分）四．反馈校正系统如图所示（12分）求：（1）K f =0时，系统的ξ，ωn 和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss .（2）若使系统ξ=0.707，k f 应取何值？单位斜坡输入下e ss .=？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=？，γmax =?六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。
自动控制系统考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、自动控制系统中，反馈的作用是（）A 消除偏差B 减小偏差C 增大偏差D 维持偏差2、以下属于随动控制系统的是（）A 恒温控制系统B 液位控制系统C 雷达跟踪系统D 压力控制系统3、系统的开环传递函数为 G(s)H(s) ＝ K ／（s(s ＋ 1)），则其型别为（）A 0 型B I 型C II 型D III 型4、对于一个稳定的系统，其相角裕度应该（）A 大于 0B 小于 0C 等于 0D 不确定5、根轨迹的分支数等于（）A 开环极点的个数B 开环零点的个数C 开环极点数与零点数之差D 开环极点数与零点数之和6、频率特性的对数幅频特性图中，纵坐标表示（）A 幅值B 幅值的对数C 相角D 频率7、下列哪种校正方式可以提高系统的稳态精度（）A 超前校正B 滞后校正C 滞后超前校正D 都不能8、采样系统中，采样周期 T 越大，则（）A 系统稳定性越好B 系统稳定性越差C 对系统稳定性无影响D 不确定9、离散系统的脉冲传递函数定义为（）A 输出脉冲序列与输入脉冲序列之比B 输出采样信号与输入采样信号之比C 输出离散信号与输入离散信号之比D 以上都不对10、状态空间表达式中，状态变量的个数等于（）A 系统的阶数B 系统的输入量个数C 系统的输出量个数D 系统的零极点个数二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、自动控制系统由_____、＿____、＿____、＿____和_____五部分组成。
2、控制系统的性能指标通常包括_____、＿____、＿____、＿____和_____。
3、线性系统稳定的充分必要条件是其闭环特征根都具有_____。
4、根轨迹起始于_____，终止于_____。
5、频率特性可以由_____、＿____和_____三种图形来表示。
6、系统的校正方式包括_____、＿____和_____。
7、采样定理指出，采样频率必须大于信号最高频率的_____倍。
自控复习题答案一、选择题1. 自动控制系统的基本组成包括哪些部分？A. 传感器、控制器、执行器B. 传感器、控制器、执行器、反馈回路C. 控制器、执行器、被控对象D. 传感器、控制器、执行器、被控对象答案：B2. 在控制系统中，开环控制系统与闭环控制系统的主要区别是什么？A. 开环系统没有反馈，闭环系统有反馈B. 开环系统成本较低C. 开环系统响应速度慢D. 开环系统稳定性差答案：A3. 控制系统的稳定性可以通过哪些方法进行分析？A. 时域分析B. 频域分析C. 根轨迹法D. 所有以上方法答案：D二、简答题1. 简述PID控制器的工作原理。
答：PID控制器是一种常见的工业控制器，它根据误差信号（设定值与实际输出值之差）来调节控制量。
P（比例）项根据误差的大小调节输出，I（积分）项对误差进行积分，以消除稳态误差，D（微分）项对误差的变化率进行调节，以提高系统的响应速度和稳定性。
2. 什么是系统的超调，它对系统性能有什么影响？答：系统的超调是指系统在达到最终稳定状态之前，输出值超过设定值的现象。
超调会导致系统的控制精度降低，稳定性变差，甚至可能引起系统的振荡或损坏设备。
三、计算题1. 已知一个控制系统的开环传递函数为G(s) = 10 / (s^2 + 4s + 5)，求该系统的单位阶跃响应。
答：首先，我们需要计算闭环传递函数，然后应用拉普拉斯变换的逆变换来求得时间域的响应。
由于这是一个二阶系统，我们可以使用标准形式的二阶响应公式来求解。
具体计算过程需要根据系统的自然频率和阻尼比来确定。
四、论述题1. 论述现代控制系统中，数字控制技术相较于模拟控制技术的优势。
答：数字控制技术相较于模拟控制技术具有以下优势：（1）数字控制系统可以方便地实现复杂的控制算法；（2）数字控制器具有更好的灵活性和可扩展性；（3）数字控制系统的精度更高，抗干扰能力更强；（4）数字控制技术可以方便地实现远程监控和诊断；（5）数字控制系统的成本随着技术的发展逐渐降低，性价比更高。
⾃动控制原理期末试题3套及答案⼀套⾃动控制理论（A/B 卷闭卷）⼀、填空题（每空 1 分，共15分）1、反馈控制⼜称偏差控制，其控制作⽤是通过与反馈量的差值进⾏的。
2、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。
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（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，阻尼⽐=ξ，该系统的特征⽅程为，该系统的单位阶跃响应曲线为。
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。
6、根轨迹起始于，终⽌于。
7、设某最⼩相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为。
8、PI 控制器的输⼊－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引⼊，可以改善系统的性能。
⼆、选择题（每题 2 分，共20分）1、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。
2、下列哪种措施对提⾼系统的稳定性没有效果 ( )。
A 、增加开环极点；B 、在积分环节外加单位负反馈；C 、增加开环零点；D 、引⼊串联超前校正装置。
3、系统特征⽅程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( )A 、稳定；B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C 、临界稳定；D 、右半平⾯闭环极点数2=Z 。
4、系统在2)(t t r =作⽤下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( )A 、型别2B 、系统不稳定；C 、输⼊幅值过⼤；D 、闭环传递函数中有⼀个积分环节。
5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是( )A 、主反馈⼝符号为“-” ；B 、除r K 外的其他参数变化时；C 、⾮单位反馈系统；D 、根轨迹⽅程（标准形式）为1)()(+=s H s G 。
四、（15分）系统方框图如下图所示，试求传递函数()C s R s ()。
五、（15分）设控制系统的方框图如下图所示，当输入信号r 1(t)＝1(t)，r 2(t)＝2t 同时作用时，试计算系统的稳态误差e ss 。
六、（15分） 设系统的闭环传递函数为G C (S)=2nn 22ns 2s ω+ξω+ω,试求ξ=0.6、ωn =5rad/s 时单位阶跃响应的上升时间t r 、峰值时间t P 、超调量M P 和调节时间t s (△=±5%)。
一、单项选择题(每小题3分，共30分)1. 正弦函数sin t ω的拉氏变换是（ B ）A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D. 22s 1ω+ 2. 一阶系统G(s)=1Ts K+的放大系数K 愈小，则系统的输出响应的稳态值（ B ）A.不变B.不定C.愈小D.愈大3. 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p σ将（ A ） A.增加 B.减小 C.不变 D.不定4. 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（ C ） A.劳斯判据 B.赫尔维茨判据 C.奈奎斯特判据 D.根轨迹法五、（15分）设控制系统的方框图如下图所示，当输入信号r 1(t)＝1(t)，r 2(t)＝2t 同时作用时，试计算系统的稳态误差e ss 。
六、（15分） 设系统的闭环传递函数为G C (S)=,2nn 22ns 2s ω+ξω+ω试求ξ=0.6、ωn =5rad/s 时单位阶跃响应的上升时间t r 、峰值时间t P 、超调量M P 和调节时间t s (△=±5%)。
教学负责人签字年月日。
直流调速单闭环系统
一、画出带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图。
二、画出转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图。
三、试述反馈控制的基本规律。
四、回答下列问题：
（1）在转速负反馈单闭环有静率调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压U d 较之负载变化前是增加、减少还是不变？ （2）在无静差调速系统中，突加负载后又进入稳态时转速n 和整流装置的输出电压U d 是增加、减少还是不变？ 单闭环系统计算题
一、有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*
u U =8.8V ，比例调节器放大系数K P ＝2，晶闸管装置放大系数K s =15，反馈系数γ＝0.7。
求：
（1）输出电压U d 。
（2）若把反馈线断开，U d 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？
（3）若把反馈系数减至γ＝0.35，保持同样输出电压，给定电压*
u U 应为多少？
二、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，采用闭环V-M 系统，主电路总电阻Ω=18.0R ，C e =0.2V·min/r ，K s =30，α=0.015 V·min/r ，问放大器的放大系数为多大时能满足闭环系统D =20，s ≤5%时的要求？
三、某直流调速系统电动机额定转速n N =1430r/min ，额定速降Δn N ＝115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s ≤20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 四、某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，采用V-M 系统，主电路总电阻R =0.18Ω，电动机电动势系数C e =0.2V·min/r 。
如果要求调速范围D =20，静差率s ≤5%。
①采用开环调速能否满足？②为满足这个要求，系统的额定速降Δn N 最多能有多少？
五、有一V-M 调速系统，电动机参数为：P N =2.2kW ，U N =220V ，I N =12.5A ，
1500N =n r/min ，电枢电阻R a =1.2Ω，整流装置内阻R re c =1.5Ω
，触发整流环节的放
大倍数35s =K 。
要求系统满足调速范围D =20，静差率s ≤10%。
1.计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
2.采用转速负反馈组成闭环系统，画出系统的静态结构框图。
3.调整该系统参数，使当V 15n =*U 时，I d =I N ，n =n N ，则转速负反馈系数α应该是多少？
4.计算放大器所需的放大倍数。
六、某直流系统电动机额定转速为min /1430r n N =，额定速降min /115r n N =∆，当要求静差率%30≤s 时，允许多大的调速范围？如果要求静差率%20≤s ，则调速范围有多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 双闭环系统
一、在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR 、ACR 均采用PI 调节器。
电动机参数：P N =3.7kW ，U N =220V ，I N =20A ，n N =1000r/min ，电枢回路总电阻R =1.5Ω，设V 8===*
*U U U cm im nm ，电枢回路最大电流I dm =40A ，电力电子变换器的放大系数K s =40。
求：
1.计算电流反馈系数β和转速反馈系数α。
2.当电动机在最高转速运行发生堵转时的U d0、U i *、U i 、U c 值。
二、画出双闭环直流调速系统的稳态结构框图。
三、如图转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？为什么？
四、1．转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少？2．当转速给定信号*
n U 未改变，若增大转速反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压U n 是增加还是减少？转速是增加还是减少？
五、已知转速电流双闭环直流调速系统输入阶跃信号*
n U 时的起动波形。
1.请标出三个阶段的位置并写出名称；
2.系统起动过程中主要是哪个阶段，电流有多大？
3.系统稳定运行后，电流是多少？
六、画出转速电流双闭环直流调速系统，当输入阶跃信号*
n U 时，系统起动的转速和电流的波形，并标明整个过渡过程按电流波形划分的三个阶段。
另写出这三个阶段的名称。
交流调速
一、 ①如何区别交-直-交变压变频器是电压源变频器还是电流源变频器？
②异步电动机矢量控制的基本思想是什么？
二、试绘出通用变频器-异步电动机调速系统的硬件结构图 三、解释SPWM 、CFPWM 和SVPWM 三种控制技术的含义。
四、何为矢量控制？矢量控制的基本思想是什么？ 五、试述转差频率控制的基本思想。
六、试述异步电动机调速系统的分类。
七、说明异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性和强耦合的多变量系统。
八、常用的交流PWM 有哪三种控制方式？
工程设计
一、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，电流环已设计完毕，其等效闭环
传递函数表示为：12/1)()(*+=
∑s s U s I i i a τβ
，已知数据为：τΣi =0.0037s ，β=0.05V/A ，α=0.007Ｖ·min/r ，I N =136A ，n N =1460 r/min ，C e = 0.132Ｖ·min/r; λ=1.5，
R Σ=0.5Ω，τm =0.18s ，τon =0.01s ，系统要求无静差，空载起动到额定转速时的速度超调量σn ≤10%。
试设计转速调节器，画出其电路图并计算R 、C 参数，设调节器输入回路电阻R 0=40K Ω。
二、某双闭环直流调速系统，已知：U N = 220V ，I N = 136A ，n N = 1500 r /min ，
)m in r (V 132.01e -⋅=/C ，λ =1.5，Ω5.0a =∑R ，τm = 0.18 s ，τ∑n = 0.018 s ，选h = 5。
试计算空载起动到n N 的上升时间t q 及过渡过程时间t s 。
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三、某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，电流环已设计完毕，其等效闭环
传递函数表示为：12/1)()(*+=
∑s s U s I i i a τβ
，已知数据为：τΣi =0.0067s ，β=0.028V/A ，α=0.0041Ｖ·min/r ， I N =136A ，n N =1500 r/min ，C e = 0.228Ｖ·min/r ， λ=1.5，
R Σa =0.863Ω， τm =0.383s ，τon =0.005s ，系统要求无静差，空载起动到额定转速时的速度超调量σn ≤10%。
1.试设计转速调节器，画出其电路图并计算R 、C 参数，选调节器输入回路电阻R 0=20K Ω。
2.计算空载起动到额定转速的时间。
