东北大学20春学期《自动控制原理Ⅰ》在线平时作业1答卷

自测题

第一章 自动控制的一般概念

1．自动控制是在人不直接 的情况下，利用外部装置使被控对象的某个参数（被控量）按 的要求变化。

2．由被控 和自动 按一定的方式连接起来，完成一定的自动控制任务，并具有预定性能的动力学系统，称为自动控制系统。

3．闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有 控制作用。此种系统 高，但稳定性较差。

4．开环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间只有 作用，没有反馈控制作用。此种系统 低，但稳定性较高。

5．在经典控制理论中，广泛使用的分析方法有__________和__________。

6．温度控制系统是一种 控制系统，一般对系统的 指标要求比较严格。

7．对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：________、快速性和________。

8．火炮跟踪系统是一种 控制系统，一般对系统的 指标要求较高。

9．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。

第二章 自动控制的数学模型

1．数学模型的形式很多，常用的有微分方程、_____________和状态方程等。

2．线性定常系统的传递函数，是在__________条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。

3．传递函数只取决于系统的 参数，与外作用无关。

4．根据欧拉公式和拉普拉斯变换的线性法则，可以示出的拉氏变换为 ，的拉氏变换为 。

5．根据拉普拉斯变换的定义，单位斜坡函数t的拉普拉斯变换为 ，指数函数的拉普拉斯变换为 。

1 自动控制原理试卷与答案

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G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()Gs，则G(s)为 （用G1(s)与G2(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 ，

阻尼比 ，

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()105ttgtee，

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()tgtgT，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 ( )。

2 A、增加开环极点； B、在积分环节外加单位负反馈；

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院

自动控制原理IX 试 卷（作业考核 线上2） A 卷（共 3 页）

总分 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十

得分

一、（30分）回答下列各题

1、自动控制系统由哪些基本环节组成？各环节的功能是什么？（10分）

答：

1）控制对象或调节对象——要进行控制的设备或过程。

2）执行机构—— 一般由传动装置和调节机构组成。执行机构直接作用于控制对象，使被控制量达到所要求的数值。

3）检测装置或传感器—— 该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量。

4）给定环节—— 设定被控制量的给定值的装置。

5）比较环节—— 将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量。

6）中间环节—— 一般包括比较环节和校正环节。

2、传递函数适合哪类控制系统？如何定义？（10分）

答：传递函数适合线性连续系统。其定义为：零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

3、通常有哪几种减小稳态误差的途径？（10分）

答：1、增大系统的放大系数

2、增加积分环节，提高系统的型别 自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。

增大开环增益可以减小稳态误差（2）提高系统的型别可以减小稳态误差但是开环增益过大或者系统型别过高会降低系统的稳定性

二、（20分）已知系统结构如图1所示，试化简结构图，并求出系统的开环传递函数和闭环传递函数以及误差传递函数。

)(1SG)(2SG)(3SG)(4SG--+++R(S)Y(S)

图1

解：

开环传递函数))((4321GGGGWK

闭环传递函数121234()1()()BGGWGGGG

自动

1. 对于一个自动控制的性能要求可以概括为三个方面： 稳定性 、 快速性 、 准确性 。

2. 反馈控制系统的工作原理是按 偏差

进行控制，控制作用使 偏差 消除或减小，保证系统的输出量按给定输入的要求变化。

3. 系统的传递函数只与系统 本身 有关，而与系统的输入无关。

4. 自动控制系统按控制方式分，基本控制方式有：开环控制系统 、 闭环控制系统 、混合控制系统 三种。

5. 传递函数G(S)的拉氏反变换是系统的单位 阶跃

响应。

6. 线性连续系统的数学模型有 电机转速自动控制系统。

7. ★系统开环频率特性的低频段，主要是由 惯性 环节和 一阶微分 环节来确定。

8. 稳定系统的开环幅相频率特性靠近（-1，j0）点的程度表征了系统的相对稳定性，它距离（-1，j0）点越 远

，闭环系统相对稳定性就越高。

9. 频域的相对稳定性常用 相角裕度 和 幅值裕度 表示，工程上常用这里两个量来估算系统的时域性能指标。

10. 某单位反馈系统的开环传递函数2()(5)GSss，则其开环频率特性是

2-2.0tan-)(1 ，开环幅频特性是424252)(A，开环对数频率特性曲线的转折频率为 。

11. 单位负反馈系统开环传递函数为2()(5)GSss，在输入信号r(t)=sint作用下，，系统的稳态输出css(t)= , 系统的稳态误差ess(t)= .

12. 开环系统的频率特性与闭环系统的时间响应有关。开环系统的低频段表征闭环系统的 稳定性 ；开环系统的中频段表征闭环系统的 动态性能 ；开环系统的高频段表征闭环系统的 抗干扰能力 。

自动控制原理填空题复习（二）

1、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。