自动控制 技术复习题

《自动控制原理》复习题一、选择题（每小题 2 分，共 10分。

请将答案填在下面的表格内） 【1题】典型二阶系统单位阶跃响应如图，则可以确定该系统：（A 、D 、E ）A 、是0.707ξ<的欠阻尼系统B 、开环增益2K =C 、超调量%80%σ=D 、调节时间2s t t =E 、是0型系统【2题】若系统（A 、D 、E ）A 、开环稳定，闭环不一定稳定。

B ．开环稳定，闭环一定不稳定。

C ．开环不稳定，闭环一定不稳定。

D ．开环不稳定，闭环不一定不稳定。

E ．开环临界稳定，闭环不一定不稳定。

【3题】由以下条件，可以确定闭环系统的动态性能(,%s t σ)（A 、C 、D 、E ）A ．闭环极点B ．开环零极点C ．闭环零极点D ．开环零极点和开环增益E ．闭环零极点及闭环增益【4题】系统结构图如下，G(s)分别如下，∞→=0*K ，应画ο0根轨迹者为 （C 、D 、E ）A 、)3)(2()1(*-+-s s s KB 、)3)(2()1(*---s s s K C 、)3)(2()1(*-+-s s s KD 、)3)(2()1(*s s s K +--E 、)3)(2()1(*s s s K ---【5题】)1()1()(++=Ts s s K s GH vτ，在m t t r =)(时，0=ss e 的必要条件有：（A ，E ）A 、m v >B 、0>τC 、T >τD 、0>KE 、2≤v二、计算题（每题 15 分，共 15分） 已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为t t e e t c --+-=221)(试求系统的传递函数和脉冲响应。

解 单位阶跃输入时，有ss R 1)(=，依题意 ss s s s s s s C 1)2)(1(2311221)(⋅+++=+++-=（5分） ∴ )2)(1(23)()()(+++==s s s s R s C s G （5分） []t te e s s L s G L t k -----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-==21142411)()( （5分）三、计算题（每题 15 分，共 15分） 已知系统脉冲响应t e t k 25.10125.0)(-=试求系统闭环传递函数)(s Φ。

计算机自动控制技术 复习题（课程代码 252315）一选择题1下面关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是（D ）A. 微型计算机控制系统只能用于单片机系统B. 在任何控制系统中都可以运用微型计算机控制系统C. 微型计算机控制技术不能用于自动化仪表D. 微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表2计算机监督系统（SCC ）中，SCC 计算机的作用是（B ）A. 接收测量值和管理命令并提供给DDC 计算机B. 按照一定的数学模型计算机给定值并提供给DDC 计算机C. 当DDC 计算机出项故障时，SCC 计算机也无法工作D. SCC 计算机与控制无关3关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是（C ）A 省去了DDC 中的控制站和现场仪表环节B 采用纯数字化信息传输C 只有同一家的FCS 产品才能组成系统D FCS 强调“互联”和“互操作性”4闭环控制系统是指（B ）A. 系统中各生产环节首尾相连形成一个环B. 输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响C. 系统的输出量供显示和打印D. 控制量只与控制算法和给定值相关5下列缩写表示现场可编程逻辑阵列的是（D ）A PLC B. PLD C. GAL D. FPGA6多路开关的作用是（A ）A. 完成模拟量的切换B. 完成数字量的切换C. 完成模拟量与数字量的切换D. 完成模拟量或数字量的切换7采样-保持电路的逻辑端接+5V ，输入端从2.3V 边至2.6V ，输出端为（A ）A 从2.3V 边至2.6V B. 从2.3V 边至2.45V 并维持不变C. 维持在2.3VD. 快速升至2.6V 并保持不变8 CD0541的INH 端接地，C 、B 、A 端依次接101B ，（C ）被选通A IN/OUT 至IN/OUT4共5个通道 B. IN/OUT4通道C. IN/OUT 5通道D. 没有通道9 CD4097的INH 端接+5V ，C ，B ，A 端依次接111B ，（D ）被选通A X 组的IN/OUT7通道 B. Y 组的IN/OUT7通道C. X 组和Y 组的IN/OUT7通道D. 没有通道10 DAC0832的REF V 端接-5V ，OUT1I 接运算放大器异名端，输入为1000000B ，输出为（B ）A +5V B. +2.5V C. -5V D . -2.5V11在第18题的基础上，再接一级预算放大器构成双极性电压输出，输入C0H 时，输出为（A ）A-2.5V B. +2.5V C. -3.75V D . +3.75V12采用ADC0809构成的模拟量输入通道，ADC0809在其中起到（D ）作用A 模拟量到数字量的转换 B. 数字量到模拟量的转换C. 模拟量到数字量的转换和采样-保持器D. 模拟量到数字量的转换和多路开关13 A/D 转换器()REF -V ()REF +V 分别接-5V 和+5V ，说明它（A ）A 输入为双极性，范围是-5V ～+5V B. 输入为双极性，范围是-10V ～+10VD. 输出为双极性，范围是-FF V ～+FFV D. 输入为单极性，范围是0～+5V14关于ADC0809中的EOC 信号的描述，不正确的说法是（C ）A EOC 呈高电平，说明转换结束B EOC 呈高电平，可以向CPU 申请中断C EOC 呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通D EOC 呈低电平，处于转换过程中15当D/A 转换器的位数多于处理器的位数时，接口设计中不正确的是（D ）A 数据分批传送 B. 需要两级数据缓存C. 输入的所有数字位必须同时进行转换D. 数据按输入情况分批进行转换16.完整键盘功能处理程序应包括（C ）。

中南大学网络教育课程《自动控制工程基础》复习题及参考答案一、单项选择题：1.某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为 [ ] A.发散振荡 B.单调衰减 C.衰减振荡 D.等幅振荡 2．一阶系统G(s)= 的时间常数T 越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间 [ ]A.越长B.越短C.不变D.不定3.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ [ ] A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件4.惯性环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 [ ] A.-270° B ．-180° C.-90° D ．0°5.设积分环节的传递函数为G(s)=s 1，则其频率特性幅值M(ω)= [ ]A. B. C. D.ωK 2ωKω121ω6.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。

当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为 [ ] A. a1y1(t)+y2(t) B. a1y1(t)+a2y2(t) C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t)7.拉氏变换将时间函数变换成 [ ] A.正弦函数 B.单位阶跃函数 C.单位脉冲函数 D.复变函数8.二阶系统当0<ζ<1时，如果减小ζ，则输出响应的最大超调量%σ将 [ ] A.增加 B.减小 C.不变 D.不定9.线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 [ ] A.系统输出信号与输入信号之比 B.系统输入信号与输出信号之比 C.系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D.系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比10.余弦函数cos t ω的拉氏变换是 [ ] A. B. C. D.ω+s 1 22ωω+s 22ω+s s 221ω+s11.微分环节的频率特性相位移θ(ω)= [ ] A. 90° B. -90° C. 0° D. -180°12.II 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 [ ] A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. 0(dB/dec) D. +20(dB/dec)1+Ts K13.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 [ ] A.代数方程 B.特征方程 C.差分方程 D.状态方程14.主导极点的特点是 [ ] 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15.采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为 [ ] A ． B ． C ． D ．)(1)(s G s G + )()(11s H s G + )()(1)(s H s G s G + )()(1)(s H s G s G -二、填空题：1.线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为______。

机器人及自动控制技术练习题二一、填空题1. 转动关节的位移变量是关节角。

2. 操作臂自由度的数目是操作臂中具有独立位置变量的数目，这些位置变量确定了机构中所有部件的位置。

3. 如果规定由小到大为标准次序，在排列32514中，其逆序数是5。

4. )det(ij a 是行列式的记号。

5. 四阶行列式中含有因子2311a a 的项有44322311a a a a -和42342311a a a a 。

6. 设计位置控制系统首先需要考虑的是，自动补偿由于系统参数引起的误差，以及抑制引起系统偏离期望轨迹的扰动。

7．机器人三原则：第一条，机器人不得伤害人类；第二条，机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾；第三条，机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。

8．操作臂运动学涉及所有与运动有关的几何参数和时间参数。

9．讨论机器人的操作臂不仅仅到静态位置问题，还要研究刚体线速度和角速度的表示方法并且运用这些概念去分析操作臂的运动。

10．《中国大百科全书》 对机器人的定义为：能灵活地完成特定的操作和运动任务，并可再编程序的多功能操作器。

而对机械手的定义为：一种模拟人手操作的自动机械，它可固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。

11．一般把任务定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）的差别，必须用适当的程序设计语言来描述这些任务，并把它们存入机器人控制系统的的控制计算机中去。

12. 行列式与它的转置行列式相等。

13. R A B 的作用是将相对于坐标系｛A ｝描述的P B 映射到P A ，其公式是P R P B A B A =。

R A B又称旋转矩阵。

14. 如果行列式有两行完全相同，则行列式为0。

15. 行列式的某一行（列）中所有的元素都乘以同一个倍数k ，等于用数k 乘以此行列式。

16. 若将1-理解成行列式，则1-＝－1；若将1-理解成绝对值，则1-＝1。

17. 操作臂的非线性控制技术比简单的线性控制方法具有更好的性能。

自动化控制技术资格考试最终题库附答案这份文档为自动化控制技术资格考试的最终题库，并附有相应的答案。

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第一部分：单选题1. 以下哪项不是自动化控制系统的常见组成部分？a. 传感器b. 电动机c. 执行器d. 程序控制器*答案：b. 电动机*2. 模拟信号与数字信号的区别在于：a. 传输速率b. 精度c. 信号类型d. 信号噪音比*答案：c. 信号类型*3. 以下哪项不是PID控制器的常见部分？a. 比例器b. 积分器c. 微分器d. 数据采集器*答案：d. 数据采集器*第二部分：填空题1. 传感器的作用是________，将所测量的物理量转换为相应的电信号。

*答案：检测*2. 闭环控制系统中的反馈信号用于________。

*答案：修正控制器输出*3. 在自动化控制系统中，_____是指控制器对输出进行修正的过程。

*答案：反馈*第三部分：问答题1. 什么是自动化控制技术？*答案：自动化控制技术是利用各种传感器、执行器和控制器等组成的系统，通过监测和调节来实现对工业过程、设备或系统的自动控制和优化。

*2. 简述PID控制器的工作原理。

*答案：PID控制器根据被控对象的误差、偏差积分和变化率来计算控制器的输出信号，以实现对被控对象的稳定控制。

其中比例控制器根据误差大小进行调节，积分控制器根据误差的积分值进行调节，微分控制器根据误差的变化率进行调节。

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1．转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是A．PID B．PI C．P D．PD2．静差率和机械特性的硬度有关,当理想空载转速一定时,特性越硬,静差率A．越小B．越大C．不变D．不确定3．下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是A．降电压调速B．串级调速C．变极调速 D．变压变频调速4．可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,实现无静差调速的是A．比例控制B．积分控制C．微分控制D．比例微分控制5．控制系统能够正常运行的首要条件是A．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性6．在定性的分析闭环系统性能时,截止频率ωc越低,则系统的稳定精度A．越高B．越低C．不变D．不确定7．常用的数字滤波方法不包括A．算术平均值滤波B．中值滤波C．中值平均滤波D．几何平均值滤波8．转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR9．双闭环直流调速系统的起动过程中不包括A.转速调节阶段B.电流上升阶段C.恒流升速阶段D.电流下降阶段11．下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是A．饱和非线性控制 B．转速超调C．准时间最优控制D．饱和线性控制12．下列交流异步电动机的调速方法中,应用最广的是A．降电压调速B．变极对数调速C．变压变频调速 D．转子串电阻调速13．SPWM技术中,调制波是频率和期望波相同的A．正弦波 B．方波 C．等腰三角波 D．锯齿波14．下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是A．高阶B．低阶 C．非线性 D．强耦合15．在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是A．故障保护 B．PWM生成 C．电流调节 D．转速调节16．比例微分的英文缩写是A．PI B．PD C．VR D．PID17．调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准A．平均速度B．最高速C．最低速D．任意速度20．采用旋转编码器的数字测速方法不包括A．M法B．T法C．M/T法D．F法21．转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR22．下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中,错误的是A．只用比例放大器的反馈控制系统,其被调量仍是有静差的B．反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动C．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定D．系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度23．笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速,恒控制方式控制性能最好24．SPWM技术中,载波是频率比期望波高得多的A．正弦波B．方波C．等腰三角波 D．锯齿波25．下列不属于交流异步电动机动态数学模型特点的是A．高阶B．线性C．非线性D．强耦合26．在微机数字控制系统的故障保护中断服务子程序中,工作程序正确的是A．显示故障原因并报警—分析判断故障—封锁PWM输出—系统复位B．显示故障原因并报警—封锁PWM输出—分析判断故障—系统复位C．封锁PWM输出—分析判断故障—显示故障原因并报警—系统复位D．分析判断故障—显示故障原因并报警—封锁PWM输出—系统复位27．正弦波脉宽调制的英文缩写是A．PID B．PWM C．SPWM D．PD 29．采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于A．无静差调速系统B．有静差调速系统C．双闭环调速系统D．交流调速系统30．异步电动机数学模型的组成不包括A．电压方程B．磁链方程C．转矩方程D．外部扰动二、填空题1．常用的可控直流电源有旋转交流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器2．调速系统的稳态性能指标包括调速范围和静差率3．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动,服从给定4．当电流连续时,改变控制角,V—M系统可以得到一组平行的机械特性曲线;5．常见的调速系统中,在基速以下按恒转矩调速方式,在基速以上按恒功率调速方式6．自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标7．电力牵引设备上最先进的可控直流电源是直流斩波器或脉宽调制变换器8．SPWM控制技术包括单极性控制和双极性控制两种方式;9．常见的转速检测装置有测速发电机、旋转编码器、电磁脉冲测速器.10．VVVF控制是指逆变器输出电压和频率可变的控制;12．电流截止负反馈的作用是限流13．负反馈的作用是抵制扰动14．静态环流可以分为直流平均环流和瞬时脉动环流15．自动控制系统的动态性能指标包括对给定输入信号的跟随性能指标和对扰动输入信号的抗扰性能指标;16．PWM变换器可以通过调节电力电子开关来调节输出电压;18．PWM逆变器根据电源类型不同可以分为电压型和频率型20．转速单闭环直流控制系统可以通过引入电流环控制以提高系统动态性能;21．转速电流双闭环调速系统在启动过程中,转速调节器ASR将经历不饱和、饱和、退饱和三种情况;22．交流调速的基本类型中最好的一种节能省力型调速方案是变压变频调速24．无静差直流调速系统的实质是调节器包含比例积分环节;25．比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点,比例部分能迅速响应控制作用;28．电流调节器可以对电网电压的波动起及时抗扰的作用;2．双闭环调速系统中,在恒流升速阶段时,两个调节器的状态是A;AASR饱和、ACR不饱和 BACR饱和、ASR不饱和CASR和ACR都饱和 DACR和ASR都不饱和5．无静差调速系统中,调节器一般采用C调节器;A P调节器B PD调节器C PI调节器8．在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列C参数变化时系统无调节能力;（A）放大器的放大倍数Kp B负载变化C转速反馈系数 D供电电网电压10.为了增加系统响应的快速性,我们应该在系统中引入 A 环节进行调节; A 比例 B 积分 C 微分6.PID控制器各环节的作用是什么答：PID控制器各环节的作用是：1比例环节P：成比例地反映控制系统的偏差信号,偏差一旦出现,控制器立即产生控制作用,以便减少偏差,保证系统的快速性;2积分环节I：主要用于消除静差,提高系统的控制精度和无差度;3微分环节D：反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得过大之前,在系统中引入一个早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间;三、名词解释题1．V—M系统晶闸管-电动机调速系统3. 静差率负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理想空载转速的比4. ASR转速调节器5. 测速方法的分辨率衡量一种测速方法对被测转速变化的分辨能力6．PWM可逆脉冲宽度调制7．直接转矩控制利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩8. 调速范围电动机提供的最高转速与最低转速之比9. ACR电流调节器’;10. 测速误差率15．调节器的设计过程可以简化为哪两步1.选择调节器的结构2.选择调节器的参数1、带有比例调节器的单闭环直流调速系统,如果转速的反馈值与给定值相等,则调节器的输出为 A ;A、零B、大于零的定值C、小于零的定值D、保持原先的值不变2、无静差调速系统的PI 调节器中P 部份的作用是 D ;A、消除稳态误差B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应C、既消除稳态误差又加快动态响应D、加快动态响应3、异步电动机变压变频调速时,采用 B 控制方式,可获得一线性机械特性;A、U1／f1=常值B、Eg/f1=常值C、Es/f1=常值D、Er/f1=常值4、一般的间接变频器中,逆变器起 B 作用;A、调压B、调频C、调压与逆变D、调频与逆变5、转差频率控制变频调速系统的基本思想是控制 C ;A、电机的调速精度B、电机的动态转矩C、电机的气隙磁通D、电机的定子电流三、简答题每小题10分,共40分1、调速范围和静差率的定义是什么答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围,用字母D表示,即： D=nmax/nmin;当系统在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比,称作静差率s,即s=DnN/n0;2、简述恒压频比控制方式;答：绕组中的感应电动势是难以直接控制的,当电动势值较高时,可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降,而认为定子相电压 Us ≈ Eg,则得1 Us f =常值这是恒压频比的控制方式;但是,在低频时 Us 和 Eg 都较小,定子阻抗压降所占的份量就比较显著,不再能忽略;这时,需要人为地把电压 Us 抬高一些,以便近似地补偿定子压降;3、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答：当两个调节器都不饱和时,它们的输入偏差电压和输出电压都是零,转速调节器ASR 的输出限幅电压Uim 决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm;4、单闭环调速系统的基本特征;答：1具有比例放大器的单闭环调速系统是有静差的;2闭环系统具有较强的抗干扰性能反馈闭环系统具有很好的抗扰性能,对于作用在被负反馈所包围的前向通道上的一切扰动都能有效地抑制;3闭环系统对给定信号和检测装置中的扰动无能为力;1、调速系统的静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准;2、电流调节器可以对电网电压的波动起及时抗扰的作用;3、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动,服从给定;4、双闭环直流调速系统的起动过程包括：①转速调节阶段；②电流上升阶段；③恒流升速阶段;5、交流异步电动机动态数学模型特点有高阶、非线性、强耦合;6、常见的可控直流电源有旋转交流机组、静止式可控整流器、直流斩波器或脉宽调制变换器;7、PWM变换器可以通过调节电力电子开关来调节输出电压;8、转速、电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是ASR;二、选择题每小题2分,共20分1、异步电动机数学模型的组成不包括D ;A、电压方程B、磁链方程C、转矩方程D、外部扰动2、控制系统能够正常运行的首要条件是 B ;A、抗扰性B、稳定性C、快速性D、准确性3、SPWM技术中,载波是频率比期望波高得多的C ;A、正弦波B、方波C、等腰三角波D、锯齿波4、常用的数字滤波方法不包括D ;A、算术平均值滤波B、中值滤波C、中值平均滤波D、几何平均值滤波5、在电机调速控制系统中,系统无法抑制B的扰动;A、电网电压B、电机励磁电压变化C、给定电源变化D、运算放大器参数变化6、在速度负反馈单闭环调速系统中,当下列 C参数变化时系统无调节能力;A、放大器的放大倍数K PB、负载变化C、转速反馈系数D、供电电网电压7、采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于 A ;A、无静差调速系统B、有静差调速系统C、双闭环调速系统D、交流调速系统8、双闭环调速系统在稳定运行时,控制电压U ct的大小取决于 C ;A、IdlB、nC、n和IdlD、α和β9、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是D ;A、饱和非线性控制B、转速超调C、准时间最优控制D、饱和线性控制10、在交—直—交变频装置中,若采用不控整流,则PWN逆变器的作用是C ;A、调压B、调频C、调压调频D、调频与逆变三、判断题每小题2分,共10分1、调速范围是指电动机提供的最低转速与最高转速之比; ×2、在无静态调速系统中的PI调节器中,P 部分的作用是加快动态响应; √3、微机数字调速系统中,采样频率应小于信号最高频率的2倍; ×4、当闭环系统开环放大系数大于系统的临界放大系数时,系统将不稳定; √5、正弦波脉宽调制的英文缩写是PWM; ×四、简答题每小题5分,共20分1、在电力拖动及其自动控制系统这门课程中如何对其定义其基本任务是什么答：在电力拖动及其自动控制系统这门课程中对其定义如下：具有自动控制和调节工作机械的速度或位移的电力拖动系统称为“电力拖动自动控制系统”,或者“运动自动控制系统”;其基本任务是通过控制和调节电动机的旋转速度或转角来实现工作机械对速度或位移的要求;2、ACR的是什么的英文缩写调节器的设计过程可以简化为哪两步答：ACR的是电流调节器的英文缩写;两步：①选择调节器的结构；②选择调节器的参数;3、PID控制器中的P、I、D分别代表什么环节并说明I环节的作用;答：PID控制器中的P、I、D分别代表比例环节、积分环节、微分环节;其中I环节的作用是消除静差,提高系统的控制精度和无差度;4、简述泵升电压产生的原因及其抑制措施;答：泵升电压产生的原因：采用二极管整流获得直流电源时,电机制动时不能回馈电能,只好对滤波电容充电,使电容两端电压升高,产生泵升电压;泵升电压抑制措施：电容器吸收动能；镇流电阻消耗动能；并接逆变器;五、计算题每小题15分,共30分1、15分有一V-M系统：电动机P nom=2.5kw,U n=220V,I n=15A,n n=1500r/min,R S=2Ω,R rec=1Ω,K S=30,要求调速范围D=20,静差率s=20%;求：1计算开环系统的速降和允许的静态速降；2采用转速负反馈,当给定电压为20V、转速为1000r/min时,计算放大器的放大倍数;解：1开环系统的速降为允许的静态速降为,2计算放大器的放大倍数,,2、15分有一转速负反馈单闭环V-M有静差直流调速系统,其系统稳态结构框图如下图所示,试利用此图推导其静特性方程;解：电压比较环节：,放大器：,电力电子变换器：调速系统开环机械特性： , 测速反馈环节：,削去中间变量的静特性方程：2-1 在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节什么参数改变转速调节器的放大倍数Kn行不行改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行改变转速反馈系数α行不行若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的哪些参数答：①在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节的参数有：转速给定电压U n,因为转速反馈系统的转速输出服从给定;②改变转速调节器的放大倍数Kn,只是加快过渡过程,但转速调节器的放大倍数Kn的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调节和抑制能力;因此,不能通过改变转速调节器的放大倍数Kn,来改变转速③改变改变电力电子变换器的放大倍数Ks,只是加快过渡过程,但转电力电子变换器的放大倍数Ks的影响在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统有调节和抑制能力;因此,不能通过改变电力电子变换器的放大倍数Ks,来改变转速④改变转速反馈系数α,能改变转速;转速反馈系数α的影响不在转速负反馈环内的前向通道上,它引起的转速变化,系统没有调节和抑制能力;因此,可以通过改变转速反馈系数α来改变转速,但在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行最终的转速还是服从给定;⑤若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的参数有：转速的给定U n、转速调节器的放大倍数Kn、转速调节器的限幅值、转速反馈系数α等,因为它们都在电流环之外;2-2 在转速、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答：在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,转速调节器退饱和,PI的作用使得转速调节器的输入偏差电压为0,转速调节器的输出电压由于维持在U im n;在转速、电流双闭环调速系统中稳定运行时,电流调节器不饱和,PI的作用使得电流调节器的输入偏差电压为0,形成一个电流随动子系统,力图使I d尽快跟随其给定U i. 电流调节器的输出电压U C又后面的环节决定;2-3 在转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器,而是P调节器,对系统的静、动态性能将会产生什么影响答：在转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器采用P调节器,整个系统成为一个有静差的系统;转速调节器不饱和,一直处于主导地位；电流调节器不饱和,形成一个电流随动子系统,无法形成在最大电流下在最短时间内使速度上升/下降最快,动态响应较慢;2-4 试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统：①调速系统的静态性能；②动态限流性能；③启动的快速性④抗负载扰动的性能；⑤抗电源波动的性能答：①调速系统的静态性能:在转速、电流双闭环调速系统中,转速调节器采用PI调节器,整个系统成为一个无静差的系统;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,转速调节器采用PI调节器,整个系统成为一个无静差的系统;② 动态限流性能:在转速、电流双闭环调速系统中,电流调节器采用PI 调节器,将电流限制在I dm 内;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,将电流限制在I dcr-I dbl 内;③ 启动的快速性:在转速、电流双闭环调速系统在启动/制动过程中,转速调节器饱和,电流调节器在最大电流I dm 附近进行PI 调节,时间最短,提高了启动/制动的快速性;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,在启动/制动过程中,当电流大于截止电流I dcr 时,电流调节器起作用,并不是在最大电流附近进行调节,启动/制动的快速性较差;④ 抗负载扰动的性能：在转速、电流双闭环调速系统中,负载扰动在转速外环中,负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调节器ASR 来产生抗负载扰动的作用;在设计ASR 时,应要求有较好的抗扰性能指标;带电流截止环节的转速单闭环调速系统中,负载扰动立即引起电流变化,当电流大于截止电流I dcr 时,电流调节器起作用,可以进行调节;⑤ 抗电源波动的性能在转速、电流双闭环调速系统中,由于增设了电流内环,电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节,不必等它影响到转速以后才能反馈回来,抗电源波动的性能大有改善;在电流截止环节的转速单闭环调速系统中,电网电压扰动的作用点离被调量较远,调节作用受到多个环节的延滞,因此单闭环调速系统抵抗电源电压扰动的性能要差一些;2-5 在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI 调节器;当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,当系统重新进入稳定运行时电流调节器的输入偏差信号∆U i 是否为零答：在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI 调节器;当系统带额定负载运行时,转速反馈线突然断线,转速调节器反馈电压突变为为0,转速调节器输入偏差突变为最大,转速调节器PI 调节器饱和,转速开环,系统变为电流单闭环调节;转速调节器的输出突变为正极限值U im ,电流调节器的输入偏差变大,电流调节器为PI 调节器作用,直至进入新的稳定状态,电流无静差;当重新进入稳定运行时,电流调节器PI 调节器的输入偏差信号∆U i 为零;2-6 在转速、电流双闭环调速系统中,给定信号U n 未变,增加转速反馈系数α,系统稳定后转速反馈电压U n 是增加、减小还是不变答：在转速、电流双闭环调速系统中,给定信号U n 未变,增加转速反馈系数α,转速调节器反馈电压增加,转速调节器输入偏差变大,转速调节器输出变大即电流调节器给定变大,电流调节器输入偏差变大,电流调节器输出变大即电机电流变大,进入重新调节阶段;系统稳定后,转速、电流无静差;转速调节器输入偏差为0,转速反馈电压U n 等于转速给定信号U n ,不变;2-7 在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI 调节器;已知电动机参数为：P N ＝3.7KW,U N ＝220V,I N =20A,n N =1000r ／min,电枢绕组总电阻R a ＝1. 5Ω,U nm =U im ＝U cm =8V,电枢回路最大电流I dm =40A, 电力电子变换器的放大倍数Ks=40,试求:① 电流反馈系数β和转速反馈系数α② 当电动机在最高转速发生堵转时的U d0、U I 、U i 、U c 值.解：① 稳态运行时,转速调节器不饱和,输入偏差为0,α=n U n *=N nm n U *8/1500=0.0056稳态运行时,电流调节器不饱和,输入偏差为0,β=n U i *=dm im i U *=8/40=0.2② 当电动机在最高转速发生堵转时, 电枢回路最大电流I dm =40A,电流调节器反馈电压最大U im =8V,电流调节器输入偏差最大大,电流调节器饱和, 输出最大U cm =8V, 电流开环.经过电力电子变换器后的U d0= KsU c =408=320V.,电机转速很小;几乎为0, 转速反馈电压很小, 转速调节器输入偏差很大, 转速调节器饱和,转速开环,转速调节器输出U im ＝8V.2-8 在转速、电流双闭环调速系统中,ASR 、ACR 两个调节器均采用PI 调节器;当ASR 的输出达到U im =8V 时,主电路电流达到最大电流80A,当负载电流由40A 增加到70A,试问：① U I 如何变化 ② U c 如何变化 ③ U c 值.由哪些条件决定答: ① 在转速、电流双闭环调速系统中,ASR 、ACR 两个调节器均采用PI 调节器;当ASR 的输出达到U im =8V 时,ASR 饱和不起作用; 主电路电流达到最大电流80A,电流调节器的给定电压U i =U im =8V 最大保持不变,② 当负载电流由40A 增加到70A,电流调节器反馈电压U i 增加, 电流调节器的输入偏差电压减小, 电流调节器的输出电压U c 减小.③ U c 值.由: 电流调节器的输入偏差电压电流调节器的给定电压U i -电流调节器反馈电压、条电流调节器的比例放大系数、电流调节器积分时间常数以及电机的运行状态等条件决定;2-9 在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半,系统工作情况会如何变化 写出U d0、U i 、U c 、I d 、n 在系统重新进入稳定后的表达式;答: 在转速、电流双闭环调速系统中,电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行,现因某种原因使电动机励磁电源突然下降一半,电机的电磁转矩减小为原来的一半,转速下降,转速调节器反馈电压U n 减小, 转速调节器的输入偏差电压增大, 转速调节器的输出电压即电流调节器的给定电压U i 增大. 电流调节器的输出电压U c 增大,转速上升,达到新的稳定;在系统重新进入稳定后U d0=U i =U c =I d =n=2-10 某反馈控制系统已校正成典型Ⅰ型系统;已知时间常数T=0.1S,要求阶跃响应超调量σ≤10%① 求系统的开环增益； ② 计算过渡过程时间t s 和上升时间t r③ 画出开环对数特性;如要求上升时间t r <0.25s, 则K= ,σ=解：① 典型Ⅰ型系统WS=)1(+TS S K T=0.1S 阶跃响应超调量σ≤10% 当w c < 1/T 时,的幅频特性以–20dB/dec 斜率穿越零分贝线,系统有较好的稳定性;系统的开环增益K=w c 截止频率 KT=0.5 K=5②过渡过程时间t s =nξω3=6T=0.6S 上升时间t r=)arccos (122ξπξξ--T 取ξ=0.707③ 上升时间t r <0.25s =)arccos (122ξπξξ--Tξ=w n=ξT 21=则K=w c=w n2124]214ξξ-+ σ=%100)1/(2⨯--ξξπe = 2-11 有一个系统,其控制对象的传递函数为W obj S=11+TS k =101.010+S ,要求设计一个无静差系统,在阶跃输入下系统超调量σ≤5%按线性系统考虑,试决定调节器的结构,并选择其参数;解: 要求设计一个无静差系统, 调节器结构选用I 调节器,W I S=S k I,W I S W obj S= )101.0(10+S S K I 为典型Ⅰ型系统. 查典型Ⅰ型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量σ≤ 5%, K T =0.5 K=50 K I =52-12 有一个系统,其控制对象的传递函数为W obj S=)1(1+TS S k =)102.0(10+S S ,要求校正为典型Ⅱ型系统, 在阶跃输入下系统超调量σ≤25%按线性系统考虑,试决定调节器的结构,并选择其参数;解: 要求校正为典型Ⅱ型系统,调节器结构选用PI 调节器,W PI S=S S k PI 11)1(ττ+, τ1=hT=70.02=0.14S W PI S W obj S= )102.0()118.0(2.512++S S S 为典型Ⅱ型系统. 查典型Ⅱ型系统阶跃输入跟随性能指标表可知超调量σ≤30%, h=72-13 调节对象的传递函数为W obj S=)102.0)(125.0(18++S S ,要求分别校正成典型Ⅰ型系统和典型Ⅱ型系统, 求调节器的结构和参数;解:① 要求校正为典型Ⅰ型系统,调节器结构选用PI 调节器,W PI S=S S k PI 11)1(ττ+, τ1=T1=0.25S。

⾃动控制及仪表复习题举例参考答案《⾃动化仪表》复习题参考答案⼀、简答题1.在线成分分析系统为什么要有采样和试样与处理装置？1. 主要⽬的是为了符合分析仪器要求的试样的技术标准，以保证测量的可靠性；2.⽓相⾊谱仪定性分析和定量分析的依据是什么？其基本环节有哪些？2. 定性分析是不同的物质在固定相和流动相所构成的体系即⾊谱柱中具有不同的分配系数，定量分析有多种⽅法，总的来讲是⾊谱波峰的⾼度或⾯积⼤⼩；3.什么是调节器的调节规律？基本控制规律有哪些？分别起什么作⽤？3. 调节规律——指调节器的输⼊信号随输⼊信号（偏差量）变化的规律；P、I、D三作⽤、双位；这样控制既及时，⼜能消除余差，还可超前调节。

4.什么是调节阀的流量特性？常⽤的流量特性有哪⼏种？由阀门的哪个部件造成？4. 调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系。

常见的流量特性有：直线型、等百分⽐型、快开型和抛物线型。

主要由阀芯的形状造成。

5.红外线⽓体分析仪定性分析和定量分析的依据是什么？其基本环节有哪些？5. 红外线⽓体分析器定性分析——利⽤不同的⽓体对于不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来分析的，定量分析——郎伯-贝尔定律；基本环节：预处理器、分析箱（光源、切光盘、⽓室、光检测器、前置放⼤电路等）、电器箱。

6.热导式⽓体分析仪定性分析和定量分析的依据是什么？对测量有什么要求？6. 定性分析——不同的⽓体有不同的导热系数，定量分析——某⽓体的含量与混合⽓体的导热系数成正⽐；条件：单值函数（混合⽓体中的背景组分导热率必须近似相等，并与被测组分的热导率有明显的差别）。

7.⼯业酸度计的原理是什么？其测量电极和参⽐电极分别选什么？7. 电化学分析法，玻璃电极——测量电极，⽢汞电极——参⽐电极。

8.在什么情况下需要对仪表控制系统进⾏数字化离散处理？8. 如果回路控制系统中，既有连续环节，⼜有离散环节，那就要将连续环节离散化。

自动控制系统复习问题1-1：无静差调速系统的PI调节器中P部份的作用是（D）A、消除稳态误差；B、不能消除稳态误差也不能加快动态响应C、既消除稳态误差又加快动态响应；D、加快动态响应问题1-2：转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是（B）A．PID B．PI C．P D．PD问题1-3：静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率（A）A．越小B．越大C．不变D．不确定问题1-4：可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是（B）A．比例控制 B．积分控制C．微分控制 D．比例微分控制问题1-5：控制系统能够正常运行的首要条件是A．抗扰性B．稳定性C．快速性D．准确性问题1-6：转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是（A）A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR问题1-7：双闭环直流调速系统的起动过程中不包括（D）A．转速调节阶段B．电流上升阶段C．恒流升速阶段D．电流下降阶段问题1-8：下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是（D）A．饱和非线性控制B．转速超调C．准时间最优控制D．饱和线性控制问题1-9：SPWM技术中，载波是频率比期望波高得多的（A）A．正弦波B．方波C．等腰三角波D．锯齿波问题1-10：比例微分的英文缩写是（B）A．PI B．PD C．VR D．PID问题1-11：调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准（C）A．平均速度 B．最高速C．最低速D．任意速度问题1-12：采用旋转编码器的数字测速方法不包括A．M法B．T法C．M/T法D．F法问题1-13：转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是（C）A．ACR B．AVR C．ASR D．ATR问题1-14：下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是（B）A．只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的B．反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动C．反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定D．系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度问题1-15：笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，下列哪种方式控制性能最好（）A．恒控制B．恒控制C．恒控制D．恒控制问题1-16：正弦波脉宽调制的英文缩写是（C ）A ．PIDB ．PWMC ．SPWMD ．PD问题1-17：采用比例积分调节器的闭环调速系统一定属于A ．无静差调速系统B ．有静差调速系统C ．双闭环调速系统D ．交流调速系统问题1-18：在桥式可逆直流脉宽调速系统当中，镇流电阻的作用是（ ）。

自动控制原理1一、 单项选择题（每小题1分，共20分）1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ ）A.系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）上相等。

A.幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ ）A.圆B.半圆C.椭圆D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后，以电动机的转速为输出变量，电枢电压为输入变量时，电动机可看作一个（ ）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6. 若系统的开环传 递函数为2)(5 10+s s ，则它的开环增益为（ ） A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（ ）A.提高上升时间和峰值时间B.减少上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间D.减少上升时间和超调量9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ ）A.振荡次数越多B.稳定裕量越大C.相位变化越小D.稳态误差越小11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ ）A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。

12.某单位反馈系统的开环传递函数为：())5)(1(++=s s s k s G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。

A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）A.0B.1C.2D.314.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ）A.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ，则它是一种（ ） A.反馈校正 B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为（ ）A.)(lim 0s E e s ss →=B.)(lim 0s sE e s ss →= C.)(lim s E e s ss ∞→= D.)(lim s sE e s ss ∞→= 17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ）A.减小增益B.超前校正C.滞后校正D.滞后-超前18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（）A.圆B.上半圆C.下半圆D.45°弧线K,则实轴上的根轨迹为（）19.开环传递函数为G(s)H(s)=ss)3(3A.(-3，∞)B.(0，∞)C.(-∞，-3)D.(-3，0)20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（）反馈的传感器。

第一章绪论1-1试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点.解答：1开环系统(1)优点:结构简单，成本低，工作稳定。

用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。

(2)缺点：不能自动调节被控量的偏差。

因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。

2闭环系统⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。

它是一种按偏差调节的控制系统。

在实际中应用广泛。

⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。

1-2什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。

解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。

闭环控制系统常采用负反馈。

由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。

例如，一个温度控制系统通过热电阻(或热电偶)检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。

1-3试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型(线性，非线性，定常，时变)？2 心$ +3 如+ 4(0 = 5 如+ 6临)(1)dt~ dt dt(2)y(0 = 2 + w(r)竺+ 2y(/) = 4如+ “⑴(3)dt dt⑴ + 2y(t) = u(t) sin cot(4)dt钞+W)響+ 2W)»)(5)dt~ dt(6) dt -y(t) = 2u(t) +3(7)":⑴ + 5 j*解答：(1)线性定常(4)线性时变(7)线性定常(2)非线性定常(5)非线性定常(3)线性时变(6)非线性定常1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中QI, Q2分别为进水流量和出水流量。

控制的目的是保持水位为一定的高度。

试说明该系统的工作原理并画出其方框图。

解答：(1)方框图如下：给定水位实际水温_____ 浮子—►杠杆—> 阀门_►水箱 _______________________________ _____ (⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。