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自动控制原理复习试题库20套timu

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第 1 页 一

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 闭环极点都位于S平面左侧 。 1． 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：dttdc)(+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数

Φ(s)= 5.02S；该系统超调σ%= 0 ；调节时间ts(Δ=2%)= 8 。 4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002ssss，则该系统是 4 阶 Ⅱ 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)= 110100S ； ωC= 10 。

6．相位滞后校正装置又称为 P-I 调节器，其校正作用是利用G(s)的负斜率使ωC

减小，改善静态性能。

7．采样器的作用是 将连续信号变为离散信号 ，某离散控制系统

)()1()1()(10210TTeZZeZG（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t时.该系统稳态误差为 0 。

二. 1.求图示控制系统的传递函数.

求：)()(SRSC（10分） 2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分） 三、计算 1． 已知tTetf11)(求F（s）（4分）

40 0.1 [-20]

ωC

ω

L(ω)dB

G6 G2 G3 G4 G5 G1 R(s) C(s) + - - -

T 第 2 页 解：F(s)=Tsstf111)(

2． 已知)5(1)(2sssF。求原函数f（t）（6分） 解：F(s)=525125151)5(122sssss tetsF5125125151)]([f(t)

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）Kf=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差ess. （2）若使系统ξ=0.707，kf应取何值？单位斜坡输入下ess.=？

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=?

- - SaS )2(10SS 3S

C（s） R（s）

)2(8SS kfs

R(s) c(s)

[-20] 10 25

ω

c

100

[-40]

L(ω) ω

(4分) (1分) 第 3 页

+j +j +j +1 +1 +1 ω=∞ ω=∞ ω=∞

г=2 p=0 г=3 p=0 p=2 （1） （2） （3） 六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。（要求简单写出判别依据）（12分）

七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0sssG将其教正为二阶最佳系统，求校正装置的传递函数G0（S）。（12分） 二 一.填空题。（10分） 1.传递函数分母多项式的根，称为系统的 极点 2. 微分环节的传递函数为 S 3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之 和 4.单位冲击函数信号的拉氏变换式 1 5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为 I 型系统。 6.比例环节的频率特性为 K 。 1. 7. 微分环节的相角为 90º 。 8.二阶系统的谐振峰值与 阻尼比 有关。 9.高阶系统的超调量跟 相角裕量 有关。 10. 线性系统 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)

解：3214121)(GGGGGGRc 三．设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统（如下图所示），设外作用力F（t）为输入量，位移为y（t）输出量，列写机械位移系统的微分方程（10分）

解：m22)(dttyd=F(t)-FB(t)-FK(t) ;

FB(t)=fdttdy)( ;

- G1 R + C G4 G2 G3

F（t） f y（t） k

m （3分） 第 4 页 10 -60 4

-20db/dec

1 0

L(w)

w -40db/dec 12

-20

20

)1001.0)(11.0()(sssKsG

m22)(dttyd+fdttdy)(+ky(t)=F(t)。 四．系统结构如图所示，其中K=8，T=0.25。（15分） （1） 输入信号xi（t）=1（t），求系统的响应；

（2） 计算系统的性能指标tr、tp、ts（5%）、бp； （3） 若要求将系统设计成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值

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） 解： s4+6s2+8=(s2+4)(s2+2)=0; s2,1=±j2,s4,3=±j2；

系统临界稳定。 六． 最小相位系统的对数幅频特性如图所示。试求开环传递函数和相位裕量γ。（12分） 解：)125.0)(1(4sss )(1800c； 2c； ccc25.0arctanarctan90)( 5.0arctan2arctan901800 =1800-1800=00。 七．某控制系统的结构如图，其中 要求设计串联校正装置，使系统具有K≥1000及υ≥４５。的性能指标。（13分） X0（t） Xi（s） )1(TssK0.5 （3分） （6分） （2分） 第 5 页 sTsssG25.0,)4(1)( 解： K=100 υm =υ-υ+Δ=45。+5。； α=7.5 ωc ,=ωm=164.5rad/s

T=0.00222；

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） 解: 所以系统是稳定的 九． 已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 试绘制K 由0 ->+∞变化的闭环根轨迹图,系统稳定的K值范围。(15分) 三 一、填空题：(每空1.5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 稳定性 。 2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响， 叫 开环控制 。 3.线性系统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。 4. 积分环节的传递函数为 1/S 。 5.单位斜坡函数信号的拉氏变换式 1/s2 。 6. 系统速度误差系数Kv= )(lim0ssGs 。 7.系统输出由零上升到第一次穿过稳态值所需要的时间为 上升时间 。 X0(s) － Gc′(s) G(s) Xis T X0(s) x0(t) XI(s) xI(t) G(s)

,)4()1()(22ssKsG

（2分） （2分） （2分） （2分）

（2分） ssGc00222.010167.01

))(1(4/)1()4(1)(44TTezzzesszzG)(1)()(zGzGz



0368.021.12zz121zz 第 6 页 8. 二阶欠阻尼振荡系统的峰值时间为 21n 。

9. 二阶振荡环节的频率特性为 12122TjT 。 10.拉氏变换中初值定理为 )(lim)(lim0ssFtfst 。

二．设质量-弹簧-摩擦系统如下图， f为摩擦系数，k为弹簧系数，p(t)为输入量，x(t)为输出量，试确定系统的微分方程。(11分)

解：系统的摩擦力为dttdxf)(,弹簧力为kx(t)

22)()()()(dttxdmtkxdttdx

ftp

)()()()(22tptkxdttdxfdttxdm 三.在无源网络中，已知R1=100kΩ,R2=1MΩ,C1=10μF,C2=1μF。试求网络的传递函数U0（s）/Ur(s),说明该网络是否等效于两个RC网络串联？(12分)

解：整体考虑时，传递函数为

1)(1)()(212211222110sCRCRCRsCRCRsUsU

r =11.212ss

两个RC网络串联时，传递函数为

1)(1)()(2211222110sCRCRsCRCRsUsU

r =1212ss

该网络不能等效为两个RC网络串联，存在负载效应。 四.设单位反馈控制系统的开环传递函数为 确定闭环系 统持续振荡时的k值。(12分) 解：s4+12s3+69s2+198s+(200+k)=0 劳斯表如下 s4 1 69 200+k s3 12 198 s2 52.5 200+k s1 152.29-0.23k s0 200+k 令152.29-0.23k=0 得k=662.13 M R2 R1 C1 C2 ur u0 )256)(4)(2()(2ssssKsG（2分）

（4分） （1分）

（2分） （7分） （3分）

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自动控制原理复习题汇总

自动控制原理复习题汇总

复习题习题一1-1什么是开环控制？什么是闭环控制？分析比较开环控制和闭环控制各自的特点。

1-2日常生活中有许多开环和闭环控制系统，试举几个具体例子，并说明它们的工作原理。

1-3闭环控制系统是由哪些基本部分构成的？各部分的作用是什么？1-4什么是复合控制系统？分析其工作的特点。

1-5什么是系统的稳定性？为什么说稳定性是自动控制系统最重要的性能指标之一？1-6什么是智能控制？分析智能控制的特点。

1-7简述对反馈控制系统的基本要求？1-8在使用电冰箱时，用户通常是预先设定的一个温度值，其目的是使电冰箱内部的温度保持在这个设定值。

试分析电冰箱是如何实现温度的自动控制的，并画出电冰箱温度自动控制系统的方框图。

习题二2-1试求题2-1图所示电路的微分方程和传递函数。

题2-1图2-2试证明题2-2图所示的电路（a）与机械系统（b）具有相同的数学模型。

2-3试求题2-3图所示运算放大器构成的电路的传递函数。

i d 与U d 间的关系为& CR 2 Q其电流2-43 / 24考研专业课研发中心U di d10 6 (e0.0261)。

假设电路中的R 103,静态工作点u o 239V ,.3..i o 2.19 10 A ，试求在工作点(u o ，i o )附近i df (u d )的线性化方程。

题2-4图2-5试简化题2-5图中各系统结构图，并求传递函数qs)/ F (S )。

2- 6试求题2-6图所示系统的传递函数G (s )/R (s )，C 2(s )/R (s )，G (s )/F 2(s )及C 2( s )/ R s ) o题2-6图《考研专业课高分资料》之复习题题2-5图2-7试绘制题2-7图所示系统的信号流图，并用Mason公式求系统的传递函数C( s)/ R( s)。

4 / 24 考研专业课研发中心〈〈考研专业课高分资料》之复习题5 / 24考研专业课研发中心题2-7图2-8试绘制题2-8图所示系统的信号流图，并用Mason 公式求系统的传递函数Q s )/ R ( s )。

自动控制原理题目(含答案)

自动控制原理题目(含答案)

《自动控制原理》复习参考资料一、基本知识 11、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。

2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。

3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。

4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。

5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。

6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数, 与外作用及初始条件无关。

7、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G(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。

18、系统前向通道传递函数为 G (s)，其正反馈的传递函数为 H (s)，则其闭环传递函数为G(s) /(1-G(s) H(s) )。

9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为 G (s)，则闭环传递函数为G(s) /(1+ G(s) )。

10 、典型二阶系统中，ξ=0.707 时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为 4.3%。

11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。

12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。

13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。

14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。

15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。

16 、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。

17 、对于典型二阶系统，惯性时间常数 T 愈大则系统的快速性愈差。

18 、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标 ts越小，即快速性越好19 最小相位系统是指 S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。

20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。

自动控制原理试题库含复习资料

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课程名称: 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 ϕωτωω--=--，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2<v ；B 、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。

自动控制原理复习题

自动控制原理复习题

自动控制原理复习题一、单项选择【1题】：二阶系统的闭环增益加大(1)快速性能好(2)超调量愈大(3)t提前 (4)对动态特性无影响p【2题】：欠阻尼二阶系统,ξω两者都与n(1)%σ有关 (2) %σ无关(3)t有关(4) p t无关p【3题】：一阶系统的闭环极点越靠近s平面的原点，其(1)响应速度越慢 (2)响应速度越快(3)准确度越高 (4)准确度越低【4题】：系统时间响应的瞬态分量(1)是某一瞬时的输出值(2)反映系统的准确度(3)反映系统的动特性(4)只取决于闭环极点【5题】：典型欠阻尼二阶系统中再加入一个闭环零点，则(1)对动态性能无影响 (2) %σ↓(3) %σ↑(4)t↑p【6题】：稳态速度误差的正确含义为(,A v均为常值)(1) []=下输出速度与输入速度间的稳态误差r t A t().1(2)[]=下输出位置与输入位置间的稳态误差().1r t A t(3) ()=下输出位置与输入位置间的稳态误差r t Vt(4) ()=下输出速度与输入速度间的稳态误差r t Vt【7题】：已知某系统的型别为v ，输入为()n r t t =(n 为正整数)，则系统稳态误差为零的条件是(1) v n ≥ (2)v n >(3) v n ≤(4)v n <【8题】：单位反馈开环传函为22354s s ++，则其开环增益,,n K ξω分别为： (1)542,,63(2) 25,36(3) 1,212(4)15,26【9题】：系统开环传递函数as bs s GH -+=2)(（a>0,b>0）,闭环稳定条件是：①、a>b ②、b>a ③、a=b④、b>=a【10题】：单位反馈系统，4532)(2++=s s s G 则其n K ωξ,,分别是 ①、34,65,2 ②、22,65,32③、2,65,21④、2,2125,21 二、多项选择题【1题】典型二阶系统单位阶跃响应如图，则可以确定该系统： (1). 是0.707ξ<的欠阻尼系统 (2). 开环增益2K = (3). 超调量%80%σ=(4). 调节时间2s t t = (5). 是0型系统 【2题】若系统1．开环稳定，闭环不一定稳定。