河南城建学院自动控制原理试题库

自动控制原理试卷（A ）一、已知系统输入为i u ，输出为o u ，试求下述系统传递函数(运算放大器为理想放大器)（15分）R 1 (a)(b)o ui u（提示：运算放大器输入电流为0，正、反相端电压相等） 二、试简化下图所示系统方框图求其传递函数(10分)三、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)12)(1()1()(+++=s s s s K s G τ在以K 为横坐标，τ为纵坐标的平面上，试确定系统稳定的区域。

(10分)四、已知二阶系统方框图如图所示如要求：(1）由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为0.25(2) 系统的暂态调节时间3=s t 秒（%5±误差带）试求二阶系统闭环传函。

(10分)五、已知系统方框图如图所示,试作参数a (由0∞→)变化时的系统根轨迹。

(15分)六、已知最小相位系统的开环对数幅频渐近曲线如图所示，试写出对应的开环传递函数)(s G ,并求图（a ）所示系统的相角裕度和增量裕度。

(20分)-40 (a) （b ）-40-60(c )七、已知系统单位阶跃响应为t t e e t c 2421)(--+-=，试求系统频率特性表达式。

（10分）答案一、(a) 方法一：设1R 中的电流为1i ，电容C 中的电流为2i ，根据如图所示电路列写方程如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=⎰dti C i R i i R u u i R u o o i 211212111)( 消去中间变量1i ，2i 得到系统输入输出之间的方程如下： 112R udt du C R u R u dt du Ci i o o o +=++ 在零初始条件下，对上式取拉氏变换得 )(1)()(1)(1)(112s U R s CsU s U R s U R s CsU I I O O O +=++ 所以得系统传递函数为 1221221)()()(R R Cs R R R Cs R R s U s U s G I O +++==方法二： 电容C 的复阻抗为Cs1，电阻1R ，2R 的复阻抗分别为1R ，2R 。

自动控制原理试卷问题1：什么是自动控制系统？答案1：自动控制系统是通过传感器感知环境的状态，并通过执行器控制环境中的变量以满足特定要求的系统。

问题2：自动控制系统包括哪些组成部分？答案2：自动控制系统包括传感器、执行器、控制器和反馈环路等组成部分。

问题3：什么是传感器？它在自动控制系统中的作用是什么？答案3：传感器是用于感知环境状态或变量的装置。

在自动控制系统中，传感器的作用是将环境中的物理量或特定信号转化为电信号，以供控制器进行处理。

问题4：什么是执行器？它在自动控制系统中的作用是什么？答案4：执行器是用于控制环境中的变量的装置。

在自动控制系统中，执行器的作用是根据控制器的指令，将电信号转化为物理量或特定信号，以实现对环境的控制。

问题5：什么是控制器？它在自动控制系统中的作用是什么？答案5：控制器是对系统进行信息处理和决策的装置。

在自动控制系统中，控制器的作用是接收传感器的信号，经过处理和决策后，输出控制信号给执行器，以实现对环境的控制。

问题6：什么是反馈环路？它在自动控制系统中的作用是什么？答案6：反馈环路是将系统输出信号作为控制器的输入信号的闭合回路。

在自动控制系统中，反馈环路的作用是根据环境的实际变化情况，对控制器输出信号进行修正和调节，以实现对系统的稳定控制。

问题7：什么是开环控制系统？它有何特点？答案7：开环控制系统是在没有反馈环路的情况下进行控制的系统。

其特点是无法根据环境的实际变化情况进行修正和调节，容易受到干扰和扰动的影响。

问题8：什么是闭环控制系统？它有何特点？答案8：闭环控制系统是通过反馈环路对控制进行修正和调节的系统。

其特点是能够根据环境的实际变化情况实现对系统的稳定控制，具有较强的抗干扰能力。

问题9：什么是负反馈控制？它有何作用？答案9：负反馈控制是指将输出信号与期望信号进行比较，并根据比较结果对控制信号进行修正的控制方式。

负反馈控制能够使系统对环境的变化做出调整，提高系统的稳定性和精度。

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 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 ，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 极点 ，终止于 零点或无穷远 。

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。

∑∆∆=i i i s s Q s H )()(1)(zidpngkongzhi1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。

2 典型闭环系统的功能框图。

自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。

自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。

被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。

控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。

扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。

反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。

反送到输入端的信号称为反馈信号。

负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。

负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。

将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。

然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。

开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。

开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。

闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。

自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。

复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。

它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。

自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。

组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 ．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。

给定元件通常不在闭环回路中。

2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。