考研自动控制原理习题集及其解答(1)2

自动控制原理习题及其解答

第一章（略） 第二章

例2-1 弹簧，阻尼器串并联系统如图2-1示，系统为无质量模型，试建立系统的运动方程。

解：(1) 设输入为y r ，输出为y 0。弹簧与阻尼器并联平行移动。

(2) 列写原始方程式，由于无质量按受力平衡方程，各处任何时刻，均满足∑=0F ，

则对于A 点有

021=-+K K f F F F

其中，F f 为阻尼摩擦力，F K 1，F K 2为弹性恢复力。 (3) 写中间变量关系式

022011

0)()

(y K F Y Y K F dt

y y d f F K r K r f =-=-?

=

(4) 消中间变量得 020110y K y K y K dt

dy f dt dy f r r

=-+- (5) 化标准形 r r Ky dt

dy

T y dt dy T +=+00 其中:2

15

K K T +=

为时间常数，单位[秒]。

2

11

K K K K +=

为传递函数，无量纲。

例2-2 已知单摆系统的运动如图2-2示。 (1) 写出运动方程式 (2) 求取线性化方程 解：（1）设输入外作用力为零，输出为摆角θ ，摆球质量为m 。 （2）由牛顿定律写原始方程。

h mg dt

d l m --=θθ

sin )(22

其中，l 为摆长，l θ 为运动弧长，h 为空气阻力。

（3）写中间变量关系式

)(dt

d l

h θα= 式中，α为空气阻力系数dt

d l θ

为运动线速度。

（4）消中间变量得运动方程式

0s i n 22=++θθθmg dt d al dt

d ml （2-1)

此方程为二阶非线性齐次方程。

（5）线性化

由前可知，在θ ＝0的附近，非线性函数sin θ ≈θ ，故代入式（2-1）可得线性化方程为

022=++θθ

θmg dt d al dt

d ml 例2-3 已知机械旋转系统如图2-3所示，试列出系统运动方程。

解：（1）设输入量作用力矩M f ，输出为旋转角速度ω 。 （2）列写运动方程式

f M f dt

d J

+-=ωω

式中， f ω为阻尼力矩，其大小与转速成正比。

（3）整理成标准形为

f M f dt

d J

=+ωω

此为一阶线性微分方程，若输出变量改为θ，则由于 dt

d θω= 代入方程得二阶线性微分方程式

f M dt d f dt

d J =+θ

θ22 例2-4 设有一个倒立摆安装在马达传动车上。如图2-4所示。

图2-2 单摆运动

图2-3 机械旋转系统

倒立摆是不稳定的，如果没有适当的控制力作用在它上面，它将随时可能向任何方向倾倒，这里只考虑二维问题，即认为倒立摆只在图2-65所示平面内运动。控制力u 作用于小车上。假设摆杆的重心位于其几何中心A 。试求该系统的运动方程式。

解：(1) 设输入为作用力u ，输出为摆角θ 。

(2) 写原始方程式，设摆杆重心A 的坐标为（X A ，y A ）于是 X A ＝X ＋l sin θ X y = l cos θ

画出系统隔离体受力图如图2－5所示。

摆杆围绕重心A 点转动方程为：

θθθ

cos sin 22Hl Vl dt

d J -= （2－2）

图2-4 倒立摆系统

图2-5 隔离体受力图

式中，J 为摆杆围绕重心A 的转动惯量。 摆杆重心A 沿X 轴方向运动方程为：

H dt

x d m

A =2

2

即 H l x dt

d m =+)sin (22

θ （2－3）

摆杆重心A 沿y 轴方向运动方程为： mg V dt

y d m

A -=2

2

即 mg V l dt d m -=)cos (2

2θ

小车沿x 轴方向运动方程为：

H u dt

x

d M -=22

方程（2－2），方程（2－3）为车载倒立摆系统运动方程组。因为含有sin θ 和cos θ 项，所以为非线性微分方程组。中间变量不易相消。

(3) 当θ 很小时，可对方程组线性化，由sin θ ≈θ，同理可得到cos ≈1则方程式(2－2)式（2－3）可用线性化方程表示为：

???

????????-=-==+-=H u dt

x

d M mg V H dt

d ml dt x d m Hl Vl dt d J 222222220θθθ

用22

2

dt

d S =的算子符号将以上方程组写成代数形式，消掉中间变量V 、H 、X 得

u g m M s J ml

m

M Ml =+++--θθ)()(2 将微分算子还原后得

u dt

d g m M dt d l J ml MJ Ml -=+-++θ

θ)()(22 此为二阶线性化偏量微分方程。

例2-5 RC 无源网络电路图如图2－6所示，试采用复数阻抗法画出系统结构图，并求传递函数U c (s )/U r (s )。

解：在线性电路的计算中，引入了复阻抗的概念，则电压、电流、复阻抗之间的关系，满足广义的欧姆定律。

即：

)()

()

(s Z s I s U = 如果二端元件是电阻R 、电容C 或电感L ，则复阻抗Z (s )分别是R 、1/C s 或L s 。

(1) 用复阻抗写电路方程式：

s

C S I S V R S U S U S I s

C S I S I S U R S U S U S I c c c c C r 222221212111

111)()(1

)]

()([)(1)]()([)(1)]()([)(?

=-=?

-=?-=

(2) 将以上四式用方框图表示，并相互连接即得RC 网络结构图，见图2－6（a ）。 (3) 用结构图化简法求传递函数的过程见图2－6（c ）、(d )、(e )。

(4) 用梅逊公式直接由图2－6(b ) 写出传递函数U c (s )/U r (s ) 。

图2-6 RC 无源网络

图2-6 （a ） （b ） （c ） （d ）

?

?=

∑K

G

G K

独立回路有三个：

S C R S C R L 11111

11-=

?-

= S C R S C R L 222221

11-=

?-

= S

C R R S C L 122131

11-=

?-

= 回路相互不接触的情况只有L 1和L 2两个回路。则

2221121121

S C R C R L L L ==

由上式可写出特征式为：

2

2211122211213211

1111)(1S C R C R S C R S C R S C R L L L L L ++++

=-++-=? 通向前路只有一条

2

2121221111

1111S C C R R S C R S C R G =

???=

由于G 1与所有回路L 1，L 2， L 3都有公共支路，属于相互有接触，则余子式为

Δ1=1

代入梅逊公式得传递函数

1

)(1

111111

212211221212

22111222112

221111++++=++++=

??=s C R C R C R s C C R R s C R C R s C R s C R s C R s C R C R G G 例2-6 有源网络如图2－7所示，试用复阻抗法求网络传递函数，并根据求得的结果，直接用于图2－8所示PI 调节器，写出传递函数。

图2-8 PI 调节器

图2-7 有源网络

解：图2-7中Z i 和 Z f 表示运算放大器外部电路中输入支路和反馈支路复阻抗，假设A 点为虚地，即U A ≈0，运算放大器输入阻抗很大，可略去输入电流，于是：I 1 = I 2 则有： )

()()()()()(21s Z s I s U s Z s I s U f c i i -==

故传递函数为

)

()()()()(s Z s Z s U s U s G i f i c -==

（2－4） 对于由运算放大器构成的调节器，式（2－4）可看作计算传递函数的一般公式，对于图2-8

所示PI 调节器，有

1)(R s Z i =

CS

R s Z f 1)( 2+

= 故

CS

R CS R R CS R s Z s Z s G i f 121211

)

()()( +=+

=-

= 例2-7 求下列微分方程的时域解x （t ）。已知3)0(,0)0(==x

x 。

063

2

2=++x dt

dx

dt x d 解：对方程两端取拉氏变换为：

0)(6)0(3)(3)0()0()(2=+-+--s X x s SX x

Sx s X S 代入初始条件得到

3)()63(2=++s X S S 解出X （s ）为：

2

22)2

15(

)5.1(2

15

5

3

2633)(++=

++=

S S S s X

反变换得时域解为：

)2

15sin(

5

32)(5.1t e t x t =

例2-8 已知系统结构图如图2-9所示，试用化简法求传递函数C (s )/R (s )。

解：（1）首先将含有G 2的前向通路上的分支点前移，移到下面的回环之外。如图2-10（a ）所示。

（2）将反馈环和并连部分用代数方法化简，得图2-10（b ）。 （3）最后将两个方框串联相乘得图2-10（c ）。

例2-9 已知系统结构图如图2-11所示，试用化简法求传递函数C (s )/R (s )。

解：

（1）将两条前馈通路分开，改画成图2-12（a ）的形式。

（2）将小前馈并联支路相加，得图2-12（b ）。 （3）先用串联公式，再用并联公式

将支路化简为图2-12（c ）。

图2-10 系统结构图的简化

图2-9 系统结构图

图2-11 系统结构图

图2-12 系统结构图

例2-10 已知机械系统如图2-13（a ）所示，电气系统如图2-13（b ）所示，试画出两系统结构图，并求出传递函数，证明它们是相似系统。

解：（1）若图

2-13（a ）所示机械系

统的运动方程，遵循以下原则并联元件的合力等于两元件上的力相加，平行移动，位移相同，串联元件各元件受力相同，总位移等于各元件相对位移之和。 微分方程组为：

???

??=-=-+-=+=y

K F y x

f F x x K x x

f F F F i i 202010121)()()(

取拉氏变换，并整理成因果关系有：

?????

????

?

?+=

=-+=)()(1

)()(1)()]()()[(()(202

011s y s F s f s x s F K s y S x s x K s f s F i 画结构图如图2－14：

求传递函数为：

图2-13 系统结构图

图2-14 机械系统结构图

（a ）机械系统

（b ）电气系统

s

k f s k f s k f s k f s k f s f k s f k s f k s f k s X s X i 1

222112

211221122110)1)(1()

1)(1( )11)((1)1

1)(

()

()(+++++=

+++++= （2）写图2-13（b ）所示电气系统的运动方程，按电路理论，遵循的定律与机械系统相

似，即并联元件总电流等于两元件电流之和，电压相等。串联元件电流相等，总电压等于各元件分电压之和，可见，电压与位移互为相似量电流与力互为相似量。 运动方程可直接用复阻抗写出：

???

?

?

?

???

+=-=

-+-=+=)()()]()([1)()]()([()]()([1)()(22202

01121s E s C s I s E s E R s I s E s E s C s E s E R s I s I s I C c i i i 整理成因果关系：

????

?????

+==-+=)()()(1)()]()()[(1()(22022

011s E IR s E s I S

C s E s E s E s C R s I C c i 画结构图如图2-15所示：

求传递函数为：

S C R s C R S C R S C R S C R S

C R S C R S C R s C R s E s E i 2122112211221122110)1)(1()

1)(1( )

1)(11(1)

1)(1(

)()(+++++=+++++=

对上述两个系统传递函数，结构图进行比较后可以看出。两个系统是相似的。机一电系

统之间相似量的对应关系见表2-1。

表2-1 相似量

图2-15 电气系统结构图

自动控制原理试题

自动控制原理试题

一、填空题 1、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。 2、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。 3、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。 4、根轨迹起始于，终止于。 5、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： 1、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 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( ) A．PID B．PI C．P D．PD

3、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 4、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．越小B．越大C．不变D．不确定 5、普通逻辑无环流（既无推β又无准备）可逆调速系统中换向时待工作组投入工作时，电动机处于（）状态。 A、回馈制动 B、反接制动 C、能耗制动 D、自由停车 6、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（）。 A、调压 B、调频 C、调压调频 D、调频与逆变 7、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

自动控制原理练习题2

例2.6 试绘制图2-8所示RC 电路的动态结构图。 例2.7 化简图2-10所示RC 电路的动态结构图， 并求出传递函数。 R R 1)(1)()()(21221122121++++==Φs C R C R C R s C C R R s U s U s i o (a)(b)(c)

例2.8 试绘制图2-22所示RC 电路的动态结构图对应的信号流图。 例2.9 试用梅逊公式求图2-23所示RC 电路的信号流图的传递函数。 例2.10 试用梅逊公式求图2-2４所示动态结构图的传递函数。 o

例3.1 一阶系统的结构如图3-7所示，其中KK为开环放大倍数，KH为反馈系数。设KK＝100，KH＝0.1，试求系统的调节时间ts(按±5％误差带)。如果要求ts＝0.1 s，求反馈系数。 例3.3 已知系统的特征方程s4+2s3+3s2+4s+5=0试判断该系统的稳定性。 例3.4 系统如图3-15所示。为使系统稳定，试确定放大倍数K的取值范围。

例3.5 已知系统的特征方程s3+2s2+s+2=0试判断系统的稳定性。 例3.6 设系统的特征方程为s3-3s+2=0试用劳斯判据确定该方程的根在s平面上的分布。例3.7 某控制系统的特征方程为s6+2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0试判断系统的稳定性。

例3.8 已知系统的结构如图3-23所示。 求 时系统的稳态误差。 例 3.9 设系统结构如图3-19所示， 其中 又设r (t )=2t ， n (t )=0.5×1(t )求系统的稳态误差。 例4.1 设某负反馈系统的开环传递函数 试绘制该系统的根轨迹图。 2 1 1)(s s s R +=s s H s s G s s G 2 )(,135)(,510)(2 1=+=+=) 2)(1()()(++=s s s k s H s G

燕山大学2018年《自动控制原理》考研大纲

燕山大学2018年《自动控制原理》考研大纲 一、课程的基本内容要求 1.掌握自动控制系统的工作原理、自动控制系统的组成与几种不同分类。重点掌握反馈的概念、基本控制方式、对控制系统的基本要求。 2.线性系统的数学模型 掌握传递函数；极点、零点；开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数的概念；典型环节的传递函数。掌握建立电气系统(有源网络和无源网络)、机械系统(机械平移系统)的微分方程和传递函数模型的方法。重点掌握方框图化简或信号流图梅森增益公式获得系统传递函数的建模方法。 3.控制系统时域分析 要求能够分析系统的三大基本性能，即系统的稳（稳定性）、准（准确性）、快（快速性）。掌握如下概念：稳定性；动态（或暂态）性能指标（最大超调量、上升时间、峰值时间、调整时间）；稳态（静态）性能指标（稳态误差）；一阶、二阶系统的主要特征参量；欠阻尼、临界阻尼、过阻尼系统特点；主导极点。重点掌握系统稳定性判别（Routh判据）；稳态误差终值计算（包括三个稳态误差系数的计算）；二阶系统动态性能指标计算。掌握利用主导极点对高阶系统模型的简化与性能分析。 4.根轨迹法 要求能够利用根轨迹（闭环系统特征方程的根随系统参数变化在S平面所形成的轨迹）分析系统性能。需掌握的概念：根轨迹；常规根轨迹；相角条件、幅值条件；根轨迹增益。重点掌握常规根轨迹的绘制（零度根轨迹不作要求）。掌握增加开环零、极点对根轨迹的影响；利用根轨迹分析系统稳定性与具有一定的动态响应特性（如衰减振荡、无超调等特性）的方法。 5.控制系统频域分析 要求能够利用频域分析方法对控制系统进行分析与设计。掌握如下概念：频率特性；开环频率特性、闭环频率特性；最小相位系统；幅值穿越频率（剪切频率）、相角穿越频率、相角裕度、幅值裕度；谐振频率、谐振峰值；截止频率、频带宽度；三频段。重点掌握开环频率特性Nyquist图、Bode图的绘制；由

华南理工自动控制原理考研试题集锦

813自动控制原理考试大纲 硕士研究生招生考试《自动控制原理》考试大纲 813考试科目代码：机械设计及理论适用招生专业：机械电子工程机械制造及其自动化特别提示：需带无储存功能的计算器 一、考试内容自动控制的一般概念1.理解对控制性能的基掌握自动控制系统的一般概念,,重点是开环控制和闭环控制的概念了解各种典型控制系统的工作原理及控制理论的发展过程。本要求,自动控制系统的数学模型2.理解传递函数的定义和了解微分方程一般建立方法,掌握控制系统的数学模型的基本概念,典型环节掌握动态结构图的建立和化简规则。传递函数的定义和性质知识点为:,性质,自动控制系统的传递函数。,动态结构图的建立,动态结构图的化简的传递函数, 自动控制系统的时域分析方法3.能够用该方法分析控制系统的各种了解和掌握经典控制理论最基本的方法之一,时域分析法一阶。典型控制过程及性能指标知识点为:,包括稳定性控制性能(,)快速性和稳态精度稳态误差分析。,高阶系统的低阶化，稳定性与代数判据,系统分析,二阶系统分析自动控制系统的频域分析方法4.并能通过频率特性分析控制,要求掌握各种系统和环节的幅相频率特性和对数频率特性的画法典型环节的频率特性，系统开环频率特性，乃奎斯特稳定判据及系统的控制性能。知识点为:对数稳定判据，稳定裕度及计算，系统闭环频率特性。自动控制系统的校正装置综合5. 对控制性能的改进就涉及到系统的校正。要求在在对控制系统的控制性能进行分析的基础上, 前置校正有较为全面的理,反馈校正建立控制系统校正的一般概念的基础上,,对串联校正控制系统校正的概念，串联校正、反馈校正和前解。掌握频率法校正的一般方法。知识点为:置校正在校正中的应用。分计）150二、考试题型（分值，按分）251、填空（分）简答题（152、分）、计算及分析题（803 分）30综合应用题（、4．

自动控制原理试题与答案解析

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 ?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 。

自动控制原理练习题

第一章 1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？是否利用系统的输出信息对系统进行控制 2. 电加热炉炉温控制中，热电阻丝端电压U 及炉内物体质量M 的变化，哪个是控制量？哪个是扰动？为什么？ 3. 简述自动控制所起的作用是什么？在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。 4. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。 解答：一、工作原理： 系统分析：受控对象——炉子；被控量——炉温；给定装置——电位器 干扰——电源U ，外界环境 ，加热物件 ； 测量元件——热电偶； 执行机构——可逆电动机 工作过程：静态 ?U=0 动态 ?U ≠0 工件增多（负载增大）↑↑→↑→↑→?↓→↓→↑→T U U U U T c a f （负载减小）↓↓→↓→↓→?↑→↑→↓→T U U U U T c a f 二、 温控制系统框图 5．比较被控量输出和给定值的大小，根据其偏差实现对被控量的控制，这种控制方式称为 。 6．简述控制系统主要由哪三大部分组成？ 7.反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈 答案a.负反馈 8.反馈控制系统的特点是：答案 控制精度高、结构复杂 9.开环控制的特点是：答案 控制精度低、结构简单 10.闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈 11.自控系统各环节的输出量分别为： 给定量、反馈量、偏差、控制量输出量。 第二章 1． 自控系统的数学模型主要有以下三种：微分方程、传递函数、频率特性 2． 实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的 3． 传递函数等于输出像函数比输入像函数。 4． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。 5． 惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。 6.由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 。 被控量（T ） c U U a 给定量 g U U ? 放大器 执行机构 被控对象 扰 动 检测元件

自动控制原理简答题

三.名词解释 47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。 48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。 49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。 50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。 51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。 52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。 53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。 54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。 55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()() C z G z R z =。 56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。

自动控制原理习题及答案

1. 采样系统结构如图所示，求该系统的脉冲传递函数。 答案:该系统可用简便计算方法求出脉冲传递函数。去掉采样开关后的连续系统输出表达式为 对闭环系统的输出信号加脉冲采样得 再对上式进行变量替换得 2. 已知采样系统的结构如图所示，，采样周期T=0.1s。试求系统稳定时K的取值范围。 答案:首先求出系统的闭环传递函数。由 求得，已知T=0.1s， e-1=0.368，故

系统闭环传递函数为，特征方程为 D(z)=1+G(z)=z2+(0.632K-1.368)z+0.368=0 将双线性变换代入上式得 0.632ω2+1.264ω+(2.736-0.632K)=0 要使二阶系统稳定，则有 K＞0，2.736-0.632K＞0 故得到K的取值范围为0＜K＜4.32。 3. 求下列函数的z变换。 (1). e(t)=te-at 答案:e(t)=te-at 该函数采样后所得的脉冲序列为 e(nT)=nTe-anT n=0，1，2，… 代入z变换的定义式可得 E(z)=e(0)+P(T)z-1+e(2T)z-2+…+e(nT)z-n+…=0+Te-aT z-1+2Te-2aT z-2+…+nTe-naT z-n+…=T(e-aT z-1+2e -2aT z-2+…+ne-naT z-n+…) 两边同时乘以e-aT z-1，得 e-aT z-1E(z)=T(e-2aT z-2+2e-3aT z-3+…+ne-a(n+1)T z-(n+1)+…) 两式相减，若|e-aT z-1|＜1，该级数收敛，同样利用等比级数求和公式，可得 最后该z变换的闭合形式为 (2). e(t)=cosωt 答案:e(t)=cosωt 对e(t)=cosωt取拉普拉斯变换．得 展开为部分分式，即 可以得到 化简后得

自动控制原理试题及答案解析

自动控制原理 一、简答题：（合计20分, 共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分, 共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。

四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） (rad/s)

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1 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。 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 1(s)+G 2 (s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G 1 (s)*G 2 (s)。 8、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=时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为%。 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。 越小，即快速性18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t s 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。

2014浙江大学自动控制原理考研真题与解析

《2014浙江大学自动控制原理考研复习精编》 历年考研真题试卷 浙江大学2007年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：自动控制原理 编号：845 注意：答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。 1、（10分）图1为转动物体，J 表示转动惯量，f 表示摩擦系数。若输入为转矩，()M t ， 输出为角位移()t θ，求传递函数 () ()()s G s M s θ= 。 图1 转动物体 2、（10分）求图2所示系统输出()y s 的表达式 图2 3、（20分）单位负反馈系统的开环传递函数为 ()(1)(21)K G s s Ts s = ++，其中0K >、 1 0T T >。试求： （1）闭环系统稳定，K 和T 应满足的条件；在K-T 直角坐标中画出该系统稳定的区域。 （2）若闭环系统处于临界稳定，且振动频率1/rad s ω=，求K 和T 的值。 （3）若系统的输入为单位阶跃函数，分析闭环系统的稳态误差。 4、（20分）系统结构如图4所示。 （1）画出系统的根轨迹图，并确定使闭环系统稳定的K 值范围；

（2）若已知闭环系统的一个极点为 11s =-，试确定闭环传递函数。 图4 5、（10分）系统动态方框图及开环对数频率特性见图5，求 1K 、2K 、1T 、2T 的值。 图5 6、（10分）已知单位负反馈系统开环频率特性的极坐标如图6所示，图示曲线的开环放大倍数K=500，右半s 平面内的开环极点P=0，试求： （1）图示系统是否稳定，为什么？ （2）确定使系统稳定的K 值范围。 图6 7、（10分）是非题（若你认为正确，则在题号后打√，否则打×，每题1分） （1）经过状态反馈后的系统，其能控能观性均不发生改变。 （ ） （2）若一个可观的n 维动态系统其输出矩阵的秩为m ，则可设计m 维的降维观测器。（ ） （3）由已知系统的传递函数转化为状态方程，其形式唯一。 （ ）

自动控制原理简答

自动控制原理简答 1、简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究的方法。 自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论”。“经典控制理论”以递函数为基础，以时域法、根轨迹法、频域法为基本方法，“现代控制理论”以状态空间法为基础，以频率法和根轨迹法为基本方法。 2、在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？ 常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法； 分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。 3、相比较经典控制理论，在现代控制理论中出现了哪些新的概念？ 系统的运动分析，能控性，能观性，极点配置，观测器设计，跟踪器等。 4、人闭上眼见很难达到预定的目的试从控制系统的角度进行分析。 人闭上眼睛相当于系统断开反馈，没有反馈就不知道偏差有多大，并给予及时修正。所以人闭上眼睛很难到达预定目标。 5、试分析汽车行驶原理 首先，人要用眼睛连续目测预定的行车路线，并将信息输入大脑（给定值），然后与实际测量的行车路线相比较，获得行驶偏差。通过手来操作方向盘，调节汽车，使其按照预定行车路线行驶。 6、对飞机与轮船运行原理加以分析 飞机和轮船在行驶时，都会发射无线电信号来进行定位，无线电信号通过雷达反射到计算机中央处理器中。进行对比得出误差，再将误差发射，进入雷达反射到飞机和轮船的接收器中，计算机收到信号后可还原为数据，进而可知偏差而及时修正，这是时刻都进行的。所以飞机，轮船都能保持预定航向行驶。 7、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？ 控制元件主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件。 8、线性定常系统的传递函数定义 传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。 9、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？ 有以下三种：（1机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰 （2实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限 （3以上两种方法的结合:通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点 10、自动控制系统的数学模型有哪些 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。 11、离散系统的数学模型 （1 差分方程 Z变换将差分变成代数方程 （2 脉冲传递函数脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的 z 变换 C z 与输入离散信号的变 C z换 R z 之比，即 G z /R z （3 离散空间表达式 12、定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？ 定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信

2018年浙江大学845自动控制原理考研大纲

《自动控制原理》(科目代码845)考试大纲这个大纲是2017年9月25日浙大控制官网才出的，虽然是新的，但是和以前基本 一模一样，没有变化。 参考书目： （1）各出版社出版的各种自动控制原理教材及习题集 （2）孙优贤、王慧主编. 自动控制原理.北京：化工出版社，2011年6月 （3）胡寿松主编. 自动控制原理(第四版、第五版、第六版). 分别于2001年2月、 2007年6月、2013年5月由科学出版社的(该书初版于1979年，前三版均由国防工业出版社出版，亦可作为参考书) 特别提醒：本考试大纲仅适合报考2018级浙江大学控制科学与工程学院硕 士研究生、专业课考《自动控制原理》(科目代码845)的考生。该门课程的 满分为150分。 一、总的要求 全面掌握自动控制系统的基本概念与原理，深入理解与掌握自动控制系统分析与 综合设计的方法，并能用这些基本的原理与方法举一反三地分析问题、解决问题。 二、基本要求 (1)自动控制的一般概念：掌握自动控制的基本概念、基本原理与自动控制系统组 成、分类，能熟练地将具体对象的控制系统物理结构图表示抽象成控制系统的方块图表示，能清楚地分析其中各种物理量、信息流之间的关系。 (2)动态系统的数学模型：能建立给定典型环节与系统的数学模型，包括微分方程、 传递函数、状态空间等模型；能熟练地通过方块图简化方法与信号流图等方法获得系统总的传递函数；能根据要求进行各种数学模型之间的相互转换。 (3)线性时不变连续系统的时域分析：熟悉一阶、二阶及高阶系统的特征，掌握基 于微分方程模型的时域分析，包括微分方程的求解、拉普拉斯变换的应用；状态空间模型的求解与分析；系统时间响应的性能指标计算；系统的稳定性分析、稳态误差系数与稳态误差的计算等。 (4)根轨迹：掌握根轨迹法的基本概念、根轨迹绘制的基本法则及推广法则；能正 确绘制根轨迹并利用根轨迹分析方法进行系统性能的分析，根据性能要求进行设计。

自动控制原理试题及答案

自动控制原理 一、简答题：（合计20分,共4个小题，每题5分） 1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小，请从时域指标和频域指标两方面 说明该系统会有什么样的表现？并解释原因。 2. 大多数情况下，为保证系统的稳定性，通常要求开环对数幅频特性曲 线在穿越频率处的斜率为多少？为什么？ 3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 4. 用根轨迹分别说明，对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一 个开环极点对系统根轨迹走向的影响。 二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示，其中质量为m 公斤，弹簧系数为k 牛顿/米，阻尼器系数为μ牛顿秒/米，当物体受F = 10牛顿的恒力作用时，其位移y (t )的的变化如图(b)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 图(a) 图(b) 三、已知一控制系统的结构图如下，（合计20分,共2个小题，每题10分） 1） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin 3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。

四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两个交接频率的几何中心。 1） 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。 2） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分,共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2 ，求： 1） 确定满足上述指标的最小K 值，计算该K 值下的相位裕量和幅值裕 量； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分,共2个小题，每题10分） (rad/s)

自动控制原理考研大纲

《自动控制原理》考研大纲 科目名称：控制理论 适用专业：仿生装备与控制工程 参考书目：《自动控制原理》第六版，胡寿松编，科学出版社； 《自动控制理论》第二版，邹伯敏编，机械工业出版社； 《现代控制理论基础》第二版，王孝武主编，机械工业出版社 考试时间：3小时 考试方式：笔试 总分：150分 考试范围：包括经典控制理论（不包含非线性部分）与现代控制理论两部分，经典控制理论内容占70%，现代控制理论内容占30%。 经典控制理论部分 第一章绪论 1. 掌握自动控制系统的工作原理、自动控制系统的组成与几种不同分类。 2. 重点掌握反馈的概念、基本控制方式、对控制系统的基本要求。 第二章线性系统的数学模型 控制理论的两大任务是系统分析与系统设计，系统分析和设计中首先要建立被研究系统的数学模型。本章主要给出古典控制理论使用的系统数学模型——传递函数的建立。 本章要求： 1．掌握的概念：传递函数；极点、零点；开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数；典型环节的传递函数。 2．重点掌握建立电气系统、机械系统的微分方程和传递函数模型的方法。 3．重点掌握方框图化简或信号流图梅森增益公式获得系统传递函数的建模方法。 第三章控制系统时域分析 根据研究系统采用的不同数学模型，分析方法是不同的，本章给出利用系统传递函数数学模型求取时间响应的系统时域分析法。主要是分析系统的三大基本性能，即系统的稳（稳定性）、准（准确性）、快（快速性）。稳定性是系统工作的必要条件；快速性和相对稳定程度（振荡幅度）是评价系统动态响应的性能指标；准确性是指系统稳态响应的稳态精度，用稳态误差来衡量，需注意：讨论的稳态误差是指由输入信号和系统结构引起的系统稳态时的误差。 本章要求： 1．掌握的概念：稳定性；动态（或暂态）性能指标（最大超调量、上升时间、峰值时间、调整时间）；稳态（静态）性能指标（稳态误差）；一阶、二阶系统的主要特征参量；欠阻尼、临界阻尼、过阻尼系统特点；主导极点。 2．重点掌握系统稳定性判别（Routh判据）；稳态误差终值计算（包括三个稳态误差系数的计算）；二阶系统动态性能指标计算。 3．掌握利用主导极点对高阶系统模型的简化与性能分析。 第四章根轨迹法 闭环系统特征方程的根（系统闭环极点）在S平面的分布完全决定了系统的稳定性、主要决定了系统的动态性能，因此利用根轨迹（闭环系统特征方程的根随系统参数变化在S 平面所形成的轨迹）可对系统性能进行分析。根轨迹法是经典控制理论系统分析与设计的两大主要方法之一，是利用开环传递函数分析闭环系统性能。根轨迹绘制依据根轨迹方程（由

自动控制原理典型习题(含答案)

自动控制原理习题 一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的 传递函数 ) () (s R s C 。 解： 所以： 3 2132213211)() (G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为063632 3 4 =++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在s 平面右半部的极点个数。(要有劳斯计算表) 解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。 6 6.0650336610 1234 s s s s s - 三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=,试求： （1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ; （3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值 解：（1）求出系统的闭环传递函数为：

T K s T s T K K s Ts K s /1 / )(22++= ++= Φ 因此有： 25.021 2/1),(825.0161====== -KT T s T K n n ωζω （2） %44%100e %2 -1- =?=ζζπ σ %) 2)((2825.04 4 =?=?= ≈ s t n s ζω （3）为了使σ%=16%，由式 %16%100e %2 -1- =?=ζζπ σ 可得5.0=ζ，当T 不变时，有： ) (425.04)(425 .05.021 212/11221--=?===??=== s T K s T T n n ωζζω 四．（15分）已知系统如下图所示， 1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。 2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。 解 ① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -= ②渐进线1条π ③入射角 1?()18013513513590360135135=?+?+?+?-?=?+?=? 同理 2?2135sr α=-? ④与虚轴交点，特方 3 2 220s Ks Ks +++=，ωj s =代入 X r X c K S 3 S 2+2S ＋2

东北大学自动控制原理简答题汇总

1.闭环控制系统的基本环节及作用： 1、给定环节：设定被控制的给定值的装置 2、比较环节：将所检测的的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量 3、校正环节：将比较环节的输出量转化为标准信号 4、放大环节：将偏差信号变换成适于控制执行机构工作的信号 5、执行机构:直接作用于控制对象，使被控量达到所要求的数值 6、被控对象或调节对象:指要进行控制的设备或过程 7、检测装置或传感器：用来检测被控量，并将其转换为与给定量相同的物理量 2.什么是系统的暂态过程？对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？ （1）暂态过程：系统从一个稳态过渡到新的稳态的过渡过程 （2）输出量的暂态过程可能有以下几种情况： 1.单调过程。输出量单调变化，缓慢达到新的稳态值。 2.衰减振荡过程。被控制量变化很快，产生超调，经过几次振荡后，达到新的稳定 工作状态。 3.持续振荡过程。被控制量持续振荡，始终不能达到新的稳定工作状态。 4.发散振荡过程。被控制量发散振荡，不能达到所要求的稳定工作状态。 3.如何区分线性系统和非线性系统？ 可以通过线性和非线性各自的特性区分，线性系统具有叠加性和齐次性，非线性系统则不具备以上特性。非线性系统不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的初始条件有关。 4.按给定力量的特征，系统可分成哪几种类型？ 1.恒值系统。恒值系统的给定量保持不变。（输出量恒定不变） 2.随动系统。随动系统中的给定量按照事先未知的时间函数变化。（输出量跟随给定量的 变化，所以也可以叫做同步随动系统） 3.程序控制系统。这种系统的给定量是按照一定的时间函数变化的。（输出量与给定量的 变化规律想同） 5.简述控制系统性能指标。 自动控制系统的性能指标通常是指系统的稳定性，稳态性能和暂态性能。 稳定性：自动控制系统的首要条件时系统能稳定正常运行。 稳态性能：系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统控制的准确程度。暂态性指标：1.最大超调量σ％：输出最大值与输出稳态值的相对误差。 2.上升时间tr:系统输出量第一次到达输出稳态值时所对应的时刻。 3.过渡时间ts：系统的输出量进入并一直保持在稳态输出值附近的允许误差 带内所需时间。 4.振荡次数μ：在调节时间内输出量在稳态值附近上下波动的次数。 6.对自动控制系统性能指标要求有？ 1.稳定性：即系统能工作的首要条件。

自动控制原理复习练习题

自动控制原理复习练习题 一、选择题 1.下图所示的图 是闭环控制系统。( ) (A) (B) (C) (D) 2.下图所示函数曲线中， 是阶跃函数。（ ） (A) (B) (C) (D) 3、控制系统的输入参考量是一个常值时，我们一般称它为 。( ) (A) 恒值控制系统 (B) 随动系统 (C) 程序控制系统 4、根据控制系统传输信号的性质分类，控制系统可分为（ ） A ． 恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统 B ． 反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统 C ． 最优控制系统和模糊控制系统 D ． 连续控制系统和离散控制系统 5、系统的动态性能包括（ ）。

A. 稳定性、平稳性 B．快速性、稳定性 C．平稳性、快速性 D．稳定性、准确性 6、系统的传递函数（）。 A．与输入信号有关 B．与输出信号有关 C．完全由系统的结构和参数决定 D．既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关 7、运算放大器具有的优点是（）。 A．输入阻抗高，输出阻抗低B．输入阻抗低，输出阻抗高 C．输入、输出阻抗都高D．输入、输出阻抗都低 8、在自动控制理论中，数学模型有多种形式，属于时域中常用的数学模型的是（）。 A．微分方程B．传递函数C．结构图D．频率特性 9、对图示结构图简化正确的是（）。 (A) (B) (C) (D) 10、输入为阶跃信号时，如果（），则积分环节的输出信号的上升速度越快。 A．输入信号的幅度越小，积分时间常数越小 B．输入信号的幅度越小，积分时间常数越大 C．输入信号的幅度越大，积分时间常数越小

D ． 输入信号的幅度越大，积分时间常数越大 11、一阶系统的阶跃响应（ ） A ．当时间常数T 较大时有超调 B ．当时间常数T 较小时有超调 C ．有超调 D ．无超调 12、对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自然振荡角频率ωn 保持不变时，（ ） A ．阻尼比ξ越大，系统调节时间t s 越大 B ．阻尼比ξ越大，系统调节时间t s 越小 C ．阻尼比ξ越大，系统调节时间ts 不变 D ．阻尼比ξ越大，系统调节时间ts 不定 13、劳斯稳定判据和赫尔维茨判据形式不同，实际结论（ ）。 A. 也不同 B. 有时相同 C. 基本相同 D. 却是相同的 14、二阶系统特征方程的系数均大于零，这表明该系统是 的。 A ．稳定 B ．不稳定 C ．临界稳定 D ．可能稳定，可能不稳定 15、下图为一阶系统的单位阶越响应曲线图。其初始斜率为（ ）。 2 1 H(t) T 2T 3T t r(t) 0.6320.865/()1t T c t e -=-初始斜率=（ ） 一阶系统的单位阶越响应曲线 tt C 1 ss C = A. 1/T B. 1/t C.t/T D.T/t 16、二阶欠阻尼系统的响应曲线为（ ）。

2003年东北大学自动控制原理考研真题-考研真题资料

考试科目:自动控制原理 东北大学2003 年攻读硕士研究生研题 一.( 10 分) 增大控制器的比例控制系数对闭环系统输出有何影响? 为什么加入滞后校正环节可以提高稳态精度, 而又基本上不影响系统暂态性能? 二. (20 分)写出下图所示环节输出3c 与输入3r 之间的微分方程。 三. (20 分) 绘出下图所示系统的动态结构图, 表明各环节的传递函数(假定发电机转速恒定,励磁电流与磁通量为线性关系),并求系统输出3c 与输入信号3r 的传递函数3c(s)/3r(s) 。 四.(20 分)系统动态结构图如图所示, 要求闭环系统的一对极点为:s = _1 士j, 试确定参数K 和K h, 利用求出的K h值画出以K 为参量的根轨迹图, 最后说明加入微分反馈对 系统性能的影响(与单位负反馈系统比较)。 五.( 10 分) 设单位反馈系统在单位阶跃输入的作用下其误差为: e(l) =1.2e_10l_ 0.2e_60l, 试求系统的闭环传递函数, 并确定系统的阻尼比飞和自然振荡频率0 n 。 六. (20 分) 一复合系统如图, 图中Ｗc(s) = as2+ bs , Ｗg(s) = 10 。若s(1+ 0.1s)(1+ 0. 2s) 3

使经过前馈补偿后的等效系统变为二型 (两个积分环节), 试确定参数a 和b 的值。 七. ( 10 分) 画出惯性环节Ｗ (s) = 1 1+ Ts 的幅相频率特性, 并证明其轨迹为圆。 八. ( 10 分) 最小相系统的对数幅频特性如下图所示, 试求对应的开环传递函数。 九. ( 20 分) 离散控制系统反馈图如图所示, 试分析 K=10 时闭环控制系统的稳定性, 并求系统的临界放大系数( e _1 = 0.368 )。 十. (10 分) 设运算放大器的开环增益充分大, 最大输出电压为士 15V , 试给出下列两个非线性环节的输入输出特性曲线。

自控简答题

自控简答题

概念： 设动态系统为)()()(,)()()(t Du t Cx t y t Bu t Ax t x +=+=&， （1）若At e t =Φ)(，则)(t Φ称为（状态转移矩阵 ） （2）若D B A sI C s G +-=-1)()(，则)(s G 称为（ 传递函数矩阵 ） （3）若],,,,[],[12B A B A AB B B A n c -=ΓΛ，则],[B A c Γ称为（能控性矩阵） （4）若T n o CA CA CA C A C ],,,,[],[12-=ΓΛ，则],[A C o Γ称为（能观性矩阵） （5）若],,,,,[],,[12D B CA B CA CAB CB B A C n oc -=ΓΛ，则],,[B A C oc Γ称为（输 出能控性矩阵） （6）李雅普诺夫方程Q PA P A T -=+，其中Q 为正定对称阵，当使方程成立的P 为（ 正定对称阵 ）时，系统为渐近稳定。 （7）设系统0)0(,0,)(=≥=f t x f x &，如果存在一个具有一阶导数的标 量函数)(x V ，0)0(=V ，并且对于状态空间X 中的且非零点x 满足如下条件： )(x V 为（正定）；)(x V &为（负定）；当∞→x 时，∞→)(x V 。则系统的原 点平衡状态是（大范围渐近稳定的）。 （8）状态反馈不改变系统的（可控性）。输出至状态微分反馈不改变系统的（可观测性）。输出至参考输入反馈，不改变系统的（可控性和可观测性）。状态反馈和输出反馈都能影响系统的（稳定性和动态性能）。 （9）状态反馈控制的极点任意配置条件是系统状态（完全可控）。状态观测的极点任意配置条件是系统状态（完全可观）。 （10）系统线性变换Px x =时，变换矩阵P 必须是（非奇异的，或满秩）的。

自动控制原理练习题全大题

1.1 什么是系统？什么是被控对象？什么是控制？ 1.2 什么是自动控制？它对人类活动有什么意义？ 1.3 试列举几个日常生活中的开环控制系统和闭环控制系统，并说明它们的工作原理。1.4 自动控制系统主要由哪几部分组成？各组成部分有什么功能？ 1.5 试用反馈控制原理来说明司机驾驶汽车是如何进行线路方向控制的，并画出系统方框图。 1.6 洗衣机控制系统的方框图如习题1.6图所示，试设计一个闭环控制的洗衣机系统方框图。

2.1 试列写出习题2.1图中各电路的动态方程。 (a) (b)

2.2 试求习题2.2图所示有源网络的传递函数。 U o C R 2 U o (b) o o (d) C C (a) o (e) C 1 μF

2.3 试求习题2.3图所示有源网络的传递函数。 u u o R

2.4 试用拉氏变换变换下列微分方程（初始值为0）。 ) ()()()3() ()()(2)()2() ()()()()1(22 22 t x t y dt t dy T t x t y dt t dy dt t y d t x t y dt t dy dt t y d =+=++=++

2.5 系统的微分方程如下： 式中, T 1、 T 2、 K 1、 K 2、 K 3均为正的常数， 系统的输入量为r (t )， 输出量为c (t )， 试画出动态结构图， 并求传递函数C (s )/R (s )。 ) ()()()()()() ()()() ()()(3223 23211211t x K t c dt t dc T t c K t x t x t x t x K dt t dx T t c t r t x =+-=-=-=