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。

题2-2图

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。

题2-3图

2-4 如题2-4图所示电路，二极管是一个非线性元件，其电流

d i 与d u 间的关系为

)1(10026

.06

-=-d u d e

i 。假设电路中的Ω=310R ，静态工作点V u 39.20=，

A i 301019.2-?=，试求在工作点),(00i u 附近)(d d u f i =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C (s )/R (s )。

题2-5图

2-6 试求题2-6图所示系统的传递函数C 1(s )/R 1(s )，C 2(s )/R 1(s )，C 1(s )/R 2(s )及

C 2(s )/R 2(s )。

题2-6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 )。

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C(s)/R(s)。

题2-8图

2-9已知系统结构图如题2-9图所示，试写出系统在给定R(s)及扰动N(s)同时作用下输出C(s)的表达式。

题2-9图

2-10系统的信号流图如题2-10图所示，试求系统的传递函数C(s)/R(s)。

题2-10图

2-11已知单位负反馈系统的开环传递函数

(1) 试用MATLAB 求系统的闭环传递函数；

(2) 将闭环传递函数表示为零极点形式和部分分式形式。 2-12 如题2-12图所示系统结构图

(1) 试用MATLAB 简化结构图，并计算系统的闭环传递函数； (2) 绘制闭环传递函数的零极点图。

题2-12图

习题三

3-1 已知系统脉冲响应如下，试求系统闭环传递函数Φ(s)。

t e t k 25.10125.0)(-=

3-2 一阶系统结构图如题3-2图所示。要求系统闭环增益2=ΦK ，调节时间4.0≤s t （s ）

，

试确定参数21,K K 的值。

题3-2图 系统结构图

3-3 单位反馈系统的开环传递函数

)5(4

)(+=

s s s G ，求单 位阶跃响应)(t h 和调节时间t s 。

3-4 给定典型二阶系统的设计指标：超调量

σ%

5

≤%，调节时间

s t 3<（s ），峰值时间

1

3-5 电子心律起博器心率控制系统结构图如题3-5图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一纯积分环节，要求：

题3-5图 电子心律起博器系统

（1）若ξ=0.5对应最佳响应，问起博器增益K 应取多大？

（2）若期望心速为60次/分钟，并突然接通起博器，问1秒钟后实际心速为多少？瞬时最大心速多大？

3-6 机器人控制系统结构图如题3-6图（a ）所示。试确定参数21,K K 值，使系统阶跃响

应的峰值时间

5

.0=p t （s ），超调量σ%2=%。

题3-6图 系统结构图及单位阶跃响应

3-7 设题3-6图（a ）所示系统的单位阶跃响应如题3-6图（b ）所示。试确定系统参数,1K 2

K 和a 。

3-8 已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半s 平面根的个数及纯虚根。

（1）1011422)(2

3

4

5

+++++=s s s s s s D =0

（2）

483224123)(2

345+++++=s s s s s s D =0 （3）22)(4

5--+=s s s s D =0

（4）

0502548242)(2345=--+++=s s s s s s D 3-9 单位反馈系统的开环传递函数为

)5)(3()(++=

s s s K

s G

为使系统特征根的实部不大于-1，试确定开环增益的取值范围。

3-10 系统结构图如题3-10图所示。试求局部反馈加入前后系统的静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。

题3-10图 系统结构图

3-11 系统结构图如题3-11图所示。

（1）为确保系统稳定，如何取K 值？

（2）为使系统特征根全部位于s 平面1-=s 的左侧，K 应取何值？ （3）若22)(+=t t r 时，要求系统稳态误差

25.0≤ss e ，K 应取何值？

题3-11图 系统结构图

3-12 已知单位反馈系统的开环传递函数为

)22)(4()

1(7)(2++++=

s s s s s s G

试分别求出当输入信号t t t r ),(1)(=和2

t 时系统的稳态误差。

3-13 系统结构图如题3-13图所示。已知)(1)()()(21t t n t n t r ===，试分别计算

)()(),(21t n t n t r 和作用时的稳态误差，并说明积分环节设置位置对减小输入和干扰作

用下的稳态误差的影响。

题3-13图 系统结构图

3-14 系统结构图如题3-14图所示，要使系统对)(t r 而言是II 型的，试确定参数0K 和τ的

值。

题3-14图 系统结构图

3-15 单位反馈系统的开环传递函数为

)

5(25

)(+=

s s s G

（1）求各静态误差系数和2

5.021)(t t t r ++=时的稳态误差ss e ；

（2）当输入作用10秒时的动态误差是多少？

3-16

已知单位反馈系统的闭环传递函数为

2006502.001.0200

5)(23++++=

Φs s s s s

输入2

10205)(t t t r ++=，求动态误差表达式。

3-17 控制系统结构图如题3-17图所示。其中1K ，2K 0>，0≥β。试分析：

题3-17图 系统结构图

（1）β值变化(增大)对系统稳定性的影响； （2）β值变化(增大)对动态性能（σ%，

s t ）的影响；

（3）β值变化(增大)对t a t r =)(作用下稳态误差的影响。 3-18 设复合控制系统结构图如题3-18图所示。确定

C K ，使系统在

t t r =)(作用下无稳态误差。

题3-18图 控制系统结构图

3-19 已知系统结构图如题3-19图所示

（1）求引起闭环系统临界稳定的K 值和对应的振荡频率ω；

（2）2

)(t t r =时，要使系统稳态误差5.0≤ss

e ，试确定满足要求的K 值范围。

题3-19图 系统结构图

3-20 系统结构图如题3-20图所示。已知系统单位阶跃响应的超调量σ%3.16=%，峰值时

间

1

=p t （秒）

题3-20图 系统结构图

（1）求系统的开环传递函数)(s G ； （2）求系统的闭环传递函数)(s Φ； （3）根据已知的性能指标σ%、

p

t 确定系统参数K 及τ；

（4）计算等速输入t t r 5.1)(=（度/秒）时系统的稳态误差。

习题四

4-1 已知单位反馈系统的开环传递函数为

)2)(1()(++=

s s s K

s G ，绘制该系统在负、正反馈情况下的根轨迹图。

4-2 设系统的开环传递函数为)

()()

()()(p z p s s z s K s H s G >++=

，绘制根轨迹图，证明根轨迹的复

数部分是圆，并求出圆的圆心和半径。

4-3 已知单位负反馈系统的开环传递函数，试绘制根轨迹图。

1）

)3)(1()2()(+++=s s s s K s G ； 2）)11.0()1()(2++=s s s K s G ； 3）)3)(1()

5()(+++=

s s s K s G ； 4）2)

1()(s s K s G +=

； 5）2)1()

4()(++=

s s K s G ； 6）

)6.3()

2.0()(2++=

s s s K s G 4-4 已知单位负反馈系统的开环传递函数，试绘制根轨迹图。

1）

)5)(2)(1()(+++=

s s s s K

s G ； 2）)646)(3()()(2+++=s s s s K s H s G ； 3）

)54)(1()(2+++=

s s s s K

s G ； 4）

)106.0)(5.0()(2+++=

s s s s K

s G ；

5）

)52)(22()(22++++=

s s s s K

s G ； 6）

)164)(1()1()(2++-+=

s s s s s K s G

4-5 已知系统如题4-5图所示，试绘制根轨迹图。

s

K )

2(1+s s 2

R(s)

C(s)

-

-

题4-5 图

4-6 已知单位负反馈系统的开环传递函数

)4()(+=

s s K

s G ，欲将ξ调整到21=

ξ，求相应的

K 值。

4-7 已知

)3)(1()

2()(+++=

s s s s K s G ，1)(=s H ，对于一对共轭极点的5.0=ξ，求其K 值。 4-8 设控制系统的开环传递函数为

)7)(2()()(++=

s s s K

s H s G

1） 绘制系统的根轨迹图；

2） 确定系统稳定的K 的最大值； 3） 确定阻尼比707.0=ξ时的K 值。

4-9 设控制系统的结构图如题4-9图所示，为使闭环极点为31j s ±-=，试确定增益K 和

速度反馈系数h K 的数值，并利用该K 绘制+∞<≤h K 0的根轨迹图。

题4-9图

4-10

)114()

9()(2

+++=

s s s s K s G ，1)(=s H 。试确定闭环极点在根轨迹上的位置，以保证闭环主导极点具有的阻尼比等于0.5，并确定相应的增益K 值。

4-11 试画出题4-11图所示系统的根轨迹，并确定增益K 的稳定范围。

题4-11图

4-12 设有一个单位反馈控制系统，其前向传递函数为

)84()(2++=

s s s K

s G 试画出系统的根轨迹图，如果设定增益K 的值等于2，试确定闭环极点的位置。

4-13 题4-13图表示了两个非最小相位系统，试分别画出它们的根轨迹图。

(a) (b)

题4-13图 4-14 已知系统的开环传递函数为

)52)(22()

1()()(22+++++=

s s s s s K s H s G ，试应用MATLAB 画出

系统的根轨迹图。

4-15 试利用MATLAB 画出题4-15图所示系统的根轨迹，并且在设定增益2=K 时，确定闭

环极点的位置。

题4-15图

习题五

5-1 已知单位负反馈系统的开环传递函数为

110

)(+=

s s G ，当系统的给定信号为

⑴

)30sin()(0

1+=t t r ⑵)452cos(2)(02

-=t t r ⑶

)452cos(2)30sin()(0

03--+=t t t r 时，求系统的稳态输出。 5-2 已知传递函数

2

1)(）（+=s K

s G

若4=K ,绘出幅相频率特性曲线,并计算在2,1,5.0=ω时的幅值和相位。 5-3 绘出下列传递函数的幅相频率特性曲线。

⑴)21)(5.011

)(s s s G ++=

（ ⑵

2)

5.01()(s s s G += ⑶

10610)(2++-=

s s s s G

⑷

)4)(2()8(30)(+++=

s s s s s G

5-4 已知传递函数

)10020)(()(2+++=

s s a s Ks

s G

其对数频率特性如题5-4图所示，求K 和a 的值。

)

(ω L

题5-4图

5-5 已知传递函数

)36/1)(1)(8/1()

1)(5.01()(s bs s s as s K s G +++++=

其对数幅频特性如题5-5图所示，求K ，a 和b 的值。

ω

dec

题5-5图

5-6 绘出习题5-4中的传递函数的对数频率特性。 5-7 已知传递函数

)50/1)(10/1)(1)(5/1()(s

s s s K

s G ++++=

其中10=K ，绘出对数频率特性。

5-8 已知最小相位系统的对数幅频特性如题5-8图所示，试确定其传递函数。

1dec

dec

/

(a) (b)

dec

/

dec

/

(c) (d)

题5-8图

5-9 设开环系统的奈氏曲线如题5-9图所示，其中，p 为的s 右半平面上的开环根的个数，

v 为开环积分环节的个数，试判别闭环系统的稳定性。

(a) (b) (c)

(d)

(e) (f) (g) (h)

题5-9图

5-10 单位负反馈系统开环传递函数

)50)(2()(++=

s s s K

s G

当1300=K 时，求相位裕量，幅值穿越频率，增益裕量。 5-11某系统开环传递函数为

)3)(2()(++=

s s s K

s G

⑴求相位裕量为0

60时的K 的值 ⑵求此时系统的增益裕量。

5-12 一单位负反馈控制系统如题5-12图所示，求该闭环系统的谐振峰值，谐振频率和频率

带宽。

)

题5-12图

5-13 已知单位负反馈系统，其开环传递函数为：

)10)(1()

5.0(20)(2++++=

s s s s s s G 试利用MATLAB 画出奈氏图，并检查闭环系统的稳定性。

5-14 单位负反馈系统开环传递函数为

)102s s )(5()

1s (02)(2++++=

s s s G ，试利用MATLAB 绘出

其开环传递函数)(s G 的伯德图，并确定其增益裕量，相位裕量，幅值穿越频率，相角穿越频率。

5-15 单位负反馈系统开环传递函数为)5(50

)(+=

s s s G ，试利用MATLAB 求闭环传递函数的

伯德图，并求谐振峰值，谐振频率和带宽。

习题六

6-1 单位反馈系统的开环频率特性为

)125.0)(1(5

.2)(0++=

ωωωωj j j j G

为使系统具有45°±5°的相角裕度试确定：1.串联相位超前校正装置；2.串联相位滞后校正装置；3.串联相位滞后—超前校正装置。（提示：使用根轨迹法或频率法均可） 6-2 单位反馈系统开环传递函数为

)5)(1()(++=

s s s K s G g

试用根轨迹法综合串联微分校正装置，使满足最大超调量小于5％，调节时间小于5s 的要求。

6-3 设单位反馈系统的开环传递函数为

)101.0(1

)(20+=

s s s G

为使系统具有如下性能指标：加速度误差系数2

100-=s K a ，谐振峰值3.1≤p M ，谐

振频率115-=s p ω。试用期望对数频率特性法确定串联校正装置的形式和特性。

6-4 某单位反馈小功率随动系统的对象特性为

)11.0)(1(5

)(0++=

s s s s G

为使系统具有性能指标为：输入速度为1rad/s 时稳态误差小于2.5°，最大超调量小于25％，调节时间小于1s ，试确定串联校正装置特性。 6-5 系统结构如题6-5图所示，其中

)105.0)(125.0(10

)(,10)(21++=

=s s s s G s G

要求校正后系统开环传递函数为：

2)103.0)(167.16()

125.1(100)(+++=

s s s s s G K

试确定校正装置的特性H

（s ）。

题6-5图

6-6 某单位反馈系统的开环传递函数为

26

()(46)G s s s s =

++

当串联校正装置的传递函数

()c G s 如下所示时：

（1）()1c

G s =； （2）5(1)()5c s G s s +=

+ （3）1

()51c s G s s +=+ 试求系统的相角裕度γ、增益裕度GM 、带宽b ω和超调量p M 。

6-7 设单位反馈系统的开环传递函数为

1

()(1)(5)K G s s s s =

++

（1）绘制系统的根轨迹图，并确定阻尼比0.3ζ=时之1K 值。

（2）采用传递函数为

10(101)

()1001c s G s s +=

+的串联滞后校正装置对系统进行校正。

6-8 设控制系统的开环传递函数为：

(0.51)(0.11)

s s s

++

（1）绘制系统的伯德图，并求相角裕度。

（2）采用传递函数为

0.231

()

0.0231

c

s

G s

s

+

=

+的串联超前校正装置。试求校正后系统的相角裕度，并讨论校正后系统的性能有何改进。

6-9 单位反馈系统的开环传递函数为

4

()

(21)

G s

s s

=

+

设计一串联滞后网络，使系统的相角裕度

40

γ≥o，并保持原有的开环增益值。

6-10 设有一单位反馈系统，其开环传递函数为

1

()

(3)(9)

K

G s

s s s

=

++

（1）确定1

K

值，使系统在阶跃输入信号作用下最大超调量为20％。

（2）在上述1

K

值下，求出系统的调节时间和速度误差系统。

（3）对系统进行串联校正，使其对阶跃响应的超调量为15％，调节时间降低2.5s，并使开环增益20

K≥。

6-11 设系统的框图如题6-11图所示，试采用串联超前校正，使系统满足下列要求：（1）阻尼比

0.7

ζ=；（2）调节时间 1.4

s

t s

=

；（3）系统开环增益2

K=。

题6-11图

6-12 题6-12图表示一个1型系统，系统必须满足下列性能指标：

题6-12图

（1）校正为2型系统，且加速度误差系统

2

a

K=

。

（2）谐振峰值

1.5

r

M≤

。

设计一个串联校正装置以满足上述要求。

6-13 单位反馈系统的开环传递函数为

(1)(0.21)s

s

s ++

试设计滞后校正装置以满足下列要求：

（1）系统开环增益8K =；（2）相角裕度40γ?

=。

6-14 为了满足要求的稳态性能指标，一单位反馈伺服系统的开环传递函数为

200

()(0.11)G s s s =

+

试设计一个无源校正网络，使校正后系统的相角裕度不小于45°，剪切频率不低于

150s -。

6-15 未校正系统的开环传递函数为

10

()(0.251)(0.051)G s s s s =

++

若要求校正后系统的谐振峰值 1.4r M =，谐振频率1

10r s ω->，试确定校正装置的形

式与参数。

6-16 设单位反馈系统的开环传递函数为

126()11

(1)(1)1060G s s s s =

++

设计一串联校正装置，使系统满足下列性能指标：

（1）斜坡输入信号为1

1s -时，稳态速度误差不大于1

126；

（2）系统的开环增益不变；

（3）相角裕度不小于30°，剪切频率为1

20s -。

6-17 设控制系统如题6-17图所示。试利用根轨迹法确定反馈系数Kt ，以使系统的阻尼比

等于0.5，并估算系统的性能指标。

题6-17图

6-18 一控制系统如题6-18图所示。用根轨迹法分析T 的变化对系统闭环极点位置的影响。

题6-18图

6-19 设单位反馈系统的开环传递函数为

21

()(0.011)G s s s =

+

为使系统具有如下性能指标：加速度误差系数2

100a K s -=，谐振峰值 1.3r

M ≤，谐振频率115p s ω-=。试用期望对数频率特性法确定串联校正装置 的形式和特性。

6-20 系统结构如题6-20图所示，其中

1()10G s =，

210

()(0.251)(0.051)G s s s s =

++

要求校正后系统开环传递函数为

2100(1.251)

()(16.671)(0.031)K s G s s s s +=

++

试确定校正装置的特性()H s 。

6-20图

习题七

7-1 试求题7-1图所示非线性特征的描述函数。

题7-1图

7-2 依据已知非线性特征的描述函数求下图所示非线性元件的描述函数.

题7-2图

7-3 已知各系统G(j ω)与-)(1X N 曲线如图所示,试判断各系统的稳定性(P=0).

题7-3图

7-4 设非线性控制系统如题7-4图所示，试求出系统的自振振幅和频率。

题7-4图

7-5 已知非线性系统的结构图如题7-5图所示。图中非线性环节的描述函数

)

0(2

6)(>++=

X X X X N

试用描述函数法确定：使该非线性系统稳定、不稳定以及产生周期运动时，线性部分的

题7-5图

7-6 将下题7-6图所示非线性系统化简成典型结构形式,并写出线性部分的传递函数G(s).

题7-6图

7-7 非线性系统如题7-7图所示，试用描述函数法分析周期运动的稳定性，并确定系统输出信号振荡的振幅和频率。

题7-7图

7-8 绘制并研究下列方程的相轨迹。

(1) 01=+-?

??x x (2) 0||=++?

?

?x x x (3) 02=++??

?x x x

7-9 下列方程叫做范达波尔方程：

0)1(2=+--x x x x &&&

试确定其奇点的位置和类型。

7-10 非线性系统的结构图如题7-10图所示。系统开始是静止的，输入信号()41()r t t =?，

试画出该系统的相平面图。

题7-10图

7-11设非线性系统如题7-11图所示,试概略画出e e -?

平面相轨迹图,并分析系统运动特性.

假定系统输出为零初始状态。

题7-11图

7-12 题7-12图为一个带有库仑磨擦的二阶系统,试用相平面法讨论库仑磨擦对系统单位阶

跃响应的影响。

题7-12图

习题八

8-1 求下列函数的z 变换 （1） t t t e ωcos )(=

自动控制原理-期末考试试题卷

洛阳理工学院 2010/2011 学年第二学期自动控制原理期末考试试题卷（B） 适用班级：B 考试日期时间：适用班级： 一、判断题。正确的打√，错误的打×。(每小题1分，共10分) 1.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。（） 2.劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。（） 3.频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。( ) 4.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。（） 5.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和微积分环节决定( ) 6.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0 ω=时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从正虚轴开始。（） 7.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。（） 8.Ⅰ型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。（） 9.控制系统分析方法中，经典控制理论的分析方法有频域分析法、根轨迹分析法、时域分析法。（） 10.已知某校正网络传递函数为 1 () 1 s G s as + = + ，当满足a>1条件时，则该校正网络为滞后校正网络。（） 二、单选题(每小题2分，共20分) 1.下述（）属于对闭环控制系统的基本要求。 （A）稳定性（B）准确性（C）快速性（D）前面三个都是 2.分析线性控制系统动态性能时，最常用的典型输入信号是（）。 （A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数 （C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数 3.典型二阶系统阻尼比等于1时，称该系统处于（）状态。 （A）无阻尼（B）欠阻尼（C）临界阻尼（D）系统不稳定或临界稳定 4.稳定最小相位系统的Nyquist图，其增益（幅值）裕度（）。 （A）0 hdB<（B）0 hdB>（C）1 hdB<（D）1 hdB> 5.单位反馈控制系统的开环传递函数为 4 () (5) G s s s = + ，则系统在()2 r t t =输入作用下，其稳态误差为（）。 （A）10 4 （B） 5 4 （C） 4 5 （D）0 6.一个线性系统的稳定性取决于（）。 （A）系统的输入（B）系统本身的结构和参数

自动控制原理模拟题及答案

学习中心 姓 名 学 号 电子科技大学网络与继续教育学院 《自动控制原理》模拟试题一 一、简答题（共25分） 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。( 8分) 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10分) 3、串联校正的特点及其分类？( 7分) 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2++= s s s K s G K ，试确定使系统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。( 15分) 三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。( 15分) 四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20分） 1）写出系统开环传递函数； 2）利用相角裕度判断系统的稳定性； 3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。 五、设单位反馈系统的开环传递函数为 ) 1()(+=s s K s G

试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（25分） （1）在单位斜坡输入下的稳态误差151 ss e ； （2）截止频率ωc ≥7.5(rad/s)； （3）相角裕度γ≥45°。 模拟试题一参考答案： 一、简答题 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。 解： 闭环系统的结构框图如图： 闭环系统的特点： 闭环控制系统的最大特点是检测偏差、 纠正偏差。 1) 由于增加了反馈通道, 系统的控制精度得到了提高。 2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。 3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 解：

《自动控制原理》典型考试试题

《 自动控制原理 》典型考试试题 （时间120分钟） 院/系 专业 姓名 学号 第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求 一、（共15分）已知系统的结构图如图所示。请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。 G4 H1G3 G1 G 2 N(s)C(s) R(s) - -+ + + 二 、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试求传递函数 )()(s R s C ，) () (s N s C 。 三、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) - + 四、（共15分）系统结构图如图所示，求X(s)的表达式

G4(s)G6(s) G5(s)G1(s) G2(s) N(s) C(s) R(s) -- G3(s) X(s) 五、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)和C(s)/D(s)。 G1 G2 R(s) - + + C(s) -+ D(s) G3G4 六、（共15分）系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数 ) () (s R s C 。 七、（15分）试用结构图等效化简求题图所示各系统的传递函数 ) () (s R s C

一、（共15分）某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。 二、（共10分）设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。 三、（共15分）已知系统结构图如下所示。求系统在输入r(t)=t 和扰动信号d(t)=1(t)作用下的稳态误差和稳态输出)(∞C 2/(1+0.1s) R(s) - C(s) 4/s(s+2) E(s) D(s) 四、（共10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 2()(2)(4)(625) K G s s s s s = ++++ 试确定引起闭环系统等幅振荡时的K 值和相应的振荡频率ω 五、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为 1 2 ) 1()(23++++=s s s s K s G α 若系统以2rad/s 频率持续振荡，试确定相应的K 和α值 第三章：主要包括稳、准、快3个方面 稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。 相对稳定性判断，主要是稳定度问题，就是要求所有极点均在s=-a 垂线左测问题，就是将s=w-a 代入D(s)=0中，再判断稳定 快速性主要是要记住二阶系统在0<ξ<1时的单位阶跃响应公式以及指标求取的公式。 准确性主要是稳态误差的公式以及动态误差级数两方面

自动控制原理期中试题

2012—2013学年第1学期 《自动控制原理》期中考试试卷 (适用专业：自动化、电气、测控) 专业班级 姓名 学号 开课系室信控学院自动化系 考试日期2012年11月25日 一、简答题(18分) 1. 控制系统正常工作的最基本要求是什么？

答：稳定性、快速性、准确性（3分） 2.什么是线性系统？线性系统的特征是什么？ 答：用线性微分方程描述的系统称为线性系统。 其特征是满足叠加原理，即叠加性与齐次性。（3分） 3.控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么？ 答：控制系统的传递函数的定义为：零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 应用范围是：线性定常系统（3分） 4.控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么？ 答：比例微分环节可增大系统的阻尼比，超调量增加，调节时间缩短，且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率；允许选取较高的开环增益，因此在保证一定的动态性能条件下，可以减小稳态误差。（3分） 5.控制系统的稳态误差取决于哪些因素？ 答：开环增益、系统型别、输入信号的形式与幅值。（3分） 6.线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 答：线性定常系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的根均具有负实部，或闭环传递函数的极点均位于s左半平面。（3分） 二、(1)由图1所示系统结构图求出相应的传递函数()/() C s N s。 C s R s和()/()（8分）

图1 系统结构图 (2)由图2所示系统结构图求出相应的传递函数()/()C s R s 。（8分） 图2系统结构图 解：(1)当仅考虑()R s 作用时，经过反馈连接等效，可得简化结构图（图1-1），则系统传递函数为 12221212 22123 322 1() ()111G G G H G G C s G G R s G H G G H H G H -== -++- （4分） 图1-1()R s 作用时的简化结构图 当仅考虑()N s 作用时，系统结构图如图1-2所示。系统经过比较点后移和串、并联等效，可得简化结构图，如图1-4所示。则系统传递函数为 1122121221322123 (1)()()1()1G H G G G G H C s N s G H G H G H G G H ++==---+ （4分）

自动控制原理期末考试复习题及答案

一、 填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_， 极点为_-2__， 增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是： 信号线、比较点、传递环节的方框和引出点 。 4、我们将 一对靠得很近的闭环零、极点 称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为 。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_幅值条件__确定根轨迹上各 点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是： A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面， 在阶跃 响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统

自动控制原理试卷有参考答案

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 1.414， 阻尼比=ξ0.707， 该系统的特征方程为2220s s ++=， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 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 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 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 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换与 输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为222221 1 K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+)。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 .

自动控制原理期末考试题

《 自动控制原理B 》 试题A 卷答案 一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( D )。 A ．(1)0s s += B. (1)50s s ++= C.(1)10s s ++= D.与是否为单位反馈系统有关 2．梅逊公式主要用来（ C ）。 A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 3．关于传递函数，错误的说法是 ( B )。 A.传递函数只适用于线性定常系统； B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C.传递函数一般是为复变量s 的真分式； D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4．一阶系统的阶跃响应（ C ）。 A ．当时间常数较大时有超调 B ．有超调 C ．无超调 D ．当时间常数较小时有超调 5. 如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（ A ） A ． 0型系统 B. I 型系统 C. II 型系统 D. III 型系统 二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共10分） 1．一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：___稳定性、快速性、__准确性___。 2.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的 数学模型 来描述。 3. 控制系统的基本控制方式为 开环控制 和 闭环控制 。 4. 某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s ，反馈通路的传递函数为()H s ，则系统 的开环传递函数为()()G s H s ，系统的闭环传递函数为 () 1()() G s G s H s + 。 5 开环传递函数为2(2)(1) ()()(4)(22) K s s G s H s s s s s ++= +++，其根轨迹的起点为0,4,1j --±。 6. 当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将 增大 。 7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之 积 。 三、简答题（本题10分） 图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？

模拟考试题(自动控制原理)

模拟试题(自动控制原理) 1. 本试卷共六大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷； 第一部分：选择题 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 2.衡量系统稳态精度的重要指标时（ C ）。 A．稳定性 B．快速性 C．准确性 D．安全性 2.火炮自动瞄准系统的输入信号是任意函数，这就要求被控量高精度地跟随给定值变化，这种控制系统叫（ C ）。 A.恒值调节系统 B.离散系统 C.随动控制系统 D.数字控制系统 3.某典型环节的传递函数是，则该环节是（ D ）。 A．积分环节 B．比例环节 C．微分环节 D．惯性环节 4. 关于传递函数，错误的说法是（ D ）。 A.传递函数只适用于线性定常系统 B.传递函数完全取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数没有影响 C.传递函数一般是为复变量s的真分式 D.闭环传递函数的零点决定了系统的稳定性 5.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( C )。 A．准确度越高B．准确度越低 C．响应速度越慢 D．响应速度越快 6.系统渐近线与实轴正方向夹角为（ B ）。 A、90° B、90°、270° C、270° D、无法确定 7.已知单位负反馈系统的开环传开环传递函数为，则当K为下列哪个选项时系统不稳定（ D ）。 A.5 B. 10 C. 13 D. 16 8.对于绘制根轨迹的基本法则，以下说法不正确的是（ C ）。 A.根轨迹对称于实轴 B.根轨迹的分支数等于系统的阶数 C. 根轨迹以开环零点为起点，以开环极点为终点 D. 根轨迹与虚轴相交意味着闭环特征方程出现纯虚根 9.某闭环系统的开环传递函数为，则该系统为（ D ）。 A.0型系统，开环放大系数K=8 B.0型系统，开环放大系数K=2 C.I型系统，开环放大系数K=8 D.I型系统，开环放大系数K=2 10.系统的开环传递函数如下所以，其中属于最小相位系统的是（ A ）。 11.关于线性系统稳态误差，正确的说法是( A )。 A.增加系统前向通道中的积分环节个数可以提高系统的无稳态误差的等级 B.I型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 C.减小系统开环增益K可以减小稳态误差 D.增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性 12.已知单位反馈系统的开环传递函数为，则根据频率特性的物理意义，该闭环系统输入信号为r(t)=sin3t 时系统的稳态输出为（ B ）。 A. 0.354sin3t B.0.354sin(3t-450) C. 0.354sin(3t+450) D.0.354sin(t-450)

自动控制原理试题库(含答案)

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G1(s)+G2(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 ω2， 阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 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1050.20.5s s s s +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 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(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?， 其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉

自动控制原理期末考试试卷(含答案)

2017年自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、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 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、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。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、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。 10、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 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性

自动控制原理期末考试题A卷

A 卷 一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。 2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。 3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、 PID 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 。 5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、 设系统的传递函数为G （S ）＝1 52512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25 1 2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、 伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。 A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．抗高频干扰能力 D ．.以上都不是 4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定

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)

(完整版)自动控制原理试卷与答案(1)

自动控制原理试卷与答案 一、填空题 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过稳定性与反馈量的差值进行的 2、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 3、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。 4、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。 5、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有微分方程、函数等 6.闭环控制系统又称为反馈控制系统。 7.一线性系统，当输入是单位脉冲函数时，其输出象函数与传递函数相同 8.控制系统线性化过程中，线性化的精度和系统变量的时间常数T有关。 9、.PID调节中的“P”指的是比例控制器 10.对控制系统的首要要求是系统具有稳定性。 11.反馈控制原理是检测偏差并纠正偏差的原理 12.根据采用的信号处理技术的不同，控制系统分为模拟控制系统和数学控制系统。 13、由控制器（含测量元件）和被控制对象组成的有机整体称为自动控制系统。 14、闭环系统是指系统输出量直接或地参与系统的控制的作用。 15、开环控制系统与闭环系统相互结合的控制方式是复合控制 16只有一个反馈通道的系统是单回路系统。 17、描述系统各个物理量之间关系的数学表达式或图形称为系统的数学模型

18、过渡过程的三要素是起始值、稳定值、时间常数 19从一个状态进入另一个稳态的中间过程叫做过渡过程或动态过程。 20、换路定律表明了换路前与换路后瞬间电路的工作状态之间的关系。 二、选择题 1、采用负反馈形式连接后，则 ( D ) 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 )。 A 、增加开环极点； B 、在积节分环外加单位负反馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、关于传递函数，错误的说法是 ( B ) A 传递函数只适用于线性定常系统； B 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C 传递函数一般是为复变量s 的真分式； D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( C )。 A 、增加积分环节 B 、提高系统的开环增益K C 、增加微分环节 D 、引入扰动补偿 5、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( D ) 。 A 、准确度越高 B 、准确度越低 C 、响应速度越快 D 、响应速度越慢 6. 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（ D ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 7 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ C ） A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 8. 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（ D ） A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 9 某典型环节的传递函数是()1 51+=s s G ，则该环节是（ B ） A.比例环节 B.积分环节 C.惯性环节 D.微分环节 10、设一阶系统的传递函数是()1 2+=s s G ，且容许误差为5%，则其调整时间为（ C ） A.1 B.2 C.3 D.4 11、与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ B ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。 A.输出量 B.输入量 C.扰动量 D.设定量

自动控制原理模拟试题

自动控制原理模拟试题6 一、简答（本题共6道小题，每题5分，共30分） 1、画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 2、通过二阶系统的根轨迹说明，增加开环零点和增加开环极点对系统根轨迹走向的影响。 3、已知某环节的频率特性曲线如下，求当x(t)=10sin5t 输入该环节的时候，系统的输出解析表达式是什么？ 4、通常希望系统的开环对数频率特性，在低频段和高频段有较大的斜率，为什么？ 5、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。 6、最小相位系统的Nyquist 图如下所示，画出图示系统对应的 Bode 图，并判断系统的稳定性。 二、改错（本题共5道小题，每题5分，共25分） 1. 微分方程的拉氏变换可以得到系统的传递函数，系统传递函数的拉氏反变换是微分方程。 2. 传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次都是实数，只与系统内部结构参数有关而与输入量初始条件等外部因素无关。 3. 频率法不仅研究一个系统对不同频率的正弦波输入时的响应特性，也研究系统对阶跃信号的响应特性。 4. 系统开环对数频率特性的中频段的长度对相位裕量有很大影响，中频段越长，相位裕量越小。 W k (j 40 20 - π/2 - π ?(ω)

5. Nyquist 图中()1k W j ω>的部分对应Bode 图中0dB 线以下的区段，Nyquist 图中的实 轴对应Bode 图中的π-线。 三、 设单位反馈系统的开环传递函数（本题20分） i s T s K s T K K s G m m f f 1)1(1)(0?+?+?= 输入信号为 )(1)()(t bt a t r ?+= 其中0K , m K , f K , i, f T , m T 均为正数 ，a 和b 为已知正常数。如果要求闭环系统稳 定，并且稳态误差ss e <0ε, 其中0ε>0, 试求系统各参数满足的条件。 四、试用梅逊增益公式求下图中各系统信号流图的传递函 数C(s)/R(s)。（15分） 五、（本题20分） 设单位反馈控制系统的开环传递函数 )102.0)(101.0()(++=s s s K s G 要求： (1) 画出准确根轨迹(至少校验三点，包括与虚轴交点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ； （3）当一个闭环极点是－5的时候，确定此时的其他极点。 六、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示， 1） 试确定系统的开环传递函数； 2） 求解系统的相位裕量，并判断稳定性； 3）

自动控制原理试卷有参考答案

自动控制原理试卷有参 考答案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

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 2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。 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 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。 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 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。 2、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统 ；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统 。

3、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用 奈奎斯特判据。 4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。 5、设系统的开环传递函数为 2(1)(1)K s s Ts τ++ 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+) 。 6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率 c ω对应时域性能指标调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 . 1、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 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是1 ()1 G s Ts = + ，二阶系统传函标准形式是 2 2 2 ()2n n n G s s s ωζωω=++(或：221()21G s T s T s ζ=++。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据 、根轨迹法或奈奎斯特判据等方法判断线性控制系统稳定性。 4、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。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω，横坐标为 lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数 (或：右半S 平面的开环极点个数) ，Z 是指闭环传函中具有正实部的极点的

自动控制原理试题及答案 (5)

课程教学 大纲编号： 100102 课程名称： 自动控制原理 学分 4.5 试卷编号：100102021 考试方式： 闭卷考试 考试时间： 120 分钟 满分分值： 100 组卷年月： 2000/5 组卷教师： 向峥嵘 审定教师； 陈庆伟 一．（10分）是非题： 1． 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统（ ）。 2．闭环控制系统的稳定性，与构成他的开环传递函数无关（ ），与闭环传递函数有关（ ）；以及与输入信号有关（ ）。 3．控制系统的稳态误差与系统的阶数有关（ ）；与系统的类型有关；（ ） 与系统的输入信号有关；（ ），以及与系统的放大倍数有关。（ ） 4．前向通道传递函数为)k (s k 02>的单位负反馈系统能无差的跟踪斜波信号 （ ）。 5．最小相位系统是稳定的控制系统（ ）。 二．（10分）填空题 图示系统的开环放大倍数为 ，静态位置误差为 ，静态速度误差为 ，误差传递函数) s (R )s (E 为 ，当输入信号4=)t (r 时，系统的稳态误差ss e 。 三．（10分）填空题 在频率校正法中，串联超前校正是利用串联矫正装置在系统的 频区产生相角 ，以提高系统的 ，且使幅值穿越频率c ω ，从而系统的响应速度 。串联滞后校正是利用校正装

在 频区产生的特性，以使c ω ，达到提高 的目的，校正后的系统响应速度 。 四．（10分）计算作图题 化简如图所示的结构图，并求闭环传递函数) s (R )s (C 。 五．（10分） 一个开环传递函数为 ) s (s k )s (G 1+= τ的单位负反馈系统，其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定参数k 及τ。 六．（8分） 设单位负反馈系统的开环传递函数为) s .(s )s (G 110100+= ，试计算系统的响应控制信号t sin )t (r 5=时的稳态误差。 七．（10分） 设某系统的开环传递函数为)Ts (s k )s (H )s (G 1+=，现希望系统特征方程的所有根都 在a s -=这条线的左边区域内，试确定满足此要求k 的值和T 值的范围)a (0>。

自动控制原理试卷及答案1

自动控制原理 试题 一 填空题(每空2分，共 30 分) 1、对自动控制系统的性能评价主要有_____ _ 、 、 。 2、连续系统传递函数是指在零初始条件下， 。 3、已知系统的传递函数为2 s-6 G(S)=s 43 s ++，则零点为 、极点为 。 4、一个闭环系统里，不同输入与输出之间的传递函数分母 。 5、二阶系统的最佳阻尼比为 。 6、一个二阶系统，当阻尼比为0<§<1,则其闭环极点位于 。 7、自动控制系统的基本控制方式为 和 。 8、下图为二阶系统的单位阶跃响应曲线，从该曲线的形状可知它的阻尼 比§_______。 9、系统的扰动分为 和 。 10、线性控制系统是指 。 二 名词解释(每题 6分，共 30 分)

1、什么是闭环控制系统？闭环控制系统的特点是什么？ 2、控制系统动态指标常用单位阶跃响应曲线上的t p、t s， %表示，试在图 上标出上述三个指标。 3、什么是系统的频率特性？频率特性包括什么？ 4、什么是系统的稳定性？线性系统稳定的充分必要条件是什么？ 5、什么是自动控制？ 三计算题(每题10分，共40 分) 1、画出惯性环节 1 G(S)= 5s+1 的Bode图。 2、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 k G(S)= s(s+1)(s+2) ,为使系 统稳定，确定K的取值范围。 3、一阶系统如图所示，试求系统的单位阶跃响应的调节时间t s（设误差 带取±2％）

c(s) G(S)= R(s)。 4、已知系统的结构图如下，求传递函数

一．填空题（每空2分，共30分） 1、稳定性、快速性、准确性； 2、输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比； 3、s=6； s=-1、s=-3； 4、相同； 5、0.707； 6、S平面左半平面； 7、开环控制、闭环控制； 8、§=0； 9、内部扰动、外部扰动； 10、能满足均匀性和叠加性的控制系统。 二、名词解释(每题6分，共30 分) 1、答：在一个控制系统中，系统的输出对控制器控制作用产生影响，这 样的控制系统称为闭环控制系统。也即通过检测装置获取变化的 被控参数信息，将其与给定值比较后形成误差，控制器按误差信 号的大小产生一个相应的控制信号，自动调整系统的输出，使其 误差趋向于零，这样便形成闭环反馈控制系统。 闭环控制系统的特点：对外部干扰和系统内部的参数变化不敏感， 系统能够达到较高的控制精度和较强的抗干扰能力。 2、如图所示：

自动控制原理模拟题及答案

学习中心 姓 名 学 号 西安电子科技大学网络与继续教育学院 《自动控制原理》模拟试题一 一、简答题（共25分） 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。( 8分) 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10分) 3、串联校正的特点及其分类( 7分) 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2++=s s s K s G K ，试确定使系 统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。( 15分) 三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。( 15分) 四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20分） 1）写出系统开环传递函数； 2）利用相角裕度判断系统的稳定性； 3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。 五、设单位反馈系统的开环传递函数为 ) 1()(+= s s K s G 试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（25分） （1）在单位斜坡输入下的稳态误差151

模拟试题一参考答案： 一、简答题 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。 解： 闭环系统的结构框图如图： 闭环系统的特点： 闭环控制系统的最大特点是检测偏差、 纠正偏差。 1) 由于增加了反馈通道, 系统的控制精度得到了提高。 2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。 3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 解： 3、串联校正的特点及其分类 答：串联校正简单, 较易实现。设于前向通道中能量低的位置，减少功耗。主要形式有相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正。 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2 ++=s s s K s G K ，试确定使系统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。