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)

自动控制原理模拟试题3答案

答案

一、 简答题

1． 如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量

和频域指标中的相位裕量。根据超调量和相位裕量的计算公式可以得出结论。

2． 斜率为20/dB 十倍频程。可以保证相位裕量在3060 之间。 3．

4．

二、

系统的微分方程为：()()()()m y t y t ky t F t μ++=

系统的传递函数为：221()1

()()Y s m

G s k F s ms s k s s m m

μμ=

==

++++ 因此221

110(()()m G Y s F s ms s k s s s m m

μμ==?++++

利用拉普拉斯终值定理及图上的稳态值可得：

2110

()lim ()lim 0.06s s m

y sY s s

s

s s m m

μ

→→∞==?

=+

+

所以 10/ k =0.06 ，从而求得k = 066.7 N/m

由系统得响应曲线可知，系统得超调量为0.02/0.0633.3%σ==，

由二阶系统性能指标的计算公式100%33.3%e ξπσ-=?=

解得0.33ξ=

由响应曲线得，峰值时间为3s ，所以由

3p t =

=

解得 1.109/n rad s ω= 由系统特征方城

22

220n n k

s s s s m

m

μ

ξωω++=+

+

= 可知

2n m μξω=

2n k

m

ω=

所以

2

2

166.7

135.51.109n

k

m kg ω=

=

= 220.33 1.109135.599.2/(/)n m N m s μξω==???=

三、

1）系统的开环传递函数为：2

88

()(4)(2)68

G s s s s s ==++++ 系统的闭环传递函数为28

()616

G s s s =

++

比较二阶系统的标准形式222

()2n

n n

G s s s ωξωω=++，可得 4n ω=

而26n ξω=，所以0.75ξ=

1.795p t s =

=

100% 2.8%e

ξπσ-=?=

3

1(5%)s n

t s ξω=

=?=

2）由题意知，该系统是个线性系统，满足叠加原理，故可以分别求取，()21()r t t =?和()4sin 3n t t =分别作用于系统时的稳态误差

1ess 和2ess ，系统的稳态误差就等于12ess ess ess =+。

A ） ()21()r t t =?单独作用时，

由系统的开环传递函数知，系统的开环增益1k K =，所以系统对()21()r t t =?的稳态误差1ess 为：11

211k

ess K =?

=+ B ） ()4sin 3n t t =单独作用时，系统的方块图为

系统的闭环传递函数为：28(4)

()616

e s W s s s +=++

频率特性为：2

8(4)

()616e j W j j ωωωω

+=+-

当系统作用为()4sin 3n t t =时，3ω=，所以

2

8(34)3224(3) 2.0763163718e j j

W j j j

++=

==?+-+ 2418

(3)arctan

arctan -0.5564327

e W j ∠=-= 系统的输出为：

24(3)sin(3(3))8.56sin(30.5564)

e e ess W j t W j t =?+∠=-

所以系统的误差为：18.56sin(30.5564)ess t =+- 四、

解：1）开环传递函数2(1)

()()(0.21)

K s G s H s s s +=

+

2.236c ω==

20lg 020(lg1lg )2.236

c c K K ωω-=--==

因为是“II ”型系统所以对阶跃信号、斜坡信号的稳态误差为0； 而加速度误差系数为： 2.236a K =

因而对单位加速度信号稳态误差为1110.4472.236

a ess K K =

=== 2）

180()

180180arctan arctan(0.2)41.81

c c c γ?ωωω=+=-+-=

所以1

%0.160.4(

1)36%sin σγ

=+-= 2

112 1.51 2.51 4.74sin sin s c

t s πωγγ??

????=

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

五、解：

1）系统为I 型系统，2360/60

6(1/)2

A K s ess ?=== 所以6()(1)(1)25

G s s s

s =

++

可以求得

3.5c ω=

3.5 3.5

180()18090arctan arctan 4.925

c G j γω=+∠=---=- 令[]Im ()0G j ω=,得

1

0.86

()

g g h G j ωω=== 2）

加入串联校正后，开环传递函数为

21

6 2.5()(1)(1)12512.5

G s s s s s +=+++ 求得 4.8c ω=

4.8 4.8 4.8 4.8180()180arctan 90arctan arctan arctan 20.22.52512.5

c G j γω=+∠=+----=

单项选择题（16分）（扣分标准>标准：一空一分） 1．根据控制系统元件的特性，控制系统可分为（ B ） 反馈控制系统和前馈控制系统 线性控制系统和非线性控制系统 定值控制系统和随动控制系统 连续控制系统和离散控制系统 2．系统的动态性能包括（ C ） 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 3．系统的传递函数（ C ） 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

4．传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（C ）

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

D．既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关

5．设系统的传递函数为G（S）＝，则系统的阻尼比为（A ）

A．B．1 C．D．

6．一阶系统的阶跃响应（D ）

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

7．根轨迹上的点应满足的幅角条件为G(S)H(S) =（D ）

A．-1 B．1

C．（k=0,1,2…）D．(k=0,1,2,…).

8．欲改善系统动态性能，一般采用（A ）

A．增加附加零点B．增加附加极点

C．同时增加附加零、极点D．A、B、C均不行而用其它方法

9．伯德图中的低频段反映了系统的（A ）

A．稳态性能B．动态性能C．抗高频干扰能力D．.以上都不是

10．放大环节的频率特性相位移为（B ）

A．-180 B．0 C．90 D．-90

11.Ⅱ型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（B ）

A．-60（dB/dec）B．-40（dB/dec）

C．-20（dB/dec）D．0（dB/dec）

12. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是（D ）

A．PI B．PD C．ID D．PID

13．设有一单位反馈控制系统，其开环传递函数为，若要求相位裕

量, 最为合适的选择是采用（B ）

A．滞后校正B．超前校正C．滞后—超前校正D．超前—滞后校正

14. 已知离散控制系统结构图如下图1所示，则其输出采样信号的Z变换的表达式C（z）为（D ）

来自www.3 7 2 https://www.sodocs.net/doc/1215071116.html, 中国最大的资料库下载图系统结构图

A．B C．D．

15. 零阶保持器是采样系统的基本元件之一，其传递函数，由其频率特性可知，它是一个（B）

A．高通滤波器B．低通滤波器C．带通滤波器D．带阻滤波器

16. 非线型系统的稳定性和动态性能与下列哪项因素有关？（D ）

A．输入信号B．初始条件

C．系统的结构、参数D．系统的结构参数和初始条件

二、填空题（16分）（扣分标准：一空一分）

1. 线性控制系统有两个重要特性：叠加性和____齐次性（或均匀性）__________。

2. 对于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_________、___准确性_______和快速性。

3. 当二阶系统处于过阻尼状态时，其单位阶跃响应无超调。............

1、建立如下系统的传递函数（其中U0是输出，Ui是输入）

2、方块图（2题）

3、信号流图

4、routh 稳定判据（2题） 1)

2) 设单位反馈系统的开环传递函数为

)

107.01)(33.01()(s s s K

s W k ++=

，要求闭环特征根的实部均小于-1，求

K 值应取的范围。

5、稳态误差

设有单位反馈系统，如果其开环传递函数为： 1）)15)(4(10)(++=

s s s s W k 2）)

15)(4()

1.0(10)(2+++=s s s s s W k

求输入量为t t x r =)(和2542)(t t t x r ++=时系统的稳态误差。 6、动态误差

7、根轨迹

)12

1)(131()

121

()(2

++++=s s s s s K s W k k ，画出根轨迹。 )(1801

1

1

∑∑-==--=m i i n j j sc αββ

6.26=A

8、判断稳定性

2

1

A

9、画出如下系统的Bode 图

1）)02.0(2

.0)(++=

s s s s W 2）)

1)(1()1()(213+++=s T s T s s T K s W

9、写出如下系统的开环传递函数

一、已知系统方框图如图所示，试计算传递函数)()(11s R s C 、)()(12s R s C 、)()(21s R s C 、

)()(22s R s C 。

（20分）

二、 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。 (15

分)

三、设系统的开环传递函数为

)

1()()(2+=

s s K s H s G

画出根轨迹草图，判断系统的稳定性。（12分）

四、设某系统的特征方程式为

0161620128223456=++++++s s s s s s

求其特征根，并判断系统的稳定性。 （10分）

五、已知最小相位系统Bode 图的渐近幅频特性如图所示，求该系统的开环传递函数。 （12分）

六、已知单位反馈系统的开环传递函数为)(s G =

)

11.0(200

+s s

试设计串联校正环节，使系统的相角裕度不小于?45，剪切频率不低于50s rad /。（16分）

七、设某非线性系统如图所示，试确定其自振荡的振幅和频率。（15分）

一、解：求得传递函数如下：

)

()()()(1)

()()(4321111s G s G s G s G s G s R s C -=（3分） )

()()()(1)()()()()

(432132112s G s G s G s G s G s G s G s R s C --=（3分） )

()()()(1)()()()()(432143121s G s G s G s G s G s G s G s R s C -=（3分） )

()()()(1)()()

(4321322s G s G s G s G s G s R s C -=（3分）

二、解：

s

τK s K

s G k )2()(2

++=

(2分)

K

s τK s K

s R s C +++=)2()()(2

(2分)

K

s τK s s

τK s s R s E +++++=)2()2()()(2

2

(2分)

25.02=+=

K

K e ss τ

，（2分） K

n =ω，

τξωK n +=22

(4分)

综合上面的式子，得

186.0,36.31==τK （4分）

三、解：跟轨迹图（略）。系统为：不稳定。 四、解：由Routh 稳定判据：

008610

161221620813

456s s s s （4分）

辅助方程是

08624=++s s

解得特征根为2,221-==s s ，j s j s 2,243=-=，

j s ±-=16,5。 (6分)

由此可知系统临界稳定。（2分）

五、解：(1) 该系统的开环传递函数为)()(s H s G =)

10016()

12.0(752

+++s s s s ；（8分）

(2) s rad ωc /38≈,8.16=γ°。（8分） 六、解：采取超前校正，其传递函数为

s

s

s G c 0026.01026.01)(++=

（15分）

注：参数选取并不唯一，但需满足性能指标要求。 七、解：线性部分的传递函数为)

2)(1(5

)(++=

s s s s G

其幅频及相频特性分别为2

2

)

5.0(115

)(ωω

ωω++=

j G （3分）

)

5.0(90)(0ωωωarctg arctg j G --?-=∠（3分）

确定特性)(ωj G ∠与负实轴交点坐标

)5.0(90)(0ωωωarctg arctg j G --?-=∠=?-180

s rad /20=ω

3

5

)(0=

ωj G （4分） 特性)(ωj G ∠与负实轴交点同时也在特性)(/1A N -上，

3

54)(100-=-=-

M A A N π，

其中M=1，解出自振荡振幅为122.2320

0==

π

A （5分）

自动控制原理答案

第一章 习题答案 习 题 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出 被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 1-4 题1-4图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。图中电位器1P 、2 P

并联后跨接到同一电源0 E 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。 试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-4图导弹发射架方位角控制系统原理图 1-5 采用离心调速器的蒸汽 机转速控制系统如题1-5图所示。 其工作原理是：当蒸汽机带动负载 转动的同时，通过圆锥齿轮带动一 对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链 可带动套筒上下滑动，套筒装有平 衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠 杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽 阀门的开度。在蒸汽机正常运行 时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速 ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速 ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速 ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 1-6 摄像机角位置自动跟踪系统如题1-6图所示。当光点显示器对准某个方向时，摄像机会自动跟踪并对准这个方向。试分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及给定量，画出系统方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统

《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

上海电力学院考研复试大纲：F006自动控制原理.doc

上海电力学院2019年考研复试大纲：F006 自动控制原 考研大纲频道为大家提供上海电力学院2019年考研复试大纲：F006自动控制原理，准备考上海电力大学的同学请仔细阅读哦！更多考研资讯请关注我们网站的更新! 上海电力学院2019年考研复试大纲：F006自动控制原理 课程名称：自动控制原理 参考书目： [1] 杨平 等.自动控制原理-理论篇(第3版),中国电力出版社,2016 [2] 杨平 等.自动控制原理-练习与测试篇,中国电力出版社,2012 复习的总体要求 自动控制原理课程的本质是自动控制系统的特性分析方法和控制器的初步设计理念。学会本课程的学生应当表现出的基本能力是：首先，会用方框图变换或信号流图法将该系统分解

成环节或综合成大的系统;其次，会用机理建模或实验建模法建立系统的数学模型---传递函数或状态方程形式;第三，会用系统分析方法分析出系统的基本特性，比如，稳定性、快速性或稳态误差;第四，会用控制器的设计方法设计控制器或利用系统分析方法改进系统特性。 控制系统分析和设计方法主要可分为时域法、根轨迹法、频域法和状态空间法四种。前三种方法都是基于传递函数模型，第四种方法基于状态方程模型。四种方法构成了控制理论的基础。 复习内容 知识点 一)自动控制系统的基本概念：系统组成、分类、性能、要求。 二)自动控制系统的数学模型：微分方程、传递函数、典型环节动态特性、系统方框图的等效转换和信号流图、机理建模法和实验建模、PID控制器基本控制规律和动态特性。 三)控制系统的时域分析： 时域性能指标、一阶和二阶系统的时域分析、高阶系统的时域分析和闭环主导极点、稳定性与代数判据、稳态误差分析和误差系数。 四)控制系统设计：结构设计、规律选择、参数整定、串级控制、前馈控制等系统。

自动控制原理答案

《自动控制原理》习题参考答案 第1章 1.7.2基础部分 1.答：开环控制如：台灯灯光调节系统。 其工作原理为：输入信号为加在台灯灯泡两端的电压，输出信号为灯泡的亮度，被控对象为灯泡。当输入信号增加时，输出信号（灯泡的亮度）增加，反之亦然。 闭环控制如：水塔水位自动控制系统。 其工作原理为：输入信号为电机两端电压，输出信号为水塔水位，被控对象为电机调节装置。当水塔水位下降时，通过检测装置检测到水位下降，将此信号反馈至电机，电机为使水塔水位维持在某一固定位置增大电机两端的电压，通过调节装置调节使水塔水位升高。反之亦然。 2.答：自动控制理论发展大致经历了几个阶段： 第一阶段：本世纪40~60年代，称为“经典控制理论”时期。 第二阶段：本世纪60~70年代，称为“现代控制理论”时期。 第三阶段：本世纪70年代末至今，控制理论向“大系统理论”和“智能控制”方向发展。 3.答：开环控制：控制器与被空对象之间只有正向作用而没有反馈控制作用，即系统的输 出量与对控制量没有影响。 闭环控制：指控制装置与被空对象之间既有正向作用，又有反向联系控制的过程。 开环控制与闭环控制的优缺点比较： 对开环控制系统来说，由于被控制量和控制量之间没有任何联系，所以对干扰造成的误差系统不具备修正的能力。 对闭环控制系统来说，由于采用了负反馈，固而被控制量对于外部和内部的干扰都不甚敏感，因此，有不能采用不太精密和成本低廉的元件构成控制质量较高的系统。 4.答：10 线性定常系统；（2）非线性定常系统； （3）非线性时变系统；（4）非线时变系统； 1.7.3 提高部分 1.答：1）方框图： 2)工作原理：假定水箱在水位为给定值c（该给定值与电位器给定电信ur对应），此时浮子处于平衡位置，电动机无控制作用，水箱处于给定水位高度，水的流入量与流出量保持不变。当c增大时，由于进水量一时没变浮子上升，导致c升高，给电信计作用后，使电信计给电动机两端电压减小，电动机带动减齿轮，使控制阀开度减小，使进水量减小，待浮

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

青岛科技大学2005年研究生入学考试自动控制原理试卷

青岛科技大学2005年研究生入学考试自动控制原理试卷 考试科目： 自动控制原理 （答案全部写在答题纸上） 一、设复合控制系统如图（1）所示，其中，K1=2K2=1，K2K3=1，T2=0.25 ，要求： （20分） 1）当r （t ）=1+t+21 t2 时，系统的稳态误差。 2）系统的单位阶跃响应表达式。 二、已知系统的开环传递函数为 （20分） G(S)H(S)＝1)S(S ) 4K(S -+ 画出系统开环幅相曲线（即极坐标图）的大致形状。 试用奈魁斯特稳定判据，分析K 值与系统稳定性的关系。 绘制 Bode 图（即对数频率特性曲线）的幅频特性图（用渐近线表示）。 三、系统结构图如图（3）所示，若系统以ω=2rad/s 频率持续振荡， （20分） 试确定相应的K 和a 的值。 四、设某单位反馈控制系统的开环传递函数为 （20分） G(S) ＝ 2)+2S +S(S K 2 该系统在增益K 较大时稳定否？采取什么措施可以使该系统对所有K>0都稳定， 试画出原系统及改进后系统的根轨迹图。 （图1） （ 图3 ）

五、设某系统由下述微分方程描述：（20分） x+ x +x=0 试绘制该系统的相平面图。 六、已知某系统如图（6）所示，（20分） （图6） 当系统的输入信号为斜坡函数时，要求系统为无差系统，应采取什么控制规律才能使系统正常工作，加以证明。 七、设系统的状态空间表达式为（30分） x=Ax+Bu y=Cx 0 1 -1 1 其中 A = -6 -11 6 ， B = 0 ， C= [1 0 0] -6 –11 5 0 该系统能否将系统矩阵用对角线矩阵表示？ 若能，试写出将状态空间表达式变换为对角线标准型后，所对应的矩阵A，B，C 。 求出该系统的传递函数。 求该系统的状态转移矩阵eAt。

自动化专业综合课考试大纲

自动化专业综合课考试大纲 考试分成两部分，总分为300分。第一部分为理论测试部分（200分），第二部分为职业技能测试部分（100分）。 第一部分理论测试部分 本综合课理论考试总分200分。考试内容包括：《电路》、《数字电子技术》、《自动控制原理》三部分。其中《电路》60分；《数字电子技术》60分；《自动控制原理》80分。 考试方式为闭卷。书面笔答。 考试时间为150分钟。 《电路》（总分60分） 为适应应届高职毕业生升入本科院校继续学习招生考试的需要，结合目前各校高职各专业电路课的教学实际，制定本考试大纲，供考生备考时参考。 考试为笔试，主要测试考生的电路的基本概念、基本定律和基本分析方法。考试成绩满分60分，客观题25%-35%，主观题75%-65%。考试题型：填空、判断和计算。 一、基本要求 1、电路基本概念与基本定律 重点掌握：电路基本物理量、电路元件及基尔霍夫定律。 了解：受控源元件、非线性电阻的概念。 2、电阻电路分析方法 重点掌握：电阻及电源模型的等效概念；电路分析一般方法；电路定理。 掌握：含受控源电路的分析和计算 了解：Y-△联接电阻的等效变换、支路电流法、诺顿定理。 3、正弦电流电路的分析 重点掌握：正弦量及相量表示；基尔霍夫定律及电路元件电压电流关系的的相量形式；复阻抗；正弦电流电路的功率。 掌握：复导纳；耦合互感；串联谐振和并联谐振。 了解：复导纳；并联谐振；功率因数。 4、线性电路过渡过程的时域分析 重点掌握：换路定律；一阶电路的三要素法。 了解：阶跃函数及一阶电路的阶跃响应。 二、考试内容 1、电路的基本概念与基本定律 电路的基本物理量（电流、电压、电动势、功率），欧姆定律，电阻元件，电压源，电流源，基尔霍夫定律，电位的概念及计算。 2、电阻电路的分析方法 电阻的串、并及其混联，电阻的星形与三角形联接的等效变换，电源模型的等效变换和串、

自动控制原理题目参考答案

一、填空题 1 闭环控制系统又称为反馈控制系统。 2 一线性系统,当输入就是单位脉冲函数时,其输出象函数与 传递函数 相同。 3一阶系统当输入为单位斜坡函数时,其响应的稳态误差恒为 时间常数T 。 4 控制系统线性化过程中,线性化的精度与系统变量的 偏移程度 有关。 5 对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性 就可以判断其稳定性。 6 一般讲系统的位置误差指输入就是 阶跃信号 所引起的输出位置上的误差。 7 超前校正就是由于正相移的作用,使截止频率附近的 相位 明显上升,从而具有较大的 稳定裕度。 8 二阶系统当共轭复数极点位于 +-45度 线上时,对应的阻尼比为0、707。 9 PID 调节中的“P ”指的就是 比例 控制器。 10 若要求系统的快速性好,则闭环极点应距虚轴越_ 远 越好。 11 在水箱水温控制系统中,受控对象为_水箱 ,被控量为_水温 。 12 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_ 开环控制方式 ;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_ 闭环控制方式 ;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于_ 开环控制方式 。 13 稳定就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就是否稳定,在时域分析中采用_ 劳斯判据 _;在频域分析中采用_ 奈氏判据 _。 14、传递函数就是指在_ 零 _初始条件下、线性定常控制系统的_ 输入拉式变换 _与_ 输出拉式变换 _之比。 15 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_ _,相频特性为 _-180-arctan(tw-Tw)/1+tTw _。 16 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t _,它们反映了系统动态过程的_快速性 _。 17 复合控制有两种基本形式:即按 输入 的前馈复合控制与按 扰动 的前馈复合控制。 18 信号流图由节点___与___支路_组成。 19 二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为_(0,1)___。 20 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)。 21 PI 控制器就是一种相位_比例积分___的校正装置。 22 最小相位系统就是指 S 右半平面不存在系统的开环零点与开环极点 。 23对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:快速性____、_稳定性___与准确性。 24如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间,则在这两个极点间必定存在_一个分离点 _。

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

自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用 摘要：随着计算机技术的不断发展，自动控制理论日趋成熟，自动化机械设备已广泛应用于人们日常生活的方方面面，尤其是在火电厂中的运用，对我国电力事业的现代化发展，做出了巨大的贡献。本文介绍了我国火电厂现阶段热工自动化应用现状，以及自动化控制理论在火电厂应用技术的最新进展，提出了今后自动控制理论在该领域的发展趋势，以期与同行交流。 关键词：自动控制火电厂热工自动化应用 近年来，我国在自动控制技术领域的研究取得了长足的进展，其研究成果不断被应用在生活生产的各个方面。火电厂热工自动化作为一种自动控制技术，其融合了热能工程技术、计算机信息技术以及智能仪表仪器等相关技术，可实现对火电厂生产过程的各类参数进行实时监控。这一技术的运用，将有助于提高该行业的生产效率，提高企业利润，有效降低人力物力成本，实现火电企业的现代化革新与可持续发展。 一、火电厂热工自动化发展现状 自动控制通常是指在企业生产过程中，采用自动化仪器设备代替部分甚至是全部人工操作，并依靠这些仪器设备进行自动生产，达到甚至超过人工操作的目的。自动控制理论早在上世纪前期就已经被提出，经过几十年的发展，其主要分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个不同阶段。其中经典控制理论主要以传递函数理论为基础，通过建立系统的数学模型，研究系统运行的状态和规律，从而实现自动控制。而现代控制理论中，线性控制和优化估值是其理论基础，从而使得火电厂在发电过程中实现对过程的自控。智能控制综合了前两者的优势，主要以数值计算。逻辑运算为理论基础，实现对复杂系统的精确控制。 在我国火电企业中，自动化控制理论主要运用于热工自动化中，如图1所示。

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

自动控制原理实验用Matlab软件编制劳斯判据程序并解题(《学习辅导》例4.3.5)

上海电力学院 实验报告 自动控制原理实验课程 题目：用Matlab软件编制劳斯判据程序并解题(《学习辅导》例4.3.5)

班级： 姓名： 学号： 时间： 2012年11月4日 自动化工程学院自动化（电站自动化）专业实验报告目录 一、问题描述 (3) 二、理论方法分析 (3) 三、实验设计与实现 (3) 四、实验结果与分析 (5) 五、结论与讨论 (6) 六、实验心得体会 (6) 七、参考文献 (7)

八附录 (7) 一、问题描述 用MATLAB编制劳斯判据列出其劳斯矩阵并判断相对应系统的稳定性 二、理论方法分析 采用M文件实现Matlab编程。 1) M文件的建立与调用 从Matlab操作桌面的“File”菜单中选择“New”菜单项，再选择“M-file”命令，屏幕将出现Matlab文本编辑器的窗口。 在Matlab命令窗口的“File”菜单中选择“Open”命令，则屏幕出现“Open”对话框，在文件名对话框中选中所需打开的M文件名。 2) M文件的调试 在文件编辑器窗口菜单栏和工具栏的下面有三个区域，右侧的大区域是程序窗口，用于编写程序；最左面区域显示的是行号，每行都有数字，包括空行，行号是自动出现的，随着命令行的增加而增加；在行号和程序窗口之间的区域上有一些小横线，这些横线只有在可执行行上才有，而空行、注释行、函数定义行等非执行行的前面都没有。在进行程序调试时，可以直接在这些程序上点击鼠标以设置或去掉断点。 三、实验设计与实现 （1）程序

%RouthMatrix**劳斯矩阵(带参数的特征多项式)并判断对应系统稳定性** clear; syms k z q %定义变量k z q p=input('请输入特征多项式的参数 ='); %提示输入参数 n=length(p); %得到p的长度 for i=0:ceil(n/2)-1 %将多项式进行劳斯矩阵排序 a(1,i+1)=p(2*i+1); if 2*(i+1)>n a(2,i+1)=0; break end a(2,i+1)=p(2*(i+1)); end for k=3:n %计算从第三行开始劳斯矩阵内容 for j=1:ceil((n-k+1)/2) if a(k-1,1)==0 %判断是否有共轭虚根 disp('系统有共轭虚根') breaksign=1; break end a(k,j)=(a(k-1,1)*a(k-2,j+1)-a(k-1,j+1)*a(k-2,1))/a(k-1,1); end end disp('劳斯矩阵') %输出对应的劳斯矩阵 disp(double(a)) for i=3:k %用劳斯判据判断系统的稳定性 if a(i-1,1)<=0 %判断第一列元素是否不大于0 q=1;

《自动控制原理》习题解答.

《自动控制原理》习题解答西安建筑科技大学自动化教研室

第一章习题及答案 1-3图1-3 (a)，(b)所示均为调速系统。 (1) 分别画出图1-24(a)、图(b)所示系统的方框图。给出图1-24(a) 所示系统正确的反馈连线方式。 (2) 指出在恒值输入条件下，图1-24(a)，(b) 所示系统中哪个是有差系统，哪个是无差系统，说明其道理。 图1-3 调速系统工作原理图 解图1-3 (a)正确的反馈连接方式如图1-3 (a)中虚线所示。 (1) 系统方框图如图解1-10所示。 (2) 图1-3 (a) 所示的系统是有差系统，图1-3 (b) 所示的系统是无差系统。 图1-3 (a)中，当给定恒值电压信号，系统运行达到稳态时，电动机转速的恒定是以发电机提供恒定电压为条件，对应发电机激磁绕组中电流一定是恒定值。这意味着放大器前端电压是非零的常值。因此，常值偏差电压存在是系统稳定工作的前提，故系统有差。 图1-3 (b)中，给定恒定电压，电动机达到稳定转速时，对应发电机激磁绕组中的励磁电流恒定，这意味着执行电动机处于停转状态，放大器前端电压必然为0，故系统无差。 1-4图1-4 (a)，(b)所示的系统均为电压调节系统。假设空载时两系统发电机端电压均为

110V，试问带上负载后，图1-4(a)，(b)中哪个能保持110V不变，哪个电压会低于110V？为什么? 图1-4 电压调节系统工作原理图 解带上负载后，开始由于负载的影响，图1-4(a)与(b)系统的端电压都要下降，但图(a)中所示系统能恢复到110V，而图(b) 所示系统却不能。理由如下： 图(a)系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K放大后，驱动电机D转动，经 I增大，发电机的输出电压会升高，从而使偏差电减速器带动电刷，使发电机F的激磁电流 j 压减小，直至偏差电压为零时，电机才停止转动。因此，图(a)系统能保持110V不变。 图(b)系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K后，直接使发电机激磁电流增大，提高发电机的端电压，使发电机G 的端电压回升，偏差电压减小，但不可能等于零，因 i=0，发电机就不能工作。即图(b)所示系统的稳态电压会低于110V。为当偏差电压为0时， f 1-5图1-5是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。 图1-5 仓库大门自动开闭控制系统

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？

自动控制原理课后习题答案

. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度

自动控制原理试题库(含参考答案)

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，则G(s) 为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， ω， 则无阻尼自然频率= n 7 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++ arctan 180arctan T τωω--。 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。 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。 是指闭环传系统的性能要求可以概括为三个方面，即：稳定性、准确性和快速性，其中最基本的要求是稳定性。 2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为()G s 。 3、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、传递函数等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳思判据、根轨迹、奈奎斯特判据等方法。

沈阳理工大学 自动控制原理大纲(2010版)-new

《自动控制原理》课程教学大纲 课程代码：030332008 课程英文名称：Automatic Control Principle 课程总学时：48 讲课：40 实验：8 上机：0 适用专业：电子信息工程 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是电子信息工程专业的基础选修课，是该专业在自动控制方面的基础理论和实验课程。课程的教学目标是使学生系统地掌握古典控制理论和系统，即以微分方程和传递函数为基础对控制系统进行建模、分析和设计的方法，并通过实验加深学生对理论的认识和增强动手能力，为电子信息工程专业了解相关专业和进行交叉研究，打下必要的理论基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1、熟练掌握控制系统的基本概念； 2、深刻理解控制系统稳定性问题； 3、具有分析和解决控制系统问题的基本能力。 （三）实施说明 提高学生的基本素质，鼓励学生从被动吸收知识的状态下转化到主动索取中来，在教授具体内容时，也要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，只有这样才能在大纲的具体实施中得心应手。不应平均使用力量或对不同内容采用相同的处理方法。教师本人的观念转变及其对课程各环节统一调配的能力，决定了教学效果的好坏。 （四）对先修课的要求 在学习本课程之前，要求学生课前预习积分变换等有关知识。 （五）对习题课、实验环节的要求 1 、每部分内容均安排习题及思考题。通过作业使学生能够对学习的内容真正做到消化理解，也可以提高学生分析和解决问题的能力。 2、开设实验课。通过实验使学生亲自动手了解系统的模拟、性能测试方法及系统性能与参数的关系，增加学生的感性认识。 （六）课程考核方式 1、考核方式：考查。 2、考核目标：重点考核学生基本知识、基本原理和方法的基础上，还应考核学生分析问题和解决问题的综合能力。 3、成绩构成：最终理论考试、平时考核（包括出勤、作业、小测验、提问等）、实验环节考核成绩的总和。 （七）参考书目: 《自动控制原理》，孙亮，杨鹏主编，北京工业大学出版社，2008 《自动控制原理》，王建辉，顾树生主编，清华大学出版社，2007 《自动控制原理》，程鹏主编，高等教育出版社，2009 《自动控制原理》，滕青芳，范多旺，董海鹰，路小娟编，人民邮电出版社，2009 《自动控制原理学习指导》，杨平，翁思义，王志萍编，中国电力出版社，2009

自动控制原理试题及答案

自动控制原理试题及答案 Prepared on 24 November 2020

《自动控制原理》试题及答案 1、若某串联校正装置的传递函数为(10s+1)/(100s+1)，则该校正装置属于(B )。3分 2、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）3分 3、在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（D） 3分 A 是一种相位超前校正装置 B 能影响系统开环幅频特性的高频段 C 使系统的稳定性能得到改善 D使系统的稳态精度得到改善 4、用超前校正装置改善系统时，主要是利用超前校正装置的（A ）3分 5、I型系统开环对数幅频特性的低频段斜率为（B ）9分 6、设微分环节的频率特性为G(jω)，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标平面上的奈氏曲线是（）9分 7、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。9分 8、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的( ) 9分 9、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( ) 7分 10、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( ) 2分 11、若某最小相位系统的相角裕度γ>0，则下列说法正确的是 ( )。2分 12、某环节的传递函数是G(s)=5s+3+2/s，则该环节可看成由（D ）环节组成。2分

13、主导极点的特点是（A ）2分 14、设积分环节的传递函数为G(s)=K/s，则其频率特性幅值A(ω)=（）2分 15、某环节的传递函数为K/(Ts+1)，它的对数幅频率特性随K值增加而（）2分 16、某系统的传递函数是G(s)=1/(2s+1)，则该可看成由（C ）环节串联而成2分 17、若系统的开环传递函数在s右半平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）2分 18、某校正环节传递函数G(s)=(100s+1)/(10s+1)，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ D）2分 19、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（ C）2分 20、最小相位系统的开环增益越大，其（）2分 21、一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率ω=1/T时，则相频特性∠G(jω)为（）2分 22、ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（）2分 23、开环传递函数为G(s)H(s)=(s+3)/(s+2)(s+5)，则实轴上的根轨迹为（B）2分 24、开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s*s*s(s+4))，则实轴上的根轨迹为（）2分 25、某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=K/(s(s+1)(s+5))，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定。2分 26、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (B ) 2分 27、当二阶系统的根分布在根平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（B）3分

自动控制原理考试试题库(DOC)

自 动 控 制 理 论 2011年7月23日星期六

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 ?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 。

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。 （ ）