自动控制原理试题库(有答案的)

自动控制理论试卷

（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

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。

5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是( )

A 、主反馈口符号为“-” ；

B 、除r K 外的其他参数变化时；

C 、非单位反馈系统；

D 、根轨迹方程（标准形式）为1)()(+=s H s G 。

6、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标( ) 。

A 、超调%σ

B 、稳态误差ss e

C 、调整时间s t

D 、峰值时间p t

7、已知开环幅频特性如图2所示， 则图中不稳定的系统是( )。

系统① 系统② 系统③

图2

A 、系统①

B 、系统②

C 、系统③

D 、都不稳定

8、若某最小相位系统的相角裕度0γ> ，则下列说法正确的是 ( )。

A 、不稳定；

B 、只有当幅值裕度1g k >时才稳定；

C 、稳定；

D 、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。

9、若某串联校正装置的传递函数为1011001

s s ++，则该校正装置属于( )。 A 、超前校正 B 、滞后校正 C 、滞后-超前校正 D 、不能判断

10、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是：

A 、 1011s s ++

B 、1010.11s s ++

C 、210.51s s ++

D 、0.11101s s ++

三、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。

图3

四、（共20分）系统结构图如图4所示：

1、写出闭环传递函数()()()

C s s R s Φ=表达式；（4分） 2、要使系统满足条件：707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的参数K 和β；（4分）

3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（4分）

4、t t r 2)(=时，求系统由()r t 产生的稳态误差ss e ；（4分）

5、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。（4分）

五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)

r K G s s s =+: 1、绘制该系统以根轨迹增益K r 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）

2、确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围。（7分）

六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L ω如图5所示：

图4

1、写出该系统的开环传递函数)(0s G ；（8分）

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。（3分）

3、求系统的相角裕度 。（7分）

4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4分）

试题二

一、填空题（每空 1 分，共15分）

1、在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。

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 ；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 ；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 。

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 。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用 ；在频域分析中采用 。

4、传递函数是指在 初始条件下、线性定常控制系统的 与 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 ，相频特性为 。

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 ，它们反映了系统动态过程

的 。

二、选择题（每题 2 分，共20分）

1、关于传递函数，错误的说法是 ( )

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。

2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。

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

3、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( ) 。

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

4、已知系统的开环传递函数为50(21)(5)

s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。

A 、 50

B 、25

C 、10

D 、5

5、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( ) 。

A 、含两个理想微分环节

B 、含两个积分环节

C 、位置误差系数为0

D 、速度误差系数为0

6、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标( ) 。

A 、超调%σ

B 、稳态误差ss e

C 、调整时间s t

D 、峰值时间p t

7、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 -- 8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。

A 、可改善系统的快速性及平稳性；

B 、会增加系统的信噪比；

C 、会使系统的根轨迹向s 平面的左方弯曲或移动；

D 、可增加系统的稳定裕度。

9、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( )。

A 、稳态精度

B 、稳定裕度

C 、抗干扰性能

D 、快速性

10、下列系统中属于不稳定的系统是( )。

A 、闭环极点为1,212s j =-±的系统

B 、闭环特征方程为2210s s ++=的系统

C 、阶跃响应为0.4()20(1)t c t e -=+的系统

D 、脉冲响应为0.4()8t h t e =的系统

三、(8分)写出下图所示系统的传递函数

()()

C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。

四、（共20分）设系统闭环传递函数 22()1()()21C s s R s T s Ts ξΦ==++，试求： 1、0.2ξ=；s T 08.0=； 0.8ξ=；s T 08.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间s t 及峰值时间p t 。（7分）

2、4.0=ξ；s T 04.0=和4.0=ξ；s T 16.0=时单位阶跃响应的超调量%σ、调节时间s t 和峰值时间p t 。（7分）

3、根据计算结果，讨论参数ξ、T 对阶跃响应的影响。（6分）

五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为(1)()()(3)

r K s G S H S s s +=－，试： 1、绘制该系统以根轨迹增益K r 为变量的根轨迹（求出：分离点、与虚轴的交点等）；（8分）

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围。（7分）

六、（共22分）已知反馈系统的开环传递函数为()()(1)

K G s H s s s =+ ，试：

1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；（10分）

2、若给定输入r(t) = 2t ＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K 应取何值。

（7分）

3、求系统满足上面要求的相角裕度γ。（5分）

试题三

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： 、快速性和 。

2、控制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。

3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 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 和 , 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 ，横坐标为 。

6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。

7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。

%σ是 。 8、PI 控制规律的时域表达式是 。P I D 控制规律的传递函数表达式是 。

9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)

K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。

二、判断选择题(每题2分，共 16分)

1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )

A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；

B 、 稳态误差计算的通用公式是20()lim 1()()

ss s s R s e G s H s →=+； C 、 增大系统开环增益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。

2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。

A 、单输入，单输出的线性定常系统；

B 、单输入，单输出的线性时变系统；

C 、单输入，单输出的定常系统；

D 、非线性系统。

3、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 ( )。 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

4、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 =-

5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。

A 、 *(2)(1)K s s s -+

B 、*(1)(5K s s s -+）

C 、*2(31)K s s s +－

D 、*(1)(2)

K s s s -- 6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：

A 、低频段

B 、开环增益

C 、高频段

D 、中频段

7、已知单位反馈系统的开环传递函数为2210(21)()(6100)

s G s s s s +=++，当输入信号是2()22r t t t =++时，系统的稳态误差是( )

A 、 0 ；

B 、 ∞ ；

C 、 10 ；

D 、 20

8、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( )

A 、 如果闭环极点全部位于S 左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；

B 、 如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；

C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关；

D 、 如果系统有开环极点处于S 右半平面，则系统不稳定。

三、(16分)已知系统的结构如图1 所示，其中(0.51)()(1)(21)

k s G s s s s +=++，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8分)。分析能否通过调节增益 k ，使稳态误差小于 0.2 (8分)。

四、(16分)设负反馈系统如图2 ，前向通道传递函数为()(2)

G s s s =+，若采用测速负反馈()1s H s k s =+，试画出以s k 为参变量的根轨迹(10分)，并讨论s k 大小对系统性能的影响(6分)。

五、已知系统开环传递函数为(1)()(),,,(1)

k s G s H s k T s Ts ττ-=+均大于0 ，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。 (16分) ［第五题、第六题可任选其一］

六、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。试求系统的开环传递函数。(16分)

七、设控制系统如图4，要求校正后系统在输入信号是单位斜坡时的稳态误差不大于0.05，

相角裕度不小于40o ，幅值裕度不小于 10 dB ，试设计串联校正网络。( 16分)

图4

试题四

一、填空题（每空 1 分，共15分）

1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 、 和 ，其中最基本的要求是 。

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 。

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 、 等。

4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用 、 、 等方法。

5、设系统的开环传递函数为

12(1)(1)

K

s T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，

相频特性为 。

6、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 。

7、最小相位系统是指 。

二、选择题（每题 2 分，共20分）

1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( )

A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点

B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点

C 、 F(s)的零点数与极点数相同

D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数为221

()6100

s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为

( )。

A 、2

61000s s ++= B 、 2

(6100)(21)0s s s ++++=

C 、2

610010s s +++= D 、与是否为单位反馈系统有关

3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，则 ( ) 。

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 4、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 5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：

A 、闭环零点和极点

B 、开环零点

C 、闭环极点

D 、阶跃响应 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。

A 、

1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、210.51s s ++ D 、0.11

101

s s ++ 7、关于P I 控制器作用，下列观点正确的有( )

A 、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；

B 、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的；

C 、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；

D 、 只要应用P I 控制规律，系统的稳态误差就为零。 8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。

A 、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；

B 、 无论是开环极点或是闭环极点处于右半S 平面，系统不稳定；

C 、 如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；

D 、 当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。 9、关于系统频域校正，下列观点错误的是( )

A 、 一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；

B 、 开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dB dec -；

C 、 低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；

D 、 利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。 10、已知单位反馈系统的开环传递函数为22

10(21)

()(6100)

s G s s s s +=

++，当输入信号是2

()22r t t t

=++时，系统的稳态误差是( ) A 、 0 B 、 ∞ C 、 10 D 、 20

三、写出下图所示系统的传递函数

()

()

C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。

四、(共15分)已知某单位反馈系统的闭环根轨迹图如下图所示

1、写出该系统以根轨迹增益K*为变量的开环传递函数；（7分）

2、求出分离点坐标，并写出该系统临界阻尼时的闭环传递函数。（8分）

五、系统结构如下图所示，

求系统的超调量%σ和调节时间s t 。（12分）

六、已知最小相位系统的开环对数幅频特性0()L ω和串联校正装置的对数幅频特性()c L ω如下图所示，原系统的幅值穿越频率为24.3/c rad s ω=：

（共30分） 1、 写出原系统的开环传递函数0()G s ,并求其相角裕度0γ，判断系统的稳定性；

（10分）

2、 写出校正装置的传递函数()c G s ；（5分）

3、写出校正后的开环传递函数0()()c G s G s ，画出校正后系统的开环对数幅频特性()GC L ω，并用劳斯判据判断系统的稳定性。（15分）

答案

试题一

一、填空题(每题1分，共15分) 1、给定值

2、输入；扰动；

3、G 1(s)+G 2(s)；

4

0.707=；2220s s ++=；衰减振荡 5、

105

0.20.5s s s s

+++；

6、开环极点；开环零点

7、

(1)

(1)

K s s Ts τ++

8、1()[()()]p u t K e t e t dt T =+

⎰；1[1]p K Ts

+； 稳态性能

二、判断选择题(每题2分，共 20分)

1、D

2、A

3、C

4、A

5、D

6、A

7、B

8、C

9、B 10、B

三、(8分)建立电路的动态微分方程，并求传递函数。

解：1、建立电路的动态微分方程 根据KCL

有

2

00i 10i )

t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =

-+- (2分)

即 )t (u )

t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dt

C R R R R dt C R R +=++ (2分)

2、求传递函数

对微分方程进行拉氏变换得

)(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)

得传递函数 2

1212

21i 0)(U )(U )(R R Cs R R R Cs R R s s s G +++=

= (2分) 四、(共20分)

解：1、（4分） 2

2

222

221)()()(n n n s s K s K s K s

K s K s K

s R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ 2、（4分） ⎩

⎨⎧=====2224222

n n K K ξωβω ⎩⎨⎧==707.04βK

3、（4分） 0010

32.42

==--ξξπ

σ

e

83.22

44

==

=

n

s t ξω

4、（4分） )1(1)(1)(2+=

+=+=s s K s s K s

s K

s G ββ ⎩⎨⎧==11v K K β 414.12===

βK

ss K A

e 5、（4分）令：0)

()

(11)()()(＝s s G s

s K s N s C s n n ∆-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==

Φβ 得：βK s s G n +=)(

五、(共15分)

1、绘制根轨迹 （8分）

(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）； （1分）

(3) 3条渐近线： ⎪⎩⎪⎨⎧

︒

︒±-=--=180,602

3

33a σ （2分） (4) 分离点：

03

21=++d d 得： 1-=d （2分） 432

=+⋅=d d K r (5)与虚轴交点：096)(2

3

=+++=r K s s s s D

[][]⎩

⎨⎧=+-==+-=06)(Re 09)(Im 2

3r K j D j D ωωωωω ⎩⎨⎧==543

r K ω （2分） 绘制根轨迹如右图所示。

2、（7分）开环增益K 与根轨迹增益K r 的关系：⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=139)3()(22s s K s s K s G r

r 得9r

K K = （1分）

系统稳定时根轨迹增益K r 的取值范围：54

系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益K r 的取值范围：544<

69

4

<

解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。 故其开环传函应有以下形式 1

2

()1

1

(1)(

1)

K

G s s s s ωω=

++ (2分)

由图可知：1ω=处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg 40L K ==, 得100K = (2分)

1210ωω=和=100 （2分）

故系统的开环传函为 ⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

1100110100

)(0s s s s G （2分）

2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性： 开环频率特性 0100

()1110100G j j j j ωωωω=

⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝

⎭⎝⎭

（1分）

开环幅频特性

0()A ω=

（1分）

开环相频特性：

110()900.10.01s tg tg ϕωω--=--- （1分）

3、求系统的相角裕度γ：

求幅值穿越频率，令0()1A ω=

= 得31.6/c rad s ω≈（3分）

11110()900.10.0190 3.160.316180c c c tg tg tg tg ϕωωω----=---=---≈-

（2分）

0180()1801800c γϕω=+=-= （2分）

对最小相位系统0γ= 临界稳定

4、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI 或PD 或PID 控制器；在积分环节外加单位负反馈。

试题二答案

一、填空题(每题1分，共20分) 1、水箱；水温

2、开环控制系统；闭环控制系统；闭环控制系统

3、稳定；劳斯判据；奈奎斯特判据

4、零； 输出拉氏变换；输入拉氏变换 5

；arctan 180arctan T τωω--

(或：2

180arctan

1T T τωω

τω

---+

) 6、调整时间s t ；快速性

二、判断选择题(每题2分，共 20分)

1、B

2、C

3、D

4、C

5、B

6、A

7、B

8、B

9、A 10、D

三、(8分)写出下图所示系统的传递函数

()

()

C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。 解：传递函数G(s):根据梅逊公式 1()()()n

i i

i P C s G s R s =∆==∆

∑ （1分） 4条回路:123()()()L G s G s H s =-, 24()()L G s H s =-，

3123()()(),L G s G s G s =- 414()()L G s G s =- 无互不接触回路。

（2分） 特

征式：

4

234123141

11()()()()()()()()()()i i L G s G s H s G s H s G s G s G s G s G s =∆=-=++++∑

（2分）

2条前向通道: 11231()()(), 1P G s G s G s =∆= ；

2142()(), 1P G s G s =∆= （2分）

12314112223412314()()()()()()()()1()()()()()()()()()()

G s G s G s G s G s P

P C s G s R s G s G s H s G s H s G s G s G s G s G s +∆+∆∴=

==∆++++（1分）

四、(共20分)

解：系统的闭环传函的标准形式为：2

2222

1

()212n n n

s T s Ts s s ωξξωωΦ==++++，其中1

n T

ω=

1、当 0.20.08T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，

0.2%52.7%4440.08 1.60.20.26s n p d e e T t s

t s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪

====⎨⎪

⎪=====⎪⎪⎩

（4分）

当 0.80.08T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，

0.8% 1.5%4440.080.40.80.42s n p d e

e T t s

t s πξπσξωξπω--⎧

⎪===⎪⎪⨯⎪

====⎨⎪

⎪=====⎪⎪⎩ （3分） 2、当 0.40.04T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，

0.4%25.4%4440.040.40.40.14s n p d e e T t s

t s πξπσξωξπω--⎧⎪===⎪⎪⨯⎪

====⎨⎪

⎪=====⎪⎪⎩

（4分）

当 0.40.16T s ξ=⎧⎨=⎩ 时，

0.4%25.4%4440.16 1.60.40.55s n p

d e e T t s

t s πξπσξωξπω--⎧

⎪===⎪⎪⨯⎪

====⎨⎪

⎪=====⎪⎪⎩

（3

分）

3、根据计算结果，讨论参数ξ、T 对阶跃响应的影响。（6分）

(1)系统超调%σ只与阻尼系数ξ有关，而与时间常数T 无关，ξ增大，超调%σ减小；

（2分）

(2)当时间常数T 一定，阻尼系数ξ增大，调整时间s t 减小，即暂态过程缩短；峰值时间p t 增加，即初始响应速度变慢； （2分）

(3)当阻尼系数ξ一定，时间常数T 增大，调整时间s t 增加，即暂态过程变长；峰值时间p t 增加，即初始响应速度也变慢。 （2分）

五、(共15分)

(1)系统有有2个开环极点（起点）：0、3，1个开环零点（终点）为：-1； （2分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-1）及（0，3）； （2分） (3)求分离点坐标

11113

d d d =++-，得 121, 3d d ==- ； （2分） 分别对应的根轨迹增益为 1, 9r r K K == (4)求与虚轴的交点

系统的闭环特征方程为(3)(1)0r s s K s ++=－,即2(3)0r r s K s K +-+=

令 2

(3)0r r

s j s K s K ω

=+-+=,得 3r K ω== （2分）

根轨迹如图1所示。

图1

2、求系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围

自动控制原理考试试题及答案(整理版)

自动控制原理考试复习题整理 1.开环、闭环系统的最主要区别是（）。 A．反馈 B．输入信号 C．被控对象 D．干扰 参考答案：A 2.下图所示系统属于（）。 A．恒值控制系统 B．开环系统 C．程序控制系统 D．随动系统 参考答案：D 3.系统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 参考答案：D 4.直接对对象进行操作的元件称为（）。 A．比较元件 B．给定元件 C．执行元件 D．放大元件 参考答案：C 5.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）。 A.恒值调节系统 B.随动系统 C.连续控制系统 D.数字控制系统参考答案：B 6.随动系统对（）要求较高。 A.快速性 B.稳定性 C.准确性 D.振荡次数 参考答案：A 7.主要用于产生输入信号的元件称为（） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 参考答案：B 8.自动控制系统的主要特征是（）。 A．在结构上具有反馈装置并按负反馈组成系统，以求得偏差信号

B．由偏差产生控制作用以便纠正偏差 C．控制的目的是减少或消除偏差 D．系统开环 参考答案：ABC 9.自动控制系统按输入信号特征可分为（）。 A．恒值控制系统 B．程序控制系统 C．线性系统 D．随动系统 参考答案：ABD 10.自动控制系统按描述元件的动态方程分（）。 A．随动系统 B．恒值控制系统 C．线性系统 D．非线性系统 参考答案：CD 11.自动控制系统的基本要求（）。 A．稳定性 B．快速性 C．准确性 D．安全性 参考答案：ABC 12.人工控制与自动控制系统最大的区别在于控制过程中是否有人参与。（） 参考答案：√ 第二章控制系统的教学模型 1.下图所示电路的微分方程是（）。

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。

自动控制原理试题库20套和答案详解

一、填空（每空1分，共18分） 1．自动控制系统的数学模型有 、 、 、 共4种。 2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 。 离散控制系统稳定的充分必要条件是 。 3．某统控制系统的微分方程为： dt t dc ) (+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。 4．某单位反馈系统G(s)= ) 402.0)(21.0() 5(1002 +++s s s s ，则该系统是 阶 型系统；其开环放大系数K= 。 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)= ； ωC = 。 6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。 7．采样器的作用是 ，某离散控制系统 ) ()1() 1()(10210T T e Z Z e Z G -----= （单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。 二. 1.求图示控制系统的传递函数. 求：) () (S R S C （10分） R(s)

2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分） 四．反馈校正系统如图所示（12分） 求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss. （2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？ 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）

（1） （2） （3） （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 =? 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++= s s s G 将其教正为二阶最佳系统，求校正装置

自动控制原理试卷及答案20套1

《自动控制原理》试卷（一）A 一、 )(/)(s R s C 二、 系统结构图如图所示，τ取何值时，系统才能稳定 ？ （10分） 三、已知负反馈系统的开环传递函数为， 4 2) 2()(2+++= s s s K s W k (1) 试画出以K 为参数系统的根轨迹； (2) 证明根轨迹的复数部分为圆弧 。 （15分） 四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为 )15.0(100 )(+= s s s W K ，现加入串联校正装置：101.01 1.0)(++= s s s W c ，试： （20 分） （1） 判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？ （2） 绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。 （3） 计算校正后的相位裕量。 五、非线性系统结构如图所示，设输入r=0, 绘制起始点在 0)0(,1)0(00==>=c c c c 的c c -平面上的相轨迹。 （15分） C )(s )(s o

六、采样控制系统如图所示，已知： （15分） 1．求出系统的开环脉冲传递函数。 2．当输入为)(1*)(1*)(1)(2 21t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e 。 七、用奈氏稳定判据判断如下图所示系统的稳定性。其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统。 （15分）

《自动控制原理》试卷（一）B 一、 控制系统的结构如下图。 (1) 当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数 )()()(s R s C s = Φ； (2) 系统中H 2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？ （10分） 二、． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 的取值范围。 （10分） 三、.一单位负反馈系统的开环传函为 )15.0() 125.0()(++= s s s K s W ，欲使该系统对单 位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。（15分） 四、如图（a ）和（b ）所示是两个单位反馈系统的开环对数幅频特性，它们都是最小相位的，且开环截止频率相等，均为c ω 。 （20分）

自动控制原理试题库(含参考答案)

精心整理 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， 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++ ，则其开环幅频特性为，相频特性为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。 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()1G s Ts =+，二阶系统传函标准形式是222()2n n n G s s s ωζωω=++。 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，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。 8、PI 控制规律的时域表达式是0()()()t p p i K m t K e t e t dt T =+?。PID 控制规律的传递函数表达式是1()(1)C p i G s K s T s τ=++。 9、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++ ，则其开环幅频特性为()A ω=，相频特性为01112()90()()tg T tg T ?ωωω--=---。1、对于自动控制 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。

自动控制原理四套经典试题及答案

试题四 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 快速性 、稳定性 和 准确性 ，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 传递函数 、 结构图 等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用劳斯 判据 、 根轨迹 、 奈奎斯特判据 等方法。 5、设系统的开环传递函数为 12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 6、PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 () ()()()t p p p i K de t m t K e t e t dt K T dt τ =+ +? ， 其 相 应 的 传 递 函 数 为 1 ()(1)C p i G s K s T s τ=+ + 。 7、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 。 二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( A ) A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点 B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点 C 、 F(s)的零点数与极点数相同 D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数为221 ()6100 s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为 ( B )。 A 、2 61000s s ++= B 、 2 (6100)(21)0s s s ++++=

自动控制原理试题及答案

一、单项选择题(每小题1分，共20分） 1。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 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（A ）上相等。 A。幅频特性的斜率 B.最小幅值C。相位变化率 D.穿越频率 3。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（C ) A。比较元件B。给定元件C。反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时,延迟环节频率特性极坐标图为（A ） A.圆 B.半圆C。椭圆 D.双曲线 5。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( B ) A.比例环节 B.微分环节C。积分环节D。惯性环节 6. 若系统的开环传递函数为,则它的开环增益为( C ） A.1 B。2 C.5 D.10 7。二阶系统的传递函数，则该系统是（B ） A。临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统D。零阻尼系统 8。若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn,则可以（B ） A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C。提高上升时间和调整时间D。减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节，当频率时,则相频特性为( A ） A。45° B.-45° C.90°D。—90° 10。最小相位系统的开环增益越大，其（D ） A。振荡次数越多B。稳定裕量越大 C。相位变化越小 D.稳态误差越小 11。设系统的特征方程为，则此系统( A ） A。稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。12.某单位反馈系统的开环传递函数为：，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定. A。10 B。20 C。30 D。40 13。设系统的特征方程为,则此系统中包含正实部特征的个数有（ C ） A.0 B。1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位阶跃时,则其位置误差为（C ) A.2 B。0.2 C。0.5 D。0。05 15。若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种（D ) A.反馈校正B。相位超前校正 C.相位滞后—超前校正D。相位滞后校正 16.稳态误差e ss与误差信号E（s）的函数关系为（B ） A. B. C。D。 17。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 ） A.减小增益B。超前校正C。滞后校正D。滞后-超前 18.相位超前校正装置的奈氏曲线为( B ） A.圆B。上半圆 C.下半圆D。45°弧线

自动控制原理试题及答案

一、 单项选择题（每小题1分，共20分） 1. 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 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ A ）上相等。 A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率 3. 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（ C ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ A ） A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线 5. 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（ B ） A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 6. 若系统的开环传 递函数为2) (5 10+s s ，则它的开环增益为（ C ） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ B ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（ B ） A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T 1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ A ） A.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ） A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ A ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 12.某单位反馈系统的开环传递函数为：()) 5)(1(++=s s s k s G ，当k =（ C ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数 有（ C ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ C ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05

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 ω, 阻尼比=ξ ，0.7072 = 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 ϕωτωω--=--，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 ω， 阻尼比=ξ ，0.7072 = 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 ϕωτωω--=--，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氏变换

自动控制原理试题及答案

自动控制原理试题及答案 1-1 试列举几个日常生活中的开环控制和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。 解：开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。 闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。 1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成？各个环节分别的作用是什么？ 解：自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件和执行元件。各个基本单元的功能如下： （1）被控对象—又称受控对象或对象，指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。 （2）给定元件—可以设置系统控制指令的装置，可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。 （3）检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量，再反馈到系统输入端作比较，一般为各类传感器。 （4）比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较，分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。 （5）放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时，可通过放大元件将微弱信号作线性放大。如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。 （6）执行元件—用于驱动被控对象，达到改变被控量的目的。用来作为执行元件的有阀、电动机、液压马达等。 （7）校正元件：又称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善控制系统的动态性能和稳态性能。 1-3 试阐述对自动控制系统的基本要求。

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，线性化的精度和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是阶跃信号所引起的输出位置上的误差。 7 超前校正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_ 奈氏判据_。 14、传递函数是指在_ 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，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和按扰动的 前馈复合控制。 18 信号流图由节点___和___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G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递 函数为，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G1(s)与G2(s)表示）。 21 PI控制器是一种相位_比例积分___的校正装置。 22 最小相位系统是指 S右半平面不存在系统的开环零点和开环极点。 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___和准确性。

自动控制原理复习试题及答案8套

自动控制原理试题1 一、 单项选择题（每小题1分，共20分） 1. 系统和输入已知，求输出并对动态特性进行研究，称为（ ） A.系统综合 B.系统辨识 C.系统分析 D.系统设计 2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ ）上相等。 A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率 3. 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（ ） A.比较元件 B.给定元件 C.反馈元件 D.放大元件 4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ ） A.圆 B.半圆 C.椭圆 D.双曲线 5. 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（ ） A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节 6. 若系统的开环传 递函数为2) (5 10+s s ，则它的开环增益为（ ） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ ） A.临界阻尼系统 B.欠阻尼系统 C.过阻尼系统 D.零阻尼系统 8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（ ） A.提高上升时间和峰值时间 B.减少上升时间和峰值时间 C.提高上升时间和调整时间 D.减少上升时间和超调量 9. 一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T 1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ ） A.45° B.-45° C.90° D.-90° 10.最小相位系统的开环增益越大，其（ ） A.振荡次数越多 B.稳定裕量越大 C.相位变化越小 D.稳态误差越小 11.设系统的特征方程为()0516178234=++++=s s s s s D ，则此系统 （ ） A.稳定 B.临界稳定 C.不稳定 D.稳定性不确定。 12.某单位反馈系统的开环传递函数为：()) 5)(1(++=s s s k s G ，当k =（ ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05