王建辉版自动控制原理 课后简答题

第一章1.什么是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？

1)在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制

系统。

2)6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；执行机构：直接作用于控制对象，

使被控制量达到所要求的数值；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。

2.试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点

1)工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干扰

的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。

2)结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。闭环系统由于添加了纠正偏差的

环节，所以成本较高。

3)稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加

了系统的复杂性。

3.什么是系统的暂态过程？对一般的控制系统，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)系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。

2)单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。

第二章

1.什么是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？

1)描述系统因果关系的数学表达式

2)微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。

2.简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。

1)确定系统的输入量和输出量；

2)从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关物

理规律，列写元件或环节的微分方程；

3)消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。

3.什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？

就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。综合来说，就是用某点的切线代替原非线性曲线

4. 什么是传递函数？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有哪些特点？

1)在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

2)当初始条件为零

3)在零初始条件下，传递函数与微分方程一致

4)1．传递函数是复变量S的有理真分式，具有复变函数的所有性质；且所有系数

均为实数。2．传递函数是一种有系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它只取决于系统或元件的结构和参数，而与输入量的形式无关，也不反映系统内部的任何信息。3．传递函数与微分方程有相通性。4．传递函数的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。

6. 自动控制系统有哪几种典型环节？它们的传递函数是什么样的？

比例环节，积分环节，微分环节，惯性环节，振荡环节，时滞环节

7. 二阶系统是一个振荡环节，这种说法对么？为什么？

当阻尼比1

<ξ时是一个振荡环节，否则不是一个振荡环节。

0<

8. 什么是系统的动态结构图？它等效变换的原则是什么？系统的动态结构图有哪几种典型的连接？将它们用图形的形式表示出来，并列写出典型连接的传递函数。将系统中所有的环节用方框图表示，图中表明其传递函数，并且按照在系统中各环节之间的关系，将各方框图连接起来。

9. 什么是系统的开环传递函数？什么是系统的闭环传递函数？当给定量和扰动量同时作用于系统时，如何计算系统的输出量？

系统的开环传递函数为前向通路传递函数与反馈通路传递函数之积。

系统的闭环传递函数为输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比。

当给定量和扰动量同时作用于系统时，通过叠加原理计算系统的输出量。

11. 对于一个确定的自动控制系统，它的微分方程、传递函数和结构图的形式都将是唯一的。这种说法对么吗？为什么？

不正确。

第三章

1.控制系统的时域指标如何定义？

动态性能指标与稳态性能指标

2.系统的动态过程与系统的极点有什么对应关系？

1)为了保证系统稳定，闭环极点都必须分布在s平面的左半面；

2)极点越远离虚轴，系统的调节时间越小

3)远离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响越小。

3.系统的时间常数对其动态过程有何影响？

4. 提高系统的阻尼比对系统有什么影响？

超调量减少，振荡次数减少，调节时间短，动态品质提高

5. 什么是主导极点？主导极点在系统分析中起什么作用？

距离虚轴最近的极点，且实部小于其他极点的实部的0.2倍，且附近不存在零点。如果存在一对共轭主导极点，可以将高阶系统近似地看做二阶系统来分析。

6.系统的稳定的条件是什么？

所有的闭环特征根分布在s平面虚轴的左侧

7.系统的稳定性与什么有关？

线性系统的稳定性取决于系统本身的固有特性

8.系统的稳定误差与哪些因素有关？

系统的结构、系统的参数以及输入量的形式。

9.如何减少系统的稳态误差？

增大开环放大系数，提高系统阶次，引入前馈控制

第四章

1.根轨迹法使用于哪类系统的分析?

闭环系统

2. 为什么可以利用系统开环零点和开环极点绘制闭环系统的根轨迹?

闭环特征方程与开环传递函数可由 1+wk=0表示，闭环特征根的很多特性与开环零级点很相关

第五章

1.用时域与频域法分析设计和设计系统的主要区别是什么？

时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。

2. 用时域法分析和设计系统的主要优点是什么？

不必直接求解系统的微分方程，而是间接地揭示系统的时域性能，它能方便的显示出系统参数对系统性能的影响，并可以进一步指明如何设计校正

3. 奈氏稳定判据的本质是什么？

4.试述二阶系统闭环频率特性与时域中阶跃相应之间的关系。

5.试定性叙述伯德图各段与时域指标之间的对应关系。

第六章

1.什么是系统的校正？系统校正有哪些方法？

根据具体生产过程的工艺要求来设计一个控制系统，使其性能指标满足工艺的要求。

根据校正装置和系统不可变部分的连接方式，通常可分为三种基本的校正方式：串联校正、反馈校正（也称并联校正）和前馈校正

2.试说明超前网络和滞后网络的频率特征，他们各自有哪些特点？

超前网络：在系统中加入一个相位超前的校正装置，使之在穿越频率处相位超前，以增加相位裕度。

滞后网络：在低频段提高其增益，而在穿越频率附近，保持其相位移的大小几乎不变。

超前校正会使带宽增加，加快系统的动态响应速度，滞后校正可改善系统的稳态特性，减少稳态误差。

3. 试说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件

超前校正：如果一个系统是稳定的，且具有满意的动态响应，但其动态响应较差时，则应改变特性的中频段和高频段，以改变穿越频率或相位裕度。

滞后校正：如果一个系统是稳定的，且具有满意的动态响应，但稳态误差过大时，必须增加低频段增益以减小稳态误差，同时尽可能保持中频段和高频段特性不变。

4. 相位滞后网络的相位角滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕度？

引入积分控制的主要目的，是为了提高系统的无差度，以消除或减少稳态误差，从而使系统的稳态性能得以提高

5反馈校正所依据的基本原理是什么？

适当地选择反馈校正回路的增益，可以使校正后的性能主要决定于校正装置，而与被反馈校正装置所包围的系统固有部分特性无关。

6试说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响

消除被反馈校正所包围的那部分系统不可变部分的参数波动对系统控制功能的影响。

7在校正网络中，为何很少使用纯微分环节？

纯微分校正虽然能够反映误差变化趋势，但它不能反映稳态误差

8试说明复合校正中补偿的基本原理是什么？

通过对输入补偿的前馈校正装置Wc（s）的设计，使得输出能更好地跟踪输入的变化

第七章

1 什么是非线性系统？它有什么特点？

含有非线性特性的系统称为非线性系统

特点：（1）稳定性：非线性系统的稳定性，除了与系统的结构、参数有关外，很重要的一点是与系统起始偏离的大小密切相关

(2)运动形式：非线性系统的动态响应不服从叠加原理。

(3) 自振：非线性系统有可能发生自激振荡。

2 常见的非线性特征有哪些？

不灵敏区（死区）饱和间隙摩擦继电器特性(带回环的继电器特性)

3 非线性系统的分析设计方法有哪些？

相平面法和描述函数法

4 描述函数分析法的实质是什么？试描述函数的概念及其求取方法。

描述函数是对非线性特性在正弦信号作用下的输出，进行谐波线性化处理之后得到的，它是非线性特性的近似描述，表达形式上类似于线性理论中的幅相频率特性

只考虑非线性特性输出中的基波分量，则将输入为正弦函数时，输出的基波分量与输入正弦量的复数比，定义为非线性特性的描述函数。

只要计算出输出函数y（t）的傅氏级数基波项系数B1和C1，即可求得描述函数。

采样器：将连续信号变成脉冲序列

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

自动控制原理课后习题答案

1.2根据题1.2图所示的电动机速度控制系统工作原理 （1）将a,b 与c,d 用线连接成负反馈系统； （ 2）画出系统 框图。 c d + - 发电机 解： （1） a 接d,b 接c. （2） 系 统 框 图 如下 1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。在任何情况下，希望页面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。

解： 工作原理：当打开用水开关时，液面下降，浮子下降，从而通过电位器分压，使得电动机两端出现正向电压，电动机正转带动减速器旋转，开大控制阀，使得进水量增加，液面上升。同理，当液面上升时，浮子上升，通过电位器，使得电动机两端出现负向电压，从而带动减速器反向转动控制阀，减小进水量，从而达到稳定液面的目的。 系统框图如下： 2.1试求下列函数的拉式变换，设t<0时，x(t)=0: (1) x(t)=2+3t+4t 2 解： X(S)= s 2 +23s +38 s

(2) x(t)=5sin2t-2cos2t 解：X(S)=5 422+S -242+S S =4 2102+-S S (3) x(t)=1-e t T 1- 解：X(S)=S 1- T S 11+ = S 1-1 +ST T = ) 1(1 +ST S (4) x(t)=e t 4.0-cos12t 解：X(S)=2 212 )4.0(4 .0+++S S 2.2试求下列象函数X(S)的拉式反变换x(t)： (1) X(S)= ) 2)(1(++s s s 解：= )(S X )2)(1(++s s s =1 122+-+S S t t e e t x ---=∴22)( (2) X(S)=) 1(1 522 2++-s s s s 解：=)(S X ) 1(1522 2++-s s s s =15 12+-+S S S

自动控制原理课后习题答案(王建辉、顾树生编)---杨自厚审阅--清华大学出版社

自动控制原理 2-1 什么是系统的数学模型?在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些? 用来描述系统因果关系的数学表达式，称为系统的数学模型。 常见的数学模型形式有：微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。 2-2 简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。 2-3 什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？ 在非线性曲线（方程）中的某一个工作点附近，取工作点的一阶导数，作为直线的斜率，来线性化非线性曲线的方法。 2-4 什么是传递函数？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有哪些特点？ 传递函数：在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 定义传递函数的前提条件：当初始条件为零。 为什么要附加这个条件：在零初始条件下，传递函数与微分方程一致。 传递函数有哪些特点： 1．传递函数是复变量S 的有理真分式，具有复变函数的所有性质；n m ≤且所有系数均为实数。 2．传递函数是一种有系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它只取决于系统或元件的结构和参数，而与输入量的形式无关，也不反映系统内部的任何信息。 3．传递函数与微分方程有相通性。 4．传递函数)(s W 的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。 2-5 列写出传递函数三种常用的表达形式。并说明什么是系统的阶数、零点、极点和放大倍数。 n n n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s W ++++++++=----11 101110)( () () ∏∏==++= n j j m i i s T s T K s W 1 111)( 其中n m a b K = () () ∏∏==++= n j j m i i g p s z s K s W 1 1 )( 其中0 a b K g = 传递函数分母S 的最高阶次即为系统的阶数，i z -为系统的零点，j p -为系统的极点。K 为传递函数的放大倍数，g K 为传递函数的根轨迹放大倍数。

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 。

王建辉《自动控制原理》(课后习题 自动控制系统的时域分析)【圣才出品】

第3章　自动控制系统的时域分析 1．控制系统框图如图所示，试求 （1）当时，系统的阻尼系数ζ 、无阻尼自然振荡频率以及系统对单位斜坡输入的稳态误差e ss ； （2 ）当时重复（ 1）的要求；（3）要使系统的阻尼系数 ，单位斜坡输入信号作用下系统的稳态误差 ，试确定和的数值，并计算在此参数情况下，系统单位阶跃响应的超调量、上升时间和调整时间。[上海交通大学 2006研 ] 图3-1 解：（1 ）由题意可得该系统的闭环传递函数为所以有 ，从而可得由于系统的开环增益 ，为Ⅰ型系统，因此在斜坡输入作用下的稳态误差 为（2）由题意可得该系统的闭环传递函数为

所以有 ，从而可得 由于系统的开环增益，为Ⅰ型系统，因此在斜坡输入作用下的稳态误差为（ 3 ）由题意可得该系统的闭环传递函数为 由于已知 ，所以可求得 。从而可 得 系统单位阶跃响应的超调量为；上升时间为 ；调整时间为 2．某系统结构如图所示，其中 试设计校正环节，使该系统在输入r（ t）＝t作用下的稳态误差为零。[南京航空航天大学2003 研] 图3-2 解：若要求在输入r（ t）＝t作用下的稳态误差为零，则系统必为Ⅱ型系统，即必须是Ⅰ型系统。 若设，则系统的闭环特征方程为

该特征方程有缺项，因此系统不稳定，不符合题意要求。 设，则系统的闭环特征方程为 列写劳斯表可得 要使系统稳定，则需满足以下条件即可。 由以上分析可知，，并满足即可满足题意要求。 3．控制系统的结构如图3-3所示。 （1）当输入r（t）为单位阶跃函数，n（t）＝0时，试选择K和K t，使得闭环系统的超调量调整时间；并计算稳态位置，速度和加速度误差 系数K p、K v、K a； （2）设干扰n（t）＝0，输入r（t）＝t，试问K和K t之值对稳态误差有何影响？ （3）设输入r（t）＝0。当干扰n（t）为单位阶跃函数时，K和K t之值对稳态误差有何影响？[西安交通大学研]

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。

自动控制原理课后答案(第五版)

第 一 章 1-1 图1-2是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。 图1-2 液位自动控制系统 解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位r u （表征液 位的希望值r c ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度 不变。 工作原理：当电位电刷位于中点（对应 r u ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的 开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度r c ，一旦流入水量或流出水量 发生变化时，液面高度就会偏离给定高度 r c 。 当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度 r c 。 反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度 r c 。 系统方块图如图所示：

1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统 （１） 222 )()(5)(dt t r d t t r t c ++=； （２）)()(8) (6)(3)(2 233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++； （３） dt t dr t r t c dt t dc t ) (3)()()(+=+； （４）5cos )()(+=t t r t c ω； （５）?∞-++=t d r dt t dr t r t c τ τ)(5)(6)(3)(； （６）)()(2 t r t c =； （７）???? ?≥<=.6),(6,0)(t t r t t c 解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2 ()r t ，所以该系统为非线性系统。 （2）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （3）该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，所以该系统为线性系统，但第一项 () dc t t dt 的系数为t ，是随时间变化的变量，因此该系统为线性时变系统。 （4）因为c(t)的表达式中r(t)的系数为非线性函数cos t ω，所以该系统为非线性系统。 （5）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （6）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2()r t ，表示二次曲线关系，所以该系统为非

自动控制原理胡寿松第四版课后答案

1－3 解：系统的工作原理为：当流出增加时，液位降低，浮球降落，控制器通过移动气动阀门的开度，流入量增加，液位开始上。当流入量和流出量相等时达到平衡。当流出量减小时，系统的变化过程则相反。 流出量 希望液位 图一 1－4 （1）非线性系统 （2）非线性时变系统 （3）线性定常系统 （4）线性定常系统 （5）线性时变系统 （6）线性定常系统

2 2-1 解： 显然，弹簧力为 kx (t ) ，根据牛顿第二运动定律有： F (t ) ? kx (t ) = m 移项整理，得机械系统的微分方程为： d 2 x (t ) dt 2 m d x (t ) + kx (t ) = F (t ) dt 2 对上述方程中各项求拉氏变换得： ms 2 X (s ) + kX (s ) = F (s ) 所以，机械系统的传递函数为： G (s ) = X (s ) = F (s ) 1 ms 2 + k 2-2 解一： 由图易得： i 1 (t )R 1 = u 1 (t ) ? u 2 (t ) u c (t ) + i 1 (t )R 2 = u 2 (t ) du c (t )

i 1 (t ) = C dt 由上述方程组可得无源网络的运动方程为：

C ( R + R ) du 2 (t ) u (t ) = CR du 1 (t ) u (t ) 1 2 dt + 2 2 + 1 dt 对上述方程中各项求拉氏变换得： C (R 1 + R 2 )sU 2 (s ) + U 2 (s ) = CR 2 sU 1 (s ) + U 1 (s ) 所以，无源网络的传递函数为： G (s ) = U 2 (s ) = U 1 (s ) 1 + sCR 2 1 + sC (R 1 + R 2 ) 解二（运算阻抗法或复阻抗法）： U (s ) 1 + R 2 1 + R Cs 2 = Cs = 2 U (s ) R + 1 + R 1 + ( R + R )Cs 1 1 2 1 Cs 2 2-5 解：按照上述方程的顺序，从输出量开始绘制系统的结构图，其绘制结果如下图所示： 依次消掉上述方程中的中间变量 X 1 , X 2 , X 3 , 可得系统传递函数为： C (s ) = R (s ) G 1 (s )G 2 (s )G 3 (s )G 4 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )G 6 (s ) + G 3 (s )G 4 (s )G 5 (s ) + G 1 (s )G 2 (s )G 3 (s )G 4 (s )[G 7 (s ) ? G 8 (s )] 2-6 解：

王建辉《自动控制原理》(名校考研真题 自动控制系统的基本概念)【圣才出品】

第1章　自动控制系统的基本概念1．如图1-1所示的机电系统中，为输入电压；y （t ）为输出位置，分别为电磁线圈的电阻与电感；m 为衔铁的质量；k 为弹簧的弹性系数；b 为阻尼器的阻尼系数；放大器的增益为 。假设电磁线圈对衔铁m 产生的作用力为；电磁线圈的反电动势为 。画出系统的原理方框图，并简要说明其工作原理。[西安交通大 学研] 图1-1 解：系统的原理方框图如图1-2所示。 工作原理：该系统为一按偏差调节的负反馈控制系统。当衔铁输出位置高于或低于给定值时，不为0，此时偏差信号经放大器至电磁线圈，产生正向或负向电磁作用力，调整衔铁的位置，使之与给定值相同后并保持无偏差状态。

图1-2 2．图1-3所示为一个液位控制系统的原理图，试画出该控制系统的原理方框图，简要说明其工作原理，并指出该控制系统的输入量，输出量及扰动量。[西安交通大学研] 图1-3 解： 系统的原理方框图如图1-4所示。 工作原理：该系统为一按偏差调节的反馈控制系统。当液位高度与给定液位产生偏差时，偏差信号由控制器使直流电机正转或反转，从而调大或关小阀门，使液位高度与给定液位保持一致。 系统输入量为给定液位；系统输出量为液位高度（水箱）；系统干扰量为水箱出口阀门开度。 图1-4

3．水箱系统及其方框图如图1-5所示。出水流量 由水箱的实际水位h 决定。当水位达到一定高度，使 等于进水流量时，水位就保持平衡。试分析（要求简单地说明理 由）： （ 1）出水流量对水箱水位构成何种作用?（2）系统是否可以称为闭环控制系统?[上海交通大学研] 图1-5解：出水流量对水箱水位是一种扰动（干扰）作用，出水流量大，水箱水位低，出水流量小水箱水位高。 根据题目的方框图，系统有反馈信号即出水流量 和进水流量比较，采用某种控制手段使保持相等，从而维持水箱水位的平衡，所以系统可以称为闭环控制系统。

航海学练习题

一、选择题（每题1分，共80题80分） 1.地球赤道面无限向四外扩展与天球截得的大圆称为______。 A．真地平圈B．天赤道C．测者子午圈D．天体垂直圈 2.过两天极且通过______的半个大圆称为测者午圈。 A．天体B．测者地理位置C．天底D．天顶 3.垂直于______的连线且通过地心平面与天球相交的大圆称为测者真地平圈。 A．天顶和天底B．天北极和天南极C．天赤道D．格林子午圈 4.通过天体，并且平行于______的小圆，称为高度平行圈。 A．天赤道B．测者真地平圈C．格林子午圈D．测者子午圈 5.在天球上，天赤道和天体在天体时圈上所夹的弧距称为______。 A．天体高度B．天体极距C．天体赤纬D．天体顶距 6.天体的极距是______。 A．仰极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距，0o～180o计算 B．仰极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距，0o～90o计算 C．俯极与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距，0o～180o计算 D．天顶与天体中心在天体时圈上所夹的一段弧距，0o～90o计算 7.测者午圈与天体时圈在天赤道上所夹的小于180o的弧距称为______。 A．半圆方位角B．圆周方位角C．半圆地方时角D．圆周地方时角 8.当天体时圈与测者午圈重合时，天体地方时角为______。 A．0oB．90oC．180oD．270o 9.已知测者经度等于100oE，某星的格林时角等于200o，则该星的半圆地方时角为______。 A．060oE B．060oW C．300oE D．300oW 10.天体赤经是指从春分点起，沿天赤道______的一段弧距。 A．向东量到天体时圈B．向西量到天体时圈C．向东量到测者午圈D．向西量到测者午圈 11.地平坐标系的原点是______的交点。 A．东点和西点B．南点和北点C．春分点D．秋分点12.______与天体中心在______上所夹的一段弧距称为天体高度。 A．天赤道/天体时圈B．真地平圈/天体时圈 C．真地平圈/天体垂直圈D．天赤道/天体垂直圈 13.测者纬度为30?S，测得某天体的半圆方位等于050oSE，则其圆周方位等于______。 A．130oB．230oC．050oD．310o 14.天文三角形的三边分别是______。 A．高度、赤纬和时角B．极距、顶距和余纬 C．高度、方位和位置角D．天赤道、垂直圈和时圈 15.天文三角形中的极距等于______。 A．90?-纬度B．90?-赤纬C．90?-高度D．90?-方位 16.天体赤纬等于其地理位置的______。 A．纬度B．经度C．方位D．纬差 17.天体周日视运动方向是______。 A．自西向东B．自东向西C．自南向北D．自北向南 18.在周日视运动中，下列哪些天体赤纬不变？ A．太阳B．月亮C．恒星D．行星

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_课后习题及答案

第一章绪论 1-1试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1)优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作 用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2)缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化， 外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。 它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证 明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉 子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？ （1） （2） （3） （4） （5）

（6） （7） 解答：（1）线性定常（2）非线性定常（3）线性时变 （4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常 （7）线性定常 1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。 试说明该系统的工作原理并画出其方框图。 题1-4图水位自动控制系统 解答： (1) 方框图如下： ⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。水箱是被控对象，水箱的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。当水箱水位高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低，当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大，进入流量增加，水位升高到给定水位。 1-5图1-5是液位系统的控制任务是保持液位高度不变。水箱是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压时（表征液位的希望值Cr）是给定量。

自控控制原理习题 王建辉 第2章答案

2-1 什么是系统的数学模型?在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些? 用来描述系统因果关系的数学表达式，称为系统的数学模型。 常见的数学模型形式有：微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。 2-2 简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。 2-3 什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？ 在非线性曲线（方程）中的某一个工作点附近，取工作点的一阶导数，作为直线的斜率，来线性化非线性曲线的方法。 2-4 什么是传递函数？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有哪些特点？ 传递函数：在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 定义传递函数的前提条件：当初始条件为零。 为什么要附加这个条件：在零初始条件下，传递函数与微分方程一致。 传递函数有哪些特点： 1．传递函数是复变量S 的有理真分式，具有复变函数的所有性质；n m ≤且所有系数均为实数。 2．传递函数是一种有系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它只取决于系统或元件的结构和参数，而与输入量的形式无关，也不反映系统内部的任何信息。 3．传递函数与微分方程有相通性。 4．传递函数)(s W 的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。 2-5 列写出传递函数三种常用的表达形式。并说明什么是系统的阶数、零点、极点和放大倍数。 n n n n m m m m a s a s a s a b s b s b s b s W ++++++++= ----11 101110)( () () ∏∏==++= n j j m i i s T s T K s W 1 111)( 其中n m a b K = () () ∏∏==+ + = n j j m i i g p s z s K s W 1 1 )( 其中0 0a b K g = 传递函数分母S 的最高阶次即为系统的阶数，i z -为系统的零点，j p -为系统的极点。K 为传递函数的放大倍数，g K 为传递函数的根轨迹放大倍数。 2-6 自动控制系统有哪几种典型环节？它们的传递函数是什么样的？ 1．比例环节

航海学习题集及答案——测定罗经差

测定罗经差 1、船舶在航行中，经常要比对磁罗经航向与陀罗航向，其主要目的是： A、求罗经差 B、求自差 C、及时发现罗经工作的不正常 D、为了记航海日志 2、船舶在航行中，应经常测定罗经差和自差，应该： A、每天测一次 B、每天早晚各测一次 C、改航后在长航线上都应测定 D、B和C都要求 3、已知过叠标时用磁罗经测得该叠标的罗方位为287°，从海图上量得该叠标的真方位 为293°，Var=-1°，则该罗经的自差为： A、+5° B、+6° C、-6° D、+7° 4、在用天文方法测定罗经差时，为减小观测罗方位的误差，应选择： A、高度较低的天体 B、高度较高的天体 C、接近东西方向的天体 D、赤纬较大的天体 5、观测北极星方位求罗经差时，为使罗经差准确，测者纬度应不大于： A、75° B、50° C、35° D、45° 6、在利用天文方位测定罗经差时，为减少推算船位误差对天体真方位的影响，应选择： A、高度较低的天体 B、高度较高的天体 C、接近东西方向的天体 D、赤纬较小的天体 7、测定磁罗经自差的方法有： A、利用比对航向测定自差 B、利用叠标测定自差 C、利用天体（太阳）测定自差 D、以上都是 8、在利用与陀螺罗经比对航向的方法测定罗经自差时，为提高测定自差的精度，一定要： A、同时读取陀螺罗经和磁罗经的航向 B、先读取陀螺罗经的航向，后读磁罗经航向 C、先读取磁罗经的航向，后读陀螺罗经航向 D、以上均可 9、利用观测太阳方位求磁罗经自差时，太阳的高度最好低于（）： A、30° B、45° C、60° D、90° 10、观测天体低高度方位求罗经差时，天体高度不超过（）时，天体计算方位 可以代替天体真方位： A、15° B、30° C、35° D、5° 11、已知标准罗经航向100°，自差-1°，此时操舵罗经航向105°；通过与标准罗经 航向比对，得操舵罗经自差为（）： A、+4° B、+5° C、+6° D、-6° 12、在天测罗经差中，当被测天体的高度一定时，罗经面的倾斜角越（），观测天体 罗方位的误差越（）： A、大/小 B、小/大 C、小/小 D、以上均错 13、观测低高度北极星罗方位求罗经差： A、可以使由推算船位求得的计算方位代替天体的真方位所产生的方位误差趋于零 B、可以减小由于罗经面的倾斜而引起的观测天体罗方位的误差

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

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

航海学题库(含答案)

航海学大连海事大学 1.1.1 地球形状 ·用大地球体描述地球形状，大地球体是大地水准面团城的球体. ·常用的大地球体的近似体有两个： 地球圆球体（用于简便的航海计算，如航迹计算，简易墨卡托海图绘制，大圆航向和航程计算）； 地球椭圆体（用于较精确的航海计算等，如定义地理坐标，墨卡托海图绘制） 1.航海上为了简化计算，通常将地球当作： A．圆球体B．椭圆体C．椭球体D．不规则几何体 2.航海上进行精度较高的计算时，通常将地球当作： A．圆球体B．椭圆体C．椭球体D．不规则几何体 3.航海学中，使用地球椭圆体为地球数学模型的场合是： I.描述地球形状时；II.定义地理坐标时；III.制作墨卡托投影海图时；IV.计算大圆航线时；V，制作简易墨卡托图网时 A．I、II B．II、III C．III、IV D．III、V 4.航海学中，使用地球圆球体为地球数学模型的场合是： I.描述地球形状时；II.定义地理坐标时；III.制作墨卡托投影海图时；IV.计算大圆航线时；V.制作简易墨卡托图网时 A．Ⅰ、ⅡB．Ⅱ、ⅢC．Ⅲ、ⅣD．Ⅳ、Ⅴ 5.航海学中的地球形状是指： A．地球自然表面围成的几何体B．大地水准面围成的几何体 C．地球圆球体D．以上都对 6.航海学中的地球形状用描述。 A．地球自然表面围成的几何体B．大地球体 C．地球椭圆体D．以上都对 1.1.2 地理坐标 1.1. 2.1 地理经度和地理纬度的定义和度量方法. 地理坐标包括地理经度和地理纬度，是建立在地球椭圆体基础之上. 地理经度（Long.，λ：格林经线和某地经线所夹的赤道短弧或该短弧所对应的球面角或球心角. 地理纬度（lat.，?）：地球椭圆子午线上某点的法线与赤道面的交角. 7.地理经度以作为基准线的 A．赤道. B．格林经线C．测者经线D．测者子午圈 8.某地地理经度是格林子午线与该地子午线之间的 A．赤道短弧B．赤道短弧所对应的球心角 C．极角D．A．B．C都对 9. 地理坐标的基准线是 A．经线、纬线B．赤道、经线 C．格林子午圈、纬圈D．赤道、格林子午线 10.地理经度的度量方法是 A．由格林子午线向东度量到该点子午线，度量范围0～180o B．由格林子午线向西度量到该点子午线，度量范围0～180o C．由格林子午线向东度量到该点子午线，度量范围0～360o D．A或B 11.地理经度的度量方法是 A．由该点子午线向东或向西度量到格林子午线，度量范围0～180o B．由该点子午线向东或向西度量到格林子午线，度量范围0～360o C．由格林子午线向东或向西度量到该点子午线，度量范围0～180o

《自动控制原理》张爱民课后习题答案

1.1解: (1)机器人踢足球:开环系统输入量:足球位置输出量:机器人的位置 (2)人的体温控制系统:闭环系统输入量:正常的体温输出量:经调节后的体温 (3)微波炉做饭:开环系统:输入量:设定的加热时间输出量:实际加热的时间 (4)空调制冷:闭环系统输入量:设定的温度输出量:实际的温度 1.2解: 开环系统: 优点:结构简单,成本低廉;增益较大;对输入信号的变化响应灵敏;只要被控对象稳定,系统就能稳定工作。 缺点:控制精度低,抗扰动能力弱 闭环控制优点:控制精度高,有效抑制了被反馈包围的前向通道的扰动对系统输出量的影响;利用负反馈减小系统误差,减小被控对象参数对输出量的影响。 缺点:结构复杂,降低了开环系统的增益,且需考虑稳定性问题。 1、3 解:自动控制系统分两种类型:开环控制系统与闭环控制系统。 开环控制系统的特点就是:控制器与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系,系统的被控变量对控制作用没有任何影响。系统的控制精度完全取决于所用元器件的精度与特性调整的准确度。只要被控对象稳定,系统就能稳定地工作。 闭环控制系统的特点: （1）闭环控制系统就是利用负反馈的作用来减小系统误差的 （2）闭环控制系统能够有效地抑制被反馈通道保卫的前向通道中各种扰动对系统输出量的影响。 （3）闭环控制系统可以减小被控对象的参数变化对输出量的影响。 1.4解 输入量:给定毫伏信号 被控量:炉温 被控对象:加热器(电炉) 控制器:电压放大器与功率放大器 系统原理方块图如下所示: 工作原理:在正常情况下,炉温等于期望值时,热电偶的输出电压等于给定电压,此时偏差信

号为零,电动机不动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上。此时,炉子散失的热量正好等于从加热器获取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。 当炉温由于某种原因突然下降时,热电偶的输出电压下降,与给定电压比较后形成正偏差信号,该偏差信号经过电压放大器、功率放大器放大后,作为电动机的控制电压加到电动机上,电动机带动滑线变阻器的触头使输出电压升高,则炉温回升,直至达到期望值。当炉温高于期望值时,调节过程相反。 1.5 解 不正确。引入反馈后,形成闭环控制系统,输出信号被反馈到系统输入端,与参考输入比较后形成偏差信号,控制器再按照偏差信号的大小对被控对象进行控制。在这个过程中,由于控制系统的惯性,可能引起超调,造成系统的等幅振荡或增幅振荡,使系统变得不稳定。所以引入反馈之后回带来系统稳定性的问题。 1、6 解: 对自动控制系统的基本要求就是:稳定性、快速性与准确性。 增大系统增益使得闭环控制系统的调整时间减小,提高系统的快速性。 2、1 解 对质量m 的受力分析如下图所示: 由牛顿第二定律得: ()22 ()() dz t d y t kz t f m dt dt --= 同时()()()z t y t x t =- 综合上述两式得其微分方程为 2222 ()()() ()d z t dz t d x t m f kz t m dt dt dt ++=- 设输入量输出量及其各阶导数的初始值均为零,对上式进行拉氏变换得式 2 2 ()()()()ms Z s fsZ s kZ s ms X s ++=- 故其传递函数为2 2()()()Z s ms G s X s ms fs k ==-++ 2、2解 受力分析得: 对于M 有: Mgsin θ=ML 22dt d θ F=Mgcos θ 对于m 有:

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)