过程装备与控制工程专业-中国石油大学华东化学工程学院

控制工程基础实验指导书(答案)

控制工程基础实验指导书 自控原理实验室编印

（内部教材）

实验项目名称: （所属课 程: 院系: 专业班级: 姓名: 学号: 实验日期: 实验地点: 合作者: 指导教师: 本实验项目成绩: 教师签字: 日期: （以下为实验报告正文） 、实验目的 简述本实验要达到的目的。目的要明确，要注明属哪一类实验（验证型、设计型、综合型、创新型）。 二、实验仪器设备 列出本实验要用到的主要仪器、仪表、实验材料等。 三、实验内容 简述要本实验主要内容，包括实验的方案、依据的原理、采用的方法等。 四、实验步骤 简述实验操作的步骤以及操作中特别注意事项。 五、实验结果

给出实验过程中得到的原始实验数据或结果，并根据需要对原始实验数据或结果进行必要的分析、整理或计算，从而得出本实验最后的结论。 六、讨论 分析实验中出现误差、偏差、异常现象甚至实验失败的原因，实验中自己发现了什么问题，产生了哪些疑问或想法，有什么心得或建议等等。 七、参考文献 列举自己在本次准备实验、进行实验和撰写实验报告过程中用到的参考文献资 料。 格式如下 作者，书名（篇名），出版社（期刊名），出版日期（刊期），页码

实验一控制系统典型环节的模拟、实验目的 、掌握比例、积分、实际微分及惯性环节的模拟方法; 、通过实验熟悉各种典型环节的传递函数和动态特性; 、了解典型环节中参数的变化对输出动态特性的影响。 二、实验仪器 、控制理论电子模拟实验箱一台; 、超低频慢扫描数字存储示波器一台; 、数字万用表一只;

、各种长度联接导线。 三、实验原理 运放反馈连接 基于图中点为电位虚地，略去流入运放的电流，则由图 由上式可以求得下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应。 、比例环节 实验模拟电路见图所示 U i R i U o 接示波器 以运算放大器为核心元件，由其不同的输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图所示。图中和为复数阻抗，它们都是构成。 Z2 Z1 Ui ,— U o 接示波器 得:

过程控制考试作业

自动化仪表与过程控制课程大作业 1、（15分）如图所示为加热炉的两种控制方案。试分别画出（a ）、（b ）所示两种情况的方框图，说明其调节过程并比较这两种控制方案的特点。 解：图A 为串级控制系统，主变量为加热炉出口温度T ，福变量为燃料油流量Q ，引入副变量Q 的目的是为了及时克服由于燃料油压力波动对主变量T 的影响，以提高主变量T 的控制质量。 图B 调节器TC 和FC 串级工作，但没有副回路，所以不是串级控制系统。如果FC 选为比例调节器，那么原油的流量变化仍能及时通过FC 来改变燃料油的流量，起到静态前馈作用，而TC 能根据被控量?的变化起到反馈作用。为前馈反馈控制系统，系统的被控变量时原油的出口温度T

两种控制系统的比较： （1）（1）串级控制包含一个主回路和一个副回路，改善了被控制过程的动态特性，增强了对一次和二次扰动的克服能力，提高了对回路参数变化的自适应能力。 （2）从前馈控制角度，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型的精度要求，并能对未选做前馈信号的干扰产生校正作用。从反馈控制角度，由于前馈控制的存在，对主要干扰作了及时的粗调作用，大大减少对控制的负担。 2、（20分）（用MATLAB仿真实现）某液位控制系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下： t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 h(mm) 0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3 （3）如果用具有延迟的一阶惯性环节近似，确定其参数K,T，，并根据这些参数整定PI控制器的参数，用仿真结果验证之。 （4）解：（1）输入命令 （5）t=[0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100]; （6）h=[0 0.8 2.8 4.5 5.4 5.9 6.1 6.2 6.3 6.3 6.3]; （7）plot(t,h); （8）xlabel('时间t(s)'); （9）ylabel('液位h(mm)'); （10）grid on; （11）hold on; （12）[x,y]=ginput(1) （13）[x1,y1]=ginput(1) （14）gtext('tao=5.5326') （15）gtext('T=34.3')

中国石油大学(北京)控制工程模拟试题

中国石油大学（北京）2009--2010 学年第一学期 《控制工程基础》考试卷 (闭卷考试) 班级： 姓名： 学号： 一、选择题：（每题3分，共15分） 1、在零初始条件下，对单位负反馈系统如图所示，施加设定输入信号r (t )=1(t )+t , 输入信号的拉氏变换为（ 1 ） （1）211()(())R s L r t s s ==+ （2）21()(())R s L r t s == （3）1 ()(())R s L r t s == 2、在零初始条件下，对单位负反馈系统如1题图所示，施加设定输入信号r (t )=1(t )+t , 测得系统的输出响应t e t t y 58.0)8.0()(--+=，输出信号的拉氏变换为（ 1 ） （1）2 1()(0.21)s Y s s s += + （2）210.8()(())Y s L y t s s ==+ （3）210.8()(())5 Y s L y t s s ==-+ 3、在零初始条件下，对单位负反馈系统如1题图所示，施加设定输入信号r (t )=1(t )+t , 测得系 统的输出响应t e t t y 58.0)8.0()(--+=，系统在单位阶跃输入的稳态误差为（ 1 ） （1）0 （2）0.2 (3) 5 4、已知道系统输出的拉氏变换为 () 2 2)(n n s s s Y ωω+= ,那么系统处于（ 3 ） （1）欠阻尼；（2）过阻尼；（3）临界阻尼； 5、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ 3 ）。 (1) )12)(15(1++-s s s ； (2)s T Ts 111+- （T>0）； (3))13)(12(1+++s s s ； 二 判断题（每题3分，共计15分），其中A 为正确，B 为错误 1、一个系统稳定的充分和必要的条件是系统的全部特征根都具有负实部 （正确） 2、两个二阶系统的超调量%δ相等，则此二系统具有相同的n ω和ζ （错误） 3、开环对数幅频曲线)(ωL ，对数相频特性曲线)(ω?，当K 增大时)(ωL 向上平移，) (ω?

中国石油大学(北京)过程装备与控制工程概论-期末结课论文

1. 装备制造业和过程制造业的异同 相同点：装备工业与过程工业研究的同为生产资料的加工、 生产等问题。均为制造业中不可分割的两个部分，在工业发展中 占到重要位置，为工业的发展、国民生产总值的提高作出了巨大 的贡献，均是提高我国国际竞争力的重要的、不可缺少的基础， 均是实现经济、社会发展与自然相协调从而实现可持续发展的重 要基础和手段。 不同点： 装备工业是以物体的加工和组装为核心的产业， 根据机械电子原理加工零件并装配成产品，但不改变物体的内在 结构，仅改变大小形状，产品计件不计量，多为非连续性操作。 而过程工业定义为加工制造流程性材料产品的现代制造业，它是 以物质转化过程为核心的产业，从事物质的化学、物理和生物转 化，生成新的物质产品或转化物质的结构形态，产品计量不计 件，连续操作，其生产环节具有一定的不可分性，可统称为过程 工业，如涉及化石资源和矿产资源利用的产业等等。 2. 试以某过程领域为例，简述未来高技术对典型 过程装备技术的需求和挑战。 答：以能源领域的高新技术工艺过程对过程装备技术的需求和挑战为例； a) 洁净煤技术；煤炭是我国主要的能源资源，在一次能源中所 占比例达到67%，而在我国消费的煤炭中，约有70%以上是以燃 烧方式消耗的，其中火力发电厂是主力军，由此造成我国酸雨和 二氧化硫污染十分严重。因此洁净煤技术已成为我国优先发展的 高技术领域，过程装备技术在煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤 炭转化、污染排放控制与废弃物处理均可发挥重要作用。其中水 煤浆技术设备、先进的燃烧器、循环流化床技术、整体煤气化联 合循环发电技术与设备、煤炭液化设备、燃烧电池、烟气净化设 备、煤层气的开发利用、煤矸石、粉煤尘和煤泥的综合利用装备 以及先进的工业锅炉和窑炉等均需研究和开发。 b) 超超临界发电技术；提高电厂煤炭利用效率的途径 ，主 要是发电设备的蒸汽参数。随着科技的进步，煤电的蒸汽参数已 由低压、中压、高压、超高压、亚临界、高温超临界，发展到了

北航《机电控制工程基础》在线作业二满分答案

北航《机电控制工程基础》在线作业二 一、单选题（共 20 道试题，共 40 分。） 1. 人为地给系统施加某种测试信号，记录其输出响应，并用适当地数学模型逼近的方法又称为（）。 A. 最优控制 B. 系统辨识 C. 系统分析 D. 自适应控制 -----------------选择：B 2. 二阶系统的传递函数G(s)=5/(s2+2s+5)，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 -----------------选择：B 3. 若已知某串联校正装置的传递函数为G(s)=(s+1)/(10s+1)，则它是（）装置。 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 -----------------选择：D 4. 若系统的闭环传递函数为φ(s)=1000/(s2+34.5s+1000)，则峰值时间为（）。 A. 0.2 B. 0.25 C. 0.12 D. 0.5 -----------------选择：C 5. 就连续系统和离散系统的分析工具而言，以下说法正确的是（）。 A. 二者均以拉氏变换为分析工具 B. 连续系统以拉氏变换为分析工具，离散系统以z变换为分析工具 C. 连续系统以z变换为分析工具，离散系统以拉氏变换为分析工具 D. 二者均以z变换为分析工具 -----------------选择：B 6. 由系统结构、输入外作用形式和类型所产生的稳态误差称为（）。 A. 结构性稳态误差 B. 附加稳态误差 C. 原理性稳态误差 D. 以上均不正确 -----------------选择：C

中国石油大学 2012-2013自动控制原理 期中试题及答案

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20XX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，超调量降低，调节时间缩短，且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率；（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）

中国石油大学2011自动控制原理期中考试试题(答 案)

2011—2012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 开课系室自动化系 考试日期

一、简答题（15分） 1.反馈控制系统的基本组成有哪几部分？ 答：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件 2.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 3.什么是线性系统？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。 4.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 5.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。

二、 (12分)如图1所示单容水箱，A 为水箱的横截面积，i Q 为输入流量，o Q 为 输出流量，H 为水箱的实际液位， H Q o α=，α为流量系数。当输入流量和输出流量相等时，液位维持在0H 处，000H Q Q o i α==。 （1） 以i Q 为输入，以H 为输出，建立该单容水箱的非线性微分方程模型。（3 分） （2） 对（1）中非线性微分方程在0H 处进行线性化，求线性化微分方程，并 求单容水箱的传递函数。 （9分） 图1 解：（1）由物料平衡得下列方程 i o i dH A Q Q Q dt =-=- 单容水箱的非线性微分方程模型为 (1 i dH Q dt A =- ① （3分） （2）考虑到 000i i i o o o H H H Q Q Q Q Q Q =+??? =+???=+?? 代入①式得 (00()1 i i d H H Q Q dt A +?=+?- （2分） 即 (01 i i d H Q Q dt A ?=+?- ② 在0H 处展开成Taylor 级数，只取到线性项 H

机电控制工程基础第4次作业

机电控制工程基础第4次作业 第6章 一、判断 1．PI 校正为相位滞后校正。 2．系统如图所示，)(s G c 为一个并联校正装置，实现起来比较简单。 3．系统校正的方法，按校正装置在系统中的位置和连接形式区分，有串联校正、并联(反馈)校正和前馈（前置）校正三种。 4．按校正装置G c (s)的物理性质区分，又有相位超前(微分)校正，相位滞后(积分)校正，和相位滞后—超前(积分-微分)校正。 5．相位超前校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++= 11)(，系数a 大于1。 6．假设下图中输入信号源的输出阻抗为零，输出端负载阻抗为无穷大，则此网络一定是一个无源滞后校正网络。 7．下图中网络是一个无源滞后校正网络。 8．下图所示为一个系统的开环对数幅频特性，该系统是稳定的。

0.010.10.510 20 -60 -0 L () L ωd B ?020 γ=-90 -180 -ω ω 6040 20 1 20 -40 -1 .2) (ω? 9．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性，但使稳定裕量变小。 10．滞后－超前校正环节的传递函数的一般形式为：) 1)(1() 1)(1()(2121s T s T s aT s bT s G c ++++=，式 中a >1，b <1且b T 1>a T 2。 二、已知某单位反馈系统开环传递函数为) 12(10 )(0+= s s s G ,校正环节为 ) 12.0)(1100() 12)(110()(++++= s s s s s G c 绘制其校正前和校正后的对数幅频特性曲线以及校正环节图 形与校正后的相角裕量?)(=c ωγ 三、什么是PI 校正？其结构和传递函数是怎样的？ 四、某单位负反馈系统的结构图如图所示。 要求校正后系统在r(t)=t 作用下的稳态误差e ss ≤0.01，相位裕量γ≥45о ，试确定校正装置的传递函数

控制工程基础-复习题_5061427353634641

中国石油大学（北京）远程教育学院 《控制工程基础》期 末 复习题 一、选择题 1、 设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（） （1）1阶；（2）2阶；（3）3阶；（4）4阶 2、一阶系统的传递函数为 1 53 +s ；其单位阶跃响应为（ ） （1）5 1t e -- ；（2）5 33t e -- ；（3）5 55t e - - ；（4）5 3t e - - 3、已知道系统输出的拉氏变换为 () 2 2)(n n s s s Y ωω+= ,那么系统处于（ ） （1）欠阻尼；（2）过阻尼；（3）临界阻尼；（4）无阻尼 4、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ ）。 (1) )12)(15(1++-s s s ； (2)s T Ts 111+- （T>0）； (3))13)(12(1+++s s s ；(4) )2)(3(2-++s s s s 5、已知系统频率特性为 1 51+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为（ ） （1）)52sin(1 ω-+tg t ；（2） )52sin(1 1 12ωω-++tg t ； （3）)52sin(1 ω--tg t ；（4） )52sin(1 251 12ωω--+tg t 6、已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t t e e t c --+-=221)(，系统的传递函数 为（ ）。 （1）)2)(1(23)(+++= s s s s G ；（2）)2)(1(2)(+++=s s s s G ；（3）)2)(1(1 3)(+++=s s s s G ； （4）) 2)(1(3)(++= s s s s G

中国石油大学2011自动控制原理期中考试试题(答_案)

一、 简答题 （15分） 1. 反馈控制系统的基本组成有哪几部分？ 答：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件 2. 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. 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。 4. 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 5. 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. 二、 (12分)如图1所示单容水箱，A 为水箱的横截面积，i Q 为输入流量，o Q 为 输出流量，H 为水箱的实际液位， H Q o α=，α为流量系数。当输入流量和输出流量相等时，液位维持在0H 处，000H Q Q o i α==。 （1） 以i Q 为输入，以H 为输出，建立该单容水箱的非线性微分方程模型。（3 分） （2） 对（1）中非线性微分方程在0H 处进行线性化，求线性化微分方程，并 求单容水箱的传递函数。 （9分） 图1 解：（1）由物料平衡得下列方程 i o i dH A Q Q Q dt α =-=- H

单容水箱的非线性微分方程模型为 (1i dH Q dt A α=- ① （3分） （2）考虑到 000i i i o o o H H H Q Q Q Q Q Q =+??? =+???=+?? 代入①式得 (00 () 1i i d H H Q Q dt A α+?=+?- （2分） 即 (0 1i i d H Q Q dt A α?=+?- ② 将在0H 处展开成Taylor 级数，只取到线性项 H = （2分） 代入②，并考虑000H Q Q o i α==，得 1i d H Q H dt A ?? ?=?- ? ?? ? 整理得 1+ i d H H Q dt A ??= ? ③ （2分） ③即为所求的线性微分方程 在③两边取拉氏变换得 1+()()i s H s Q s A ??= ? （2分） 故其传递函数为 1 ()()() + i H s A G s Q s s = == （1分）

国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案

国家开放大学电大《机电控制工程基础》网络课形考网考作业及答案 100%通过 考试说明：2020年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核，该课程共有4个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。 课程总成绩 = 形成性考核×50% + 终结性考试×50% 形考任务1 一、判断题（共20道，每道2分） 题目1 自动控制就是在人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化。 选择一项： 对 错 题目2 反馈控制系统通常是指正反馈。 选择一项： 对 错 题目3 所谓反馈控制系统就是的系统的输出必须全部返回到输入端。 选择一项： 对 错 题目4 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统。 选择一项： 对 错 题目5 自动控制技不能提高劳动生产率。 选择一项： 对 错 题目6

对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的暂态过程一定是衰减振荡。 选择一项： 对 错 题目7 对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能出现单调过程。选择一项： 对 错 题目8 被控制对象是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。 选择一项： 对 错 题目9 任何物理系统的特性，精确地说都是非线性的，但在误差允许范围内，可以将非线性特性线性化。 选择一项： 对 错 题目10 自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。 选择一项： 对 错 题目11 一个动态环节的传递函数为1/s，则该环节为一个微分环节。 选择一项： 对 错 题目12 控制系统的数学模型不仅和系统自身的结构参数有关，还和外输入有关。 选择一项： 对

中国石油大学华东历年考研专业课真题和答案

中国石油大学（华东）历年考研专业课真题目录： 中国石油大学（华东）历年考研 代码 真题年代 专业课真题科目 211 翻译硕士英语2011 212 翻译硕士俄语2011 242 俄语2008---2011 243 日语2008---2011 244 德语2011 245 法语2008---2011 357 英语翻译基础2011 358 俄语翻译基础2011 448 汉语写作与百科知识2011 703 公共行政学2011 704 数学分析2011 705 普通物理2011 706 有机化学2000,2005---2009,2011 707 无机及分析化学2007---2009,2011 708 生物化学2011 法学基础（法理学、民法学、刑 2011 710 法学）

711 中国古代文学2011 715 中国化马克思主义原理2008,2011 体育学专业基础综合（体育教育 2011 716 学、运动生理学、运动训练学） 801 沉积岩石学2005---2008 802 构造地质学2003---2010 803 地震勘探2003---2009,2011 805 电子技术基础2011 806 软件技术基础2011 808 地理信息系统2011 809 石油地质学2001---2011 810 测井方法与原理2005---2011 811 工程流体力学2001---2009,2011 812 理论力学2008---2011 813 材料力学2006---2011 814 物理化学1999---2009,2011 815 渗流物理2001---2009,2011 816 油田化学基础2011 817 工程热力学2008---2011 818 化工原理1999---2009,2011 819 生物工程2011

自动控制技术及应用

中国石油大学胜利学院自动控制技术及应用 姓名：赵文山 学号：201208036129 专业班级：2012级机械设计制造及其自动化一班 2013年11月10日

自动控制技术及应用 摘要：本文简要的介绍了自动控制技术，着重论述了自动控制系统及PID控制原理，并对自动控制技术在给水排水方面的应用进行简单的分析。 关键词——自动控制、控制原理、自动控制技术 引言：经济建设的腾飞，要靠科学技术的进步，要在短时间内把我国建设成为社会主义强国，就必须在生产、科研、管理诸方面尽快实现自动化。所谓自动化，就是用机器、仪表、仪器、电子计算机或其他自动化装置，代替人的大脑和手去参与各种活动。因为手动控制不如自动控制准确、可靠、快速，而且还不易消除主管误差。所以，自动控制技术得到了广泛应用。而在给水排水方面，自动控制的作用也是不小的，渐渐的取代人工控制，使得水厂和污水厂的工作更加便捷、有效。 一、自动控制技术 自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。 自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。而这基础的结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出的。 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控

中国石油大学自动控制原理2015-2016年期末考试 B卷 - 答案

B卷 2015—2016学年第1学期 《自动控制原理》 （闭卷，适用于：测控） 参考答案与评分标准

一、填空题（20分，每空1分） 1. 自动控制系统由控制器和 被控对象 组成。 2. 就控制方式而言，如果系统中不存在输出到输入的反馈，输出量不参与控制，则称为 开环控制系统 ；如果系统中存在输出到输入的反馈，输出量参与控制，则称为 闭环控制系统。 3. 设单位反馈系统的开环传递函数100 (s)H(s),(0.1s 1) G s = +试求当输入信号 (t)t r α=时，系统的稳态误差为_______ 。 4. 两个传递函数分别为1(s)G 与2(s)G 的环节，以并联方式连接，其等效传递函数 为(s),G 则(s)_____________G =。 5. 若某系统的单位脉冲响应为0.5(t)20e t g -=，则该系统的传递函数为 _______________。 6. 控制系统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。 一阶系统传递函数的标准形式为______________,二阶系统传递函数标准形式为___________________。 7. 若要求系统响应的快速性好，则闭环极点应距离虚轴越 __远__（远/近）越好。 8. 二阶系统的传递函数25 (s),25 G s s = ++则该系统是_欠_(过/欠/临界)阻尼系统。 9. 常用的三种频率特性曲线是 Nyquist 曲线（极坐标图） 、 Bode 曲线 、和 Nichols 曲线 。 10. PI 控制规律的时域表达式是_____________________，PID 控制规律的传递函数表达式是_____________________。 11. 离散控制系统的稳定性，与系统的结构和参数 有关 (有关/无关），与采样周期 有关 (有关/无关)。 12. 非线性系统常用的三种分析方法是 描述函数法 、 相平面 和逆系统方法。 12(s)G (s) G +20 0.5s +1 1 Ts +2 22 2n n n s s ω?ωω++/100α0(t)K (t)(t)dt t p p i K m e e T =+ ?1 (s)K (1s) c p i G T s τ=++

机电控制工程基础作业答案-2

机电控制工程基础第2次作业 第3章 一、简答 1. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是什么？ 单位斜坡函数的拉氏变换结果是什么？ 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果：X r (s)=L[1(t)]=1/s 单位斜坡函数的拉氏变换结果：X r (s)=L[At]=A/s 2 2．什么是极点和零点？ 如果罗朗级数中有有限多个0z z -的负幂项，且m z z --)(0为最高负幂称0z 是f(z)的m 级 极点。 )()()(0z z z z f m ?--=其中)(z ?在0z 解析且)(z ?不等于0，0z 是f(z)的m 级零点。 3. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？ 该系统的单位阶跃响应曲线动态过程呈现非周期性，没有超调和振荡 4．什么叫做二阶系统的临界阻尼？画图说明临界阻尼条件下 二阶系统的输出曲线。 当ζ=1时是二阶系统的临界阻尼 5．动态性能指标通常有哪几项？如何理解这些指标？ 延迟时间d t 阶跃响应第一次达到终值)(∞h 的50％所需的时间。 上升时间r t 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间；对有振荡的系统，也可定义为从0到第一次达到终值所需的时间。 峰值时间p t 阶跃响应越过稳态值)(∞h 达到第一个峰值所需的时间。 调节时间s t 阶跃响到达并保持在终值)(∞h 5±％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的2±％误差带来定义调节时间。 超调量σ％ 峰值)(p t h 超出终值)(∞h 的百分比，即 σ％100)() ()(?∞∞-=h h t h p ％ 6．劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？ 能够判定一个多项式方程在复平面内的稳定性。 7．一阶系统的阶跃响应有什么特点？当时间t 满足什么条件时响应值与稳态值之间的误差

《控制工程基础》期末复习题及答案_81251553585744438

《控制工程基础》期末复习题 一、选择题 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

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 101 1001 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 、0.11 101 s s ++ 11、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。 12、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 13、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 14、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 15、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 16、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

中国石油大学《过程控制工程》复习题及答案

《过程控制工程》期末复习题 一、（每空1分）填空题： 1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。 2、三种常用的均匀控制方案包括、、。 3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。 4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、 。 6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。 7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、 、四种。 8、调节阀的固有流量特性主要有、、、 四种。 9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、 、四种。 10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成 11、常见的传热设备有、、等。 12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。 13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。 14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。 15、常见的传热设备有、、等。 16、精馏装置一般由、、、等设备组成。精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。

二、选择题（10分，每小题2分） 1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。 A. PI B. PD C. PID 2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。 A．实现闭环回路的正反馈。 B．实现闭环回路的负反馈。 C．系统放大倍数恰到好处 D．生产的安全性。 3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。 A．测量与给定之间的偏差 B．被调量的变化 C．干扰量的变化 4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。 A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器 5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。 A．灵敏板温度 B.温差 C.双温差 6、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。当比例带的数值完全相同时，甲，乙两系统的振荡程度相比 A. 甲系统振荡程度比乙系统剧烈。 B. 乙系统振荡程度比甲系统剧烈。 C. 甲、乙两系统的振荡程度相同。 7、定值控制系统是（）环调节，单纯的前馈控制系统是（）环调节。 A．开，闭 B．闭，开 C．开，开 D．闭，闭

机电控制工程基础作业1

一、不定项选择题（共 10 道试题，共 60 分。） 1. 控制系统的基本要求可归结为。 A. 稳定性和快速性 B. 准确性和快速性 C. 稳定性和准确性 D. 稳定性；准确性和快速性 满分：6 分 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ A. 正反馈 B. 负反馈 C. 复合反馈 D. 正反馈和负反馈 满分：6 分 3. 以下控制系统按结构分类正确的是？ A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 B. 开环控制系统、闭环控制系统和高阶控制系统 C. 一阶控制系统、二阶控制系统和复合控制系统 D. 一阶控制系统、二阶控制系统和闭环控制系统 满分：6 分 4. 以下不属于随动系统的是。 A. 雷达跟踪系统 B. 火炮瞄准系统 C. 电信号笔记录仪 D. 恒温控制系统 满分：6 分 5. 自动控制技术可以实现以下。

A. 极大地提高劳动生产率 B. 提高产品的质量 C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来 D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导 满分：6 分 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使的某一物理量准确地 按照给定的规律运行或变化。 A. 生产过程 B. 被控对象 C. 输入 D. 干扰 满分：6 分 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫。 A. 1型反馈 B. 2型反馈 C. 正反馈 D. 负反馈 满分：6 分 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是。 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 C. 开环系统 D. 2型系统 满分：6 分 9. 自动控制系统一般由组成。 A. 控制装置和被控制对象 B. 被控制对象和反馈装置

2012-2013年中国石油大学自动控制原理期末考试(A卷)答案及评分标准

（闭卷，适用于：自动化、测控、电气） 参考答案与评分标准 专业班级 姓名 学号 开课系室自动化系 考试日期 2013年1月18日

一．填空题（20分，每空0.5分） 1. 自动控制基本控制方式包括开环控制、_反馈控制___和 复合控制 。 2. 对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面： 稳定性 、快速性 和 准确性 。 3. 线性定常连续系统稳定，要求所有的闭环特征根位于 s 平面左半平面_；线性定常离散系 统稳定，要求所有的闭环特征根位于z 平面 单位圆内部_。 4. 传递函数是在零初始条件下，线性系统的输出信号拉氏变换与 输入信号拉氏变换 之比。 5. 线性控制系统分析的数学基础是 拉氏变换 ，主要数学模型是 传递函数 。线性离散控 制系统的数学基础是 Z 变换 ，主要数学模型是 脉冲传递函数 、差分方程等。 6. 线性系统对输入信号导数的响应，就等于系统对该输入信号响应的 导数；线性系统对输 入信号积分的响应，就等于系统对该输入信号响应的 积分。 7. 对于稳定的高阶系统，闭环极点负实部的绝对值越大，其对应的响应分量衰减得越 快___ （快/慢）。因此高阶系统的阶跃响应，可以利用其 主导 极点的响应成分近似代替。 8. 影响系统稳态误差的因素包括：系统型别、开环增益、输入信号的形式和幅值。 9. 根轨迹起始于 开环极点 ， 终止于 开环零点 。 10. 劳斯稳定性判据中，劳斯表第一列各系数符号改变的次数，代表 s 右半平面闭环特征根 的个数。 11. 根轨迹是描述系统的参数从0变化到无穷大时的 闭环 极点在S 平面的变化轨迹。若相 邻两极点间有根轨迹，则必有 分离点 。 12. 奈奎斯特稳定判据中，Z = P – R , 其中P 是指 开环系统 的s 右半平面极点数 ，Z 是指 闭 环系统 的s 右半平面极点数，R 是指奈奎斯特曲线绕 (-1,j0) 点旋转的圈数。 13. 系统带宽是指当 闭环(开环/闭环)频率响应的幅值下降到零频率值以下3分贝时，对应的 频率称为带宽频率。系统带宽频率越大，则系统响应速度越 快 （快/慢）。 14. PID 控制器的传递函数为1 (1)p i K s T s τ+ +，由于引入积分环节，改善了系统的 稳态 性能。 15. 串联超前校正是利用了校正环节的 相角超前 特性， 增大 （增大/减小）了系统截 止频率和系统带宽，增加稳定裕度。 16. 滞后校正是利用校正环节的 高频衰减 特性， 减小 （增大/减小）了截止频率和系 统带宽，但增加了原系统的相角裕度。 17. 非线性系统与线性系统的本质区别在于，是否满足 叠加原理。非线性系统分析方法包括 主要包括 相平面法 、 描述函数法 和逆系统法。其中，相平面 方法是一种图解分析法，有一定的局限性，仅适用于一阶和二阶系统。

机电控制工程基础练习题答案

机电控制工程基础练习题答案 一、填空 1、输入端；闭环控制系统 2、形成控制作用的规律；被控制对象/ 3、叫做系统的数学模型 4、稳定 5、输出量的拉氏变换；输入量的拉氏变换 6、2 222)(n n n b s s s G ωζωω++= 7、 4 )2(2 ++s s 8、)(a s F + 9、单位脉冲信号 10、0.1 11、初始状态；无穷 12、正弦输入信号的稳态 13、 φj e A B 14、线性控制系统 15、∑∞ -∞ =* -?= k kT t kT f t f )()()(δ 二、选择 ADCDA ACBCC 三、判断 1、正确 2、正确 3、错误 4、错误 5、错误 6、错误 7、正确 8、错误 9、正确 10、正确 四、综合 1、解答: 解答：将微分方程进行拉氏变换得： ) ()1()()()()()()()()1()()()()() ()())()(()(54534321321s N Ts s x s N s x s C s x s x s x Ts s x s x s x s sx s sR s x s c s R k s x +=-=+=+-+=τ=-=

)()(s R s C =) 1)(1(1)1)(1(+++ ++τS TS K S TS s =K S TS s K +++τ+)1)(1( 2、解： 1) ω<ω1的低频段斜率为[-20]，故低频段为K/ｓ。 ω增至ω1，斜率由[-20]转为[-40]，增加[-20]，所以ω1应为惯性环节的转折频率，该环节为 1 1 11 +s ω 。 ω增至ω2，斜率由[–40]转为[–20]，增加[+20]，所以ω2应为一阶微分环节的转折频率，该环节为 11 2 +s ω 。 ω增到ω3，斜率由[-20]转为[-40]，该环节为1 1 13 +s ω,ω>ω3，斜率保持不变。 故系统开环传递函数应由上述各典型环节串联组成，即 ) 11 )( 11 ( )11 ( )(3 1 2 +++= s s s s K s G k ωωω 2) 确定开环增益K 当ω=ωc 时，A(ωc )=1 。 所以 11 1 1 )1 ( )1 ( 1 )1 ( )(1 2 23 21 22 =≈ +?+= c c c c c c c c K K A ωωωωωωωωωωωωω 故 1 2ωωωc K = 所以，) 11 )( 11 ()11 ()(3 1 2 12+++= s s s s s G c k ωωωωωω 3、解：1） 首先将)(s G k 分成几个典型环节。