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自动控制原理复习题.

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%

≤%，调节时间

s t 3<（s ），峰值时间

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

.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

+++++=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

=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%、

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。

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。

s K R(s)

C(s)

K h +1

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。

51++s s K

)

2(22+s s R(s)

C(s)

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。

)

4)(2()1(++-s s s K R(s)

C(s)-

)(1s G

)

4)(2()1(++-s s s K R(s)

C(s)

)

(2s G

(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。

)

62()1(2+++s s s s K R(s)

C(s)

1+s

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

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

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。

dec

/0dB dec /20dB dec

/40dB -10dB

)

(ω L ω

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。

dec

/dB 02-0

)(ωL 42dec

/dB 02-8

dec

/dB 0dec

/dB 022436

dec /dB 0dec

/dB 04-

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。

)

(ωL 10

21dec

/dB 20-1dec

/dB 04-0

)

(ωL 200

dec

/dB 20-4

dec

/dB 04-400

(a) (b)

ω)

(ωL 0.2

dec

/dB 20-0.025dec

/dB 04-dec

/dB 20-dec

/dB 04-0.05

0.10

ω)

(ωL 0.4

dec

/dB 20-10

dec

/dB 04-dec

/dB 04-

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。

-1

0==v p Re

-1

0==v p Re

Im -1

20==v p Re

Im -1

0==v p Re

(a) (b) (c) (d)

-1

10==v p Re

-1

01==v p Re

Im -1

12==v p Re

Im -1

1==v p Re

(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。

)

(s R )

(s C )

2(16

+s s

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

()(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)(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

()0.0231c 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

()(21)G s s s =

设计一串联滞后网络，使系统的相角裕度40γ≥，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

()(3)(9)K G s s s s =

（1）确定

1K 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

1K 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20K ≥。

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0.7ζ=；（2）调节时间 1.4s t s =；

（3）系统开环增益2K =。

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2a K =。

（2）谐振峰值

1.5r 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

()(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

()(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

Ｋ值范围；

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 )(=

自动控制原理题目含复习资料

《自动控制原理》复习参考资料一、基本知识1 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。 2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。 3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。 4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。 5、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。 6、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。 7、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G1(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。 8、系统前向通道传递函数为G（s），其正反馈的传递函数为H（s），则其闭环传递函数为G（s）/(1- G（s）H（s）)。 9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G（s），则闭环传递函数为G（s）/(1+ G（s）)。 10、典型二阶系统中，ξ=0.707时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为4.3%。 11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。 12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。 13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。 14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。

15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。 16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。 17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T 愈大则系统的快速性愈差。 18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t s 越小，即快速性越好 19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。 20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、补偿校正与复合校正四种。 21、对于线性系统，相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好。 22、根据校正装置的相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积分调节器属于相位滞后校正装置，PID 调节器属于相位滞后-超前校正装置。 23、PID 调节中的P 指的是比例控制器，I 是积分控制器，D 是微分控制器。 24、离散系统中信号的最高频谱为ωmax ，则采样频率ωs 应保证ωs>=2ωmax 条件。 26、在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为Z 变换。 27、离散系统中，两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以串联方式连接，连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为G 1(z)G 2(z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G 1G 2(z)。 28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开环控制系统与闭环控制系统。 29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统； 30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法。二、基本知识2 1、开环控制系统的的特征是没有（） A.执行环节 B.给定环节 C.反馈环节 D.放大环节 2、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 、中频段 C 、高频段 D 、均无关 3、若系统的开环传递函数为 10) (5 50 s s ，则它的开环增益为（） A.5 B.10 C.50 D.100

自动控制原理复习题

选择题 1. 对于系统的抗干扰能力（ A ）。 A . 闭环强 B . 开环强 C . 两者一样 2. 积分环节的频率特性与（ B ）重合。 A . 负实轴 B . 负虚轴 C . 虚轴 3. 放大环节的对数相频特性与（ B ）重合。。 A . 负虚轴 B . ω轴 C . 正虚轴 4. 放大环节对数幅频特性为位于横轴上方与角频率ω无关且平行于横轴的直线，则其放大倍数K （ B ）。 A . K 〉10 B . K 〉1 C . K 〉0 5. 传递函数是复变量s 的有理真分式函数，分子的阶数m( C )分母的阶数n 且所有系数均为实数。 A . 大于 B . 等于 C . 小于或等于 6. 线性系统稳定的充分必要条件是它的所有特征根具有（ A ）的实数部分。 A . 负 B . 正 C . 零 7. 系统的输出信号对控制作用的影响（ B ）。 A . 开环有 B . 闭环有 C . 都有 8.对于欠阻尼二阶系统,下列描述正确的的是（ C ）。 A . 当ξ保持不变时，ωn 越大，系统的超调量σP 越大 B . 当ωn 不变时，阻尼比ξ越大，系统的调整时间t s 越大 C . 当ωn 不变时，阻尼比ξ越大，系统的超调量σ越小 9. 设单位反馈系统开环传递函数为G(s)=1/Ts,输入信号为r(t)=2t ，则系统稳态误差e ss 等于（ B ）。 A . T B . 2T C . 3T 10. 惯性环节对数幅频特性曲线高频段的渐近线斜率为（ C ）dB/dec 。 A . 20 B . -40 C . -20 11. 已知系统的开环传递函数) 3(H(s)G (s)+=s s K r 根轨迹增益K r 与开环增益K 之间的关系是( C )。 A . K r =K B . K r =2K C . K r =3K 12. 下列校正环节的相位特征分别归类为相位超前校正的是（ B ）。 A . P 调节器 B . PD 调节器 C . PI D 调节器 13. 当系统稳态性能不佳时，一般可采用以下措施改善（ B ）。 A . 减小开环增益 B . 增加积分环节 C . 减少积分环节 14. 一阶比例微分环节对数幅频特性曲线高频段渐近线的斜率为（ C ）dB/dec 。 A . 40 B . -20 C . 20

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

自动控制原理复习题..

复习题一、选择题： 1、线性定常二阶系统的闭环增益加大： A 、系统的快速性愈好 B 、超调量愈大 C 、峰值时间提前 D 、对系统的动态性能没有影响 2、系统的开环传递函数为两个“S”多项式之比) ()()(s N s M s G = 则闭环特征方程为： A 、N(S) = 0 B 、N(S)+M(S) = 0 C 、1+ N(S) = 0 D 、与是否为单位反馈系统有关 3、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差)('s E 之间有如下关系： A 、 )(')()(s E s H s E = B 、)()()('s E s H s E = C 、 )(')()()(s E s H s G s E = D 、)()()()('s E s H s G s E = 4、已知单位反馈系统的开环传递函数为)22(4 +s s ，则其幅值裕度)(dB h 等于： A 、0 B 、∞ C 、4 D 、 22 5、积分环节的幅频特性，其幅值与频率成： A 、指数关系 B 、正比关系 C 、反比关系 D 、不定关系 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1=c ω 处提供最大相位超前角的是： A 、1110++s s B 、11.0110++s s C 、15.012++s s D 、1 1011.0++s s 7、典型欠阻尼二阶系统超调量大于5％，则其阻尼比ξ的范围为： A 、ξ>1 B 、0<ξ<1 C 、1>ξ>0.707 D 、0<ξ<0.707 8、一阶系统的闭环极点越靠近平面的s 原点，其 A 、响应速度越慢 B 、响应速度越快 C 、准确度越高 D 、准确度越低 9、系统时间响应的瞬态分量 A 、是某一瞬时的输出值 B 、反映系统的准确度 C 、反映系统的动特性 D 、只取决于开环极点 10、某系统单位斜坡输入时，∞=ss e ，说明该系统： A 、闭环不稳定 B 、闭环传函中至少有一个纯积分环节 C 、开环一定不稳定 D 、是0型系统

自动控制原理总复习题

一、填空 1 自动控制和人工控制的基本原理是相同的，它们都是建立在________、__________的基础上。 2建立合理的__________对于系统的分析研究是至关重的，这种建立通常采用的方法是__________和__________。 3 ________ 也称为方块图或结构图，具有_______和_______和特点，方块图的化简应按照__________进行，变换前、后输出的总的传输关系式应__________。 4系统时域响应的稳态分解是______________________，衡量其好坏的稳态性能指标_______________。系统响应的暂态分量是指___________________的这一段过程。 5____________是一种代数判据，它不但能提供线性定常系统稳定性的信息，而且_____________________________________。 6 绘制根轨迹依据的是_________________，遵循的是________________画的是______________________。 7线性定常系统在正弦信号作用下，系统的稳态输出将是与输入信号同___________的正弦信号，仅仅是________和________不同，这种情况下，系统稳态输出的复变量与输入的复变量之比，称为__________ 特性。 8 所谓自动控制，就是在____________________，利用__________使被控对象中某一物理量或数个物理量准确地按照预定的要求规律变化。 9 在____________情况下，线性定常系统的输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比，定义为_________________________即__________。 10构成方框图的基本符号有_______ 、_______、_______和________。 11系统稳定的充分必要条件是___________________________________。

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-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

自动控制原理期末复习题

概念题一、填空题 1、把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统，称作。 2、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数和结构，与输入和初始条件。 3、最大超调量只决定于阻尼比ξ，ξ越小，最大超调量越。 4、已知系统频率特性为151 +ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为。 5、校正装置的传递函数为Ts aTs s G c ++= 11)(，系数a 大于1，则该校正装置为校正装置。 6、如果max ω为)(t f 函数有效频谱的最高频率，那么采样频率s ω满足条件时，采样函数)(*t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。二、单选题 1、闭环控制系统的控制方式为。 A. 按输入信号控制 B. 按扰动信号控制 C. 按反馈信号控制 D. 按偏差信号控制 2、2、下面说法正确的是。 A. 传递函数反映了系统的物理特性 B. 传递函数取决于系统的结构和参数 C. 传递函数与输入信号有关 D. 传递函数与初始条件有关 3、某一系统在单位速度输入时稳态误差为零，则该系统的开环传递函数可能是。 A. 1+Ts K B. ))((b s a s s d s +++ C. )(a s s K + D. ) (2a s s K + 4、已知单位反馈系统的开环奈氏图如图所示，其开环右半S 平面极点数P=0，系统型号1v =，则系统。 A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D. 稳定性不能确定 5、串联滞后校正是利用，使得系统截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。 A ．校正装置本身的超前相角 B ．校正装置本身的高频幅值衰减特性 C ．校正装置本身的超前相角和高频幅值衰减 D ．校正装置富裕的稳态性能

自动控制原理复习题A

自动控制原理复习题A 一、已知控制系统结构图如下图所示。试通过结构图等效变换求系统传递函数C (s )/R (s )。二、已知系统特征方程为 025103234=++++s s s s 试用劳思稳定判据确定系统的稳定性。三、已知单位反馈系统的开环传递函数 ) 5)(11.0(100)(++=s s s G 试求输入分别为r (t )=2t 和 r (t )=2+2t+t 2 时系统的稳态误差。四、设单位反馈控制系统开环传递函数如下， )15.0)(12.0()(++=s s s K s G 试概略绘出相应的闭环根轨迹图(要求确定分离点坐标d )：五、 1 、绘制下列函数的对数幅频渐近特性曲线： ) 110)(1(200)(2++= s s s s G 2 、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示，试确定系统的开环传递函数。

六、已知线性离散系统的输出z z z z z z C 5.05.112)(2323+-++=，计算系统前4个采样时刻c (0)，c (T )，c (2T )和c (3T )的响应。七、已知非线性控制系统的结构图如下图所示。为使系统不产生自振，试利用描述函数法确定继电特性参数a ，b 的数值。继电特性的描述函数为a X X a X b X N ≥??? ??-= ,14)(2 π。《自动控制原理》复习题A 答案一 223311321)1)(1()()(H G H G H G G G G s R s C +++= 二系统不稳定。三 ∞ , ∞ 四五 1

] 40[-]60[-] 80[-861.0261 1.2ω dB 0dB L )(ω 2 ) 1100/)(1/()1/001.0(100)(11+++=s s s s G ωω 六 c (0)=1 c (T )=3.5 c (2T )=5.75 c (3T )=6.875 七 b a π 38> 自动控制原理复习题B 一、已知控制系统结构图如下图所示。试通过结构图等效变换求系统传递函数C (s )/R (s )。二、已知单位反馈系统的开环传递函数)12.0)(1()15.0() (2++++=s s s s s K s G 试确定系统稳定时的K 值范围。三、已知单位反馈系统的开环传递函数 ) 5)(11.0(50)(++=s s s s G 试求输入分别为 r (t )=2t 和 r (t )=2+2t+t 2 时，系统的稳态误差。

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

大工14秋《自动控制原理》开卷考试期末复习题

自动控制原理复习资料一、选择题 1、如果系统输入的信号大多具有突变性质时，应选用（ A ）作为实验信号。 A．阶跃函数 B．斜坡函数 C．抛物线函数 D．脉冲函数 2、上升时间是指响应曲线从稳态值10%上升到（ C ）所需要的时间。 A．50% B．60% C．90% D．100% 3、等加速度函数指的是（ C ）。 A．阶跃函数 B．斜坡函数 C．抛物线函数 D．脉冲函数 4、（ D ）是单位阶跃信号对时间的一阶导数。 A．开环传递函数的极点 B．开环传递函数的零点 C．闭环传递函数的极点 D．闭环传递函数的零点 5、对于高阶系统，系统的（ D ）决定了系统瞬态响应曲线的形状。 A．零点 B．极点 C．零点或极点 D．零点和极点 6、非线性元件的描述函数类似于线性元件的（ D ）。 A．幅值特性 B．幅频特性 C．斜率特性 D．频率特性 7、与负反馈系统的根轨迹方程相比，正反馈根轨迹的幅值条件（ B ），辐角条件（）。 A．相同，相同 B．相同，不同 C．不同，相同 D．不同，不同 8、定值控制系统也叫（ A ）。 A．恒值控制系统 B．随动控制系统 C．复合控制系统 D．伺服控制系统 9、（ B ）反映系统响应的快速性。 A．峰值时间 B．调节时间 C．延滞时间 D．上升时间

10、对于二阶系统，调节时间只取决于特征根的（ A ）。 A．实部 B．虚部 C．实部和虚部 D．不能确定11、相平面图的对称性可以从（ C ）来判断。 A．相轨迹 B．相轨迹的频率C．相轨迹的斜率 D．相轨迹的幅值12、信号流图中不含有（ B ） A．节点 B．方框 C．支路 D．增益 13、某系统开环传递函数为 10 () (1) G s s s = + ，则当输入为2 ()43 r t t =+时，系统的稳态误差为（D）。 A．10 B．0.1 C．2.5 D．∞ 14、根轨迹的分支数等于特征方程的阶次，即（ C ）。 A．开环零点数m B．开环极点数n C．开环零点数m和开环极点数n中的较大者 D．开环零点数m和开环极点数n中的较小者 15、典型环节中，（ A ）的幅频特性和相频特性都是常量。 A．比例环节 B．微分环节C．惯性环节 D．积分环节 16、控制系统开环传递函数为 1 ()() (1) G s H s s s = + ，则该系统根轨迹有（ B ）条渐近线。 A．1 B．2 C．3 D．4 17、系统中常见的非线性特性，当输入为（ B ）时，其输出一般为同周期的（ B ）。 A．正弦函数，余弦函数 B．正弦函数，非正弦函数C．余弦函数，正弦函数 D．余弦函数，非正弦函数18、将连续信号通过采样开关变换成（ C ）的过程称为采样过程。 A．数字信号 B．模拟信号 C．离散信号 D．脉冲信号

自动控制原理总复习资料解答题

∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用。2 典型闭环系统的功能框图。自动控制在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。自动控制系统由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。控制量作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。扰动量干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。负反馈反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。负反馈控制原理检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。开环控制系统系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。闭环控制系统凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。复合控制系统复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。自动控制系统组成闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整角机等。4．放大元件对信号进行幅值或功率的放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。对控制系统的基本要求1．稳定性稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。第二章：1、建立系统的微分方程。2、绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时，变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构，即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直

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。

自动控制原理复习题

自动控制原理复习题一、回答下列各题 1、自动控制系统由哪些基本环节组成？各环节的功能是什么？（10分）答：（1）控制对象或调节对象——要进行控制的设备或过程。（2）执行机构——一般由传动装置和调节机构组成。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。（3）检测装置或传感器——该装置用来检测被控制量，并将其转换为与给定量相同的物理量。（4）给定环节——设定被控制量的给定值的装置。（5）比较环节——将所检测的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量。（6）中间环节——一般包括比较环节和校正环节。 2、传递函数适合哪类控制系统？如何定义？（10分）答： 3、通常有哪几种减小稳态误差的途径？（10分）答：减小稳态误差的途径：增大系统的开环放大系数；提高开环传递函数中的串联积分环节的阶次N；采用补偿的方法——复合控制或前馈控制。二、控制系统的动态结构图如图1所示，试求系统输出Y(s)对输入信号R(s)和扰动信号N(s)的传递函数Y(s)/ R(s)、Y(s)/ N(s)。图1 题二图解： (1) 令，可得

(2) 令，可得三、一闭环反馈控制系统的动态结构图如图2所示。（1）试求当%20%σ≤，()5% 1.8s t s =时，系统的参数1K 及τ值。（2）试求上述系统的位置稳态误差系数p K 、速度稳态误差系数v K 、加速度稳态误差系数a K 及其相应的稳态误差。图2 题三图解 (1) 系统开环传递函数为 111111()()111K K K s W s K s s s K s s s K ττττ===+??++ ??? 与标准型相对比，得 211K 2 1K = n n K K ωξωττ? ?=? =???? 由%20%σ≤,得 0.46ξ≥≈ 由()5% 1.8s t =，得 3 3.65n s t ωξ≤ = 所以