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自动控制原理试卷及答案概要

自动控制原理试卷及答案概要
自动控制原理试卷及答案概要

1《自动控制原理》试卷(A 卷)

一、 用运算放大器组成的有源电网络如图所示,试采用复数阻抗法写出它的传递函数。 (10分)

(1图 )

(3图)

二、假设某系统对于单位阶跃输入信号的响应为t t

e e

t y 10602.12.01)(---+= 。

(a) 求该系统的闭环传递函数。 (b) 确定该系统的阻尼系数。(10分)

三、试用梅逊增益公式求图中系统的闭环传递函数。(写出步骤)(10分)

四、控制系统的结构如图所示,设 r(t ) = t ? 1(t ) ,p (t ) = 1(t )定义e (t ) = r(t ))(t y -,试求系统的稳态误差。(10分)

(4图)

五、试确定题图所示系统参数K 和ξ的稳定域。(写步骤)(10分)

(5图)

六、设单位反馈控制系统的开环传递函数为

(1) 绘制根轨迹,并加以简要说明。

(2) 当系统的阻尼振荡频率s rad /1d =ω时试确定闭环主导极点的值与相应的增益值。

(15分)

七、最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如图所示,确定系统的开环传递函数。(10分)

八、已知最小相位系统校正前后系统的折线对数幅频特性如图所示,其中Lo(ω)为校正前

特性,L开(ω)为校正后特性。

(1)试作出校正装置的

对数幅频特性Lc(ω)(折线);

(2)试写出校正装置的

传递函数Gc(s);

(3)计算校正后系统的相位裕度

γ。(15分)

c

p为s右半平面上的开环根的个数,v为开九、设开环系统的奈氏曲线如下图所示,其中,

环积分环节的个数,试判别闭环系统的稳定性。(10分)

(a)(b)

2《自动控制原理》试卷(B 卷)

一、 求下图所示系统的传递函数)(/)(0s U s U i 。(10分)

(1图) (3图)

二、假设某系统对于单位阶跃输入信号的响应为t t e e t y 10602.12.01)(---+= 。

(a) 求该系统的闭环传递函数。

(b) 确定该系统的阻尼系数。(10分)

三、系统的信号流图如图所示,求输出C (S )的表达式。(10分)

四、反馈控制系统如图所示,如果要求闭环系统的特征根全部位于S 平面上虚轴的左面,试确定参数K 的取值范围。(10分)

(4图) (5图)

五、已知系统结构图如下图所示,试写出闭环传函,并计算输入信号为r(t)=0.5t 时的稳态误

差。(10分)

六、已知单位反馈系统的开环传递函数,1

()(1)(3)K G s s s s =

++绘出当K 1变化时系统的根

轨迹图,并加以简要说明。(15分)

七、最小相位系统的开环对数幅频特性的渐近线如图所示,确定系统的开环传递函数。

(10分)

八、已知最小相位系统校正前后系统的折线对数幅频特性如图所示,其中Lo(ω)为校正前特性,L开(ω)为校正后特性。

(1)试作出校正装置的对数幅频特性

Lc(ω)(折线);

(2)试写出校正装置的传递函数

Gc(s);

γ。

(3)计算校正后系统的相位裕度

c

(15分)

p为s右半平面上的开环根的个数,v为开九、设开环系统的奈氏曲线如下图所示,其中,

环积分环节的个数,试判别闭环系统的稳定性。(10分)

(b)(b)

3河南理工大学 2010-2011 学年第 一 学期

《自动控制原理》试卷(B 卷)

一、 用运算放大器组成的有源电网络如图所示,试采用复数阻抗法写出它的传递函数。

(10分)

(1图) (3图)

二、试用梅逊增益公式求下图中系统的闭环传递函数。(写出步骤)(10分)

三、控制系统结构图如图所示:

(1)当T=0时,试求系统的阻尼比ζ,无阻尼自然振荡角频率ωn 和单位斜坡函数输入

时系统的稳态误差。

(2)当ζ=0.7,试求系统中的T 值和单位斜坡函数输入时系统的稳态误差。【单招班不做(2)】(15分)

四、设单位反馈控制系统的开环传递函数为:

)10)(4()(++=

s s s K

s G

(1)确定使系统稳定的K 值范围;

(2)要使系统闭环极点的实部不大于-1,试确定K 的取值范围。(10分)

五、设系统开环传递函数如下,试画出b 从零变到无穷时的根轨迹图。(15分)

))(4(20

)(b s s s G ++=

六、已知最小相系统的Bode 图如图所示。写出对应的传递函数G (s )的表达式,并求。和h γ (20分)

七、设开环系统的奈氏曲线如下图所示,其中,p 为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。(10分)

(a) (b)

八、已知最小相位系统校正前后系统的折线对数幅频特性如图所示,其中Lo(ω)为校正前特性,L 开(ω)为校正后特性。

(1)试作出校正装置的对数幅频特性Lc(ω)(折线);

(2)试写出校正装置的传递函数Gc(s);(10分)

1答案

一、 应用复数阻抗法,如图所示计算反馈复数阻抗:

则反馈复数阻抗为:

(5分)

对于反相运算电路,其传输关系为:

输入阻抗为:

将输入阻抗与反馈阻抗代入上式,得到传递函数为:

(5分)

二、(a) 在零初始条件下,输出的拉普拉斯变换是

)

10)(60(600

102.1602.01)(++=+-++=

s s s s s s s y 。 输入s s x /1)(=,所以闭环传递函数为

600

70600

)10)(60(600)()()(2++=++==

s s s s s x s y s G 。 (b) 对照2

n

n 22n 2)(ωζωω++=s s s G ,可得6002

n

=ω,49.24610n ==ω。于是 43.16

5

.3270n ≈==

ωζ。 评分标准:每小问答对得5分,共10分。

三、L1=-G1G2H1, L2=-G3H2, L3=-G2H3, L1L2=G1G2G3H1H2; (3分) P1=G1G2G3, △1=1; P2=-G3G4, △2=1+G1G2H1 (2分)

2

13213223121121343211)1()()

(H H G G G H G H G H G G H G G G G G G G s R s C +++++-=

(5分)

四、)(1

)

1()(r 11)(22s p s s s s s s s s s y +++++++=

)(1

)1()(1)()(r )(222s p s s s s s r s s s s y s s e +++-++=-=

s

s s s s s s s s 11)1(112222?+++-?++= 11

1122+++-

++=s s s s s 1

22++=s s s (5分) 01lim )(lim 2200=?

??

???++==→→s s s s s se e s s ss (5分) 五、闭环传函为:

(2分)

闭环特征方程为: (1分)

由劳斯判据,作劳斯表:

(5分)

令第一列系数全部大于零,解出:

(2分)

六、解: (1)分离点:d1=-3.414; d2=-0.586。

(5分)

(2)闭环特征方程为02)1(s 2=+++g g K s K ,设闭环主导极点为j a s +=,代入闭环

特征方程中得到:02))(1()(2=+++++g g K j a K j a ,得到实部方程和虚部方程分别为:

12012)1(a 2=++=-+++g g g K a K K a

解出:

5

,31,12211=-==-=g g K a K a , 所以有:5,3;1,j 1=±-==±-=g g K j s K s 。(10分)

七、)16)(1()8(200)

116

1)(1(s 1)

s 81

100(G(s)2

2

+++=+++=s s s s s s 评分标准:酌情打分。共10分。 八、

评分标准:每问5分。共15分。 九、(a )R=-1,Z=P-2R=2, 闭环不稳定,有2个正根。

(b )R=1/2,Z=P-2R=0, 闭环稳定。 评分标准:每图5分。共10分。

2答案

一、

)

1()()(313

2320+++-=CS R R R R CS R R s U s U i

评分标准:写对得分,写错不得分, 共10分 二、(同卷1第二题)

三、L1=G1H3,L2=G2H4,L3=G4H1,L4=G3H2,L5=G4H3G3H4,L6=G2H2G1H1,

L1L2=G1G2H3H4,L3L4=G4G3H1H2。(5分)

(5分)

四、闭环传函为:

(2分)

闭环特征方程为:

(1分)

由劳斯判据,作劳斯表:

(5分)

令第一列系数全部大于零,解出:

(2分)

五、(1)系统闭环传函:

(3分)

(2)

(7分)

另解:

G 开=G 闭/(1-G 闭)=5(0.2s+1)/0.05S 2

系统为2型系统,斜坡输入时的稳态误差为零。所以,e ss =0。

六、(1) 开环极点: p1=0,p2=-1,p3=-3 (1分) 实轴上的根轨迹区间: (-∞,-3],[-1,0](1分) 渐进线:

0134

33a σ--=

=-

00060(0)(21)180(1)

360(1)

a k k k k π??????=+===-=- (2分)

分离点:1110

13d d d ++=++

解得d1=-0.45,d2=-2.2。

d2=-2.2不在根轨迹上,舍去。(3分) 与虚轴交点:

特征方程

32

1()430D s s s s K =+++= 将s =j ω代入后得

2134030K ωωω?????-=-= 解之得

ω= 112K = (3分)

当 ∞<≤10K 时,按

180相角条件绘制根轨迹如图所示。

(5分)

七、)

2()

5.0(2)15.0(s 1)0.5(2s G (s)22++=++=

s s s s

评分标准:酌情打分。共10分。 八、(同卷1第八题) 九、(a )R=0,Z=P-2R=0, 闭环稳定。

(b )R=1-1=0,Z=P-2R=1, 闭环不稳定,有1个正根。评分标准:每图5分。共10分。

3答案

一、(同卷1第一题)

二、存在三个回路:312323431G H G G H G G H ?=+++ (5分) 存在两条前向通路:

1123451262,1,P G G G G G P G =?==?=?

(3

分)

所以:12345631343232()

()

1G G G G G C s G R s G H G G H G G H =+

+++ (2分)

三、(1)当T =0时:开环传函为:)

15.0(4

)2(8)(+=+=s s s s s G 开 (1分)

闭环传函为:8

28

)(2

++=

s s s G 闭 (1分) 根据闭环传函表达式,与标准式子比较得:828.2228≈==n ω (1分) 由:22n =ξω,解得:354.01

≈=

n

ωξ。 (1分)

由开环传函表达式知:型别V=1,K=4,则:25.01

e ==K

ss (3分) (2) 加入速度反馈后,开环传函为:

)82(8)

2(*81)

2(8

)(T s s s s Ts s s s G ++=++

+=开 (2分)

闭环传函为:8

s )828

)(2+++=T s s G (闭 (1分)

根据闭环传函表达式,与标准式子比较得:828.2228≈==n ω (1分) 根据已知条件有:22*7.0*2282==+n T ξω,解得:T=0.245。 (1分) 将T=0.245带入开环传函表达式中有:

)

125.0(s 2

)4(8)(+=+=

s s s s G 开

由开环传函表达式知:型别V=1,K=2,则:5.01

e ==K

ss (3分)

四、闭环特征方程为:

04014s 23=+++K s s (1分)【单招班, 3分】

由劳斯判据,作劳斯表:

S 3

1 40 S 2

14 K S 1

14*40-K 0 S 0

K (3分)【单招班, 5分】

令第一列系数全部大于零,解出:

0

故,当0

(2)将s=s 1

-1带入闭环特征方程中,整理得:

s 13+11s 12

+15s 1-27+K=0 (3分)

由劳斯判据,作劳斯表:

S 13

1 15 S 12

11 K-27 S 11

11*15-(K-27) 0 S 10

K-27 (1分)

令第一列系数全部大于零,解出:

27

故,当27

五、2

2

()4420420(4)0D s s s bs b s s b s =++++=++++= 做等效开环传递函数

*2(4)(4)

()420(24)(24)b s b s G s s s s j s j ++=

=

+++++- (5分)

① n=2,有2条根轨迹分支,n-m=1条趋于无穷远处;

② 实轴上的根轨迹:(,4-∞-]; (1分)

③ 分离点111

24244d j d j d +=

+++-+

整理得2128408.47

0.47()d d d d +-==-=舍去 (2分)

出射角:

1

000

180arctan 290135p θ=+-= (2分)

根轨迹如图所示:

(5分)

六、(1)(6分)

)5.12)(5)(2()5.2(300)15.12)(15)(12()

15.2(

6s ++++=

++++=s s s s s s s s s s

G )(

(2)求γ。(7分)

方法一:由

2

5

.26

c

=

ω,解得

8.4=c ω

方法二:由

15.212

1

12

5.26)(==

???

?

=

c

c

c c

c j G ωωωωω,解得

8.4=c ω。

(3分)

)(c G ωγj 180∠+=

(4分)

(3)求h 。(7分)。求

g

ω:(4分)

整理得

5

.128.4arctan 58.4arctan 28.4arctan 905.28.4arctan

180---?-+?=?

=

?-?-?-?-?+?=3.20218.434.67905.62180

1805.12arctan 5arctan 2arctan 905.2arctan g -=---?-=g g g g ω

ωωω

ω?)(?=-++905.2arctan 2arctan 5arctan 5.12arctan g g g g ωωωω?=????

?????????+-+??????

???????-+905.2215.22arctan 55.12155.12arctan 2

2g g g g g g ωωωωωω05.31275.4924=--g

g

ωω

解得

求h 。(3分)

又由

七、(同卷2第九题) 八、(同卷1和卷2第八题) (1)作图如下所示。

(2)方法一:根据上图得:1

5.0)(c +=

s Ks

s G

确定K :由20lgK*0.1=0, 得K=10。 方法二:由图得到:)

15.0)(1(316

.0++=

s s s s G )(开

)

1(178.022

0+=s s s G )

( 所以,1

5.010)()()(0+==

s s

s G s G s G c 开

评分标准:每问5分。共10分。

教材:《自动控制原理》,杜庆楠,中国电力出版社。

[][][][]

?=?-+901arctan B A B A ?[][]

1

=?B A )s /rad (4.7=g ω)(1

g j G h ω=

135.35

.23005.12522

22

22222=+?+++=g g g g g ωωωωω

自动控制原理课程总结

自动控制原理课程总结 20091334023张杰 作为一门电子信息类的学生,专业的培养目标就是要求我们能够设计简单的控制电路,加之自己对单片机的兴趣,因此有必要学习自动控制原理这门课程。第一节课老师的一些理念我非常的认同,比如一门课程要把握这门课的整体框架,即这门课多的灵魂所在,毕竟我们学的东西很多,如果不每天使用这些,一段很长的时间以后我们又能够记得多少呢,把握一门课的整体框架很重要;还有就是老师强调的就是要培养自己快速学习的能力,这个世界有很多东西要学,我们所处的IT行业新知识的更新速度更是飞快,以后在工作岗位上的许多知识技能都要从头开始,一个人最大的竞争优势就是能在最短的时间内掌握应有的技能……当时我就暗暗高兴,觉得选修这门课时明智之举。 没有拿到书以前我所认为的子偶那个控制原理就是讲一些自动控制的某些方法,等接触到这门课程才发现这门课程用到了还多的方面的基本知识,深入了解之后才知道这门课程讲的是一些控制原理的一些原理,自动控制原理的思路,一些数学模型,以及线性系统的分析…… 本书的第一章对自动控制原理做了一个概述,正如老师所讲,学一门课程要先了解这门课程的整体结构,反馈的控制就是本书的重点,其基本原理是取被控量的反馈信息,用以不断地修正被控量与输入量之间的误差,从而实现对被控对象进行控制的任务。课程的主要内容包括:自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标,自动控制系统的类型(连续、离散、线性、非线性等)及特点、自动控制系统的分析(时域法、频域法等)和设计方法等。这就是本书的整体框架。 第二章刚开始讲的就是《信号与系统》的主要内容,傅里叶变换和拉普拉斯变换的规则和性质,这是自动控制原理的基础与基本的数学工具。在给定的最小RLC无源网络中了解了线性微分方程的建立以及控制系统微分方程的建立以及求解方法。接着是控制系统的复数域数学模型,再次加强了传递函数的概念,我们接下来研究的好多性质都是围绕传递函数进行的,这是一个很重要的概念。在控制系统的结构图和信号的流图这节中我是真正掌握了控制原理图的读图方法,解答了我以前学《信号与系统》与系统时读不懂结构图的困惑,顿时豁然开朗。方框图和信号流图的变换和化简讲了好多的性质,对我们以后读懂结构图打下的基础,其中有许多法则在这里就不列出了,毕竟这不是这篇课程总结的目的。我感觉有个梅森公式很有用,有了这个公式,我们以后在解题时就可以省去好多的不必要浪费的时间,直接套用公式就可以求出传递函数,对解大题时分析思路有很大的帮助。 在确定系统的数学模型之后,我们可以用时域分析法,根轨迹法或频域分析法来分析线性系统的性能,第三章讲的就是线性系统的时域分析法,首先应掌握典型的输入输出信号,以及什么是动态和稳态过程以及它们的性能。重点是线性连续系统的动态过程分析。一阶系统的分析是指一阶微分方程作为运动方程的控制系统,需要掌握的内容是一届系统对典型输入信号的输出响应。二阶系统是指以二阶微分方程作为运动方程的控制系统,以二阶系统的单位阶跃响应为例,分别研究了欠阻尼的单位阶跃响应,临界阻尼,过阻尼二阶系统的单位阶跃响应。

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:

自动控制原理作业答案1-7(考试重点)

红色为重点(2016年考题) 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理,并画出系统方框图。 解当合上开门开关时,电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动,大门达到开启位置。反之,当合上关门开关时,电动机反转带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图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。试绘制系统方块图,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? 解工作原理:温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温,并在温度控制器中与给定温度相比较,若低于给定温度,其偏差值使蒸汽阀门开大,进入热交换器的蒸汽量加大,热水温度升高,直至偏差为零。如果由于某种原因,冷水流量加大,则流量值由流量计测得,通过温度控制器,开大阀门,使蒸汽量增加,提前进行控制,实现按冷水流量进行顺馈补偿,保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中,热交换器是被控对象,实际热水温度为被控量,给定量(希望温度)在控制器中设定;冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。

1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量及各部件的作用,画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比,Uc增高,炉温就上升,Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制,该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量,输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较,得出偏差电压Ue,经电压放大器、功率放大器放大成au后,作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下,炉温等于某个期望值T°C,热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时,Ue=Ur-Uf=0,故U1=Ua=0,可逆电动机不转动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使Uc保持一定的数值。这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失),则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升,直至T°C的实际值等于期望值为止。 系统中,加热炉是被控对象,炉温是被控量,给定量是由给定电位器设定的电压ru(表征炉温的希望值)。系统方框图见下图。 注意:方框图中被控对象和被控量放在最右边,检测的是被控量,非被控对象. 第二章 2-2 设机械系统如图2—57所示,其中x i为输入位移,x o为输出位移。试分别列写各系统的微分方程式及传递函数。

自动控制原理论文

自动控制 摘要:综述了自动控制理论的发展情况,指出自动控制理论所经历的三个发展阶段,即经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。最后指出,各种控制理论的复合能够取长补短,是控制理论的发展方向。 自动控制理论是自动控制科学的核心。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展:第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论;第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论;第三代为60年代中期即已萌芽,在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制理论。经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论,而实际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点,难以建立精确的数学模型。因此,自动控制专家和学者希望能从要解决问题领域的知识出发,利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力,来实现对上述复杂系统的控制,这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。 1自动控制理论发展概述 自动控制是指使用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人 自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制,使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用自动控制技术,可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控制操作,自动控制显得尤其重要。 自动控制理论是和人类社会发展密切联系的一门学科,是自动控制科学的核心。自从19世纪M ax we ll对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来,经过20世纪初Ny qu i s t,B od e,Ha rr is,Ev ans,W ie nn er,Ni cho l s等人的杰出贡献,终于形成了经典反馈控制理论基础,并于50年代趋于成熟。经典控制理论的特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计,但它存在着一定的局限性,即对“多输入—多输出”系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性、时变系统更

《自动控制原理》模拟试卷四及答案

《自动控制原理》模拟试卷四 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, t s 定义为 _________________ 。匚%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 ________________________________ 。 ,则其开环幅频特性为 s (T 1s 1)(T 2S 1) 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 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。 9、设系统的开环传递函数为 __________ ,相频特 稳态误差计算的通用公式是 e ss .. S 2R (S ) lim —— s 刃 1 G(s)H(s) 3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为 ,则该系统的闭环特征方程为 s (s 1) )。 A 、s(s 1) =0 B 、 s(s 1) 5 = 0 C 、s(s 1) 1 =0 D 、与是否为单位反馈系统有关

自动控制原理试题答案(精)

∑??=i i i s s Q s H ((1(zidpngkongzhi 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 .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

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)

自动控制原理概述及开闭环实例分析

自动控制原理概述及开闭环实例分析 摘要 本文简单介绍了自动控制的基本原理和发展概况,并从开环控制和闭环控制两方面对自动控制原理进行了详细介绍。列举了开环控制和闭环控制的几个实例,结合实例分析了开环控制和闭环的优缺点,并对两种控制方式进行了对比。 关键词:自动控制、基本原理、开环、闭环 1自动控制基本原理及发展概述 所谓的自动控制,就是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备(称为控制器)操作被控对象(如机器、设备或生产过程)的某个状态或参数(称为被控量),使其按预先设定的规律自动运行。 一般情况下自动控制理论的发展过程可以分为以下三个阶段: 1.1经典控制理论时期 时间为20世纪40-60年代,经典控制理论主要是解决单输入单输出问题,主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析方法。此阶段所研究的系统大多是线性定常系统,对非线性系统,分析时采用的相平面法一般不超过两个变量。 1.2现代控制理论时期 时间为20世纪60-70年代,这个时期由于计算机的飞速发展,推动了空间技术的发展。经典控制理论中的高阶常微分方程可以转化为一阶微分方程组,用以描述系统的动态过程,这种方法可以解决多输入多输出问题,系统既可以是线性的、定常的,也可以是非线性的、时变的。 1.3大系统理论、智能控制理论时期 时间为20世纪70年代末至今,控制理论向着“大系统理论”和“智能控制”方向发展。“大系统理论”是用控制和信息的观点,研究各种大系统的结构方案、总体设计中的分解方法和协调等问题的技术理论基础。而“智能控制”是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律,研究具有某些仿人智能的工程控制与信息处理系统。 2自动控制系统分类 按照控制方式和策略,系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。 2.1开环控制系统 开环控制系统是一种简单的控制系统,在控制器和控制对象间只有正向控制作用,系统的输出量不会对控制器产生任何影响,如图1所示。在该类控制系统中,对于每一个输入量,就有一个与之对应的工作状态和输出量,系统的精度仅取决于元件的精度和执行机构的调整精度。 控制量输出量 图1 开环控制系统

期末考试试题集-自动控制原理(含完整答案)

期末考试-复习重点 自动控制原理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 ++= 65 2 ,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 15.若已知某串联校正装置的传递函数为1 101 )(++= s s s G c ,则它是一种( )

自动控制原理试题及答案

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

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

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

自动控制原理试题库(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 105 0.20.5s 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 ?ωτωω--=--,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)

华南理工第一学期自动控制原理平时作业

1. 试将下列系统的结构图化简(本题10分) (说明:本题考查对 第二章第三节 系统结构图化简及等效变换的掌握程度,该类题目有两种求解方法。第一种求解方法可参见课本44~47页的例题2-11、2-12、2-13等。第二种方法可利用46页公式2-82,两种方法结果一样。) — 2. 已知单位反馈系统的开环传递函数如下,试确定使系统稳定的开环放大系数K 的取值范围。(本题10分)

()(2)(4) = ++K K G s s s s (说明:本题考查对 第三章第一节 劳斯稳定判据的理解和应用,可参见课本67页例题3-6。一样的求解思路) 1)试判断该系统属于几型系统。 2)系统的开环放大系数K 是多少? 3)试判断该系统是否稳定。 4)试求在输入信号2 ()2+4+5=r t t t 作用下,系统的稳态误差是多少。

(说明:本题考查对第三章第六节 稳态误差相关知识的理解和计算。可参见课本105页表3-6的总结及例题3-16。) 答:(1) 由系统开环函数可知系统为Ⅰ型系统 (2) 由 G (s )= )15)(125.0(5 .2)15)(4(s 10++= ++s s s s s 可知向前积分环节有一个,系统是Ⅰ型系统,且开环放大系数K= 2.5。 4. 某二阶系统的结构图如图(a)所示,该系统的单位阶跃响应如图(b)所示。(本题20 分) 1)试计算该系统的性能指标:稳态值、超调量; 2)试确定系统参数K 1,K 2和a 。

答:1)由系统的单位阶跃响应曲线(图b )可以得出 ??? ? ???? =-===∞%33334%1.0t 3)(σp C 12及转折后斜率的变化量。可参看例题5-3。一样的求解思路) 答:1)将传递函数变形为 )125.0)(1(100 )s (++= s s G 其对应的频率特性表达式 )125.0)(1(100 )(++= ωωj j s G

自动控制原理模拟题及答案

学习中心 姓 名 学 号 西安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

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: 3、串联校正的特点及其分类 答:串联校正简单, 较易实现。设于前向通道中能量低的位置,减少功耗。主要形式有相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后-超前校正。 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。

自动控制原理试卷有参考答案

自动控制原理试卷有参 考答案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

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 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 105 0.20.5s 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 ?ωτωω--=--,则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 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++ 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或:2 180arctan 1T T τωω τω---+) 。 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快速性 . 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 ()1 G s Ts = + ,二阶系统传函标准形式是 2 2 2 ()2n n n G s s s ωζωω=++(或:221()21G s T s T s ζ=++。 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 (或:右半S 平面的开环极点个数) ,Z 是指闭环传函中具有正实部的极点的

自动控制原理 课后习题答案

第1章控制系统概述 【课后自测】 1-1 试列举几个日常生活中的开环控制与闭环控制系统,说明它们的工作原理并比较开环控制与闭环控制的优缺点。 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与空调、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就是什么? 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、放大元件与执行元件。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、机械差动装置与电桥等。 (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与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,它就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与稳态性能。 1-3 试阐述对自动控制系统的基本要求。 解:自动控制系统的基本要求概括来讲,就就是要求系统具有稳定性、准确性与快

《自动控制原理》模拟试卷三及答案

《自动控制原理》模拟试卷三 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K 2 ( s 1) ,则其开环幅频特性 s 仃s 1) 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 50

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