自动控制原理2011A
自动控制原理(A)第二章
按照传递函数的定义整理方程
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§2-2 系统的传递函数
二、传递函数的求法 1、定义法： 、定义法 系统的微分方程
L
传递函数
求传递函数的通用方法 2、复阻抗法: 输出与输入的等效复阻抗比 、复阻抗法 在纯RLC电路环节中用复阻抗法求传递函数 比较简单。
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§2-2 系统的传递函数
利用复阻抗法求书中例2.1的传递函数 输出：等效复阻抗为 电容C的复阻抗 输入：等效复阻抗为 电感L、电阻R和电容 C串联的复阻抗 传递函数
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预备知识
5).延迟定理： 延迟定理： 延迟定理 若 L[ f (t )] = F ( s ) 则
L[ f (t − τ )] = e − sτ F ( s )
该定理说明如果时域函数 f (t ) 平移，则相当 e − sτ 。 于复域中的像函数乘以
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预备知识
6).初值定理： 初值定理： 初值定理
R(s)
传递函数
C (s )
常用函数的拉氏变换表见书P242。 。 常用函数的拉氏变换表见书
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§2-2 系统的传递函数（Transfer
一、传递函数： 传递函数：
function）
是系统的另一种数学模型，也是最常用的数学 模型。传递函数的定义：在零初始条件下 在零初始条件下，输出 在零初始条件下 量的拉氏变换式 C(s) 与输入量的拉氏变换式 R(s) 之比。即
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§2-1 系统的微分方程
一、系统微分方程的建立步骤： 系统微分方程的建立步骤： 1.全面了解系统，确定系统的输入量、输出量。 全面了解系统， 全面了解系统 确定系统的输入量、输出量。 2.从系统输入端开始，列写各部分的微分方程。 从系统输入端开始， 从系统输入端开始 列写各部分的微分方程。 3.将各部分的微分方程联立起来消去中间变量， 将各部分的微分方程联立起来消去中间变量， 将各部分的微分方程联立起来消去中间变量 得到一个仅含有输入量、输出量的微分方程。 得到一个仅含有输入量、输出量的微分方程。即 系统的微分方程。 系统的微分方程。 4.将系统微分方程整理成标准形式。 将系统微分方程整理成标准形式。 将系统微分方程整理成标准形式
自动控制原理试题
4.以下不属于非线性系统特点的是（ ）
A. 满足叠加性 B. 存在自激振荡 C.有多个平衡点 D. 频率响应会畸变
5.设系统开环传递函数为 ，则开环放大倍数为（ ）
A. ； B. 6； C. 12； D. ２
三、判断题（每小题２分，共10分）
1）系统的闭环脉冲传递函数；（4分）
2）判定系统的稳定性；（4分）
3）说明零阶保持器对系统的影响。（4分）
六、控制系统两种结构方案如图所示。(12分)
１）如何调整K1，K2和K3，使系统获得良好动态性能？
２）比较两种方案的特点。
七、已知单位反馈系统传递函数为 ，（14分）
１）试绘制概略根轨迹。
２）分析各参数变化对系统性能的影响。
A. zpk B. tf C. ss D. sos
2.关于开环放大倍数对系统性能的影响，错误的是（ ）
A. 提高开环放大倍数，系统的快速性提高，稳定性增强；
B. 开环放大倍数与开环相频特性无关；
C. 提高开环放大倍数，能够提高系统的稳态精度；
D. 开环放大倍数等于０型系统的静态位置误差系数。
3. 控制系统结构如图所示，则系统属于（ ）
则T =秒，A =。
二、求图示系统的传递函数。（10分）
三、稳定性分析（共2题，5分/题，共10分）
1.已知系统的特征方程如下，应用劳斯稳定判据判定稳定性。
2.设二阶非线性系统 ，判定系统奇点的类型并给出Matlab仿真程序。
四、已知渐进对数幅频特性曲线如图所示，求开环传递函数，并求截止频率、相角裕度。
（16分）
五、设带理想继电特性的非线性控制系统如图所示。设系统的初始状态为零，利用相轨迹法分析系统在阶跃信号作用下的运动过程（10分）。
自动控制原理试卷及答案
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 te et 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）)(t p )(t r -++)(t y 1+s )1(1+s s +（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）cp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。
自动控制原理选择题（整理版）
自动控制原理选择题（整理版）1-10:CDAAA CBCDC;11-20:BDAAA BCDBA;21-30:AACCB CBCBA;31-40:ACADC DAXXB;41-50:ACCBC AADBB;51-60:BADDB CCBBX;61-70:DDBDA AACDB;71-80:ADBCA DCCAD;81-90:CAADC ABDCC;91-100:BCDCA BCAAB;101-112:CDBDA CCDCD CA《自动控制原理》考试说明（一）选择题1单位反馈控制系统由输入信号引起的稳态误差与系统开环传递函数中的下列哪个环节的个数有关( )A．微分环节B．惯性环节C．积分环节D．振荡环节2 设二阶微分环节G(s)=s2+2s+4，则其对数幅频特性的高频段渐近线斜率为( )A．-40dB／dec B．-20dB／decC．20dB／dec D．40dB／dec，其根轨迹( )3设开环传递函数为G(s)H(s)=K(s+1)s(s+2)(s+3)A．有分离点有会合点B．有分离点无会合点C．无分离点有会合点D．无分离点无会合点4 如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差e ss为无穷大，则此系统为( )A．0型系统B．I型系统C．Ⅱ型系统D．Ⅲ型系统5 信号流图中，信号传递的方向为( )A ．支路的箭头方向B ．支路逆箭头方向C ．任意方向D ．源点向陷点的方向6 描述RLC 电路的线性常系数微分方程的阶次是( ) A.零阶 B.一阶C.二阶D.三阶7 方框图的转换，所遵循的原则为( ) A.结构不变B.等效C.环节个数不变D.每个环节的输入输出变量不变8 阶跃输入函数r (t )的定义是( ) (t )=l(t ) (t )=x 0 (t )=x 0·1(t )(t )=x 0.δ(t )9 设单位负反馈控制系统的开环传递函数为G 0(s)=()()B s A s ，则系统的特征方程为( ) (s)=0 (s)=0 (s)=0(s)+B(s)=010 改善系统在参考输入作用下的稳态性能的方法是增加( ) A.振荡环节 B.惯性环节 C.积分环节D.微分环节11当输入信号为阶跃、斜坡函数的组合时，为了满足稳态误差为某值或等于零，系统开环传递函数中的积分环节数N 至少应为( ) ≥0 ≥1 ≥2≥312 设开环系统的传递函数为G(s)=1(0.21)(0.81)s s s ++，则其频率特性极坐标图与实轴交点的幅值|G (jω)|=( ) A.2.0 设某开环系统的传递函数为G(s)=210(0.251)(0.250.41)s s s +++,则其相频特性θ(ω)=( )A.1124tg 0.25tg 10.25ωωω-----B.1120.4tg 0.25tg 10.25ωωω---+-C.1120.4tg 0.25tg 10.25ωωω---++D.1120.4tg 0.25tg 10.25ωωω----+14设某校正环节频率特性G c （j ω）=1011j j ωω++，则其对数幅频特性渐近线高频段斜率为( ) ／dec ／dec ／dec／dec15 二阶振荡环节的对数幅频特性的低频段的渐近线斜率为( ) ／dec ／dec ／deC／dec16 根轨迹法是一种( ) A.解析分析法 B.时域分析法 C.频域分析法D.时频分析法 17 PID 控制器是一种( )A.超前校正装置B.滞后校正装置C.滞后—超前校正装置D.超前—滞后校正装置18 稳态位置误差系数K ρ为（） A ．)s (H )s (G 1lim0s →B. )s (H )s (sG lim 0s →C. )s (H )s (G s lim 20s → D. )s (H )s (G lim 0s →19 若系统存在临界稳定状态，则根轨迹必定与之相交的为（）A ．实轴B ．虚轴C ．渐近线D ．阻尼线20 下列开环传递函数中为最小相位传递函数的是（） A.)2s 2s )(1s (12+++ B.2s 1- C.16s 4s 12+- D.10s 1- 21 当二阶系统的阻尼比ξ在0<ξ<="" ．一对实部为正的共轭复根="" ．一对实部为负的共轭复根="">D ．一对负的等根22 二阶振荡环节对数幅频特性高频段的渐近线斜率为（）A ．-40dB ／dec B ．-20dB ／decC ．0dB ／decD ．20dB ／dec23 已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=2s49，则该闭环系统为( ) A ．稳定 B ．条件稳定 C ．临界稳定D ．BIBO 稳定24 设系统的开环传递函数为G(s)H(s) =)4s )(2s ()3s 2(K +++，其在根轨迹法中用到的开环放大系数为（） A ．K ／2 B ．K C ．2KD ．4K25 PI 控制器属于下列哪一种校正装置的特例（）A ．超前B ．滞后C ．滞后—超前D ．超前—滞后26 设系统的G(s)=1s 5s 2512++，则系统的阻尼比ξ为（） A ．251B ．51C ．21D ．127 设某系统开环传递函数为G(s)= )5s )(2s )(1s (10+++，则其频率特性的奈氏图起点坐标为（） A ．(0，j10) B ．(1，j0) C ．(10，j0)D ．(0，j1)28 单位负反馈系统的开环传递函数G(s)= )1Ts (s )1s )(1s 2(K 2+++，K>0，T>0，则闭环控制系统稳定的条件是（） A ．(2K+1)>T B ．2(2K+2)>T C ．3(2K+1)>TD ．K>T+1，T>229 设积分环节频率特性为G(jω)=j ω1，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标中的奈氏曲线是( ) A ．正实轴 B ．负实轴 C ．正虚轴D ．负虚轴30 控制系统的最大超调量σp 反映了系统的( ) A ．相对稳定性B ．绝对稳定性C ．快速性D ．稳态性能31 当二阶系统的阻尼比ζ>1时，特征根为( )A ．两个不等的负实数B ．两个相等的负实数C ．两个相等的正实数D ．两个不等的正实数32 稳态加速度误差数K a =( ) A ．G(s)H(s)lim 0s →B ．sG(s)H(s)lim 0s →C ．G(s)H(s)s lim 20s →D ．G(s)H(s)1lims →33 信号流图中，输出节点又称为( ) A ．源点 B ．陷点 C ．混合节点D ．零节点34 设惯性环节频率特性为G(jω)=1j ω1.01+，则其对数幅频渐近特性的转角频率为ω= ( ) A ．／s B ．／sC ．1rad ／sD ．10rad ／s35 下列开环传递函数中为非最小相位传递函数的是( )A ．)1s 10)(1s 4(1++B ．)1s 5(s 1+C ．)1s 5(s )1s (10+-D ．2s 2s 12++ 36 利用开环奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的( ) A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．精确性D ．稳定性37 要求系统快速性好，则闭环极点应距( ) A ．虚轴远 B ．虚轴近C ．实轴近D ．实轴远38 已知开环传递函数为G(s)=1)ζs 0.2s(0.01s k2++ (ζ>0)的单位负反馈系统，则闭环系统稳定时k 的范围为( ) A ．0<k<k<30ζ<="" ．3<kD ．k>20ζ39 设单位反馈控制系统的开环传递函数为G o (s)=)4s (s 1+，则系统的阻尼比ζ等于( )A ．21B ．1C ．2D ．440 开环传递函数G(s)H(s)=10)2)(s (s 5)k(s +++，当k 增大时，闭环系统( )A ．稳定性变好，快速性变差B ．稳定性变差，快速性变好C ．稳定性变好，快速性变好D ．稳定性变差，快速性变差41 一阶系统G （s ）=1Ts K+的单位阶跃响应是y （t ）=（）（1-Tt e -）Tt e -C.T te TTt e-42 当二阶系统的根为一对相等的负实数时，系统的阻尼比ζ为（）A. ζ=0B. ζ=-1C. ζ=1<ζ<143 当输入信号为阶跃、斜坡、抛物线函数的组合时，为了使稳态误差为某值或等于零，系统开环传递函数中的积分环节数N 至少应为（）≥0 ≥l ≥2≥344 设二阶振荡环节的频率特性为164j )j (16)j (G 2+ω+ω=ω，则其极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点频率值=ω （）45 设开环系统频率特性为)14j )(1j (j 1)j (G +ω+ωω=ω，当频率ω从0变化至∞时，其相角变化范围为（）°～-180° °~-180° °～-270°°～90°46 幅值条件公式可写为（）A.∏∏==++=m1i in1j j|zp s |KB. ∏∏==++=m1i in1j j|zs ||p s |KC. ∏∏==++=n1j jm1i i|ps ||z s |KD. ∏∏==++=n1j jm1i i|ps ||z s |K47 当系统开环传递函数G （s ）H （s ）的分母多项式的阶次n大于分子多项式的阶次m 时，趋向s 平面的无穷远处的根轨迹有（）—m 条 +m 条条条48 设开环传递函数为G （s ）H （s ）=)5s )(3s ()9s (K +++，其根轨迹（）A.有会合点，无分离点B.无会合点，有分离点C.无会合点，无分离点D.有会合点，有分离点49 采用超前校正对系统抗噪声干扰能力的影响是（）A.能力上升B.能力下降C.能力不变D.能力不定50 单位阶跃函数r （t ）的定义是（）（t ）=1 （t ）=1（t ）（t ）=Δ（t ）（t ）=δ（t ）51 设惯性环节的频率特性1101)(+=ωωj j G ，则其对数幅频渐近特性的转角频率为（） A.0.01rad ／s／s 52 迟延环节的频率特性为ωτωj e j G -=)(，其幅频特性M （ω）=（）53 计算根轨迹渐近线的倾角的公式为（） A.mn l ++=π?)12(B. mn l ++-=π)12(C. mn l ++=π?)12(n l -+=π)12(54 已知开环传递函数为)1()3()(-+=s s s k s G k 的单位负反馈控制系统，若系统稳定，k 的范围应为（） <0>0<1>155 设二阶系统的4394)(2++=s s s G ，则系统的阻尼比ζ和自然振荡频率n ω为（）A.2191、 B. 3241、C. 9231、D. 4121、56 一阶系统11)(+=Ts s G 的单位斜坡响应y （t ）=（）TT+Te -t/TT57 根轨迹与虚轴交点处满足（） A.0)()(=ωωj H j G B.0)]()(Re[=ωωj H j G C. 1)()(-=ωωj H j G D. 0)]()(Im[=ωωj H j G58 开环传递函数为)(4p s s +，讨论p 从0变到∞时闭环根轨迹，可将开环传递函数化为（） A.42+s ps B. 42+s pC.42-s psD.42-s p59 对于一个比例环节，当其输入信号是一个阶跃函数时，其输出是（）A.同幅值的阶跃函数B.与输入信号幅值成比例的阶跃函数C.同幅值的正弦函数D.不同幅值的正弦函数60 对超前校正装置TsTs s G c ++=11)(β，当φm =38°时，β值为（）A ．B ．3C ．D ．561 决定系统传递函数的是系统的（） A ．结构 B ．参数 C ．输入信号D ．结构和参数62 终值定理的数学表达式为（） A ．)(lim )(lim )(0s X t x x s t →∞→==∞B ．)(lim )(lim )(s X t x x s t ∞→∞→==∞C ．)(lim )(lim )(0s sX t x x x t ∞→→==∞D ．)(lim )(lim )(0s sX t x x s t →∞→==∞63 梅森公式为（）A ．∑=?nk k k p 1B ．∑=??nk kk p11C ．∑=??nk k11D ．∑??k k p 164 斜坡输入函数r(t)的定义是（） A ．t t r =)( B ．)(1·)(0t x t r = C ．2)(at t r = D ．vt t r =)(65 一阶系统1)(+=Ts Ks G 的时间常数T 越小，则系统的响应曲线达到稳态值的时间（） A ．越短 B ．越长 C ．不变D ．不定66 设微分环节的频率特性为ωωj j G =)(，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标平面上的奈氏曲线是（）A ．正虚轴B ．负虚轴C ．正实轴D ．负实轴67 设某系统的传递函数110)(+=s s G ，则其频率特性)(ωj G 的实部=)(ωR （） A ．2110ω+ B ．2110ω+-C ．T ω+110D ．Tω+-11068 若劳斯阵列表中第一列的系数为（3，1，ε，2-ε1，12）T ，则此系统的稳定性为（） A ．稳定 B ．临界稳定 C ．不稳定D ．无法判断69 设惯性环节的频率特性为110)(+=ωωj j G ，当频率ω从0变化至∞时，则其幅相频率特性曲线是一个半圆，位于极坐标平面的（） A ．第一象限 B ．第二象限 C ．第三象限D ．第四象限70 开环传递函数为)2()5()()(++=s s s k s H s G 的根轨迹的弯曲部分轨迹是（） A ．半圆 B ．整圆 C ．抛物线D ．不规则曲线71 开环传递函数为)106)(1()()(2++-=s s s ks H s G ，其根轨迹渐近线与实轴的交点为（） A ．35-B ．53-C ．53D ．3572 频率法和根轨迹法的基础是（） A ．正弦函数 B ．阶跃函数C ．斜坡函数D ．传递函数73 方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（）A ．乘积B ．代数和C ．加权平均D ．平均值74 求取系统频率特性的方法有（） A ．脉冲响应法 B ．根轨迹法 C ．解析法和实验法D ．单位阶跃响应法75 设开环系统频率特性为G （jω）=)12)(1(1++ωωωj j j ，则其频率特性的奈氏图与负实轴交点的频率值ω为（） A ．rad 22/s B ．1rad /s C ．2rad/sD ．2rad/s76 某单位反馈控制系统开环传递函数G (s )=21ss +α，若使相位裕量γ=45°，α的值应为多少（）</k。
昆明理工大学自动控制原理2011年考研专业课初试真题
考试科目代码： 813 考试科目名称 ：自动控制原理 试题适用招生专业 ：080402 测试计量技术及仪器、081101
控制理论与控制工程、081102 检测技术与自动化装置、081103 系统工程、081104 模式识别与智能系统、081105 导航、制导与控制、085203仪器仪表工程、085210 控制工程 考生答题须知
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），均使相位裕量下降。 A. 前转折频率 B. 后转折频率
C.中频段线段长度
D. 放大系数
17 如果一个反馈控制系统的动态性能是满意的，为了改善其稳态性能，而又不致影响其 动态性能，可以采用的较正装置是（ ）。 A.
(T1 s 1)(T3 s 1) , T1 T2 T3 T4 (T2 s 1)(T4 s 1)
一 选择填空题 （30个空，每空1.5分，共45分） 1 根据人是否直接参与作用，可将控制系统分为（ ）和（ ）。 A. 人工控制系统 B. 自动控制系统 C. 复合控制系统 D. 自适应控制系统 2 自动控制原理研究的对象是（ ）自动控制系统。 A. 单输入单输出 B. 单输入多输出 C. 多输入单输出 D. 多输入多输出 3 自动控制系统种类繁多。按其结构分为（ ）。 A. 前馈控制，反馈控制，复合控制 B. 滞后控制，超前控制，复合控制 C. 串联控制，并联控制，复合控制 D. 开环控制，闭环控制，复合控制 4 传递函数是在（ ）下描述系统动态特性的数学模型。 A. 零初始条件 B. 零输入条件 C. 阶跃响应 D. 典型输入 5 下图所示信号 x(t ) 的象函数 X ( s ) 为（ ）。
A.
2
1 t0 s e s2
B.
桂林电子科技大学2011年考研真题808自动控制原理(A)
pi p j pi (2k 1) zk pi ）
j 1 j i k 1
n
m
要求： （1）画出当 0 K 时闭环系统根轨迹的大致图形（根轨迹的出射角，渐近线，根轨迹与虚轴 的交点等参数值要精确算出） ； K （2）用根轨迹法确定 的稳定域。 2、 （本题 20 分）对于单位负反馈系统，若要求： （1） 由单位斜坡输入信号引起的稳态误差为 1.2； （2） 系统是三阶的，其主导极点为－1 j1； 求满足上述要求时系统的开环传递函数。 3、 （本题 20 分）某模拟系统在阶跃信号作用下误差的微分方程为：
桂林电子科技大学 2011 年硕士研究生入学考试试卷
考试科目代码：808 考试科目名称：自动控制原理(A)
请注意：答案必须写在答题纸上（写在试卷上无效） 。 （需带计算器）
1、 （本题 20 分）已知系统结构图如图 1 所示：
R( s )
E (s)
K s
1 s ( s 2)
C (s)
2
图1 （附：出射角的计算：根轨迹在开环极点 pi 处对正实轴的出射角为：
e 2 e e 0
要求： （1）在 e e 平面上画出系统运动的相平面图； （2）加粗由初态 e 2, e 0 和 e 2, e 0 出发的两条相轨迹。 4、 （本题 20 分）已知采样系统的结构图如图 2 所示（系统采用零阶保持器） ： r(t)
. .
.
..
.
T
K s( s 1)
c(t)
图2
共
2
页
第
1
页
请注意：答案必须写在答题纸上（写在试卷上无效） 。
要求： （1）求系统的开环脉冲传递函数 G(Z)； （2）当采样周期 T=1 时，试求系统稳定时 K 的取值范围。 5、 （本题 20 分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为：
自动控制原理课件全分解
使箱温增大到给定温度。
人 工 控 制 精 度 不 高 ， 人的反应不够快，不少 恶劣的场合人无法参与 直接控制。自动控制系 统可以解决以上问题。 下图为一恒温自动控制 系统原理框图。
2024/4/1
《自动控制原理》第一章
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篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
12
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1.1.1自动控制的基本原理
所谓控制系统（Control System）就是通过执行 规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联 单元的组合。由人直接或间接操作执行装置的控 制方式称为手动控制（Manual Control）；而无需 人去直接或间接操纵执行机构，利用控制装置控 制被控制量自动地按预定的规律变化的过程则称 为自动控制（Automatic Control）。
2024/4/1
《自动控制原理》第一章
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示例——恒温控制系统 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
由温度计测出恒温箱的实际温度与恒温箱内要求达到的 温度进行比较，得出偏差，根据偏差的大小和正负进行 控制。当恒温箱温度高于所要求的温度时，移动调压器 可动触头减小外施电压，使箱温减小到要求的温度；若 箱温低于给定温度，则移动调压器触头增大外施电压，
历史回顾
18世纪，James Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器。是自 动控制领域的第一项重大成果。在控制理论发展初期，做出过 重大贡献的众多学者中有迈纳斯基、黑曾和奈魁斯特。
自动控制原理试卷及答案20套
第 1 页 共 41 页《自动控制原理》试卷（一）A一、)(/)(s R s C二、 系统结构图如图所示，τ取何值时，系统才能稳定 ？（10分）三、已知负反馈系统的开环传递函数为，42)2()(2+++=s s s K s W k(1) 试画出以K 为参数系统的根轨迹；(2) 证明根轨迹的复数部分为圆弧 。
（15分）四、已知一单位闭环系统的开环传递函数为)15.0(100)(+=s s s W K ，现加入串联校正装置：101.011.0)(++=s s s W c ，试： （20分）（1） 判断此校正装置属于引前校正还是迟后校正？（2） 绘制校正前、后系统及校正装置的对数幅频特性。
（3） 计算校正后的相位裕量。
始点在0)0(,1)0(00==>=c cc c 的c c -平面上的相轨迹。
（15分）C )(s )(s o第 2 页 共 41 页六、采样控制系统如图所示，已知s T K 2.0,10==： （15分）1．求出系统的开环脉冲传递函数。
2．当输入为)(1*)(1*)(1)(221t t t t t t r ++=时，求稳态误差ss e 。
七、用奈氏稳定判据判断如下图所示系统的稳定性。
其中，（1）─（3）为线性系统，（4）─（6）为非线性系统。
（15分）s e sT --1 2s K s 5.0 )(s R)(s E )(s C c21ser _ u12《自动控制原理》试卷（一）B一、 控制系统的结构如下图。
(1) 当F （s ）=0时，求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ；(2) 系统中H 2（s ）应满足什么关系，能使干扰F （s ）对输出C （s ）没有影响？（10分）二、． 设某控制系统方框图如图所示，要求闭环系统的特征值全部位于s ＝－1垂线之左，试确定参数K 的取值范围。
（10分）三、.一单位负反馈系统的开环传函为)15.0()125.0()(++=s s s K s W ，欲使该系统对单位阶跃函数的响应为一振幅按指数规律衰减的简谐振荡时间函数，试用根轨迹法确定K 值范围（要求首先绘制根轨迹，求出并在图上标注主要的特征点参数）。
2011级2013-2014年度第一学期《自动控制原理》期末考试试卷A卷参考答案
安徽大学20 13 —20 14 学年第 一 学期 《 自动控制理论 》考试试卷参考答案（A 卷）（闭卷 时间120分钟）考场登记表序号一、填空题（每小题2分，共18分） 1. 已知某闭环系统的单位脉冲响应为2()()2t t k t t e e δ--=-+，则系统的传递函数为12()112G s s s =-+++ ；2. 欠阻尼二阶线性系统的阻尼比和阻尼角的关系是cos ζβ= ；3. 线性定常控制系统的根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点或无穷远处。
4. 已知某单位负反馈系统的开环传递函数为)5(20)(+=s s s G ，则其为 I 型系统，当输入为单位斜坡信号时，系统的稳态误差为 0.25或者1/4 。
5. 已知系统的开环传递函数为()()()10.51KG s s s s =++，其根轨迹图如图1所示，则在单位阶跃信号作用下，K 的取值情况：A 系统等幅振荡，临界稳定； D 系统为衰减振荡过程； A. 3K = B. 3K >图1 C. 00.193K << D. 0.1933K <<6. 设某最小相位系统的相频特性为()()101()tan 90tan T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1)(1)K s s Ts τ++；7. 在系统串联校正过程中，超前校正的实质是 利用超前相位角m ϕ增大被校正系统的幅频截止频率和相角裕度，滞后校正的实质是 牺牲系统快速性（或者幅频截止频率）获取系统的稳定裕度 ；8. 已知某最小相位系统的开环频率特性为()()()()215.012100++=ωωωωωj j j j H j G ，当频率ω从0到正无穷大（∞+）变化时，该系统相频变化范围为 -90°→-360° ，幅频的倍频变化范围为 -20db/de c →-80 db/dec ；9. PID 校正控制在工业控制系统中应用广泛，通常应使I 部分发生在系统频率特性的 低 （选择“低、中、高”）频段，以提高系统的稳态性能；使D 部分发生在系统频率特性的 中 （选择“低、中、高”）频段，以提高系统的动态性能。
西北工业大学821自动控制原理2011模拟题与答案(胡祝兵)
西北工业大学2011年硕士研究生入学考试模拟试题（一）科目代码： 821 科目名称： 自动控制原理所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！一、计算题（25分）已知一控制系统的结构图如下，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。
参考公式：ns p np t et ξωσωξπξπξ4~3%,100,1212=⨯=-=--二、单位反馈系统如图所示，其中()()()2212+++=s s a s s s G ，0>a 为待定参数。
为简便起见，图中用R 表示r(t)的Laplace 变换R(s)。
其余的符号和均采用这种简便记法。
（25分）（ⅰ）设()0>=K s G c ,已知系统四条根轨迹只有一个分离点（或会合点）-1，确定参数a并画出根轨迹图；（ⅱ）确定根轨迹和虚轴的交点并由此确定使闭环系统稳定的K 值。
（ⅲ）确定系统输出无衰减振荡分量时的闭环传递函数。
三、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。
（25分）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。
计算超调量%σ和调节时间s t四、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51)KG s s s s =++系统最大输出速度为2r/min ，输出位置的容许误差小于2，（25分）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()0.081c s G s s +=+，试计算相位裕量。
五、已知系统的结构图如图所示。
（25分）（ⅰ）求出系统的闭环脉冲传递函数。
(rad/s)（ⅱ）设图6中()s e s G Ts --=11，()12+=s K s G ，()Ks s H 1+=，试确定系统稳定时K 的取值范围。
《自动控制原理》A卷答案(电气工程及自动化专业)
山东科技大学2007—2008学年第一学期《自动控制原理》考试试卷（A 卷）答案及评分标准班级 姓名 学号一、填空题（每空1分，共15分）1、对自动控制系统的基本性能要求可归纳为三个方面，这三个方面是 稳 、快 、 准 。
2、对于最小相位系统，开环对数幅频特性的低频区决定了系统的准确性能；中频区决定了系统的 快速性能。
高频区决定了系统 抗干扰 性能。
若要求提高系统的响应速度应选择 超前 校正装置。
若要求提高系统抑制噪声的能力应选择 滞后 校正装置。
3、某反馈控制的特征函数)5s 1)(2s .01()5s .01)(1s .01()s (H )s (G 1)s (F ++++=+=则该系统的开环极点 -5，-0.2 ，为闭环极点为 -10，-2 。
4、如下图所示系统的开环放大倍数为 100 ，当输入信号4=)t (r 时，系统稳态误差为4/101 ，当输入信号4=)t (r t 时，系统稳态误差为 ∞。
5、系统传递函数2345)(2+++=s s s s G ，其可控标准型为[]x y u x x54,103210--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=。
可观测标准型动态方程为[]x y u x x 10,543120=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--= 。
二、选择题（每题3分，共15分）1、若系统（或元件）的某输入 输出的拉氏变换分别为)(),(0s x s x i ，对应的传递函数记为G(s)，则下列说法是不正确的有（B ） A 在零初始条件下，)()(0s X s X i =G(s)；B )()(G(s)0s X s X i =，描述了系统的全部信息；C 若g(t)为单位脉冲响应，则L[g(t)]G(s)=；D G(s)反映了系统本身的固有特性。
2、已知系统的状态方程和输出方程为[]x y u x x532,121132=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---= ，则系统状态（ A ）。
华科自动控制原理2011真题
.设开环传递函数为
G(s)H(s)=
(s
K(s 3)(s
9) 5)
，其根轨迹(
有无汇合点和分离点
)
5.采用超前校正对系统抗噪声干扰能力的影响是( )
6．如果高阶系统的一个极点在根平面上的位置与一个零点的位置十分靠近，则该极 点对系统的动态响应（有无影响） 7．惯性环节又称为（ ）
8．根轨迹终止于（ ）
G(s)
s(s
100 1)(0.02s
1)
试画出系统的 Bode 图，并计算相角裕量判别开环系统的稳定性。画出极坐标 图，在图上标出 (1, j0 ) 点位置。
3.求图示系统的传递函数 C(s) R(s) 。
1.已知单位反馈系统的开环传递函数为
G(s)
(s
22 1)(s
3)
系统输入量为
r(t)，
输出量为 C(t)，试求：
(1)当 r(t)=1(t)时，输出 C(t)的稳态值和最大值;
(2)为了减少超调量，使阻尼比等于 0.6，对系统实施速度反馈控制，试画出速 度反馈系统方框图，并确定速度反馈系数。
2.设某单位反馈系统的开环传递函数为：
A．闭环零点 B．闭环极点 C．开环零点
D．开环极点
9．当原有控制系统已具有满意的动态性能，但稳态性能不能满足要求时，可采用串 联（ 什么校正 ）
二．简单题。 1.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的走向影响。
2.画出二阶系统的特征根的位置与响应曲线之间的关系。
三．计算题。
华中科技大学 2011 年《自动控制原理》考研试题
一． 选择题。 1..信号流图中，不接触回路是指( )
2.一阶系统Biblioteka G(s)=K Ts
自动控制原理 第一章 自动控制系统的基本概念(2011-1)
现代控制理论
•以状态空间为基础； 研究多输入-多输出、 时变、非线性一类控 制系统的分析与设计 问题。 •具有高精度和高效能 的特点。
1.2 自动控制系统基本概念
自动控制 控制对象 控制量 给定 扰动 自动控制系统 反馈 反馈控制系统 随动系统 过程控制系统
○自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器 使被控对象的某些物理量自动地按照预定 规律进行。 控制器 控制对象 控制量
控制系统动态过程曲线
如上图，系统在外作用作用下，输出逐渐与期望值一 致，则系统稳定的，如曲线１所示； 反之，输出如曲线２所示，则系统是不稳定的。
快速性： 对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般 称为动态性能。 □形式 □快慢
◆快速性即动态过程进行的时间的长短。过程时间越短，说明
系统快速性越好，反之说明系统响应迟钝。如曲线２所示。
○随动系统 □ 随动系统是一种反馈控制系统，在这种系统中，
输出量是机械位移、速度或者加速度。
□ 随动系统这个术语，与位置（速度或加速度）控
制系统是同义语。
□ 在现代工业中，广泛采用着随动系统。
○过程控制
在工业生产过程中，对诸如压力、温度、湿度、流 量、频率以及原料、燃料成分比例等方面的控制， 称为过程控制。
自动控制原理
Automatic Control Principle
Version 2011
中国矿业大学（北京）
自动控制原理
第一章 自动控制系统的基本概念
第一章 自动控制系统的基本概念
1.1 引言 1.2 自动控制系统的基本概念 1.3 闭环控制和开环控制 1.4 自动控制系统的分类 1.5 对自动控制系统的基本要求
◆稳和快反映了系统过渡过程的性能的好坏。既快又稳，表明
自动控制原理试题2015分解
2006-2007(A)一、填空题（每空2分，共10分）1.用三个字来概括概括对控制系统的基本要求是。
2.偶极子指的是。
3.扰动作用下的稳态误差取决于及主反馈通道中的积分环节数目与增益。
4.滞后校正是通过牺牲来换取稳定裕度的增加。
5.上升时间反映了系统能力。
二、选择题（每小题2分，共10分）1.建立系统多项式模型的函数是（）A. zpkB. tfC. ssD. sos2. 关于开环放大倍数对系统性能的影响，错误的是（）A. 提高开环放大倍数，系统的快速性提高，稳定性增强；B. 开环放大倍数与开环相频特性无关；C. 提高开环放大倍数，能够提高系统的稳态精度；D. 开环放大倍数等于０型系统的静态位置误差系数。
3. 控制系统结构如图所示，则系统属于（）A. 开环控制B. 反馈控制C. 按给定补偿D. 按扰动补偿4.以下不属于非线性系统特点的是（）A. 满足叠加性B. 存在自激振荡C.有多个平衡点D. 频率响应会畸变5.设系统开环传递函数为2(3)(1)(0.51)ss s s+++，则开环放大倍数为（）A. ∞；B. 6；C. 12；D. ２三、判断题（每小题２分，共10分）1.为保证系统具有足够的稳定裕度，中频段应有足够的宽度。
（ ）2.闭环极点越远离虚轴，对应的响应分量结束得越早。
（ ）3.引入测速反馈后，可以增大系统的阻尼，改善稳定性，但会使稳态精度下降。
（ ）4.对于最小相位系统，稳定的充要条件是奈氏曲线中正负穿越次数之差为零。
（ ）5.劳斯判据是近似求解系统的闭环极点的作图方法。
（ ） 四、求下列两图所示示系统的传递函数。
其中，T=1s ，K=1。
（12分,每图6分）⨯⨯⨯)(s R )(s C )(1s G )(2s G )(3s G )(4s G )(2s H )(1s H )(3s H ---+1Tse s--(1)Ks s +)(s R )(s C -T五、已知系统开环传递函数为100(2)()()(1)(20)s G s H s s s s +=++，试绘制渐近对数幅频特性曲线，并求截止频率与相角裕度。
自动控制原理第1章自动控制系统的基础知识
（2）程序控制系统 系统的输入信号是某一已知的时间函数（不是常数）， 要求系统按照该时间函数进行顺序操作。
举例：数控机床按给定程序加工一个工件、家用洗衣机 等。
（3）随动控制系统（或称伺服控制系统） 系统的输入信号是一个未知的随时间任意变化的函数，要 求输出量能够精确地跟随输入信号变化，称为随动控制系 统。 随动控制系统中的被控量是机械位置或其导数时，称为伺 服控制系统。
● 干 扰： 又称为扰动信号，是指由某些因素（外部和内 部）引起的、对系统被控量产生不利影响的信号。
● 反馈： 是系统的输出量从被控量端（输出）经变换、处 理到达系统的给定量端（输入）。若是从系统输出端到系 统输入端，这种反馈称为主反馈；而其他反馈称为局部反 馈。
● 前向通道： 是从系统的给定量端（输入）到被控量端 （输出）所经过的通路。
教学难点
自动控制系统的基本工作原理，自动控制 系统的结构及特点、组成和基本环节，自 动控制系统的性能指标，自动控制系统的 类型。
概述：在人类社会走向信息化的今天，计算机、 通信、信息处理技术的发展对社会经济以及人类 生活产生了巨大影响。其中，自动控制作为一种 技术手段已经广泛地应用于工业、农业、国防以 及日常生活和社会科学的各个领域。
研究系统的共性问题
实际 系统
物理 模型
数学 模型
方法（系统组成 分析、设计）
第1章 自动控制系统的基础知识
教学重点
了解自动控制系统的基本结构和特点及其 工作原理；
了解闭环控制系统的组成和基本环节； 掌握反馈控制系统的基本要求－稳定性、
动态和稳态性能指标； 学会自动控制系统的类型及本质特征。
● 给定量： 又称为参考输入，是指人为给定的并且要求系 统输出量参照变化的外部指令信号。给定量与期望的输 出量之间一般存在着物理量纲转换关系。给定量可以是 常值，也可以是随时间变化的已知函数或未知函数。
西南交1112考试批次《自动控制原理A》复习题及参考答案
西南交1112考试批次《⾃动控制原理A》复习题及参考答案⾃动控制原理A第1次作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：⼀、不定项选择题(有不定个选项正确，共4道⼩题)1. ⾃动控制的基本控制⽅式包括: [不选全或者选错，不算完成](A) 开环控制(B) 闭环控制(C) 复合控制(D) ⼿动控制正确答案：A B C解答参考：2. 以下不属于闭环控制系统的特点是: [不选全或者选错，不算完成](A) 采⽤了反馈(B) 系统的响应对扰动不敏感(C) 构造简单(D) 存在稳定性问题正确答案：C解答参考：3. 闭环控制系统中，测量元件的输⼊信号是该控制系统的： [不选全或者选错，不算完成](A) 输⼊信号(B) 输出信号(C) 偏差信号(D) 反馈信号正确答案：B解答参考：4. ⾃动控制系统按输⼊特征分类，可分为: [不选全或者选错，不算完成](A) 恒值系统和随动系统(B) 线性系统和⾮线性系统(C) 连续系统和离散系统(D) 单输⼊单输出系统和多输⼊多输出系统正确答案：A解答参考：三、主观题(共4道⼩题)5.对控制系统的基本要求主要包括、和。
参考答案：稳准快6.⾃动控制系统的偏差是指系统的和的差值。
参考答案：输⼊量（输⼊信号）反馈量（反馈信号）7.简述反馈控制系统的⼯作原理。
参考答案：反馈控制系统的⼯作原理是：反馈控制系统利⽤反馈将系统的输出量通过测量元件返回到输⼊端，与给定输⼊相⽐较得到偏差信号。
偏差信号经过控制器产⽣控制作⽤，控制作⽤使得偏差减少或消除，保证系统的输出量按给定输⼊的要求变化。
8.直流电动机转速控制系统如下图，简述其⼯作原理，并说明系统中的输⼊量、输出量、控制器、执⾏机构、测量元件以及该系统采⽤何种控制⽅式？参考答案：⼯作原理：输⼊端输⼊期望的转台速度（实际上是设置⼀定的电压），实际的转台速度通过转速计（测量元件）转换成与转轴转速成⽐例的电压信号返回输⼊端与设置的电压相⽐较。
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无 锡 科 技 职 业 学 院
2011-2012学年第一学期
《自动控制原理》期末试卷31011A
（电气1001班）
考试形式 闭卷 考试时间 120分钟
班级 学号 姓名 成绩
一、概念解释：(每题2分，共10分)
1．反馈：
2．控制对象： 3. 随动系统： 4. 幅值裕量： 5. 上升时间：
二、选择题(单选)：(每题2分，共20分)
1. ___________的系统是二阶系统。
A ．有两个微分方程
B ．传递函数分母S 最高二次
C ．两个变量
D ．传递函数分子S 最高二次
2．c ω是传递函数______的频率。
A ．相位移为 -180° B. 幅度为1 C. 幅度为0 D. 无阻尼振荡 3．传递函数的拉普拉斯反变换是_______。
A. 阶跃响应
B. 微分方程
C. 动态结构图
D. 脉冲响应 4. 对于_____输入，I 型系统的稳态误差为0。
A. 冲激
B. 斜坡
C. 阶跃
D. 正弦 5. 典型二阶系统的超调量大小与_______有关。
A. n ξω和 B. ξ C. n ω D. r ω
3
220
)(2
++=s s s F )23(1)(2+++=
s s s s s F 6. 二阶系统的ξ的值，在_____之间较理想。
A. 0.2—0.3
B.0.6—0.8
C.0.8---1.0
D. 大于1 7. 开环传递函数_____与系统的动态特性关系较大。
A.低频段 B.高频段 C.中频段 D. 其始大小 8. 采样频率应该是_______输入信号中最高频率成份。
A.两倍以上的
B.大于
C. 小于
D. 两倍以下的 9. SIMULINK 中，输出测量装置在______中。
A. SINKS
B. SOURCES
C. CONTINUOUS
D. DISCRETE 10. PD 校正是一种______校正。
A. 滞后
B. 超前滞后
C. 比例
D. 超前
三、分析计算题：(每题10分，共60分)
1．求出下列对象的象函数）（s F 。
1）)()(2t te t f t δ-=-
2）)5(12cos )(-+=-t t e t f t
3）右图输出电压与输入电压之比。
2. 求下列)(t f s F ）的原函数（。
1）
2）
3）已知系统的阶跃响应,)(5t e t h -=求系统在t t x i 2)(=输入下的输出响应
o
v i
v
?)(=t x o
3．写出图4结构的传递函数，并在S 平面上标出其零极点。
图4
4. 写出系统的开环传递函数
的幅频和相频表达式，并画折线近似的幅频伯德图。
X
o
X )
10)(1()
5(100)(+++=s s s s G
5．单位反馈系统的开环传递函数 ，
求（1）用罗斯判据判别系统的稳定性，指出K 的稳定范围。
（2）系统对斜坡输入的误差是多少？
6．已知原系统开环传递函数)
12.0(2)(0+=
s s s G ，如果要求期望的开环传
递函数的特性如图6，求串联校正装置的传递函数。
图6
)
5)(2()1()(+++=s s s s K s G (L
四、简答题：(每题5分，共10分)
1. 什么是零阶保持器？Z 变换与拉普拉斯变换有哪些类同点？
2．设单位反馈系统开环传递函数为
求：相位裕度︒=60γ时的K 值。
)
11.0)(1()(++=
s s s K
s G。