自动控制原理练习题

第一章

1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？是否利用系统的输出信息对系统进行控制

2. 电加热炉炉温控制中，热电阻丝端电压U 及炉内物体质量M 的变化，哪个是控制量？哪个是扰动？为什么？

3. 简述自动控制所起的作用是什么？在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。

4. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。 解答：一、工作原理：

系统分析：受控对象——炉子；被控量——炉温；给定装置——电位器 干扰——电源U ，外界环境 ，加热物件 ； 测量元件——热电偶； 执行机构——可逆电动机 工作过程：静态 ∆U=0

动态 ∆U ≠0 工件增多（负载增大）↑↑→↑→↑→∆↓→↓→↑→T U U U U T c a f

（负载减小）↓↓→↓→↓→∆↑→↑→↓→T U U U U T

c a f

二、 温控制系统框图

5．比较被控量输出和给定值的大小，根据其偏差实现对被控量的控制，这种控制方式称为 。

6．简述控制系统主要由哪三大部分组成？

7.反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈 答案a.负反馈 8.反馈控制系统的特点是：答案 控制精度高、结构复杂 9.开环控制的特点是：答案 控制精度低、结构简单

10.闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈

11.自控系统各环节的输出量分别为： 给定量、反馈量、偏差、控制量输出量。

第二章

1． 自控系统的数学模型主要有以下三种：微分方程、传递函数、频率特性 2． 实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的 3． 传递函数等于输出像函数比输入像函数。

4． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。 5． 惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。

6.由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 。

被控量（T ）

c U

U a

给定量

g

U U ∆

放大器

执行机构

被控对象

扰

动

检测元件

7.如图质量、弹簧、摩擦系统，k 和r 分别为弹簧系数和摩擦系数，u(t)为外力，试写出系统的传递函数表示()()/()G s y s u s =。

k

rs ms s G ++=

21

)(

8．机电控制系统中电压u(t)，转速Ω(t)分别为输入、输出量，各部分运动关系的laplace 变换为： ()()()M s Js f s =+Ω ()()E s b s =Ω ()()()()U s E s Ls R I s -=+ ()()M s dI s =

式中()M t 为力矩，()E t 为感应电动势，()I t 为感应电流，J 、f 、L 、R 、b 、d 为非零常数，试画出总

的系统方框图。

9. 试列举二种子系统常用的连结方式，并画出示意图。 10. 复杂方框图简化应注意哪些原则(至少列出四项)

11.将环节1()G s 的输出信号作为环节2()G s 的输入信号，则总的系统传递函数为 。 12. 二个环节1()G s 和2()G s 有相同输入，总的系统输出为二个环节输出的代数和，则总的系统传递函数

为 。

13.已知系统信号流图如左，试画出它的传递函数方框图。 14．线性系统的齐次性和叠加性是指什么？

15. 线性系统的特点是信号具有 性和 性。 17. 什么是定常系统？

18. 求下列微分方程的Laplace 变换：

360,(0)0,(0)3x

x x x x ++=== ; 6

33

)(2++=

s s s X

19.已知系统方框图如左，写出从U(s)到Y(s)的传递函数。

20. 凡是具有叠加性和齐次性的系统称为 。 21. 已知系统框图如左，试画出它的信号流图。

22. 传递函数阶次为n 的分母多次式的根被称为系统的 ，共有 个。

23. 系统数学建模的主要步骤有哪四步？

24. 如图L-R- C 电路，输入电压为u(t)，输出量为电容二端电压u c (t)，试确定其传递函数u c (s)/u(s)。

U(s)

E

D(s) y

1

y(s)

G 1 G 4

G 2

－G 3

G 4

G 1

G 2

G 3

D(S) U(S)

Y(S)

G 4

G 1 G 2

G 3

D(S)

u(S)

y(S)

u(t) u c (t)

L

C i 1

R m

y(t)

u(t)

k

r

1/（LS+R ）

d 1/(Js+f)

b

R

Ls LRCs R

s G ++=

2)(

25. 什么是传递函数的零点，极点和传递系数？

26. 最小相位系统是指系统的开环传递函数的零点和极点 。 27. 求系统传递函数。

1． 求电路网络传递函数

G(S)=1/(LCS*S+RCS+1) G(S)=LCS*S/(LCS*S+RCS+1)

G(S)=RCS/(LCS*S+RCS+1) G(S)=β(R1CS+1)/ (CR1S β+1) β=R2/(R1+R2 )

-R2/[R1(R1CS+1)] -1/(R1CS)