东北大学自动控制原理必备课后简答
东北大学自控课后习题.
1-1试举几个开环与闭环自动控制系统的例子，画出它们的框图，并说明它们的工作原理，讨论其特点。
1-2闭环自动控制系统是由哪些环节组成的？各环节在系统中起什么作用？1-3图P1-1所示，为一直流发电机电压自动控制系统。
图中，1为发电机；2为减速器；3为执行机构；4为比例放大器；5为可调电位器。
（1）该系统由哪些环节组成，各起什么作用？（2）绘出系统的框图，说明当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定。
（3）该系统是有差还是无差系统？（4）系统中有哪些可能的扰动？U的极性接反，成为正反馈系统，对1-4图1-6所示闭环调速系统，如果将反馈电压f系统工作有什么影响？此时各环节工作于什么状态？电动机的转速能否按照给定值运行？1-5图P1-2为仓库大门自动控制系统。
试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理。
如果大门不能全开或全关，则怎样进行调整？图P1-1 电压自动控制系统图P1-2 仓库大门控制系统2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。
图P2-12-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。
图P2-22-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。
（1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的()()?=s X s X r c （3）求图（c ）的()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 ()()?1=s F s X图P2-32-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。
设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()()s M s s W 2θ=。
图P2-4 图P2-52-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。
设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()()()s u s s W r θ=。
2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。
试确定传递函数()()()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。
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和闭环控制系统，说明它们的工作原理并比较开环控制和闭环控制的优缺点。
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和空调、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。
开环控制和闭环控制的优缺点如下表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、放大元件和执行元件。
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、机械差动装置和电桥等。
（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。
(完整版)自动控制原理课后习题答案
第一章引论1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。
答：自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。
控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。
如下图所示为自动控制系统的基本组成。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。
此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。
开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。
闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。
闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。
1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。
答：自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。
稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。
稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。
对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。
对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。
快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。
在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。
准确性用稳态误差来衡量。
在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。
显然，这种误差越小，表示系统的精度越高，准确性越好。
当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。
自动控制原理课后习题
自动控制原理课后习题1.简答题。
（1）什么是控制系统？控制系统是由控制器、被控对象、控制目标和反馈装置组成的一种系统，用来实现对被控对象的控制和调节。
（2）控制系统的分类有哪些？控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象的影响，而闭环控制系统是指控制器的输出受到被控对象的影响并进行调节。
（3）什么是控制对象？控制对象是指控制系统中需要被控制或调节的对象，可以是机械、电气、液压等各种设备和系统。
2.计算题。
（1）某电动机的转速控制系统，控制电压为220V，电动机额定转速为1500rpm，控制器输出电压为180V时，电动机的实际转速为多少？解，根据电动机的转速控制系统原理，实际转速可以通过控制电压和额定转速的比例关系计算得出。
实际转速 = 控制器输出电压 / 控制电压× 额定转速 = 180V / 220V × 1500rpm = 1227.27rpm。
所以，电动机的实际转速为1227.27rpm。
（2）某水箱的液位控制系统，控制器输出信号为4-20mA，对应的液位范围为0-100cm，若控制器输出信号为12mA时，水箱的实际液位为多少？解，根据液位控制系统的标定原理，可以通过控制器输出信号和液位范围的比例关系计算得出实际液位。
实际液位 = (控制器输出信号4mA) / (20mA 4mA) × 液位范围= (12mA 4mA) / (20mA 4mA) × 100cm = 60cm。
所以，水箱的实际液位为60cm。
3.分析题。
（1）为什么在控制系统中需要引入反馈？在控制系统中引入反馈可以实现对被控对象的实时监测和调节，使控制系统能够更加准确地达到控制目标。
（2）闭环控制系统和开环控制系统各有什么优缺点？闭环控制系统能够实现对被控对象的实时监测和调节，具有较高的控制精度，但系统稳定性较差，容易产生振荡和不稳定现象；而开环控制系统系统稳定性较好，但控制精度较低，无法实时监测和调节被控对象。
东北大学自动控制原理简答题汇总
1.闭环控制系统的基本环节及作用：1、给定环节：设定被控制的给定值的装置2、比较环节：将所检测的的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量3、校正环节：将比较环节的输出量转化为标准信号4、放大环节：将偏差信号变换成适于控制执行机构工作的信号5、执行机构:直接作用于控制对象，使被控量达到所要求的数值6、被控对象或调节对象:指要进行控制的设备或过程7、检测装置或传感器：用来检测被控量，并将其转换为与给定量相同的物理量2.什么是系统的暂态过程？对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？（1）暂态过程：系统从一个稳态过渡到新的稳态的过渡过程（2）输出量的暂态过程可能有以下几种情况：1.单调过程。
输出量单调变化，缓慢达到新的稳态值。
2.衰减振荡过程。
被控制量变化很快，产生超调，经过几次振荡后，达到新的稳定工作状态。
3.持续振荡过程。
被控制量持续振荡，始终不能达到新的稳定工作状态。
4.发散振荡过程。
被控制量发散振荡，不能达到所要求的稳定工作状态。
3.如何区分线性系统和非线性系统？可以通过线性和非线性各自的特性区分，线性系统具有叠加性和齐次性，非线性系统则不具备以上特性。
非线性系统不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的初始条件有关。
4.按给定力量的特征，系统可分成哪几种类型？1.恒值系统。
恒值系统的给定量保持不变。
（输出量恒定不变）2.随动系统。
随动系统中的给定量按照事先未知的时间函数变化。
（输出量跟随给定量的变化，所以也可以叫做同步随动系统）3.程序控制系统。
这种系统的给定量是按照一定的时间函数变化的。
（输出量与给定量的变化规律想同）5.简述控制系统性能指标。
自动控制系统的性能指标通常是指系统的稳定性，稳态性能和暂态性能。
稳定性：自动控制系统的首要条件时系统能稳定正常运行。
稳态性能：系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统控制的准确程度。
暂态性指标：1.最大超调量σ％：输出最大值与输出稳态值的相对误差。
(完整版)自动控制原理课后习题及答案
第一章绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优弊端.解答： 1 开环系统(1)长处 :构造简单，成本低，工作稳固。
用于系统输入信号及扰动作用能早先知道时，可获得满意的成效。
(2)弊端：不可以自动调理被控量的偏差。
所以系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。
2闭环系统⑴长处：不论因为扰乱或因为系统自己构造参数变化所惹起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去消除此偏差，所以控制精度较高。
它是一种按偏差调理的控制系统。
在实质中应用宽泛。
⑵弊端：主要弊端是被控量可能出现颠簸，严重时系统没法工作。
1-2什么叫反应？为何闭环控制系统常采纳负反应？试举例说明之。
解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反应。
闭环控制系统常采纳负反应。
由1-1 中的描绘的闭环系统的长处所证明。
比如，一个温度控制系统经过热电阻（或热电偶）检测出目前炉子的温度，再与温度值对比较，去控制加热系统，以达到设定值。
1-3试判断以下微分方程所描绘的系统属于何种种类（线性，非线性，定常，时变）？2 d 2 y(t)3 dy(t ) 4y(t ) 5 du (t ) 6u(t )（1）dt 2 dt dt（2） y(t ) 2 u(t)（3）t dy(t) 2 y(t) 4 du(t) u(t ) dt dtdy (t )u(t )sin t2 y(t )（4）dtd 2 y(t)y(t )dy (t ) （5）dt 2 2 y(t ) 3u(t )dt（6）dy (t ) y 2 (t) 2u(t ) dty(t ) 2u(t ) 3du (t )5 u(t) dt（7）dt解答： （1）线性定常（2）非线性定常 （3）线性时变（4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常（7）线性定常1-4 如图 1-4 是水位自动控制系统的表示图， 图中 Q1，Q2 分别为进水流量和出水流量。
控制的目的是保持水位为必定的高度。
东北大学自动控制原理必备课后简答
第一章1、什么就是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？1) 在无人直接参与下可使生产过程或其她过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
2) 6部分:控制对象:要进行控制的设备或过程;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;检测装置:检测被控制量;给定环节:设定被控制量的给定值的装置;比较环节:检测的被控制量与给定量比较,确定两者之间的偏差量;中间环节:一般为放大环节,将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。
2、试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点1) 工作原理:开环控制系统不能检测误差,也不能校正误差,控制精度与抑制干扰的性能都比较差,而且对系统参数的变动很敏感。
闭环控制系统可以根据检测误差,从而抗干扰性强。
2) 结构组成:开环系统没有检测设备,组成简单。
闭环系统由于添加了纠正偏差的环节,所以成本较高。
3) 稳定性:开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。
3、什么就是系统的暂态过程？对一般的控制系统,当给定量或扰动量突然增加到某一个值时,输出量的暂态过程如何？1) 系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。
2) 单调过程;衰减振荡过程;持续振荡过程;发散振荡过程。
第二章1、什么就是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？1) 描述系统因果关系的数学表达式2) 微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图与信号流图。
2、简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
1) 确定系统的输入量与输出量;2) 从系统的输入端开始,沿着信号传递方向,逐次依据组成系统各元部件的有关物理规律,列写元件或环节的微分方程;3) 消除中间变量,建立只有输入量与输出量及其各阶导数构成的微分方程。
3、什么就是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？就就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数,略去二次以上的高次项,得到线性化方程,用来替代原来的非线性函数。
自动控制原理课后答案(1)
自动控制原理课后答案1. 控制系统基础知识1.1 什么是控制系统？控制系统是由一个或多个控制器、执行器和传感器组成的系统，用于实现对被控对象的控制和调节。
它的基本原理是通过传感器采集被控对象的状态信息，经过控制器进行处理和计算，再通过执行器对被控对象进行控制。
1.2 控制系统的分类控制系统可以按照不同的标准进行分类，主要有以下几种分类方法：•按照控制方式：开环控制系统和闭环控制系统•按照控制对象：连续控制系统和离散控制系统•按照系统结构：单输入单输出系统和多输入多输出系统•按照控制策略：比例控制系统、积分控制系统和微分控制系统2. 反馈控制系统2.1 开环控制系统和闭环控制系统的区别是什么？开环控制系统和闭环控制系统是两种常见的控制系统结构。
它们的主要区别在于是否包含反馈回路。
在开环控制系统中，控制器的输出信号不依赖于被控对象的反馈信号，而是仅通过传感器对被控对象进行监测。
这种控制方式简单直接，但容易受到外界扰动和参数变化的影响，控制效果不稳定。
闭环控制系统中，除了传感器采集被控对象的状态信息外，还将反馈信号作为输入信号送回给控制器进行处理，并对输出信号进行调节。
这种方式可以通过对反馈信号的比较和处理，实现对系统的自动调节和稳定控制。
2.2 闭环控制系统的主要特点是什么？闭环控制系统相比开环控制系统具有以下几个主要特点：•自动调节能力：通过反馈信号的比较和处理，闭环控制系统可以自动调节输出信号，使得系统能够快速而准确地响应外界变化和扰动，保持稳定运行状态。
•鲁棒性：闭环控制系统能够抵御外界扰动和参数变化的影响，具有一定的鲁棒性。
•稳定性：闭环控制系统通过反馈机制可以实现稳定控制，保持系统的稳定运行状态。
•精度高：闭环控制系统通过不断的调节和校正，可以实现对被控对象的精确控制，并且控制精度高。
3. 控制器的基本原理3.1 比例控制器的工作原理是什么？比例控制器是一种简单的控制器，它的输出信号与误差信号成正比。
自动控制原理简答题
自动控制原理简答题自动控制原理简答题47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。
48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。
49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。
51、状态转移矩阵：，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。
52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。
53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入输出信号分别以拉氏变换来表示从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。
54、根轨迹的渐近线：当开环极点数n 大于开环零点数m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。
55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z变换与输入离散信号的变换之比，即。
56、Nyquist判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时，Nyquist曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N，等于系统G(s)H(s)位于s右半平面的极点数P ，即N=P，则闭环系统稳定；否则（N≠P）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s右半平面的极点数Z为：Z=∣P-N∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。
58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。
59、尼柯尔斯图（Nichocls图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以l(ω)=20lgA(ω)（db）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω) 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols图）60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。
东北大学自动控制原理必备课后简答
第一章1.什么是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？1)在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
2)6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；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；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。
2.试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点1)工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。
闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。
2)结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。
闭环系统由于添加了纠正偏差的环节，所以成本较高。
3)稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。
3.什么是系统的暂态过程？对一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？1)系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。
2)单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。
第二章1.什么是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？1)描述系统因果关系的数学表达式2)微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。
2.简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
1)确定系统的输入量和输出量；2)从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关物理规律，列写元件或环节的微分方程；3)消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。
3.什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。
《自动控制原理》课后习题解答
-
Xi(s) +
G1(s)/(1+G1(s)H1(s))
G2(s)
G3(s)/(1+G3(s)H3(s))
Xo(s)
Xi(s)
+
H2(s)/G1(s)G3(s) G1(s)G2(s)G3(s)/(1+G1(s)H1(s))(1+G3(s)H3(s))
Xo(s)
Xo(s)
G1(s)G2 (s)G3(s)
G1(s) + +
+ -
-
G2(s)
+
H4(s)
G3(s)
G4(s)
Xo(s)
H1(s) H2(s) H3(s)
1.综合点前移，分支点后移
-
Xi(s)
+
+
+ -+
G1(s)
+ -
G2(s)
H4(s)/G1(s)G2(s) -
G3(s)
G4(s)
Xo(s)
H1(s)/G1(s)G4(s) H2(s)/G4(s) H3(s)
（4）根轨迹的渐近线：由 n=3,m=0
(2l 1)
nm
3
渐近线与实轴的交点
(l 0)
n
m
i0
pi zl
l 1
7
nm
3
（5）根轨迹与实轴的分离点:A(s)=s(0.2s+1)(0.5s+1) B(s)=1
由
A(s)B(s) A(s)B(s) 0
解得：s1= 7
19
7 s2=
Xi (s) (1 G1(s)H1(s))(1 G3(s)H3(s)) G2 (s)H2 (s)
自动控制原理课后答案
自动控制原理课后答案1. 根据反馈控制原理，系统的控制目标是通过比较输出信号与参考信号之间的差异，对系统的输入进行调整，使系统达到期望的状态或行为。
2. 控制系统一般包括传感器、执行器和控制器三个基本组成部分。
传感器用于收集系统的实时数据，执行器用于执行调整系统输入的指令，控制器则根据传感器采集的数据来计算和调整控制信号。
3. 反馈控制系统中，控制器根据系统的输出信号和参考信号之间的差异进行调整。
比例控制器（P控制器）只根据差异的大小，线性比例地调整控制信号；积分控制器（I控制器）不仅考虑差异的大小，还考虑差异的累积量；微分控制器（D控制器）则考虑差异的变化率。
4. P控制器适用于稳态差异较大的系统，可以快速调整系统输出至参考信号附近，但容易产生超调现象；I控制器适用于存在稳态差异的系统，可以逐渐消除稳态差异，但容易产生震荡现象；D控制器适用于存在瞬态差异的系统，可以抑制系统的瞬态响应，但无法消除稳态差异。
5. 比例积分微分控制器（PID控制器）是一种综合了P、I和D控制器的控制器。
通过合理地调整比例、积分和微分系数，可以实现系统的快速响应和稳定。
6. 开环控制系统和闭环控制系统都可以实现对系统的控制，但闭环控制系统更加稳定和鲁棒。
开环控制系统中，控制器不根据系统的反馈信号来调整控制信号，容易受到外部干扰和参数变化的影响。
7. 可以使用根据控制对象的动态特性设计的控制器来提高系统的控制性能。
常见的控制器设计方法包括根据稳态误差的允许范围来选取比例、积分和微分系数，以及根据系统传递函数进行校正和补偿。
8. 多变量控制系统可以同时控制多个输入和多个输出。
常见的多变量控制系统包括串级控制、并联控制和内模控制等。
9. 控制系统的稳定性是指当系统接受一定的输入时，输出是否趋于稳定。
稳定性的判断可以通过判断系统的传递函数的极点位置来确定。
10. 控制系统的仿真和实验可以通过使用计算机软件进行模拟仿真，或搭建实际的物理实验平台进行。
东北大学自动控制原理简答题汇总
1.闭环控制系统的基本环节及作用：1、给定环节：设定被控制的给定值的装置2、比较环节：将所检测的的被控制量与给定量进行比较，确定两者之间的偏差量3、校正环节：将比较环节的输出量转化为标准信号4、放大环节：将偏差信号变换成适于控制执行机构工作的信号5、执行机构:直接作用于控制对象，使被控量达到所要求的数值6、被控对象或调节对象:指要进行控制的设备或过程7、检测装置或传感器：用来检测被控量，并将其转换为与给定量相同的物理量2.什么是系统的暂态过程？对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？（1）暂态过程：系统从一个稳态过渡到新的稳态的过渡过程（2）输出量的暂态过程可能有以下几种情况：1.单调过程。
输出量单调变化，缓慢达到新的稳态值。
2.衰减振荡过程。
被控制量变化很快，产生超调，经过几次振荡后，达到新的稳定工作状态。
3.持续振荡过程。
被控制量持续振荡，始终不能达到新的稳定工作状态。
4.发散振荡过程。
被控制量发散振荡，不能达到所要求的稳定工作状态。
3.如何区分线性系统和非线性系统？可以通过线性和非线性各自的特性区分，线性系统具有叠加性和齐次性，非线性系统则不具备以上特性。
非线性系统不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的初始条件有关。
4.按给定力量的特征，系统可分成哪几种类型？1.恒值系统。
恒值系统的给定量保持不变。
（输出量恒定不变）2.随动系统。
随动系统中的给定量按照事先未知的时间函数变化。
（输出量跟随给定量的变化，所以也可以叫做同步随动系统）3.程序控制系统。
这种系统的给定量是按照一定的时间函数变化的。
（输出量与给定量的变化规律想同）5.简述控制系统性能指标。
自动控制系统的性能指标通常是指系统的稳定性，稳态性能和暂态性能。
稳定性：自动控制系统的首要条件时系统能稳定正常运行。
稳态性能：系统稳态误差的大小反映了系统的稳态精度，它表明了系统控制的准确程度。
暂态性指标：1.最大超调量σ％：输出最大值与输出稳态值的相对误差。
自动控制原理课后答案
自动控制原理课后答案第一章1.1 控制系统基本概念1.控制系统是由_____组成的。
答：控制器、被控制对象、反馈元件和参量元件。
2.什么是闭环控制系统？答：闭环控制系统是用反馈元件来不断地比较被控对象的输出信号与期望值之间的误差，并产生控制信号对被控对象进行校正的控制系统。
1.2 控制系统的基本组成1.控制器有哪些基本组成部分？答：控制器由输入、输出、执行器、控制器处理部分和控制算法部分组成。
2.什么是执行器？答：执行器是指负责根据控制器输出的控制信号对被控对象进行调节的装置，如电机、电磁阀等。
2.1 控制系统的数学模型1.什么是控制系统的数学模型？答：控制系统的数学模型是描述控制系统行为的方程或函数关系。
2.控制系统的数学模型可以分为哪两种？答：控制系统的数学模型可以分为时域模型和频域模型。
2.2 传递函数和状态空间模型1.传递函数和状态空间模型有什么区别？答：传递函数主要描述了控制系统的输入和输出之间的关系，而状态空间模型则描述了控制系统内部各个元件之间的状态和状态变化关系。
2.什么是传递函数？答：传递函数是指在控制系统中，输出信号与输入信号之间的关系。
3.1 控制系统的稳定性1.控制系统的稳定性是指什么？答：控制系统的稳定性是指当控制系统受到外部扰动或参数变化时，系统能够保持有限的响应，并最终趋于稳定的能力。
2.控制系统稳定性的判断方法有哪些？答：控制系统稳定性的判断方法主要有时域判据、频域判据和根轨迹法等。
3.2 稳定性判据1.什么是时域稳定性判据？答：时域稳定性判据是通过观察系统的输出响应来判断控制系统的稳定性。
2.什么是频域稳定性判据？答：频域稳定性判据是通过分析系统的频率响应来判断控制系统的稳定性。
第四章4.1 根轨迹法1.什么是根轨迹？答：根轨迹是描述控制系统极点随参数变化而在复平面上运动轨迹的曲线。
2.根轨迹法的应用有哪些？答：根轨迹法可以用于控制系统的稳定性分析和系统设计。
4.2 根轨迹的绘制方法1.根轨迹的绘制步骤有哪些？答：根轨迹的绘制步骤主要包括确定开环传递函数的特征方程，并求得其根，然后根据根的位置绘制出根轨迹。
自动控制原理课后习题答案
(2)整定元件：给出代表整定值（被控制量应取的目标数值）的信号；
(3)比较元件：将检测的被控量的实际值与被控量的目标值相比较，求出偏差的大小和符号；
(4)放大元件：对误差信号进行功率放大处理，提高控制精度和质量；
(5)执行元件：直接推动被控对象，产生具体的控制效果，改变被控制量；
(6)校正元件：根据误差信号，形成适当的控制作用；
2、按照机理分析法建微分方程：
根据电路定律写出单体微分方程式（2.2.2）和 （2.2.3）。把特征受控量uc(t)选作输出量，依 据式（2.2.2）和（2.2.3），消除中间量i(t) ， 则可得到输入输出微分方程（2.2.4）。
3、利用Laplace变换求出传递函数
R
L
+
+
u(t) i(t)
输入
G ( S ) u V 2 ( ( s s ) ) R 1 R 2 C 1 C 2 S 2 ( R R 1 1 C C 1 1 S R 1 2 C 2 R 1 C 2 ) S 1
(b) 以电压u3(t)为输出量的写微分方程和相应的传递函数分别为：
R 1R 2 C 1 C 2d2 d u 3 2 (tt)(R 1 C 1R 2 C 2)dd 3 u (t) t(R 1 C 2 1 )u 3(t) R 1R 2 C 1 C 2d2 d V 2 (tt)(R 1 C 1R 2 C 2R 1 C 2)dd ( V t) t(R 1 C 2 1 )V (t)
1、确定系统中各物理变量
a.输入量：体现引起运动原因的物理量。本例中 u（t）是输入量。 b.特征受控量：体现运动特征的物理量。本例中 电流i(t)、uc(t)是受控量。 c.输出量uc(t) ：需要重点研究的受控量（个数 非唯一）。 d.中间变量i(t) ：某些受控量选为输出量后， 其余的受控量就视作中间变量。
自动控制原理课后题答案
的稳态分量为
稳态误差为
所以，稳态误差为
3-16如图3-2所示的控制系统结构图，误差 在输入端定义，扰动输入 .
(1)试求 时，系统在扰动输入下的稳态输出和稳态误差。
(2)若 ,其结果又如何？
(3)在扰动作用点之前的前向通道中引入积分环节 ，对其结果有何影响？
在扰动作用点之后的前向通道中引入积分环节 ，对其结果又有何影响？
解：
由题得，特征方程是
列劳斯表
由题意，令 所在行为零得
由 行得
解之得 ，所以振荡角频率为
3-8已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试确定系统稳定时的 值范围。
解：
由题可知系统的特征方程为
列劳斯表如下
由劳斯稳定判据可得
解上述方程组可得
3-9系统结构如图3-1所示， ，定义误差 ，
(1)若希望图a中，系统所有的特征根位于 平面上 的左侧，且阻尼比为0.5，求满足条件的 的取值范围。
由于本例是I型系统，其 , ,故在 作用下，其稳态误差
必有
于是，即能保证系统稳定，又满足对系统稳态误差要求的各参数之间的条件为
3-14设单位反馈系统的开环传递函数为 。试用动态误差系数法求出当输入信号分别为 时，系统的稳态误差。
解：
系统的误差传递函数为
所以有
对上式进行拉氏反变换可得
（1）
当 时，显然有
（3）根据误差系数的定义式可得
3-13设单位反馈系统的开环传递函数
输入信号为
其中 , , , i, , 均为正数，a和b为已知正常数。如果要求闭环系统的稳态误差 < ,其中 ,试求系统各参数满足的条件。
解：首先系统必须是稳定的，系统的闭环特征方程为
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第一章
1.什么是自动控制系统？自动控制系统通常由哪些基本环节组成？各环节起什么作用？
1) 在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控
制系统。
2) 6部分：控制对象：要进行控制的设备或过程；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；检测装置：检测被控制量；给定环节：设定被控制量的给定值的装置；比较环节：检测的被控制量与给定量比较，确定两者之间的偏差量；
中间环节：一般为放大环节，将偏差信号变换成适于控制执行机构执行的信号。
2.试比较开环控制系统与闭环控制系统的优缺点
1) 工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差，控制精度和抑制干
扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。
闭环控制系统可以根据检测误差，从而抗干扰性强。
2) 结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单。
闭环系统由于添加了纠正偏差
的环节，所以成本较高。
3) 稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。
闭环系统中反馈回路的引入增
加了系统的复杂性。
3.什么是系统的暂态过程？对一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加到某一个值时，输出量的暂态过程如何？
1) 系统从一个稳态过度到另一个稳态的需要经历的过渡过程。
2) 单调过程；衰减振荡过程；持续振荡过程；发散振荡过程。
第二章
1.什么是系统的数学模型？在自动控制系统中常见的数学模型形式有哪些？
1) 描述系统因果关系的数学表达式
2) 微分方程、传递函数、状态方程、传递矩阵、结构框图和信号流图。
2.简要说明用解析法编写自动控制系统动态微分方程的步骤。
1) 确定系统的输入量和输出量；
2) 从系统的输入端开始，沿着信号传递方向，逐次依据组成系统各元部件的有关
物理规律，列写元件或环节的微分方程；
3) 消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程。
3.什么是小偏差线性化？这种方法能够解决哪类问题？
就是将一个非线性函数在工作点展开成泰勒级数，略去二次以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数。
综合来说，就是用某点的切线代替原非线性曲线
4.什么是传递函数？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有哪些特点？
1) 在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
2) 当初始
条件为零
3) 在零初始条件下，传递函数与微分方程一致
4) 1．传递函数是复变量S的有理真分式，具有复变函数的所有性质；且所有系
数均为实数。
2．传递函数是一种有系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它只取决于系统或元件的结构和参数，而与输入量的形式无关，也不反映系统内部的任何信息。
3．传递函数与微分方程有相通性。
4．传递函数的拉氏反变换是系统的单位脉冲响应。
6.自动控制系统有哪几种典型环节？它们的传递函数是什么样的？
比例环节，积分环节，微分环节，惯性环节，振荡环节，时滞环节
7.二阶系统是一个振荡环节，这种说法对么？为什么？
当阻尼比0到1时是一个振荡环节，否则不是一个振荡环节。
8.什么是系统的动态结构图？它等效变换的原则是什么？系统的动态结构图有哪几种典型的连接？将它们用图形的形式表示出来，并列写出典型连接的传递函数。
将系统中所有的环节用方框图表示，图中表明其传递函数，并且按照在系统中各环节之间的关系，将各方框图连接起来。
9.什么是系统的开环传递函数？什么是系统的闭环传递函数？当给定量和扰动量同时作用于系统时，如何计算系统的输出量？
系统的开环传递函数为前向通路传递函数与反馈通路传递函数之积。
系统的闭环传递函数为输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比。
当给定量和扰动量同时作用于系统时，通过叠加原理计算系统的输出量。
11.对于一个确定的自动控制系统，它的微分方程、传递函数和结构图的形式都将是唯一的。
这种说法对么吗？为什么？
不正确。
第三章
1.控制系统的时域指标如何定义？
动态性能指标与稳态性能指标
2.系统的动态过程与系统的极点有什么对应关系？
1) 为了保证系统稳定，闭环极点都必须分布在s平面的左半面；2) 极点越远
离虚轴，系统的调节时间越小3) 远离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响越小。
3.系统的时间常数对其动态过程有何影响？
4.提高系统的阻尼比对系统有什么影响？
超调量减少，振荡次数减少，调节时间短，动态品质提高
5.什么是主导极点？主导极点在系统分析中起什么作用？
距离虚轴最近的极点，且实部小于其他极点的实部的0.2倍，且附近不存在零点。
如果存在一对共轭主导极点，可以将高阶系统近似地看做二阶系统来分析。
所有的闭环特征根分布在s平面虚轴的左侧
7.系统的稳定性与什么有关？
线性系统的稳定性取决于系统本身的固有特性
8.系统的稳定误差与哪些因素有关？
系统的结构、系统的参数以及输入量的形式。
9.如何减少系统的稳态误差？
增大开环放大系数，提高系统阶次，引入前馈控制
第四章
1.根轨迹法使用于哪类系统的分析?
闭环系统
2.为什么可以利用系统开环零点和开环极点绘制闭环系统的根轨迹?
闭环特征方程与开环传递函数可由1+wk=0表示，闭环特征根的很多特性与开环零级点很相关
第五章
1.用时域与频域法分析设计和设计系统的主要区别是什么？
时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。
2.用时域法分析和设计系统的主要优点是什么？
不必直接求解系统的微分方程，而是间接地揭示系统的时域性能，它能方便的显示出系统参数对系统性能的影响，并可以进一步指明如何设计校正
4.试述二阶系统闭环频率特性与时域中阶跃相应之间的关系。
5.试定性叙述伯德图各段与时域指标之间的对应关系。
第六章
1.什么是系统的校正？系统校正有哪些方法？
根据具体生产过程的工艺要求来设计一个控制系统，使其性能指标满足工艺的要求。
根据校正装置和系统不可变部分的连接方式，通常可分为三种基本的校正方式：串联校正、反馈校正（也称并联校正）和前馈校正
2.试说明超前网络和滞后网络的频率特征，他们各自有哪些特点？
超前网络：在系统中加入一个相位超前的校正装置，使之在穿越频率处相位超前，以增加相位裕度。
滞后网络：在低频段提高其增益，而在穿越频率附近，保持其相位移的大小几乎不变。
超前校正会使带宽增加，加快系统的动态响应速度，滞后校正可改善系统的稳态特性，减少稳态误差。
3. 试说明频率法超前校正和滞后校正的使用条件
超前校正：如果一个系统是稳定的，且具有满意的动态响应，但其动态响应较差时，则应改变特性的中频段和高频段，以改变穿越频率或相位裕度。
滞后校正：如果一个系统是稳定的，且具有满意的动态响应，但稳态误差过大时，必须增加低频段增益以减小稳态误差，同时尽可能保持中频段和高频段特性不变。
4. 相位滞后网络的相位角滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕度？
引入积分控制的主要目的，是为了提高系统的无差度，以消除或减少稳态误差，从而使系统的稳态性能得以提高
5. 反馈校正所依据的基本原理是什么？
适当地选择反馈校正回路的增益，可以使校正后的性能主要决定于校正装置，而与被反馈校正装置所包围的系统固有部分特性无关。
6. 试说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响
消除被反馈校正所包围的那部分系统不可变部分的参数波动对系统控制功能的影响。
7在校正网络中，为何很少使用纯微分环节？
纯微分校正虽然能够反映误差变化趋势，但它不能反映稳态误差
8试说明复合校正中补偿的基本原理是什么？
通过对输入补偿的前馈校正装置Wc（s）的设计，使得输出能更好地跟踪输入的变化
第七章
1 什么是非线性系统？它有什么特点？
含有非线性特性的系统称为非线性系统特点：（1）稳定性：非线性系统的稳定性，除了与系统的结构、参数有关外，很重要的一点是与系统起始偏离的大小密切相关(2)运动形式：非线性系统的动态响应不服从叠加原理。
(3)自振：非线性系统有可能发生自激振荡。
2 常见的非线性特征有哪些？
不灵敏区（死区）饱和间隙摩擦继电器特性(带回环的继电器特性)
3 非线性系统的分析设计方法有哪些？
相平面法和描述函数法
4 描述函数分析法的实质是什么？试描述函数的概念及其求取方法。
描述函数是对非线性特性在正弦信号作用下的输出，进行谐波线性化处理之后得到的，它是非线性特性的近似描述，表达形式上类似于线性理论中的幅相频率特性只考虑非线性特性输出中的基波分量，则将输入为正弦函数时，输出的基波分量与输入正弦量的复数比，定义为非线性特性的描述函数。
只要计算出输出函数y（t）的傅氏级数基波项系数B1和C1，即可求得描述函数。
采样器：将连续信号变成脉冲序列
（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。
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