自动控制系统习题题目和答案
(完整版)自动控制原理试题及答案
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（ C ）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（ A ）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（ C ）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 ）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（ B ）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（ C ） A.1 B.2 C.5 D.107. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（ B ） 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（ B ）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T1=ω时，则相频特性)(ωj G ∠为（ A ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ D ）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 ）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 =（ C ）时，闭环系统临界稳定。
自动控制试题及答案
自动控制试题及答案一、选择题1. 自动控制系统的基本组成包括以下哪些部分？A. 传感器B. 执行器C. 控制器D. 所有以上选项答案：D2. 闭环控制系统与开环控制系统的主要区别是什么？A. 闭环系统有反馈环节B. 开环系统有反馈环节C. 闭环系统没有传感器D. 两者没有区别答案：A二、填空题1. PID控制器中的P代表______，I代表______，D代表______。
答案：比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）2. 一个控制系统的开环传递函数为G(s)，闭环传递函数为H(s)，则闭环系统的反馈增益为______。
答案：1+G(s)H(s)三、简答题1. 简述自动控制系统的稳定性条件。
答案：自动控制系统的稳定性条件通常包括：系统的所有闭环极点都位于s平面的左半部，即实部小于零；系统没有纯虚数的极点；系统没有不稳定的零点。
2. 说明什么是系统的时间响应，并给出常见的时间响应类型。
答案：系统的时间响应是指系统在输入信号作用下，输出信号随时间变化的过程。
常见的时间响应类型包括：阶跃响应、斜坡响应、抛物线响应等。
四、计算题1. 已知一个二阶系统的开环传递函数为G(s) = ωn^2 / (s^2 +2ζωn s + ωn^2)，其中ωn = 10 rad/s，ζ = 0.5。
求系统的单位阶跃响应。
答案：根据给定的开环传递函数，可以计算出系统的单位阶跃响应。
首先，确定系统的自然频率ωn和阻尼比ζ。
然后，利用标准二阶系统的时间响应公式，计算出系统的过冲、延迟时间、上升时间和稳态误差等性能指标。
五、论述题1. 论述PID控制器设计的基本步骤及其在实际工程中的应用。
答案：PID控制器设计的基本步骤包括：确定控制目标和性能指标、选择合适的控制规律、调整比例、积分和微分参数、进行仿真验证和实际调试。
在实际工程中，PID控制器广泛应用于温度控制、速度控制、位置控制等领域，因其结构简单、易于实现和调整而得到广泛应用。
自动控制系统习题
自动控制系统习题Document number : NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT自动控制系统习题—、简述题1. 简述转速、电流双闭环调速系统的启动过程。
答：转速、电流双闭环调速系统的启动有三个阶段，即：强迫建流阶段、恒流升速阶段、稳速阶段。
强迫建流阶段中，电枢电流由壽上升到电机允许的最大电流，速度调节器ASR饱和”其输岀限幅,电流环线性调节；恒流升速阶段中,电机在允许的最大电流下,转速由零上升到给定速度，速度开环控制，电流为恒流系统；稳速阶段中，系统经退饱和超调后，速度调节器线性状态，系统为调速系统，调节电流、速度达到稳态。
2. 简述PWM变换器中，泵升电压是怎样形成的如何抑制。
答：PWM变换器的直流整流电源由整流二极管构成，不能反馈能量，能量只能单向传递。
当主回路的能量反馈时，该能量储存在储能电容上，使电容上电压升髙，该升高的电压为泵升电压。
抑制泵升电压的措施有2 : 1是提高储能电容的容量，使上升的电压得到抑制；2 是在主电踣的母线上接电流分流器，当主电路电压过高时,通过分流器将能量释放，使主电路电压下降。
3. 简述自然环流电枢可逆转速、电流双闭环调速系统的正向制动过程分为几个阶段各阶段的能量传递的特点。
答：电枢可逆调速系统制动有四个过程，即本组逆变、反接制动（它组建流子阶段）、回馈制动（它组逆变子阶段）、它组逆变减流子阶段。
本组逆变阶段中，主电踣中电感电能传递给电网，电动机电动状态；反接制动阶段中，电网的电能以及电动机机械能传递给主回踣的电阻和电感转化为热能和磁场能量，电动机反接制动；回馈制动中，电动机的机械能传递给电网，电动机回馈制动；它组逆变减流子阶段中，主电踣中电感电能传递给电网。
4. 闭环控制系统的静特性和开环机械特性的主要区别是什么5. 什么叫调速范围、静差率它们之间有什么关系怎样提高调速范围答：调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速与最低转速之比。
自动控制系统考试试题
自动控制系统考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、自动控制系统中，反馈的作用是（）A 消除偏差B 减小偏差C 增大偏差D 维持偏差2、以下属于随动控制系统的是（）A 恒温控制系统B 液位控制系统C 雷达跟踪系统D 压力控制系统3、系统的开环传递函数为 G(s)H(s) ＝ K ／（s(s ＋ 1)），则其型别为（）A 0 型B I 型C II 型D III 型4、对于一个稳定的系统，其相角裕度应该（）A 大于 0B 小于 0C 等于 0D 不确定5、根轨迹的分支数等于（）A 开环极点的个数B 开环零点的个数C 开环极点数与零点数之差D 开环极点数与零点数之和6、频率特性的对数幅频特性图中，纵坐标表示（）A 幅值B 幅值的对数C 相角D 频率7、下列哪种校正方式可以提高系统的稳态精度（）A 超前校正B 滞后校正C 滞后超前校正D 都不能8、采样系统中，采样周期 T 越大，则（）A 系统稳定性越好B 系统稳定性越差C 对系统稳定性无影响D 不确定9、离散系统的脉冲传递函数定义为（）A 输出脉冲序列与输入脉冲序列之比B 输出采样信号与输入采样信号之比C 输出离散信号与输入离散信号之比D 以上都不对10、状态空间表达式中，状态变量的个数等于（）A 系统的阶数B 系统的输入量个数C 系统的输出量个数D 系统的零极点个数二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、自动控制系统由_____、＿____、＿____、＿____和_____五部分组成。
2、控制系统的性能指标通常包括_____、＿____、＿____、＿____和_____。
3、线性系统稳定的充分必要条件是其闭环特征根都具有_____。
4、根轨迹起始于_____，终止于_____。
5、频率特性可以由_____、＿____和_____三种图形来表示。
6、系统的校正方式包括_____、＿____和_____。
7、采样定理指出，采样频率必须大于信号最高频率的_____倍。
自动控制19套试题及答案详解
一.填空题。
（10分）1.传递函数分母多项式的根，称为系统的2. 微分环节的传递函数为3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之4.单位冲击函数信号的拉氏变换式5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为型系统。
6.比例环节的频率特性为。
7. 微分环节的相角为。
8.二阶系统的谐振峰值与有关。
9.高阶系统的超调量跟有关。
10.在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。
二．试求下图的传第函数(7分)精品资料三．设有一个由弹簧、物体和阻尼器组成的机械系统（如下图所示），设外作用力F（t）为输入量，位移为y（t）输出量，列写机械位移系统的微分方程（10分）四．系统结构如图所示，其中K=8，T=0.25。
（15分）（1）输入信号x i（t）=1（t），求系统的响应；（2）计算系统的性能指标t r、t p、t s（5%）、бp；（3）若要求将系统设计成二阶最佳ξ=0.707，应如何改变K值精品资料五．在系统的特征式为A（s）=6s+25s+84s+123s+202s+16s+16=0，试判断系统的稳定性（8分）精品资料)1001.0)(11.0()(++=s s s Ks G七．某控制系统的结构如图，其中要求设计串联校正装置，使系统具有K ≥1000及υ≥４５。
的性能指标。
（13分）精品资料sT s s s G 25.0,)4(1)(=+=.八．设采样控制系统饿结构如图所示，其中 试判断系统的稳定性。
（10分）精品资料九． 已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 试绘制K由0 ->+∞变化的闭环根轨迹图,系统稳定的K 值范围。
(15分)一、填空题：(每空1.5分，共15分),)4()1()(22++=s s Ks G1.当扰动信号进入系统破坏系统平衡时，有重新恢复平衡的能力则该系统具有。
2.控制方式由改变输入直接控制输出，而输出对系统的控制过程没有直接影响，叫。
3.线性系统在零初始条件下输出量与输入量的之比，称该系统的传递函数。
自动控制试题及答案
自动控制试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环系统与闭环系统的主要区别在于（）。
A. 是否存在反馈B. 控制器的类型C. 系统的稳定性D. 系统的响应速度答案：A2. 在控制系统中，稳态误差是指（）。
A. 系统达到稳态时的输出值B. 系统达到稳态时的输入值C. 系统达到稳态时的输出与期望输出之间的差值D. 系统达到稳态时的输入与期望输入之间的差值答案：C3. PID控制器中的“P”代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案：A4. 一个系统如果其传递函数为G(s)=1/(s+1)，则该系统的类型是（）。
A. 零型B. 一型C. 二型D. 三型答案：B5. 在控制系统中，超调量是指（）。
A. 系统响应超过稳态值的最大值B. 系统响应超过稳态值的最小值C. 系统响应达到稳态值的时间D. 系统响应达到稳态值的速率答案：A6. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s^2+2s+1)，则该系统的开环截止频率为（）。
A. 1B. 2C. √2D. √3答案：A7. 根据奈奎斯特判据，如果一个系统的奈奎斯特曲线围绕(-1,j0)点顺时针旋转（）圈，则系统是稳定的。
A. 0B. 1C. 2D. 3答案：A8. 在控制系统中，如果一个系统对一个阶跃输入的响应是指数衰减的，则该系统是（）。
A. 稳定的B. 不稳定的C. 临界稳定的D. 临界不稳定的答案：A9. 一个系统如果其传递函数为G(s)=1/(s(s+2))，则该系统的零点为（）。
A. 0B. -2C. 0, -2D. 0, 2答案：C10. 在控制系统中，如果系统对一个单位阶跃输入的响应是单调的，则该系统（）。
A. 一定是稳定的B. 一定是不稳定的C. 可能是稳定的，也可能是不稳定的D. 无法判断答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响系统的稳定性（）。
A. 控制器的增益B. 系统的结构C. 反馈的类型D. 系统的初始条件答案：ABC2. 在控制系统中，下列哪些方法可以用来减少系统的超调量（）。
自动控制系统习题及答案.docx
1请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。
解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。
如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。
外扰是系统的输入量。
给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值参考输入即为给定值。
反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。
2请说明自动控制系统的基本组成部分。
解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元件有阀、电动机、液压马达等。
③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）;④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，求出它们之间的偏差。
常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。
⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般需要将其转换成为电量。
常用的测量元部件有测速发电机、热电偶、各种传感器等；⑥放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。
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和功率放大级加以放大。
⑦校正元件：亦称补偿元件，它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，用以改善系统的性能。
常用的校正元件有电阻、电容组成的无源或有源网络，它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。
3请说出什么是反馈控制系统，开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？解：反馈控制系统即闭环控制系统，在一个控制系统，将系统的输出量通过某测量机构对其进行实时测量，并将该测量值与输入量进行比较，形成一个反馈通道，从而形成一个封闭的控制系统；开环系统优点：结构简单，缺点：控制的精度较差；闭环控制系统优点：控制精度高，缺点：结构复杂、设计分析麻烦，制造成本高。
自动控制理论试题及答案
自动控制理论试题及答案一、选择题1. 在自动控制系统中，调节器的作用是：A. 检测被控对象的信息并传递给控制器B. 把控制器的输出信号转化为执行机构的动作C. 对系统进行建模和参数辨识D. 对系统的稳定性和性能进行分析和设计2. 控制系统中的“控制器”是指：A. 传感器B. 执行机构C. 调节器D. PID调节器3. 在自动控制系统中，反馈环节的作用是：A. 改善系统的鲁棒性B. 提高系统动态性能C. 校正系统的静态误差D. 抑制系统的振荡4. 关于PID控制器的描述，以下哪个是正确的？A. 仅由比例项组成B. 仅由积分项组成C. 仅由微分项组成D. 由比例项、积分项和微分项组成5. 对于一阶惯性环节，其传递函数形式为：A. G(s) = K/(Ts + 1)B. G(s) = K/(sT + 1)C. G(s) = K/(s + T)D. G(s) = K/(s + 1)二、填空题1. 按照惯例，控制系统的输入信号通常表示为______，输出信号通常表示为______。
2. 控制系统的闭环传递函数由开环传递函数和______组成。
3. 控制系统的校正系数是指在单位______条件下，系统输出与输入的______比值。
4. 控制系统的性能指标包括超调量、上升时间、______时间和稳态误差等。
5. 自动控制理论包括频率域分析、______分析和状态空间分析等方法。
三、简答题1. 简述PID控制器的工作原理及基本调节方法。
2. 什么是系统的稳定性？常用的稳定性判据有哪些？3. 请解释闭环控制系统中的超调量、上升时间、峰值时间和调节时间的概念。
4. 什么是系统的校正系数？如何通过调节PID参数来改变系统的校正系数？5. 简述频率域分析法在控制系统分析中的应用，并说明如何绘制Bode图。
四、计算题1. 给定一个PID控制器的传递函数为：Gc(s) = Kp + Ki/s + Kds，试求其闭环传递函数表达式。
自动控制系统习题题目和答案
习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ∆==⨯⨯=-系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-=min 0min 15015135N n n n =-∆=-=max min 148513511D n n ===2) 静差率 01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R Ce rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-=[(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？（2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少?解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯=(2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
自动控制原理课后习题
分析稳定性，若稳定计
算性能指标。
G
(
s
)
(
s
1
)
1 (0
0 .
0
1
s
1
)2
1、环节特性分析
2、Bode曲线的绘制 3、性能指标计算 结论：系统稳定。
ωc≈10;
令 得
：：（t gωγ111ω）88014128.02013ltt8ggωg01101c100.0c021tωg11 0.ω10c8101100
0
（-1，j0）
已知：Gk
(s)
k s(Ts 1)
得：P
1, q
1
绘制Nyquist曲线
N p 2(a b) 1 2(0 0.5) 2
结论：不稳定，右半平面有两个特征根。
0
(1)T1>T2 （-1，j0）
0 (2) T1<T2
已知：Gk
(s)
k(T2 s 1) ， s 2 (T1s 1)
其中：( Ta ) 或( Ta )
2）分析两种情况下系统的稳定性.
3、某最小相位系统的如图所示。
1）求传递函数 2）求剪切频率和相角裕量
G k( s )
k(10s 1)2
s2 s 1(Ts 1)
(10s 1)2
s2 s 1(0.003 s
1)
c 100 , 73.76
4、已知单位反馈系统的
（-1，j0）
0
(2)
(1)
0
（-1，j0）
已知：P 2, q 0
已知：G(s) k , p 1，q 0，绘制Nyquist曲线，系统1: k 1;系统2 : k 1。 (Ts 1)
自动控制系统习题答案
2、9 有一V-M 调速系统:电动机参数P N =2、2kW, U N =220V , I N =12、5A, n N =1500 r/min,电枢电阻R a =1、5Ω,电枢回路电抗器电阻RL=0、8Ω,整流装置内阻R rec =1、0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20,静差率S<=10%。
(1)计算开环系统的静态速降Δn op 与调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的原理图与静态结构图。
(3)调整该系统参数,使当U n *=15V 时,I d =I N ,n=n N ,则转速负反馈系数 α应该就是多少？ (4)计算放大器所需的放大倍数。
解:(1)()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯==()//12.5 3.3/0.134307.836/minN N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以,min/33.8r n cl =∆(2)(3)(4)()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α可以求得,*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法:n U U n nα=≈*,01.0150015*===n U n α/p e s K KC K α=,()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2、4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A,n N =1430r/min,Ra=0、023Ω。
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第一章 习题答案1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a,b 与c ，d 用线连接成负反馈状态；（2） 画出系统方框图。
解 (1)负反馈连接方式为:d a ↔，c b ↔；(2）系统方框图如图解1—1 所示。
1—2 题1—2图是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。
题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 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。
系统方框图如图解1—2所示。
1—3 题1-3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、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 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c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 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f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 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f u 正好等于给定电压r u .此时,0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，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c u 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。
自动控制原理试卷及答案
自动控制原理试题及答案一、填空题（每空 1 分,共15分）1、反馈控制又称偏差控制,其控制作用是通过与反馈量的差值进行的.2、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制.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（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，该系统的单位阶跃响应曲线为。
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.6、根轨迹起始于，终止于.7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为.8、PI 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,由于积分环节的引入，可以改善系统的性能. 二、选择题(每题 2 分，共20分）1、采用负反馈形式连接后，则 （ ）A 、一定能使闭环系统稳定；B 、系统动态性能一定会提高；C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除;D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能.2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 （ ).A 、增加开环极点；B 、在积分环节外加单位负反馈;C 、增加开环零点；D 、引入串联超前校正装置。
3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 （ ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升; C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。
4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ,说明 （ )A 、 型别2<v ；B 、系统不稳定；C 、 输入幅值过大;D 、闭环传递函数中有一个积分环节。
5、对于以下情况应绘制0°根轨迹的是（ ）A 、主反馈口符号为“-" ；B 、除外的其他参数变化时；C 、非单位反馈系统；D 、根轨迹方程(标准形式）为1)()(+=s H s G 。
《自动控制系统》复习题及答案
《自动控制系统》复习题及答案一、名词解释：（每小题2分，10分）1、静态环流：当可逆线路在一定的控制角下稳定工作时，所出现的环流叫做静态环流，静态环流可分为直流平均环流和瞬时脉动环流。
2、动态环流：稳定运行时并不存在，只在系统处于过渡过程中出现的环流，叫做动态环流。
3、待逆变状态：待逆变就是电力电子器件(如晶闸管)已经满足逆变工作的部分条件，但并是完全满足条件，使得逆变并不能真正得以进行。
直到逆变的直流电势大于电网的电压后，逆变才能真正进行。
4、待整流状态：指电力电子器件(如晶闸管)已部分满足整流的工作条件，整流并未真正进行时的工作状态。
直到满足整流的工作条件，整流才能真正进行。
5、自动调速：根据自动控制原理，反馈闭环控制系统是按被调量的偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，系统会自动产生纠正偏差的作用。
二、填空题（每空0.5分，5分）1、直流调速的种类有 调节电枢供电电压 ，减弱励磁磁通 ， 改变电枢回路电阻 。
3、比例调节器的输出量完全取决 比例和积分两部分之和 。
4、比例—积分调节器兼顾了系统的 快速响应 和 消除静差 的两个方面的要求，因此在自动控制系统中获得广泛的应用。
5、最大超调量是输出量与稳态值的 输出量的最大值减去稳态值 与 稳态值 之比。
6、有静差调速系统，其自动调节用 转速负反馈组成闭环的反馈控制系统 。
四、简答题（每小题3分，9分）2、试分别解释闭环频率特性与开环频率特性？答：单位反馈系统开环传递函数：G(s)=K/s(s+1)(s+5)由于系统的开环频率特性和闭环频率特性有确定的关系，对于单位反馈系统的闭环传递函数：￠（s ）=GK(S)/1+GK(S)对应闭环频率特性：￠（jw ）=GK(jw)/1+GK(jw)=M(jw)eja(w)3、电流调节器和转速调节器的作用？答：电流调节器的作用：1.对电网电压波动起及时抗干扰作用。
2.启动是保证获得允许的最大电流。
3.在转速调节过程中，使电流跟随给定电压变化。
自动控制系统习题及答案
自动控制系统习题及答案自动控制系统习题及答案自动控制系统是现代工程领域中的重要学科，它涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识。
掌握自动控制系统的理论和实践对于工程师来说至关重要。
为了帮助学习者更好地理解和应用自动控制系统的知识，下面将介绍一些常见的习题及其答案。
1. 什么是自动控制系统？自动控制系统是一种能够自动地对给定的输入信号进行处理，并产生相应的输出信号以实现特定控制目标的系统。
它由传感器、执行器、控制器和反馈回路等组成。
2. 什么是负反馈控制？负反馈控制是一种常见的控制方式，它通过将输出信号与参考信号进行比较，并根据比较结果调节系统的输入信号，使输出信号逼近参考信号。
这种控制方式能够提高系统的稳定性和鲁棒性。
3. 什么是传递函数？传递函数是描述线性时不变系统输入与输出之间关系的数学函数。
它通常用Laplace 变换表示，可以通过对系统的微分方程进行变换得到。
4. 如何计算传递函数？传递函数可以通过系统的微分方程或状态空间方程进行推导和计算。
对于线性时不变系统，可以使用 Laplace 变换将微分方程转换为代数方程，然后求解得到传递函数。
5. 什么是稳定性？稳定性是指系统在受到扰动时能够保持有限的响应，而不会发生不可控的振荡或发散。
稳定性是自动控制系统设计中一个重要的考虑因素。
6. 如何判断系统的稳定性？系统的稳定性可以通过判断系统的极点位置来确定。
对于连续时间系统，如果所有的极点实部都小于零，则系统是稳定的；对于离散时间系统，如果所有的极点模长都小于1，则系统是稳定的。
7. 什么是根轨迹？根轨迹是描述系统极点随控制参数变化的轨迹。
通过绘制根轨迹可以分析系统的稳定性、动态响应和性能。
8. 什么是频率响应？频率响应是描述系统对不同频率输入信号的响应特性。
通过频率响应可以分析系统的幅频特性、相频特性和相位裕度等。
9. 如何设计 PID 控制器？PID 控制器是一种常用的控制器，它由比例、积分和微分三个部分组成。
自动控制原理习题及答案
1. 采样系统结构如图所示，求该系统的脉冲传递函数。
答案:该系统可用简便计算方法求出脉冲传递函数。
去掉采样开关后的连续系统输出表达式为对闭环系统的输出信号加脉冲采样得再对上式进行变量替换得2. 已知采样系统的结构如图所示，，采样周期=0.1s。
试求系统稳定时K的取值范围。
答案:首先求出系统的闭环传递函数。
由求得，已知T=0.1s，e-1=0.368，故系统闭环传递函数为，特征方程为D(z)=1+G(z)=z2+(0.632K-1.368)z+0.368=0将双线性变换代入上式得+1 4 +( 7 -0.632K)=0要使二阶系统稳定，则有K＞0，2.736-0.632K＞0故得到K的取值范围为0＜K＜4.32。
3. 求下列函数的z变换。
(1). e(t)=te-at答案:e(t)=te-at该函数采样后所得的脉冲序列为e(nT)=nTe-anT n=0，1，2，…代入z变换的定义式可得E(z)=e(0)+P(T)z-1+e(2T)z-2+…+e(n )z-n+…= + e-aT z-1+2Te-2aT z-2+…+n e-naT z-n+…= (e-aT z-1+2e -2aT z-2+…+ne-naT z-n+…)两边同时乘以e-aT z-1，得e-aT z-1E(z)=T(e-2aT z-2+2e-3aT z-3+…+ne-a(n+1)T z-(n+1)+…)两式相减，若|e-aT z-1|＜1，该级数收敛，同样利用等比级数求和公式，可得最后该z变换的闭合形式为(2). e( )=答案 e( )=对e( )= 取拉普拉斯变换．得展开为部分分式，即可以得到化简后得(3).答案:将上式展开为部分分式，得查表可得(4).答案:对上式两边进行z变换可得得4. 求下列函数的z反变换(1).答案:由于所以得所以可得(z)的z反变换为e(nT)=10(2n-1)(2).答案:由于所以得所以E(z)的z反变换为e(nT)=-n-1n+2n=2n-n-1(3).答案:由长除法可得E(z)=2z-1-6z-3+10z-5-14z-7+…所以其反变换为e*( )= δ( -T)- δ( - )+1 δ( -5T)-14δ( -7 )+18δ( -9 )+…(4).答案:解法1：由反演积分法，得解法2：由于所以得最后可得z 反变换为5. 分析下列两种推导过程：(1). 令x(k)=k1(k)，其中1(k)为单位阶跃响应，有答案:(2). 对于和(1)中相同的(k)，有x(k)-x(k-1)=k-(k-1)=1试找出(2)与(1)中的结果为何不同，找出(1)或(2)推导错误的地方。
自动控制原理随堂练习答案
自动控制原理随堂练习答案一、选择题1. 在自动控制系统中，用来感知被控对象状态的装置是（ B ）。
A. 电源B. 传感器C. 执行器D. 控制器答案：B. 传感器解析：传感器是自动控制系统中用来感知被控对象状态的装置，通过将被控对象的状态转化为电信号或者其他形式的信号，提供给控制器进行处理。
2. PID控制器中的P、I、D分别代表（ C ）。
A. 位置、速度、加速度B. 功率、电流、电压C. 比例、积分、微分D. 压力、温度、流量答案：C. 比例、积分、微分解析：PID控制器是一种常用的控制器，其中P代表比例控制，I代表积分控制，D代表微分控制。
这三个控制参数可以根据被控对象的特性进行调节，以实现控制系统的稳定性和响应速度的要求。
3. 在自动控制系统中，被控对象是指（ D ）。
A. 控制器B. 传感器C. 执行器D. 需要控制的物理系统答案：D. 需要控制的物理系统解析：被控对象是指需要通过控制器来控制的物理系统，例如温度控制系统中的温度传感器感知温度值，控制器根据温度值调节执行器控制加热或者制冷设备，以达到控制温度的目标。
4. 在自动控制系统中，控制器的作用是（ B ）。
A. 感知被控对象状态B. 根据反馈信号调节执行器C. 将被控对象状态转化为电信号 D. 提供电源给被控对象答案：B. 根据反馈信号调节执行器解析：控制器是自动控制系统中的核心部份，其作用是根据传感器反馈的信号，通过对执行器的调节，改变被控对象的状态，使其达到预定的目标状态。
5. 在自动控制系统中，负反馈的作用是（ A ）。
A. 提高系统的稳定性B. 提高系统的灵敏度C. 提高系统的响应速度D. 提高系统的抗干扰能力答案：A. 提高系统的稳定性解析：负反馈是自动控制系统中常用的控制策略，其作用是通过将被控对象的输出信号与期望输出进行比较，产生误差信号，然后根据误差信号来调节执行器，以减小误差，提高系统的稳定性。
二、填空题1. 自动控制系统的基本组成部份包括传感器、控制器和（执行器）。
自动控制习题
第一章自动控制概论一、单项选择题1、采用负反馈形式连接后（)。
（分数:2分）A. 一定能使闭环系统稳定B。
系统动态性能一定会提高C。
一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除D。
需要调整系统的结构参数,才能改善系统性能正确答案：D2、按系统结构来分，控制系统可分为:开环控制，闭环控制和（）。
（分数：2分) A。
温度控制B。
压力控制C。
流量控制D。
复合控制正确答案：D3、恒值控制系统的参考量为（）。
(分数:2分)A。
常数B. 无规律变化C. 按程序设定变化D. 0 A第二章控制系统的数学模型一、单项选择题1、方框图化简时，串联连接方框总的输出量为各方框输出量的( ）。
（分数：2分）A. 代数和B. 乘积C。
平均值D. 加权平均值正确答案：B2、单位阶跃信号1（t)的拉氏变换为（）。
(分数：2分)A。
1B. 1/sC. sD. 1/（Ts+1）正确答案：B3、如果单回路单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环传递函数为:( ）。
(分数：2分）A。
G（s）/[1+G(s)］B. G(s)/[1+G(s）H（s）]C。
1/[1+G(s)]D。
1/［1+G(s）H(s)]正确答案:A4、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（）。
（分数：2分)A. 代数和B. 乘积C. 平均值D. 加权平均值正确答案：A5、令线性定常系统闭环传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（ ). (分数：2分）A. 代数方程B. 差分方程C。
特征方程D. 状态方程正确答案：C6、线性定常系统的传递函数是在零初始条件下（ )。
(分数:2分）A。
系统输出信号与输入信号之比B。
系统输入信号与输出信号之比C。
系统输出信号的Z变换与输入信号的Z变换之比D。
系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比正确答案:D7、线性定常系统的传递函数由（）决定。
（分数：2分）A。
输入信号的形式B。
初始条件C。
自动控制系统原理 课后习题及问题详解
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缺点.解答：1开环系统(1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。
用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。
(2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。
因此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优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。
它是一种按偏差调节的控制系统。
在实际中应用广泛。
⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。
1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？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馈。
闭环控制系统常采用负反馈。
由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。
例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。
1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？（1）22()()()234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+（2）()2()y t u t =+（3）()()2()4()dy t du t ty t u t dt dt +=+ （4）()2()()sin dy t y t u t tdt ω+=（5）22()()()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2()()2()dy t y t u t dt +=（7）()()2()35()du t y t u t u t dtdt =++⎰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示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。
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习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.02(100.98) 2.04(1)n n s n rpm D s ∆==⨯⨯=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ∆=，且在不同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下）max 0max 1500151485N n n n =-∆=-= min 0min 15015135N n n n =-∆=-= max min 148513511D n n ===2) 静差率 01515010%N s n n =∆==2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。
如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R Ce rpm ∆==⨯+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少?解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）*(1)2158.82150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=⨯⨯+⨯⨯=(2) 8.8215264d U V =⨯⨯=,开环输出电压是闭环的22倍(3) *(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=⨯+⨯⨯⨯=2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解： 1）max min 150015010D n n ===[(1)]15000.05[10(10.05)]7.89/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯-=2）()/1100/7.89111.7op cl K n n =∆∆-=-=2.8 某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？ 解： ()()12881511=⨯+=∆+=∆cl op n K n如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：()()rpm K n n op cl 13.4301/1281/=+=+∆=∆在同样静差率要求下，D 可以扩大937.1/21=∆∆cl cl n n 倍2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V , I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？（4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/e N N a N C U I R n V r=-⨯=-⨯==/12.5(1.50.81)/0.134307.836/min op N e n I R C r ∑∆=⨯=⨯++=满足调速范围D=20，静差率S<=10%，则要求()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆≤-=⨯=（）所以，min /33.8r n cl =∆ （2）（3）n U U n nα=≈*，01.0150015*===n U n α （4）()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=/p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2.10 在题2.9的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流N dbl I I 2≤，临界截止电流N dcr I I 2.1≥，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。
这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？解：（1） A I I N dbl 252=≤，A I I N dcr 152.1=≥s com s com dcr R U R U I /15/=⇒=()()Ω=⇒+=⇒+≈5.1/1525/*s s com s com n dbl R R U R U U I ，V U com 5.225.115=⨯= （2）()(/3) 1.0 1.50.8/3 1.1,(/3)1.1,s s R R R R ∑∑=++=Ω>=Ω不符合要求，取需加电流反馈放大器由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。
要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。
为此， 取 1.1sR=Ω，则15 1.116.5com dcr s U I R V =⨯=⨯=（3） 当dcr d I I >时，有()[]()()[]()[]()()()[]()()()[]K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=+-+--+=1/1/1/1/1/**当n=0时，()()()**//dbl p s n i com p s i s n i com i s I K K U K U R K K K R U K U K R =++≈+()()251516.5/1.115/22.513.5 1.36i i i K K K =+⇒=-=2.11在题2.9的系统中，若主电路电感L=50mH ，系统运动部分的飞轮惯量22GD =1.6Nm ，整流装置采用三相零式电路，试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数是多少？解： mH L 50=，226.1Nm GD =， 3.3R ∑=Ω，0.134/e C V rpm =()()2/0.05/3.30.015/375 1.6 3.3/3750.1340.13430/3.145.28/64.330.0820.00333l m e m s T L R sT GD R C C s T s∑∑=====⨯⨯⨯⨯===()()222/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52l m l s s s K T T T T T T ⎡⎤⎡⎤<++=⨯++⎣⎦⎣⎦⎡⎤=+=⎣⎦（）可见与前面的K>35.955相矛盾，故系统不稳定。
要使系统能够稳定运行，K 最大为30.52。
2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=，A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =1.5Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电阻L R =0.8Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。
(1)系统开环工作时，试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。
(2)当30=D ，%10=s 时，计算系统允许的稳态速降。
(3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求30=D ，%10=s ，在VU n 10*=时N d I I =，N n n =，计算转速负反馈系数α和放大器放大系数p K 。
解：（1）()()/22015.6 1.5/15000.1311min/e N N a N C U I R n V r =-⨯=-⨯=()min 0min /15.6 3.3/0.1311392.68/min 1500/3050/392.68/392.685088.7%op N e op n I R C r n s n n ∑∆=⨯=⨯====∆∆=+=（2）()()/1150010%/30*90% 5.56/min cl N n n s D s r ∆≤-=⨯=（） （3）*100.00671500n U n α=== ()()/1392.68/5.56169.6op cl K n n =∆∆-=-=/69.60.1311/(350.0067)38.9p e s K KC K α==⨯⨯=2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率MHz 1f 0=，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M 法测速时间为0.01s ，求转速min /r 1500n =和min /r 150n =时的测速分辨率和误差率最大值。