自动控制系统(5习题)
自动控制原理习题及解答
对于本例，系统的稳态误差为
本题给定的开环传递函数中只含一个积分环节，即系统为1型系统，所以
系统的稳态误差为
解毕。
例3-21控制系统的结构图如图3-37所示。假设输入信号为r(t)=at( 为任意常数)。
解劳斯表为
1 18
8 16
由于特征方程式中所有系数均为正值，且劳斯行列表左端第一列的所有项均具有正号，满足系统稳定的充分和必要条件，所以系统是稳定的。解毕。
例3-17已知系统特征方程为
试判断系统稳定性。
解本例是应用劳斯判据判断系统稳定性的一种特殊情况。如果在劳斯行列表中某一行的第一列项等于零，但其余各项不等于零或没有，这时可用一个很小的正数ε来代替为零的一项，从而可使劳斯行列表继续算下去。
（3）写中间变量关系式
式中，α为空气阻力系数 为运动线速度。
（4）消中间变量得运动方程式
（2-1)
此方程为二阶非线性齐次方程。
（5）线性化
由前可知，在＝0的附近，非线性函数sin≈，故代入式（2-1）可得线性化方程为
例2-3已知机械旋转系统如图2-3所示，试列出系统运动方程。
图2-3机械旋转系统
解：（1）设输入量作用力矩Mf，输出为旋转角速度。
运动方程可直接用复阻抗写出：
整理成因果关系：
图2-15电气系统结构图
画结构图如图2-15所示：
求传递函数为：
对上述两个系统传递函数，结构图进行比较后可以看出。两个系统是相似的。机一电系统之间相似量的对应关系见表2-1。
表2-1相似量
机械系统
xi
x0
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。
自动控制原理第五章习题及答案
第五章习题与解答5-1试求题5-1图(a)、(b)网络的频率特性。
u r R1u cR2CR2R1u r u c(a) (b)题5-1图R-C网络解（a)依图：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+==+=++=++=2121111212111111221)1(11)()(RRCRRTCRRRRKsTsKsCRsCRRRsUsUrcττωωτωωωωω11121212121)1()()()(jTjKCRRjRRCRRjRjUjUjGrca++=+++==(b)依图：⎩⎨⎧+==++=+++=CRRTCRsTssCRRsCRsUsUrc)(1111)()(2122222212ττωωτωωωωω2221211)(11)()()(jTjCRRjCRjjUjUjGrcb++=+++=="5-2某系统结构图如题5-2图所示，试根据频率特性的物理意义，求下列输入信号作用时，系统的稳态输出)(tcs和稳态误差)(tes（1）tt r2sin)(=（2）)452cos(2)30sin()(︒--︒+=ttt r题5-2图反馈控制系统结构图解 系统闭环传递函数为: 21)(+=Φs s 频率特性:2244221)(ωωωωω+-++=+=Φj j j 幅频特性: 241)(ωω+=Φj相频特性: )2arctan()(ωωϕ-=-系统误差传递函数: ,21)(11)(++=+=Φs s s G s e则 )2arctan(arctan )(,41)(22ωωωϕωωω-=++=Φj j e e（1）当t t r 2sin )(=时,2=ω，r m =1则 ,35.081)(2==Φ=ωωj 45)22arctan()2(-=-=j ϕ4.1862arctan )2(,79.085)(2====Φ=j j e e ϕωω )452sin(35.0)2sin()2(-=-Φ=t t j r c m ss ϕ)4.182sin(79.0)2sin()2(+=-Φ=t t j r e e e m ss ϕ （2） 当 )452cos(2)30sin()(︒--︒+=t t t r 时: ⎩⎨⎧====2,21,12211m m r r ωω5.26)21arctan()1(45.055)1(-=-===Φj j ϕ 4.18)31arctan()1(63.0510)1(====Φj j e e ϕ>)]2(452cos[)2()]1(30sin[)1()(j t j r j t j r t c m m ss ϕϕ+-⋅Φ-++⋅Φ=)902cos(7.0)4.3sin(4.0--+=t t)]2(452cos[)2()]1(30sin[)1()(j t j r j t j r t e e e m e e m ss ϕϕ+-⋅Φ-++⋅Φ=)6.262cos(58.1)4.48sin(63.0--+=t t5-3 若系统单位阶跃响应 h t e e t tt()..=-+≥--11808049试求系统频率特性。
自动控制原理典型习题(含答案)
自动控制原理习题一、(20分)试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以：32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，四．（121m -=222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求（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。
解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率10101==c c ωω而相角裕度︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ= 故系统稳定性不变。
由时域指标估算公式可得)11(4.016.0-+=σoo=o o 1σ（1（2（2）121)(=s G 2函数。
1、的输出量不会对系统的控制量产生影响。
开环控制结构简单、成本较低、系统控制精度取决于系统元部件、抗干扰能力较差。
（２分）2、根轨迹简称为根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。
（３分）系统根轨迹起始于开环极点，终至于开环零点。
（２分）二、看图回答问题（每小题10分，共20分）1、解：结论：稳定（２分）理由：由题意知系统位于s 右半平面的开环极点数0=P ，且系统有一个积分环节，故补画半径为无穷大，圆心角为2122πππ-=⨯-=-v 的圆弧，则奈奎斯特曲线如图1示，（３分）由图可知系统奈奎斯特曲线包围(-1,j0)点的圈数为000=-=-=-+N N N ，（３分）由奈奎斯特稳定判据，则系统位于s 右半平面的闭环极点数02=-=N P Z ，（２分）故闭环系统稳定。
自动控制习题
2. 一控制系统的单位阶跃响应为
c(t) = 1 + 0.2e−60t − 1.2e−10t
(1) 求系统的闭环传递函数；(2) 计算系统的无阻尼自然频率 ωn 和系统阻尼比 ζ。 3. 已知二阶系统的单位阶跃响应为
(1)
G1(s)
=
100 s(s2+8s+24)
(2)
G2(s)
=
10(s+1) s(s−1)(s+5)
试判别它们相应闭环系统的稳定性。
6. 已知闭环系统的特征方程如下
s4 + 4s3 + 13s2 + 36s + K = 0
试确定系统稳定的 K 值范围。
7. 一单位馈控制系统的开环传递函数为
10 G(s) =
习题 4 频率响应法
1. 设一单位反馈控制系统的开环传递函数为 9
G(s) = s+1
试求系统在下列输入信号作用下的稳态输出。 (1) r(t) = sin(t + 30◦) (2) r(t) = 2 cos(2t − 45◦) (3) r(t) = sin(t + 30◦ − 2 cos(2t − 45◦)
图 7: 开环对数幅频特性
6
习题 5 控制系统的校正与综合
1. 设一最小相位系统固有部分 G0(s) 的对数幅频特性如图 8中的虚线所示，采用串联校正 后系统的开环对数幅频特性如图 8中的实线所示。 (1) 写出串联校正装置的传递函数； (2) 求校正后系统的相位裕量 γ。
图 8: 校正前与校正后对数幅频特性曲线的对比 2. 为使图 9所示系统的闭环主导极点具有 ζ = 0.5 和 ωn = 3s−1，试确定 K，T1 和 T2。
(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。
自动控制原理典型习题含答案
自动控制原理习题一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。
解：所以： 32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在s 平面右半部的极点个数。
(要有劳斯计算表)解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。
三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=0.25s,试求：（1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ;（3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值解：（1）求出系统的闭环传递函数为：因此有：（2） %44%100e %2-1-=⨯=ζζπσ（3）为了使σ%=16%，由式可得5.0=ζ，当T 不变时，有：四．（15分）已知系统如下图所示，1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。
2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。
解① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -=②渐进线1条π ③入射角同理 2ϕ2135sr α=-︒④与虚轴交点，特方 32220s Ks Ks +++=，ωj s =代入222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
要求（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。
解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率 1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率 10101==c c ωω而相角裕度 ︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ=故系统稳定性不变。
自动控制理论第五章习题汇总
自动控制理论第五章习题汇总填空题1、系统的频率响应与正弦输入信号之间的关系称为频率响应2、在正弦输入信号的作用下，系统输入的稳态分量称为频率响应简答题：5-2、什么是最小相位系统及非最小相位系统？最小相位系统的主要特点是什么？答在s平面上，开环零、极点均为负实部的系统称为最小相位系统；反之，开环零点或极点中具有正实部的系统称为非最小相位系统。
最小相位系统的主要特点是：相位滞后最小，并且幅频特性与相频特性有惟一的确定关系。
如果知道最小相位系统的幅频特性，可惟一地确定系统的开环传递函数。
5-3、什么是系统的频率响应？什么是幅频特性？什么是相频特性？什么是频率特性？答对于稳定的线性系统，当输入信号为正弦信号时，系统的稳态输出仍为同频率的正弦信号，只是幅值和相位发生了改变，如图5-3所示，称这种过程为系统的频率响应。
图5-3称为系统的幅频特性，它是频率的函数；称为系统的相频特性，它是频率的函数：称为系统的频率特性。
稳定系统的频率特性可通过实验的方法确定。
计算题5-1、设某控制系统的开环传递函数为)()(s H s G =)10016()12.0(752+++s s s s 试绘制该系统的Bode 图，并确定剪切频率c ω的值。
解：Bode 图如下所示剪切频率为s rad c /75.0=ω。
5-2、某系统的结构图和Nyquist 图如图(a)和(b)所示，图中2)1(1)(+=s s s G 23)1()(+=s s s H 试判断闭环系统稳定性，并决定闭环特征方程正实部根的个数。
解：由系统方框图求得内环传递函数为：ss s s s s s H s G s G +++++=+23452474)1()()(1)( 内环的特征方程：04742345=++++s s s s s由Routh 稳定判据：1:0310:16:44:171:01234s s s s s由此可知，本系统开环传函在S 平面的右半部无开环极点，即P=0。
电力拖动自动控制系统-第五版 课后习题答案
习题解答（供参考）2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？解：减小控制电压，使U g1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d ，电机流过反向电流，电机进入制动状态。
0≤t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on ≤t<T 期间U g2为正，VT2导通，流过反向制动电流。
因此在制动状态时，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。
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：10000.022.04(1)100.98n n n rpm 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min 1500m ax 0r n =，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 maxminn D n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n rpm =-∆=-= min 0min 15015135N n n n rpm =-∆=-=max min 148511135n D n ===2) 静差率 min 1510%150N n s n ∆===2.4 直流电动机为N P =74kW, N U =220V ，N I =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： 2203780.0230.1478/1430N N a e N U I R C V rpm n --⨯===378(0.0230.022)1150.1478N e I R n rpm C ⨯+∆===当s=20%时 14300.23.1(1)115(10.2)N n s D n s ⨯===∆-⨯-当s=30%时 14300.35.33(1)115(10.3)N n s D n s ⨯===∆-⨯-2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
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)
(完整版)自动控制原理习题集
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（ 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( d ）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（ d )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（ d )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 。
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。
《自动控制原理》第5章习题答案
jω
期望极点
期望极点
− p3
j
600
j0.58
− p2
-1
− p1
0 -j
-3
-2
σ
-2
19.150 -1
40.880 0.33 0
119.640
校核相角条件： 根据在图中主导极点位置的近似值－0.33 ± j 0.58 和开环极点的位置， 作由各开环极点到期望主导极点的向量，
Φ = －119.640 －40.880 －19.150 = －179.670≈－1800
− p2
-10 -5
− p1
0
σ
②计算期望主导极点位置。
超调量σ％ ≤ 20％，调整时间 ts ≤ 0.5s
4
ζω n
= 0.5s ， ζω n = 8
σ%=e
−
ζπ
1−ζ 2
= 0.2 ， ζ = 0.45 ， θ = 63.2 0
故，期望主导极点位置， s1, 2 = −8 ± j15.8
期望极点
Gc ( s ) =
4，控制系统的结构如图 T5.3 所示，Gc(s)为校正装置传递函数，用根轨迹法设计校正装置，
使校正后的系统满足如下要求，速度误差系数 Kv ≥ 20，闭环主导极点 ω n = 4 ，阻尼系数 保持不变。
R(s)
+ -
Gc(s)
4 s ( s + 2)
Y(s)
图 T5.3
解：①校核原系统。
14
+20
0dB
1
Φ (ω ) 度
900 00
5
ω rad/s
ω rad/s
2，控制系统的结构如图 T5.1 所示，试选择控制器 Gc(s)， 使系统对阶跃响应输入的超调量
自动控制原理及系统练习题
<<自动控制原理及系统>>练习题一、选择题（以下小题中各项只有一个选项是正确的，请把正确答案写在括号中）1．经典控制理论研究的对象是 （ C ）A 多输入多输出系统B 非线性系统C 线性定常系统D 多输出的非线性系统2．单位脉冲信号的拉式变换为 （ C ） A 1SB 21SC 1D 2S 3．开环控制的特征是 ( C. )A.系统无执行环节B.系统无给定环节C.系统无反馈环节D.系统无放大环节4．自动跟踪系统按给定值的变化来划分，属于 （ B ）A 定值控制系统B 随动控制系统C 程序控制系统D 闭环控制系统5.对于自动控制系统的输出响应，我们总是希望系统为 （ B ）A 非周期响应B 衰减振荡响应C 等幅振荡响应D 发散振荡响应6. 典型二阶系统的单位阶跃响应和ζ有关，1<ζ属于 （ A ）A 过阻尼B 无阻尼C 临界阻尼D 欠阻尼7. 对于空调控温这个自动控制系统，请指出它的被控变量是哪个 （ B ）A 空调器B 房内温度C 房间D 房间里的人8. 描述控制系统可以用数学模型来表达，典型控制系统中最常用的为（ B ）A 微分方程B 传递函数C 系统结构图D 响应曲线9.Ⅱ型控制系统的对数幅频特性曲线中，低频段的斜率为 （ -40 ）A -20B -40C 20D 4010.在工程中，对于二阶系统的最佳性能所对应的阻尼比为 （ D ）A 0.5B 0.8C 0.3D 0.70711.在应用频率特性法设计自动控制系统时，通常希望其对数幅频特性L(ω)曲线在过零分贝线时的斜率为 ( A. )A.-20dB/decB.+20dB/decC.0dB/decD.-40dB/dec12.若系统的开环传递函数为2)s(5s 10+，则它的开环增益为 ( D )A.10B.2C.1D.513.某环节的传递函数为1Ts K+，它的对数幅频率特性L(ω)随K 值增加而 ( A. )A.上移B.下移C.左移D.右移14．一阶系统的单位阶跃响应为 （C ． ）A ．等幅振荡B ．水平直线C ．按指数规律单调上升曲线D ．斜率为1／T 的斜直线15.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对 ( A )进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。
自动控制原理习题
第一套一、单项选择填空（每小题4分，共20分） 1. 系统不稳定时，其稳定误差为（ ）1）+∞ 2）-∞ 3）0 4）以上都不对 2. ２-１-２型渐近对数幅频特性描述的闭环系统一定（ ）1）稳定 2）不稳定 3）条件稳定 4）说不清 3. 由纯积分环节经单位反馈而形成的闭环系统超调量为（ ） 1）0 2）16.3% 3）无超量 4）以上都对 4. 描述函数描述了（ ）系统的性能。
1）非线性系统 2）本质非线性系统 3）线性、非线性系统 4）以上都错 5. 采样周期为（ ）的系统是连续系统。
１）０ ２）∞ ３）需经严格证明 ４）以上都错 二、简化结构图求传递函数C(s)/R(s) (每小题８分，共１６分)1.2.三、单位负反馈系统的零初始条件下的单位阶跃响应为 (每小题5分，共20分)1. 析开环、闭环稳定性；2. 超调量；3. 求Δ＝±0.02L(∞)时，调节时间；4. 求阶跃响应时的稳态误差。
四、单位负反馈系统的开环传递函数为 (每小题８分，共１６分)1. 绘制闭环根轨迹图；2. 决定闭环稳定的k 1的范围。
五、单位负反馈系统开环传递函数为 (每小题８分，共１６分)1. 绘制开环伯德图；2. 分析闭环稳定性。
0≥ +-=--t tg t e t C t )220sin(1)(15)1)(3()(1++=s s s k s G )1()(21++=s s s k s G第四套一、对自动控制系统基本的性能要求是什么？其中最基本的要求是什么？（5分）二、已知系统结构图如图1所示。
（20分） 1）求传递函数E(s)/R(s) 和 E(s)/N(s)。
2）若要消除干扰对误差的影响（即E(s)/N(s)=0），问G 0(s)=?图1三、已知系统结构图如图2所示，要求系统阻尼比0.6ζ=。
（20分） 1）确定K f 值并计算动态性能指标t p ，σ%，t s ； （提示：p dt πω=，%p e σ=4s nt ζω=）2）求在r （t ）=t ，作用下系统的稳态误差。
电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答案
电力拖动自动控制系统运动控制系统第五版课后练习题含答
案
一、单选题
1.答案：A
2.答案：B
3.答案：D
4.答案：A
5.答案：B
6.答案：C
7.答案：D
8.答案：B
9.答案：A
10.答案：C
二、多选题
1.答案：ABD
2.答案：ACD
3.答案：AD
4.答案：ABC
5.答案：ABCD
三、判断题
1.答案：正确
2.答案：错误
3.答案：正确
4.答案：错误
5.答案：错误
四、简述题
1.答案：
运动控制系统是指一种能够对运动进行控制和调节的系统。
它主要由控制单元、执行机构和传感器三部分组成。
其中，控制单元可用PLC或电脑实现，执行机构可以是电动机、液压机、气动机等，传感器则负责感知物体的位置、速度等信息，并将这些信息反馈给控制单元。
2.答案：
电力拖动自动控制系统主要由电动机、变频器、PLC等组成。
其中，电动机作
为执行机构，通过变频器调节电机的转速和转矩；PLC则作为控制单元，利用编程
对电机进行精确的控制和调节，以实现系统所要求的功能。
五、计算题
1.答案：500转/分
2.答案：1000N
3.答案：50N·m
4.答案：12.5次/min
5.答案：750W
以上为本次课后练习题的答案，希望大家认真做好每一道题，提升自身的运动控制能力。
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。
自动控制原理黄坚第二版第五章习题答案
5-4 已知系统的开环幅频率特性曲线， 写出传递函数并画出对数相频特性曲线。
(a) 20lgK=20 K=10
G(s)=(0.11s0+1)
L(ω ) dB
20
20lgK
0
10
-20dB/dec
ωc ω
(b) 20lgK=-20 K=0.1
G(s)=(0.0150ss+1)
L(ω ) dB
01
10 20
(e)
p=0
Im υ=1
-1
ω=0
0
Re
ω=0+
系统稳定
p=0
(e)
Im -1 0
υ=1
ω=0 Re
(f)
ω=0 -1
Im p=1 υ=0
0 Re
系统稳定
(a) p=1
-1
Im υ=0
ω=0
0
Re
系统稳定 ω=0+
系统不稳定
第五章习题课 (5-17)
5-17 已知系统开环幅频率特性曲线(1)写出
传递函数。(2)利用相位裕量判断稳定性(3)
ω1=0.1 ω2=0.2 ω3=15
相频特性曲线：
-40dB/dec
40
-60dB/dec
20
0 0.1 0.2 1 -20
-40dB/dec
φ (ω )
ω=0
φ (ω )=-180o
0 -90
15
ω
-60dB/dec
ω
ω=∞ φ (ω )=-270o -180 -270
第五章习题课 (5-4)
0
1 10 50 100ω
G(s)=(s+1)(0.12s+511)(0.01s+1)
自动控制原理期末考试题5
第五章 频率响应法习题及解答5-1 设系统开环传递函数为1)(+=Ts K s G今测得其频率响应，当ω=1rad/s 时，幅频2/12)(=j G ，相频︒-=45)(j ϕ。
试问放大系数K 及时间常数T 各为多少? 解：已知系统开环传递函数()1K G s Ts =+则频率特性：()1K G j Tj ωω=+幅频特性：()G j ω=相频特性：()arctan T ϕωω=-当1/rad s ω=时，()G j ==()arctan 45j T ϕ=-=-则有12K =,1T =。
5-2 设单位反馈系统的开环传递函数为11)(+=s s G当闭环系统作用有以下输入信号时，试求系统的稳态输出。
(1) t t r sin )(= (2))2cos(2)(t t r =(3) )2cos(2sin )(t t t r -=解：系统闭环传递函数为：1()2s s φ=+频率特性：2212()244j j j ωφωωωω-==++++幅频特性：()j φω=相频特性：()arctan()2ωϕω=- （1） 当()sin r t t =时，则1ω=，11R =则 1()0.45j ωφω===，1(1)arctan()26.52j ϕ=-=-[]1()(1)sin (1)0.45sin(26.5)s C t R j t j t φϕ=⋅+=-（2） 当()2cos(2)r t t =时，则2ω=，22R =则1(2)0.35j ωφ===，2(2)arctan()452j ϕ=-=-[]2()(2)cos 2(2)0.7cos(245)s C t R j t j t φϕ=⋅+=-（3） 当()sin 2cos 2r t t t =-时，[][]12()(1)sin (1)(2)cos 2(2)s C t R j t j R j t j φϕφϕ=+-+0.45sin(26.5)0.7cos(245)t t =---5-3 若系统单位阶跃响应为t t e e t h 948.08.11)(--+-=0≥t试求系统的频率特性。
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第二部分：综合研究性习题
一、创建工程画面与组态工程画面有什么区别？ 解：创建工程画面主要完成确定操作单元型号(触摸屏种类、型号)及其 与通讯的PLC型号。 组态工程画面主要使用静态元素和动态元素组合完成人与机器都能 认识画面。 二、在设计控制柜外壳时，基本设计原则是什么？ 解：控制柜外壳基本的设计原则是： 1、发热量最大的器件放在控制柜的上部 2、易损部件下方不能放置控制器件 3、发热量较小并且重量最重的器件放在控制柜的下部
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10
第一部分：基础性习题(P351)
【5—1】 在HMI设计中用手动操作的器件文字说明，应在器件的什么方位 上？为什么？ 答：为了确保操作人员自己操作无误和便于监视操作人员操作，所以在 HMI设计中用手动操作的器件文字说明，应在器件的上方位。
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11
第一部分：基础性习题(P351)
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三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的
答案填到括号中）
1、人们对上图所示的两条红线的实际绘制长短问题，有如下争论： A) 人的视错觉把两条长度相等的红线看成了长度不相等的线（ √ ） B）人的正负迁移性把两条长度相等的红线看成了长度不相等的线（ C）根据视觉物体“远小近大”的制图原则，左红线确实比右红线短（ D）人没有产生视错觉，这两条红线原本就是两条不相等的线（
C) 图 (C)所示控制系统器件的安装方法是正确的 （ √ ） D) 图 中所示控制系统器件的安装方法都是正确的 （
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）
6
三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的
答案填到括号中，）
4、上图是某自动控制系统HMI中的两个画面，屏幕下层控制按钮选择 同一结构，同一颜色，同一位置的原因是： A）为了满足人的学习的正迁移性 。（ B）为了画面的美观和色调的统一 。（ C）设计人员的各个爱好 。 （ ） ） ）
调速器运行时控制柜门打开, 导致灰 尘等进入控制柜中, 影响调速器的正
常运行
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再见!
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三、调速器不正确的电气安装案例分析
1、柜体布局与布线
实例2 ： 存在的问题分析： 上下调速器之间没有安装隔热罩 调速器的安装空间不足 调速器与控制系统之间没有隔离 措施 制动电阻导线走线不规范， 人员 易碰到高压电压。功率电缆和信 号电缆相互交叉
2012-8-22
2012-8-22
） ）
）
4
三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的
答案填到括号中）
2、某自动控制系统HMI离线模拟器变量表如上图所示，根据此表试分 析选择下述结论：
A) 被模拟的物体每隔1秒移动20数字的位置（
B）被模拟的物体每隔10秒移动20数字的位置（ C）被模拟的物体每隔1秒移动2数字的位置（ √
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第一部分：基础性习题(P351)
【5—6】图习题—6是某化工反应罐 触摸屏显示画面，当手触摸反应 罐中上部时液体上升；当手触摸 反应罐中下部时液体下降。实现 此功能是一些什么组态元件？
答：实现此功能组态元件是：“棒
图”和“多状态设定”组件。 【5—7】如何使触摸屏画面显示电
动机的实际转速？
D）此触摸屏里的项目文件在下载前没有激活“允许上载”功能或该触
摸
屏没有插入CF卡。（ √ ）
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8
四、问题分析
1、某工厂自动控制ห้องสมุดไป่ตู้统的控制 柜图所示。试分析存在的问题。 调速器上部有易损部件接触 器，调速器发热大不能放置在 控制柜的低部。 如果调速器发热量不大，
上部也没有易损部件，也不应
该放置最低部。如果放在低部， 车间清扫卫生时，水容易通过
通气孔溅入到调速器上。
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四、问题分析
2、在异地计算机上使用的“*.eob”文件，为什么有时不能正常打开？ 答：没有使用EB500组态软件的压缩及解压缩功能。 当编写好的程序需要发送到异地时(如通过E-mail的方式发给用 户等)，如果使用了EB500组态软件上自带的压缩功能，就可以使收 件人很方便地打开程序。如果没有使用EB500组态软件上自带的压 缩功能，而直接将“*．eob”文件发送出去的话，则在异地打开时， 就有可能发生因为异地的计算机上没有与该文件同样的图库而打不 开的现象。
第5章 控制系统的人机界面设计及触摸屏的使用方法 习 题 课
一、判断题(请判断下述论述的正误，在正确论述后的括号内 划“√”，在错误论述后的括号内划“×”。）
1、在HMI设计中用手动操作的器件文字说明，应在器件的上方位。 ( √ ) 2、动态显示元素的特点是：在屏幕上不断的变化显示 。(× ) 3、在HMI设计中控制件与其相应的显示应尽可能的靠近 。( √ ) 4、在HMI设计中外部变量的数据类型可以由组态软件来设计。 ( × )
）
） ）
D）被模拟的物体每隔10秒移动2数字的位置（
2012-8-22
）
5
三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的
答案填到括号中，）
3、上图是某控制系统的三种控制柜的安装方法，选出你正确的结论 ： A) 图 (A)所示控制系统器件的安装方法是正确的 。（ B) 图 (B)所示控制系统器件的安装方法是正确的 （ ） ）
答：将触摸屏上数字或图形变量接 与反映电动机的变量连接。
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14
第一部分：基础性习题(P351)
【5—8】当需要在触摸屏中再现小车(使用符号库中的小车)的运动时，应 该如何设计小车画面属性和功能参数？ 答： 如果使用符号库中的小车，单纯显示小车的运动时，只要将小车显 示位置变量与PLC中的变量连接就能实现此功能。其属性和功能参数无 需改动。
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二、填空题(在括号内或待画图内填写适当的词语或绘制曲线 使下面的结论或波形正确。)
1、显示元件分为（ 动态 ）显示元件和（静态 ）显示元件。 2、内部变量存储在（ HMI ）设备存储器中，与（ PLC无）连接关系。 3、具有相互（ 清屏 ）能力的满屏幕窗口称为（基本 ）窗口。 4、为了测试组态完成的项目功能采用如下三种模拟调试方法： 一是，（ 离线 ）模拟； 二是，（ 在线）模拟； 三是，（ 集成）模拟。 5、 MT500系列触摸屏具有（工程）密码和（窗口）安全密码两种密码 保护功能。
17
三、调速器不正确的电气安装案例分析
1、柜体布局与布线 实例3 ： 存在的问题分析：
上下调速器之间没有安装隔
热罩 调速器之间的安装空间不足
调速器不应放在PLC之下
控制电缆与动力电缆不能同 走一个走线槽
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三、调速器不正确的电气安装案例分析
2、调速器的通风冷却 实例4： 存在的问题分析：
【5—3】什么是静态显示元素？它有什么特点？ 答：静态显示元素是没有链接到PLC或网络上的文本块和图形。它们的特 点是在触摸屏上运行时这些元素保持静止。 【5—4】什么是动态显示元素？它有什么特点？ 答：动态显示元素可以通过变量链接到PLC或网络上。它们的特点是在触 摸屏上运行时能根据所链接变量的变化情况能自动地跟随变化。
5、WinCC Fleexible的创建项目就是为了设置画面的结构。(× )
6、为了保持控制柜的平衡，最重的器件应该放置在柜内最底层。(× ) 7、离线模拟就是用个人计算机查检、调试HMI的全部功能。(× )
8、如果有操作单元和PLC，就不需要使用在线模拟这种调试方法。(× )
9、当启用窗口安全密码后，所有的窗口都不能随意打开。(× )
【5—2】 在HMI设计中控制件与其相应的显示为什么要应尽可能的靠近？ 控制件应在显示器件的什么方位上？ 答：为了方便操作、减少操作失误和尽可能的延缓操作人员的疲劳产生， 所以在HMI设计中控制件与其相应的显示器件尽可能的靠近。 另一答案见P304
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第一部分：基础性习题(P351)
柜体设计不合理，不符合调速器 安装的上下预留空间尺寸 调速器的风道被电缆槽挡住，影 响调速器的通风 柜体太小且密封，柜体所选风机 太小， 风量不够，会造成调速器严重过热。
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三、调速器不正确的电气安装案例分析
2、调速器的通风冷却 实例5： 存在的问题分析：
柜体冷却风扇和过滤网无任何作用
D）为了避免人的学习的负迁移性 。（ √ ）
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三、选择题（请在每个题目给出的四个选项中选择一个正确的
答案填到括号中，）
5、当不能上载基于Windows的触摸屏里的项目文件时，可能的原因是： A）此触摸屏里的项目文件在下载前启用了工程密码。（ ） ） ）
B）此触摸屏里的项目文件在下载前没有激活“允许上载”功能。（ C）此触摸屏里的项目文件在下载前该触摸屏没有插入CF卡。 （