杭电自动控制原理
杭电自动控制原理第三章.ppt
dt
dt 2
dt 3 2
上述几种典型响应有如下关系：
积分
积分
单位脉冲
单位阶跃
函数响应
函数响应
微分
微分
单位斜坡 函数响应
积分
单位抛物线 函数响应
微分
2019/11/22
《自动控制原理》 第三章 时域分析
18
5. 正弦函数
r(t) Asint
r(t )
2
0
t
式中A为振幅，ω为角频率。
其拉氏变换为
*自由响应：也叫固有响应，由系统本身特性决定的，和外加 激励形式无关。对应于齐次解。 *强迫响应：形式取决于外加激励。对应于特解。
2019/11/22
《自动控制原理》 第三章 时域分析
26
5. 利用拉氏反变换求解微分方程（零初始条件）
G(s) C(s) N (s) R(s) D(s)
R(s) P(s) Q(s)
2019/11/22
《自动控制原理》 第三章 时域分析
21
究竟采用哪种典型信号来分析和研究系统，可 以参照系统正常工作时的实际情况。
如控制系统的输入量是突变的，采用阶跃信号，如室 温调节系统。 如控制系统的输入量是随时间等速变化，采用斜坡信 号作为实验信号。 如控制系统的输入量是随时间等加速变化，采用抛物 线信号，如宇宙飞船控制系统。 如控制系统为冲击输入量，则采用脉冲信号。 如控制系统的输入随时间往复变化时，采用正弦信号。
C(s) G(s)R(s) N(s) P(s) D(s) Q(s)
用部分分式展开
n
C(s)
Ai
l
Bk
i1 s si k 1 s sk
杭电自动控制原理
【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、第一题（判断题，正确的打√，错误的打×。
每小题1分，共10分）1.在控制系统中，直接改变控制变量的装置称为控制器或控制元件。
（×）2.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。
（×）3.状态空间描述是线性定常系统的一种内部描述模型。
（√）4.线性定常系统的单位脉冲响应对应系统传递函数的拉普拉斯反变换。
（√）5.阻尼比为0的二阶系统称为临界阻尼系统。
（×）6.Ⅰ型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。
（×）7.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。
（√）ω=时，开环幅相8.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0特性曲线（Nyquist图）从实轴开始。
（√）9.PI控制是一种相位超前校正方式。
（×）10.线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。
（√）一、判断题，正确的打√，错误的打×。
（每小题1分，共10分）11.反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。
（×）12.只有当系统中所有元件的输入——输出特性是非线性的，这系统才称为非线性控制系统。
（×）13.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。
（×）14.典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。
（×）15.对于Ⅱ型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。
（√）16.若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。
（√）17.频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。
（×）18.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和积分环节决定（√）19.PD环节控制是一种相位滞后校正方式。
（×）20.如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点，则状态是完全可控的。
杭电自控实验报告
自动控制原理实验报告班级：12063012姓名：成思屹学号：3.1典型环节的模拟研究3.1.1典型环节的模拟研究一、实验目的1.了解和掌握各典型环节模拟电路的构成方法、传递函数表达式及输出时域函数表达式。
2.观察和分析各典型环节的阶跃响应曲线，了解各项电路参数对典型环节动态特性的影响。
（1）观察比例环节的阶跃响应曲线R0 R1 输入Ui比例系数K计算值测量值200K 100K 4V 0.5 200K 4V 150K 100K 2V 2 200K 1V 4截图依次如下：（2）观察惯性环节的阶跃响应曲线R0 R1 C 输入Ui比例系数K 惯性常数K 计算值测量值计算值测量值200K 200K 1U4V1 0.2 2U 1 0.450K 100K1U2V 2 0.1 200K 1V 4 0.2截图依次如下：（3）观察积分环节的阶跃响应曲线 R0 C输入Ui 积分常数Ti 计算值 测量值200K 1U1U 2U100K 1U2U截图依次如下：（4）观察比例积分环节的阶跃响应曲线R0 R1 C 输入Ui比例系数K 积分常数Ti计算值测量值计算值测量值200K200K1U1V12U 1100K1U 22U 2截图依次如下：3.1.2二阶系统瞬态响应和稳定性一、实验目的1.了解和掌握典型二阶系统模拟电路的构成方法及I型二阶闭环系统的传递函数标准式。
2.研究I型二阶闭环系统的结构参数——无阻尼振荡频率，阻尼比对过渡过程的影响。
3.掌握欠阻尼I型二阶闭环系统在阶跃信号输入时的动态性能指标MP,TP,TS的计算。
4.观察和分析I型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，及在阶跃信号输入时的动态性能指标MP,TP值，并与理论计算值做对比。
（1）计算和观察被测对象的临界阻尼的增益K，填入实验报告（2）画出阶跃响应曲线，测量超调量Mp，峰值时间tp填入实验报告截图如下：第一张为T=0.1时，Mp的计算；第二张为T=0.1时，tp 计算；第三张为T=0.3时，Mp的计算；第四张为T=0.3时，tp 计算。
杭电自动化自动控制原理课后答案 自动控制原理(第2版) 薛安克 等 详尽版
2-1 解：显然，弹簧力为)(t kx ，根据牛顿第二运动定律有：22)()()(dtt x d m t kx t F =- 移项整理，得机械系统的微分方程为：)()()(22t F t kx dt t x d m =+对上述方程中各项求拉氏变换得：)()()(2s F s kX s X ms =+所以，机械系统的传递函数为：2()1()()X s G s F s ms k==+ 2-2 (b) 解一：由图易得：11121221()()()()()()()()c c i t R u t u t u t i t R u t du t i t Cdt=-+== 由上述方程组可得无源网络的运动方程为：2112221()()()()()++=+du t du t C R R u t CR u t dt dt对上述方程中各项求拉氏变换得：1222211()()()()()C R R sU s U s CR sU s U s ++=+所以，无源网络的传递函数为：22112()1()()1()U s CR sG s U s C R R s+==++ 解二（运算阻抗法或复阻抗法）：222112121()11()1()++==++++R U s R Cs Cs U s R R CsR R Cs(c) 解一：设总电流为i 1(t )，R 2中的电流为i 2(t )，则由基尔霍夫定律，有12112122222()()()()()()()()()-==-+=u t u t i t R du t Ci t i t dt di t L R i t u t dt消去中间变量i 1(t )和i 2(t )，得22221222121111()()()()(1)()()++++=+d u t du t R du t R L L LC R C u t u t R dt R R dt R dt 对上式进行拉氏变换可得222111212()()()()()+==++++U s Ls R G s U s R LCs R R C L s R R 解二：（运算阻抗法或复阻抗法）：222221112122121()1()()1()()()()1()++++==++++++++R Ls CsR Ls U s Ls R Cs U s R LCs R R C L s R R R Ls Cs R R Ls Cs2-5 解：按照上述方程的顺序，从输出量开始绘制系统的结构图，其绘制结果如下图所示：依次消掉上述方程中的中间变量,,,321X X X 可得系统传递函数为：)]()()[()()()()()()()()()(1)()()()()()(8743215436324321s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s R s C -+++=（也可由结构图化简方法，求得上述传递函数）2-6 解：① 将)(1s G 与)(1s G 组成的并联环节和)(1s G 与)(1s G 组成的并联环节简化，它们的等效传递函数和简化结构图为：)()()()()()(43342112s G s G s G s G s G s G -=+=② 将)(),(3412s G s G 组成的反馈回路简化便求得系统的闭环传递函数为：121121223434()()1[()()()(1()()][()())(])G s C s R s G G s G s G s G s G s G s G s s ++-==++ 2-7 （a ）解：由上图可列方程组：)()()()()()()()]()()()([21221s E s G s C s H s R s C s G s H s C s G s E =-=-联列上述两个方程，消掉)(s E ，得传递函数为：121122()()()()1()()()()G s G s C s R s H s G s H s G s =++ 联列上述两个方程，消掉)(s C ，得传递函数为：2211221()()()()1()()()()H s G s E s R s H s G s H s G s +=++2-8 解：将①反馈回路简化，其等效传递函数和简化图为：351125.0*4.01124.0)(1+=+++=s s s s G将②反馈回路简化，其等效传递函数和简化图为：4.39.55.4535)35)(13.0(4.0113.01)(23222++++=++++++=s s s s s s s s s s G将③反馈回路简化便求得系统的闭环传递函数为：3232320.7*(53)()5 4.5 5.9 3.40.7*(53)()15 4.5 5.93 3.5 2.15(4.5 3.5)(5..9 2.1)34.4o i s s s s s s Ks s s s s s K s K s s +Θ+++==+Θ++++++++++2-9 （a ）一个前向通道 P 1=G 1G 2, Δ1=1 两个回路 L 1=-G 1H 1，L 2=-G 2H 2 所以1211221=++G G P G H G H（b ）两个前向通道 P 1=G 1G 2, Δ1=1P 2=G 3G 2 Δ2=1一个回路 L 1=-G 1G 2H 1 所以213121()1=++G P G G G G H3-1 解：设系统开环传递函数为()G s ，则有 ()()()()()()()1()C s G s R s G s C s G s R s C s =⇒=-+ 因为 ()1()r t t t =+；5()0.80.8t c t t e -=-+ 所以22111()s R s s s s+=+=；2210.80.855()5(5)s C s s s s s s +=-+=++ 因此255()+=+s G s s s 5?s=3-3 解：该二阶系统的最大超调量：%100*21/ζζπσ--=ep当%5=p σ时，可解上述方程得：69.0=ζ当%5=p σ时，该二阶系统的过渡时间为：3(5%)s n t ζω≈∆=或4(2%)s nt ζω≈∆=所以，该二阶系统的无阻尼自振角频率33 2.170.69*2n s t ωζ≈==或442.90.69*2n s t ωζ≈==3-4 解：由上图可得系统的传递函数：10)51(*2)1(*10)2()1(*101)2()1(*10)()(2++++==+++++=s K s Ks s s Ks s s Ks s R s C所以n ω15d n K ζω=+ ⑴ 若0.5d ζ=时，10.15162=≈K 所以0.1162K ≈时，0.5d ζ=⑵加入)1(Ks +相当于加入了一个比例-微分环节，将使系统的阻尼比增大，可以有效地减小原系统的阶跃响应的超调量；同时由于微分的作用，使系统阶跃响应的速度（即变化率）提高了，从而缩短了过渡时间：总之，加入比例-微分)1(Ks +环节后，系统响应性能得到改善。
杭电自动控制原理复习题及解答
机械工程控制基础复习题第一部分 选择题1. 关于反馈正确的说法是：（ D ）。
A ．反馈实质上就是信号的并联B ．正反馈就是输入信号与反馈信号相加C ．反馈都是人为加入的D ．反馈是输出以不同的方式对系统作用2.对于控制系统，反馈一定存在于（ B ）中。
A ．开环系统 B ．闭环系统 C ．线性定常系统 D ．线性时变系统 3. 闭环自动控制的工作过程是（ C ）。
A ．测量系统输出的过程B ．检测系统偏差的过程C ．检测偏差并消除偏差的过程D ．使系统输出不变的过程 4. 某典型环节的 5. 传递函数是Tss G 1)(=，则该环节是（ B ）。
A ．惯性环节 B ．积分环节 C ．微分环节 D ．比例环节 6. 关于叠加原理说法正确的是（ C ）。
A ．对于作用于系统同一点的几个作用才能用叠加原理求系统的总输出B ．叠加原理只适用于线性定常系统C ．叠加原理只适用于线性系统D ．叠加原理适用于任何系统7. 设一阶系统的传递函数为523+s ，则其时间常数和增益是（ C ）。
A ．2,3 B ．2,32 C ．52,53 D ．25,238. 设一个系统的传递函数为e ss τ-⋅+121，则该系统可看作是由（ A ）串联而成。
A ．惯性环节和延时环节B ．比例环节、惯性环节和延时环节C ．惯性环节和导前环节D ．比例环节、惯性环节和导前环节 9. 以下传递函数属于振荡环节的是（ C）。
A ．23122+++s s sB ．2312++s sC ．112++s sD ．1122+++s s s10. 以下关于线性系统时间响应正确的说法是（ C）。
A ．时间响应就是系统输出的稳态值B ．由单位脉冲响应和单位阶跃响应组成C ．由强迫响应和自由响应组成D ．与系统初始状态无关11. 一阶系统的传递函数为27+s ，若允许误差为2%，则其调整时间为（ B ）。
A ．8B ．2C ．7D ．3.512. 二阶欠阻尼系统的上升时间为（ C ）。
杭州电子科技大学自动控制原理期末复习课-2014-2015
对于给定输入为单位斜坡函数时
r(t) t
则
R(s)
1 s2
e s r l s i m 0 1 G s o (s )R (s ) l s i m 0 1 G 1 o (s )1 s K 1 v
Kv为静态速度误差系数，或称斜坡误差常数.
Kv lism 0sGo(s)
对于给定输入为单位抛物线函数时
Δk ——Pk的余因式。在特征式Δ中，将其与第k条前向 通道接触的回路所在项后除去后余下部分。
➢ 信号流图的特征式Δ，它是信号流图所表示的方程 组的系数矩阵的行列式。在同一个信号流图中不论 求图中任何一对节点之间的增益，其分母总是Δ， 变化的只是其分子。
1 L ( 1 ) L ( 2 ) L ( 3 ) ( 1 ) m L ( m )
置，则只需概要画出形状和走势
➢ 规则一 ： 根轨迹各条分支是连续、关于实轴对称
➢ 规则二 ：系统的根轨迹起点为开环极点，终点为 开环零点（或无穷远处）。
➢ 规则三：实轴上根轨迹区段右侧的开环零极点数 目之和为奇数。
➢ 规则四：分离点方程
dK 0 ds
或 d d s(M N ((s s)))N (s)M (M s) 2(N s)(s)M (s) 0
K
C(s)
s(s2s1)(s2)
解 由图可知，系统的闭环传递函数为
C(s)
K
R(s) s(s2s1)(s2)K
所以系统的特征方程为 D (s ) s 4 3 s 3 3 s 2 2 s K 0
由稳定的必要条件可知，K>0 。列劳斯表如下
s4
1
3K
s3
3
20
s2 7 3 K
s1 2 9K 7
2004年杭电自动控制原理真题
杭州电子工业学院2004年攻读硕士学位研究生入学考试《自动控制原理》试题（试题共8大题， 150分）姓名 报考专业 准考证号【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、（16分）设机械阻尼器系统如图所示，其中m 为小车的质量，k 为弹簧的弹性系数，b 为阻尼器的阻尼系数，外力()f t 为系统的输入，位移()x t 为系统的输出。
系统原来处于静止状态，忽略小车与地面的摩擦。
（1）列出系统施加作用力()f t 后，产生位移()x t 的运动方程，并求系统的传递函数()()X s F s ；（8分） （2）列出以()f t 为输入，小车位移()x t 、小车速度()dx t dt 为状态变量，小车位移()x t 为输出的状态空间表达式。
（8分）二、（10分）求一阶系统1()0.251G s s =+的单位阶跃响应()c t 。
在图中近似画出该响应曲线。
三、（20分）二阶系统的传递函数可写为22()2nn nG s s s ωζωω=++的形式，其中n ω为无阻尼振荡频率，ζ为阻尼比。
已知四个二阶系统的参数分别为： （a ）6,2n ωζ==； （b ）6,0.2n ωζ== ； （c ）6,0.6n ωζ==； （d ）2,0.2n ωζ==。
（1）对上述（a ）（d ）两个系统，分别写出其传递函数，并求其特征根；（8分） （2）下图曲线（1），（2），（3），（4）为四个系统的单位阶跃响应曲线，将它们与系统（a ），（b ），（c ），（d ）一一对应起来。
（12分）四、(24分)对于如图所示的各系统的Nyquist 图的正频部分（即(0,)ω∈∞）： （1）从下列四个系统开环传递函数中分别找出与图（a ），（b ），（c ），对应的传递函数（参数210,0,0K T T T >>>>）；（15分） （ⅰ）112()(1)(1)KG s s T s T s =++ （ⅱ）2221(1)()(1)K T s G s s T s +=+（ⅲ）32()(1)K G s s Ts =+ （ⅳ）4()(1)KG s s Ts =+（2）试将各Nyquist 曲线补画完整并判断其闭环系统的稳定性。
杭电自动控制原理复习试题和解答
机械工程控制基础复习题第一部分 选择题1. 关于反馈正确的说法是：（ D ）。
A ．反馈实质上就是信号的并联B ．正反馈就是输入信号与反馈信号相加C ．反馈都是人为加入的D ．反馈是输出以不同的方式对系统作用2.对于控制系统，反馈一定存在于（ B ）中。
A ．开环系统 B ．闭环系统 C ．线性定常系统 D ．线性时变系统 3. 闭环自动控制的工作过程是（ C ）。
A ．测量系统输出的过程B ．检测系统偏差的过程C ．检测偏差并消除偏差的过程D ．使系统输出不变的过程 4. 某典型环节的 5. 传递函数是Tss G 1)(=，则该环节是（ B ）。
A ．惯性环节B ．积分环节C ．微分环节D ．比例环节 6. 关于叠加原理说法正确的是（ C ）。
A ．对于作用于系统同一点的几个作用才能用叠加原理求系统的总输出B ．叠加原理只适用于线性定常系统C ．叠加原理只适用于线性系统D ．叠加原理适用于任何系统7. 设一阶系统的传递函数为523+s ，则其时间常数和增益是（ C ）。
A ．2,3 B ．2,32 C ．52,53 D ．25,238. 设一个系统的传递函数为e ss τ-⋅+121，则该系统可看作是由（ A ）串联而成。
A ．惯性环节和延时环节B ．比例环节、惯性环节和延时环节C ．惯性环节和导前环节D ．比例环节、惯性环节和导前环节9. 以下传递函数属于振荡环节的是（ C ）。
A ．23122+++s s s B ．2312++s sC ．112++s sD ．1122+++s s s10. 以下关于线性系统时间响应正确的说法是（ C ）。
A ．时间响应就是系统输出的稳态值 B ．由单位脉冲响应和单位阶跃响应组成 C ．由强迫响应和自由响应组成D ．与系统初始状态无关11. 一阶系统的传递函数为27+s ，若允许误差为2%，则其调整时间为（ B ）。
A ．8B ．2C ．7D ．3.512. 二阶欠阻尼系统的上升时间为（ C ）。
2009年杭电自动控制原理真题
杭州电子科技大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试《自动控制原理》试题（试题共12大题， 150分）姓名 报考专业 准考证号【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、判断题，正确的打√，错误的打×。
（每小题1分，共10分）1. 反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。
（ ）2. 只有当系统中所有元件的输入——输出特性是非线性的，这系统才称为非线性控制系统。
（ ）3. 传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。
（ ）4. 典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。
（ ）5. 对于Ⅱ型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。
（ ）6. 若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。
（ ）7. 频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。
（ ）8. 绘制系统Bode 图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和积分环节决定（ ）9. PD 环节控制是一种相位滞后校正方式。
（ ）10. 如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点，则状态是完全可控的。
（ ）二、单项选择题，选择一个最合适的答案。
（每小题2分，共20分）1. 采用负反馈形式连接后（ ）。
（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.适合应用传递函数描述的系统是（ ）。
（A ）单输入、单输出的线性定常系统 （B ）单输入、单输出的线性时变系统（C ）单输入、单输出的定常系统 （D ）非线性系统3.若系统的开环传递函数为()()()M S G S N S =，则闭环特征方程为（ ）。
（A ）()0N s = （B ）()()0M s N s +=（C ）1()0N s += （D ）与是否为单位反馈系统有关4.斜坡信号()/2r t t =的Laplace 变换为（ ）。
0206杭州电子科技大学 自动控制原理期末试卷
自动控制原理一、设控制系统如图1所示，试用劳斯判据确定使系统稳定的K 值（１０分）图1令 G 1(s)=)3(21)3(2+++s s Ks s =K s s 2)3(2++= Ks s 2322++则 )()(s R s C =)(11)(111s G ss G s +=K s s s K s s s 23211232122++⋅+++⋅=223223+++Ks s s控制系统的特征方程为 22323+++Ks s s =0劳斯表为s 31 2K s 23 2s 1326-K s 02∴ 稳定的充要条件是⎪⎩⎪⎨⎧>> 032-6K 02K ⇒⎪⎩⎪⎨⎧>> 31K K ⇒31>K 即，使系统稳定的K 值为31>K 二、已知一控制系统如图2所示。
图2 试求（1）确定Ｋh 值，使系统的阻尼比ξ=2/２。
（2）对由（１）所确定的Ｋh 值，求当输入信号为r(t)=10t 时，系统输出的稳态误差 终值（20分）（1）令 G(s)=)2(81)2(8+++s s sK s s h = s K s s h 8282++=)]82([8h K s s ++则 )()(s R s C =)(1)(s G s G +=sK s s K s h h )82(81)82(822+++++=8)82(82+++s K s h =2222nn ns s ωξωω++ ∴ n ω=8，n ξω2=h K 82+，即8ξ=h K 41+K h =418-ξ今 ξ=2/2，∴ K h =1/4（2）E(s)=)()(11s R s G +r(t)=10t ∴R(s)=210s e(∞)=0lim →s sE(s)=lim →s s210)2(811s s s n ⋅++ξω=0lim →s 22108)2()2(ss s s s n n ⋅+++ξωξω=8210n ξω⋅=88 /2210⋅⋅=5 又解：系统为Ⅰ型系统∴K v ==0lim →s sG(s)= 0lim →s )2(8n s s sξω+=nξω4当r(t)=t 时 e(∞)=vK 1=4nξω= 48 /22⋅=21今r(t)=10t 时 ∴e(∞)=vK 10=1021=5三、设单位反馈控制系统的开环传递函数为2 Ｇ（Ｓ）＝Ｓ（Ｓ＋１）试求当输入信号r(t)=2sin(t-45°)时，其闭环系统的稳态输出c(t)。
杭电自动控制原理
【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效 ！第一题（判断题，正确的打"，错误的打X 。
每小题1分，共10分）在控制系统中，直接改变控制变量的装置称为控制器或控制元件。
（X ）开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。
（X ）状态空间描述是线性定常系统的一种内部描述模型。
（V ）线性定常系统的单位脉冲响应对应系统传递函数的拉普拉斯反变换。
阻尼比为0的二阶系统称为临界阻尼系统。
（X ）I 型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。
频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。
（V ）对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当 特性曲线（Nyquist 图）从实轴开始。
（V ）PI 控制是一种相位超前校正方式。
（X ）线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。
（V ）判断题，正确的打V ，错误的打X 。
（每小题1分，共10分） 反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。
（X ）只有当系统中所有元件的输入一一输出特性是非线性的，这系统才称为非线性控制系 统。
（X ）传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。
（X ） 典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。
（X ）对于n 型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。
（V ）若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则 称系统稳定。
（V ）频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。
（X ）绘制系统Bode 图时，低频段曲线由系统中的比例环节 （放大环节）和积分环节决定（V ） PD 环节控制是一种相位滞后校正方式。
（X ）如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点， 则状态是完全可控的。
（V ）第一题（判断题，正确的打V ，错误的打X 。
每小题 1分，共10分） 在控制系统中，被控制的物理量称为控制变量。
自动控制原理杭电
自动控制原理杭电《自动控制原理》是杭州电子科技大学（Hangzhou Dianzi University）智能科学与技术学院控制科学与工程专业的一门核心课程。
该课程主要介绍自动控制原理的基本概念、基本原理和基本方法，旨在培养学生的自动控制思维能力和解决实际问题的能力。
《自动控制原理》课程内容主要包括控制系统的基本概念、线性系统的数学模型、传递函数与状态空间描述、系统稳定性与性能指标、PID控制器的设计与调整、根轨迹法与频率法分析与合成等内容。
学习《自动控制原理》课程对于工程技术类专业的学生来说非常重要，它是控制工程、自动化工程、电气工程等专业的基础课程。
学习该课程可以帮助学生建立对控制系统的基本认识，掌握控制系统的数学模型以及分析和设计控制系统的基本方法。
同时，通过该课程的学习还可以提高学生的实际问题分析与解决的能力，并为进一步学习和研究相关专业课程打下良好基础。
除了上述内容，杭州电子科技大学的《自动控制原理》课程还可能包括以下内容：1. 控制系统的时域分析：学习控制系统的拉普拉斯变换，建立系统的传递函数表示，并通过分析系统的阶、零极点位置等特性，对系统的时域响应进行分析。
2. 控制系统的频域分析：学习控制系统的频域特性，例如频率响应、相频特性等，掌握频率法进行系统的稳定性和性能分析。
3. 系统稳定性分析与设计：学习稳定性的概念和判据，包括根轨迹法、Nyquist稳定判据、Bode稳定判据等，用于评估和设计控制系统的稳定性。
4. 系统的性能指标与优化：学习评价和优化控制系统性能的指标，例如超调量、调节时间、稳态误差等，了解如何通过参数调节和控制策略设计来优化系统性能。
5. PID控制器设计与调整：详细介绍PID控制器的原理、结构和调节方法，并学习如何根据系统的特性选择合适的PID参数。
除了理论知识，学生在《自动控制原理》课程中通常还会进行一定数量的实验和项目，以加深对自动控制原理的理解，并锻炼实际操作和问题解决的能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
【所有答案必须写在答题纸上，做在试卷或草稿纸上无效！】一、第一题（判断题，正确的打√，错误的打×。
每小题1分，共10分）1.在控制系统中，直接改变控制变量的装置称为控制器或控制元件。
（×）2.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。
（×）3.状态空间描述是线性定常系统的一种内部描述模型。
（√）4.线性定常系统的单位脉冲响应对应系统传递函数的拉普拉斯反变换。
（√）5.阻尼比为0的二阶系统称为临界阻尼系统。
（×）6.Ⅰ型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。
（×）7.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。
（√）ω=时，开环幅相8.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0特性曲线（Nyquist图）从实轴开始。
（√）9.PI控制是一种相位超前校正方式。
（×）10.线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。
（√）一、判断题，正确的打√，错误的打×。
（每小题1分，共10分）11.反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程。
（×）12.只有当系统中所有元件的输入——输出特性是非线性的，这系统才称为非线性控制系统。
（×）13.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。
（×）14.典型二阶振荡环节的阻尼比越大，则超调量越大。
（×）15.对于Ⅱ型系统，稳态时能准确跟踪斜坡输入信号，不存在误差。
（√）16.若线性控制系统在初始扰动的影响下，其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。
（√）17.频域分析法是利用闭环频率特性研究系统性能的方法。
（×）18.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和积分环节决定（√）19.PD环节控制是一种相位滞后校正方式。
（×）20.如果系统部分状态变量的运动可以由输入来影响和控制而由任意的初态达到原点，则状态是完全可控的。
（√）一、第一题（判断题，正确的打√，错误的打×。
每小题1分，共10分）1.在控制系统中，被控制的物理量称为控制变量。
（×）2.状态空间表达式是经典控制理论中线性控制控制系统的基本数学模型。
（×）3.扰动输入作用于系统时，相应于该扰动信号的系统期望输出为零。
（√）4.对于线性定常系统，其单位脉冲响应可以通过对单位阶跃响应求导获得。
（√）5.劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。
（√）6.频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。
（×）7.频率响应是系统在正弦输入信号作用下的稳态输出信号。
（√）8.绘制对数频率特性图（Bode）图时，横轴是按照频率的自然对数线性分度的。
（×）9.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0时，开环幅相特性曲线（Nyquist 图）从正虚轴开始。
（×）10.线性定常系统状态方程的解由零输入响应和零状态响应两部分构成。
（√）二、第二题（单项选择题，选择一个最合适的答案，每小题2分，共20分）1.在通常的闭环控制系统结构中，系统的控制器和控制对象共同构成了（C ）。
（A）开环传递函数（B）反馈通道（C）前向通道（D）闭环传递函数2.下述控制系统分析方法中，不属于经典控制理论的分析方法是（A）。
（A）状态空间分析法（B）频域分析法（C）根轨迹分析法（D）时域分析法3.传递函数的概念除了适用于线性定常系统之外，还可用于描述（D）系统。
（A）线性时变（B）非线性定常（C）非线性时变（D）以上都不是4.分析线性控制系统动态性能时，常用的典型输入信号是（B）。
（A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数（C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数5.时域信号1(t)的Laplace变换为（B）。
1s（A）1 （B）1s（C）s（D）26.输入是正弦信号时，线性系统的稳态输出是同（B）的正弦信号。
（A）振幅（B）频率（C）相位（D）频率和相位图关于（ C ）对称。
（A ）原点 （B ）纵轴 （C ）横轴 （D ）(1,0)j -点 8.在Bode 图中反映系统稳态特性的是（A ）。
（A ）低频段 （B ）中频段 （C ）高频段 （D ）无法反映9.串联超前校正时，校正前、后的剪切频率c ω与'c ω的关系，通常是（ C ）。
（A ）c ω='c ω （B ）c ω>'c ω （C ）c ω<'c ω （D ）c ω与'c ω无关 10.线性定常系统经过线性非奇异变换后，（D ）保持不变。
（A ）特征值 （B ）可控性和可观性 （C ）传递函数 （D ）前面三个 1.采用负反馈形式连接后（ D ）。
（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.适合应用传递函数描述的系统是（A ）。
（A ）单输入、单输出的线性定常系统 （B ）单输入、单输出的线性时变系统 （C ）单输入、单输出的定常系统 （D ）非线性系统 3.若系统的开环传递函数为()()()M S G S N S =，则闭环特征方程为（D ）。
（A ）()0N s = （B ）()()0M s N s +=（C ）1()0N s += （D ）与是否为单位反馈系统有关 4.斜坡信号()/2r t t =的Laplace 变换为（ C ）。
（A ）1 （B ）1/2s （C ）21/2s （D ）2/2s 5.下面关于闭环主导极点叙述正确的是（ D ）。
（A ）距离虚轴最近的闭环极点一定是主导极点 （B ）闭环主导极点是实数极点 （C ）闭环主导极点是一对共轭复数 （D ）以上都不对6.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是（D）。
（A）阶跃函数（B）脉冲函数（C）斜坡函数（D）正弦函数7.下列系统中，最小相位系统是（B）。
（A）100(1)()(15)(10)sG ss s s-=+-（B）2100(1)(5)()(12)(10)(33)s sG ss s s s s++=++++（C）100(1)()(15)(10)sG ss s s+=+-（D）5100()(15)(10)seG ss s s-=++图关于（C）对称。
（A）原点（B）纵轴（C）横轴（D）（—1，j0）点9.下列串联校正装置的传递函数中，能在1cω=处提供最大相位超前角的是（B ）。
（A）1011ss++（B）1010.11ss++（C）210.51ss++（D）0.11101ss++10.线性定常系统状态观测器极点可以任意配置的充分必要条件是（A）。
（A）系统状态完全可观（B）系统状态完全可控系（C）统状态完全可测量（D）系统稳定二、第二题（单项选择题，选择一个最合适的答案，每小题2分，共20分）1. 下述（D）属于对闭环控制系统的基本要求。
（A）稳定性（B）准确性（C）快速性（D）前面三个都是2.以下关于传递函数的叙述，错误的是（A ）。
（A）传递函数能描述任意的线性系统（B）求取系统的传递函数时，要求系统处于零初始条件（C）传递函数给出了输出量拉普拉斯变换与输入量拉普拉斯变换比（D）通常，单输入、单输出线性定常系统的传递函数和微分方程是一一对应的3.分析线性控制系统动态性能时，最常用的典型输入信号是（B）。
（A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数（C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数4.时域信号t2的Laplace 变换为（C）。
（A）1s （B）1s2（C）2s3（D）1s35.典型二阶系统阻尼比等于 1 时，称该系统处于（ C ）状态。
（A ）无阻尼 （B ）欠阻尼（C ）系统临界稳定（D ）系统不稳定或临界稳定6.使用劳斯判据分析系统稳定性时，如果劳斯表某一行第一个元素为零，该行其余元素不全为零，则（ D ）。
（A ）系统稳定（B ）系统不稳定（C ）斜坡函数（D ）正弦函数7. Nyquist 图关于（C ）对称。
（A ）原点（B ）纵轴（C ）横轴 （D ） (1, j 0) 点8.稳定系统的 Nyquist 图，其增益裕度（ D ）。
（A ） K g0 （B ） K g（C ） K g1（D ） K g1控制器是（D ）。
（A ）超前校正（B ）滞后校正（C ）超前—滞后校正 （D ）滞后—超前校正10.线性定常系统经过线性非奇异变换后，（D ）保持不变。
（A ）特征值 （B ）可控性和可观性（C ）传递函数 （D ）前面三个一、单项选择题（本大题中每小题有四个选项，只有一个正确答案，选错或不选得 0 分。
共8 小题，每题 5 分）1、 若 F ( s )2 s 2 3s 6，则 Limf (t ) =（ ）。
s 31（A ）（B ）0 （C ）6 （D ）22.单位反馈控制系统的开环传递函数为 G ( s )4，则系统在 r (t )2t 输入作用下，其s ( s5)稳态误差为（ ）。
（A ）10（B ） 5（C ） 4（D ）04453.二阶系统的传递函数为G(s)15，其阻尼系数是（）。
2s22s72（A）1（B）1（C）2（D）1122624.一个线性系统的稳定性取决于（）。
（A）系统的输入（B）系统本身的结构和参数（C）系统的初始状态（D）外界干扰5.开环传递函数为（）的系统，称为Ⅱ型系统。
（A）K（B）K（C）K（D）Ks ( s T )( s T )( s T )s 2( s T )s ( s T )2 6.若系统的Bode 图在5处出现转折（如图所示），这说明系统中有（）环节。
（A）1（B）s1)2s1（C）5s1（D）(5s1)2s 207.若已知某串联校正装置的传递函数为s5，则它是一种（）。
（A）相位滞后——超前校正（B）相位超前——滞后校正（C）相位滞后校正（D）相位超前校正8.某开环稳定系统的乃氏图如图所示，它的相位裕量和增益裕量分别是（）。
（A）600，23（B）300，32（C）1500，23（D）300，32三、第三题（15分）图1是一个自动液位控制系统。
在任意情况下希望液面高度维持在H 不变。
（1）指出该自动液位控制系统中的控制对象、控制器、执行器、测量元件、被控量和干扰量。
（2）画出系统的功能框图。
四、第四题（10分）设无源网络如图2所示。
已知初始条件为零，试求网络的传递函数()()oiU sU s。
五、第五题（12分）试简化图3所示的结构图，并求系统的传递函数()()C s R s 。