2015自动控制原理复习习题答案
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
自动控制原理试题2015.
2006-2007(A)一、填空题（每空2分，共10分）1.用三个字来概括概括对控制系统的基本要求是。
2.偶极子指的是。
3.扰动作用下的稳态误差取决于及主反馈通道中的积分环节数目与增益。
4.滞后校正是通过牺牲来换取稳定裕度的增加。
5.上升时间反映了系统能力。
二、选择题（每小题2分，共10分）1.建立系统多项式模型的函数是（）A. zpkB. tfC. ssD. sos2. 关于开环放大倍数对系统性能的影响，错误的是（）A. 提高开环放大倍数，系统的快速性提高，稳定性增强；B. 开环放大倍数与开环相频特性无关；C. 提高开环放大倍数，能够提高系统的稳态精度；D. 开环放大倍数等于０型系统的静态位置误差系数。
3. 控制系统结构如图所示，则系统属于（）A. 开环控制B. 反馈控制C. 按给定补偿D. 按扰动补偿4.以下不属于非线性系统特点的是（）A. 满足叠加性B. 存在自激振荡C.有多个平衡点D. 频率响应会畸变5.设系统开环传递函数为2(3)(1)(0.51)ss s s+++，则开环放大倍数为（）A. ∞；B. 6；C. 12；D. ２三、判断题（每小题２分，共10分）1.为保证系统具有足够的稳定裕度，中频段应有足够的宽度。
（ ）2.闭环极点越远离虚轴，对应的响应分量结束得越早。
（ ）3.引入测速反馈后，可以增大系统的阻尼，改善稳定性，但会使稳态精度下降。
（ ）4.对于最小相位系统，稳定的充要条件是奈氏曲线中正负穿越次数之差为零。
（ ）5.劳斯判据是近似求解系统的闭环极点的作图方法。
（ ） 四、求下列两图所示示系统的传递函数。
其中，T=1s ，K=1。
（12分,每图6分）五、已知系统开环传递函数为100(2)()()(1)(20)s G s H s s s s +=++，试绘制渐近对数幅频特性曲线，并求截止频率与相角裕度。
（14分）六、已知调速系统的方框图如下图所示，请回答下列问题：（12分）（１）分析电网电压发生波动时，系统的调节过程；（4分）（２）反馈系数α应如何整定？PI 调节器的限幅对系统会产生何种影响？（4分） （３）反馈控制的特点与实质是什么？（4分）七、控制系统结构图如图所示。
自动控制原理复习试题库20套及答案
一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有微分方程 、 传递函数 、 频率特性 、结构图 共4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 闭环极点位于S 平面左侧 。
离散控制系统稳定的充分必要条件是 系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内。
。
3．某统控制系统的微分方程为：dtt dc )(+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。
4．某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002+++s s s s ，则该系统是 4 阶 二 型系统；其开环放大系数K= 62.5 。
5．已知自动控制系统L(ω)曲线为：则该系统开环传递函数G(s)= ；ωC = 。
6．相位滞后校正装臵又称为 调节器，其校正作用是 。
7．采样器的作用是 ，某离散控制系统)()1()1()(10210TT e Z Z e Z G -----=（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。
二. 1.求图示控制系统的传递函数.求：)()(S R S C （10分）2.求图示系统输出C （Z ）的表达式。
（4分）R(s)三、 计算1、 已知t Te tf 11)(--=求F （s ）（4分）2、 已知)5(1)(2+=s s s F 。
求原函数f （t ）（6分3．已知系统如图示，求使系统稳定时a 的取值范围。
（10分）四．反馈校正系统如图所示（12分）求：（1）K f =0时，系统的ξ，ωn 和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss .（2）若使系统ξ=0.707，k f 应取何值？单位斜坡输入下e ss .=？五.已知某系统L （ω）曲线，（12分）（1）写出系统开环传递函数G （s ） （2）求其相位裕度γ（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γmax =?六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。
自动控制原理习题及解答
自动控制原理习题及其解答第一章（略） 第二章例2-1 弹簧，阻尼器串并联系统如图2-1示，系统为无质量模型，试建立系统的运动方程。
解：(1) 设输入为y r ，输出为y 0。
弹簧与阻尼器并联平行移动。
(2) 列写原始方程式，由于无质量按受力平衡方程，各处任何时刻，均满足∑=0F ，则对于A 点有其中，F f 为阻尼摩擦力，F K 1，F K 2为弹性恢复力。
(3) 写中间变量关系式 (4) 消中间变量得 (5) 化标准形 其中:215K K T +=为时间常数，单位[秒]。
211K K K K +=为传递函数，无量纲。
例2-2 已知单摆系统的运动如图2-2示。
(1) 写出运动方程式 (2) 求取线性化方程解：（1）设输入外作用力为零，输出为摆角? ，摆球质量为m 。
（2）由牛顿定律写原始方程。
其中，l 为摆长，l ? 为运动弧长，h 为空气阻力。
（3）写中间变量关系式 式中，α为空气阻力系数dtd lθ为运动线速度。
（4）消中间变量得运动方程式0s i n 22=++θθθmg dt d al dtd ml （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。
解：（1）设输入量作用力矩M f ，输出为旋转角速度? 。
（2）列写运动方程式 式中， f ?为阻尼力矩，其大小与转速成正比。
（3）整理成标准形为 此为一阶线性微分方程，若输出变量改为?，则由于代入方程得二阶线性微分方程式例2-4 设有一个倒立摆安装在马达传动车上。
如图2-4所示。
图2-2 单摆运动图2-3 机械旋转系统倒立摆是不稳定的，如果没有适当的控制力作用在它上面，它将随时可能向任何方向倾倒，这里只考虑二维问题，即认为倒立摆只在图2-65所示平面内运动。
控制力u 作用于小车上。
《自动控制原理》章节试题及答案(大学期末复习资料)
第一章 自动控制的一般概念习题及答案1-1 根据题1-15图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：(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1-16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。
图1-16 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 图1-17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。
图1-17 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。
(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。
(完整版)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。
自动控制原理题目含答案
自动控制原理题目含答案－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－《自动控制原理》复习参考资料一、基本知识11、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过输入量与反馈量的差值进行的。
2、闭环控制系统又称为反馈控制系统。
3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和信号流图。
4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。
5、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。
6、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数, 与外作用及初始条件无关。
7、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G1(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(s)。
8、系统前向通道传递函数为G（s），其正反馈的传递函数为H（s），则其闭环传递函数为G （s）/(1- G（s）H（s）)。
9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G（s），则闭环传递函数为G（s）/(1+ G（s）)。
10、典型二阶系统中，ξ=时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为%。
11、应用劳斯判据判断系统稳定性，劳斯表中第一列数据全部为正数，则系统稳定。
12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布在S平面的左平面。
13、随动系统的稳态误差主要来源于给定信号，恒值系统的稳态误差主要来源于扰动信号。
14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联比例积分环节，系统误差将变为零。
15、系统稳态误差分为给定稳态误差和扰动稳态误差两种。
16、对于一个有稳态误差的系统，增大系统增益则稳态误差将减小。
17、对于典型二阶系统，惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。
越小，即快速性18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标ts越好19最小相位系统是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。
2015自动控制原理复习习题答案
自动控制原理复习提纲一、单选题1．根据控制元件的特性，控制系统可分为（ B )。
A.反馈控制系统和前馈控制系统 B 。
线性控制系统和非线性控制系统 C 。
恒值控制系统和随动控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统 2．系统的动态性能包括（ D ）。
A ．稳定性、准确性 B ．快速性、稳定性 C ．稳定性、平稳性D ．平稳性、快速性3．传递函数反映了系统的动态性能,它与下列哪项因素有关？( C ）。
A.输入信号 B 。
初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号与初始条件 4. 如下图所示系统的闭环传递函数Gk(s ） =（ C )。
A.133212321()G G G H G G G H +++ B 。
123212321()G G G H G G G H ++++C.123231()1G G G H G H ++ D. 123321232()1()G G G G H G G G H ++++5．设系统的传递函数为15251)(2++=s s s G ，则系统的阻尼比为( A ）。
A 。
0。
5B 。
1 C.0。
2 D. 1.2 6。
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 7。
二阶系统的传递函数为14412++s s ,则其无阻尼固有频率n ω和阻尼比ξ依次为( B )。
A.1,0。
5B.0。
5，1 C 。
2，1 D 。
1，28。
主导极点的特点是（ D ）. A.距离实轴很远 B 。
距离实轴很近 C 。
距离虚轴很远 D 。
距离虚轴很近9。
增大系统的开环增益,将使系统跟随稳态误差( B )。
A.变大 B.变小 C.不变 D 。
不能确定10. 非单位负反馈系统，其输出为C （S ），反馈通道传递函数为H （S),当输入信号为R （S ）,则从输入端定义的误差E （S)为（ D ）。
A ．()()()E S C S H S =⋅B ．()()()()E S R SC S H S =⋅⋅ C ．()()()()E S R S H S C S =⋅-D ．()()()()E S R S C S H S =- 11.典型二阶系统的阻尼比ξ=0时，其单位阶跃响应是( B ). A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线 C 。
自动控制原理考试试题及答案(整理版)
自动控制原理考试复习题整理L 开环、闭环系统的最主要区别是（）。
A・反馈 B∙输入信号C.被控对象D.干扰参考答案：A2. 下图所示系统属于（）。
图IJl导弹发射架方位控制系统顶理图A.恒值控制系统B.开环系统C.程序控制系统D.随动系统参考答案：D3.系统采用负反馈形式连接后，则（）。
A∙—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，才能改善系统性能参考答案：D4.直接对对象进行操作的元件称为（）。
A∙比较元件 B.给定元件C-执行元件 D.放大元件参考答案：C5.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）。
A.恒值调节系统B.随动系统C.连续控制系统D.数字控制系统参考答案：B& 随动系统对（）要求较高。
A.快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数参考答案：A7.主要用于产生输入信号的元件称为（）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件参考答案：B8.自动控制系统的主要特征是（）。
A.在结构上具有反馈装置并按负反馈组成系统，以求得偏差信号B.山偏差产生控制作用以便纠正偏差C.控制的目的是减少或消除偏差D.系统开环参考答案：ABC9.自动控制系统按输入信号特征可分为（）。
A.恒值控制系统B.程序控制系统C.线性系统D.随动系统参考答案：ABD10.自动控制系统按描述元件的动态方程分（）。
A.随动系统B.恒值控制系统C.线性系统D.非线性系统参考答案：CD11.自动控制系统的基本要求（）。
A.稳定性B.快速性C.准确性D.安全性参考答案：ABC12.人匸控制与自动控制系统最大的区别在于控制过程中是否有人参与。
（）参考答案：√第二章控制系统的教学模型1.下图所示电路的微分方程是（）。
输入Ui,输出UoI- R+ --- _I I .......... Q 十I冬I 2 J KJ-C Φ4X⅛路ZC 也異+ RU 如¢)C. 必 dtc^⅛⅛ + ^c ⅛(0+ ω=(Z)D. ^2 di ° 2参考答案：A2. 下图所示电路的传递函数是()。
自动控制原理习题答案
自动控制原理习题答案1. 请计算以下系统的开环传递函数，并画出相应的极点图和零点图。
系统一：$$。
G(s) = \frac{10(s+1)}{s(s+2)(s+5)}。
$$。
系统二：$$。
G(s) = \frac{5(s+3)}{(s+1)(s+4)}。
$$。
系统三：$$。
G(s) = \frac{20}{s(s+2)(s+3)}。
$$。
2. 请计算以下系统的闭环传递函数，并判断系统的稳定性。
系统一：$$。
G(s) = \frac{10}{s(s+1)}。
$$。
系统二：$$。
G(s) = \frac{5}{s^2+4s+3}。
$$。
系统三：$$。
G(s) = \frac{20(s+2)}{s(s+1)(s+3)}。
$$。
3. 请利用根轨迹法分析以下系统的稳定性，并画出根轨迹图。
系统一：$$。
G(s) = \frac{10}{s(s+1)(s+2)}。
$$。
系统二：$$。
G(s) = \frac{5(s+3)}{s(s+1)(s+4)}。
$$。
系统三：$$。
G(s) = \frac{20(s+1)}{s(s+2)(s+3)}。
$$。
4. 请利用Nyquist稳定性判据分析以下系统的稳定性，并画出Nyquist图。
系统一：$$。
G(s) = \frac{10(s+1)}{s(s+2)(s+5)}。
$$。
系统二：$$。
G(s) = \frac{5(s+3)}{(s+1)(s+4)}。
$$。
系统三：$$。
G(s) = \frac{20}{s(s+2)(s+3)}。
$$。
5. 请利用频率响应法分析以下系统的稳定性，并画出Bode图。
系统一：$$。
G(s) = \frac{10}{s(s+1)}。
$$。
系统二：$$。
G(s) = \frac{5}{s^2+4s+3}。
$$。
系统三：$$。
G(s) = \frac{20(s+2)}{s(s+1)(s+3)}。
自动控制原理习题参考答案
参考答案第一章1.这里给出一些常见的控制系统框图。
开环控制的有：水泵抽水控制系统（图1-1）；家用窗帘自动控制系统（图1-2）；宾馆自动门控制系统（图1-3）；楼道自动声控灯装置（图1-4）；游泳池定时注水控制系统（图1-5）。
图1-1 水泵抽水控制系统图1-2 家用窗帘自动控制系统图1-3 宾馆自动门控制系统图1-4 楼道自动声控灯装置图1-5游泳池定时注水控制系统闭环控制系统的有：家用压力锅（图1-6）；投篮过程（图1-7）；供水水箱的水位自动控制系统（图1-8）；加热炉的温度自动控制系统（图1-9）；抽水马桶的图1-6 家用压力锅的控制图1-7 投篮过程图1-8 供水水箱的水位自动控制系统图1-9 加热炉的温度自动控制系统图1-10抽水马桶的自动控制系统2.教学过程为一个人工闭环自动控制系统。
当学生的实际水平与教学大纲要求一致时，通过作业、答疑等环节反映出来，系统偏差为零，教师只需按正常方式授课即可；当学生的实际水平与教学大纲要求不一致时，通过作业、答疑等环节反映出来，系统存在一定偏差，教师需要调整教学方式，直至消除偏差，使学生的实际水平与教学大纲要求达到一致。
3.本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过3R和4R分压后与稳压管的电压wU比较，如果输出电压偏高，则经3R和4R分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极电流增大，集电极电流随之增大，降在c R两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。
反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。
对于本题，可画出方框图如图1-11所示。
图1-11晶体管稳压电源方框图该直流稳压电源为反馈控制。
实际输出电压2U 由3R 和4R 组成的分压器检测出来，与给定值W U 进行比较，产生的偏差电压1V 进行放大，作用于2V ，由2V 对输出电压进行调整。
这里的偏差电压仅随2U 变化，由1V 反相放大后产生c U ，这是系统的控制量。
《自动控制原理》习题及解答
自动控制原理习题及解答1. 引言自动控制原理是控制工程中最基础的一门课程，是研究系统的建模、分析和设计的基础。
通过习题的练习和解答，可以加深对自动控制原理的理解和掌握。
本文档将提供一些常见的自动控制原理习题及其解答，希望对学习者有所帮助。
2. 习题2.1 系统建模习题1：一个质量为m的弹簧振子的运动方程可以表示为：$$m\\frac{d^2x(t)}{dt^2} + c\\frac{dx(t)}{dt} + kx(t) = 0$$其中，m(m)为振子的位移，m为阻尼系数，m为弹性系数。
请利用拉普拉斯变换求解该系统的传递函数。
解答：对原方程两边进行拉普拉斯变换得：mm2m(m)+mmm(m)+mm(m)=0整理后可得传递函数：$$\\frac{X(s)}{F(s)} = \\frac{1}{ms^2 + cs + k}$$其中，m(m)为输出的拉普拉斯变换，m(m)为输入的拉普拉斯变换。
2.2 系统分析习题2：有一个开环传递函数为$G(s) =\\frac{3}{s(s+2)(s+5)}$的系统，求该系统的阻尼比和自然频率。
解答：该系统的传递函数可以表示为：$$G(s) = \\frac{3}{s(s+2)(s+5)}$$根据传递函数的形式可以得知，该系统是一个三阶系统，有三个极点。
通过对传递函数进行因式分解可以得到：$$G(s) = \\frac{A}{s} + \\frac{B}{s+2} + \\frac{C}{s+5}$$将上述表达式通分并整理后可得：$$G(s) = \\frac{3s^2 + 16s + 5}{s(s+2)(s+5)}$$通过对比系数可以得到：$$A = 1, B = -\\frac{2}{3}, C = \\frac{5}{3}$$根据阻尼比和自然频率的定义，可以得到：$$\\zeta = \\frac{c}{2\\sqrt{mk}}, \\omega_n =\\sqrt{\\frac{k}{m}}$$其中，m为系统的阻尼系数，m为系统的弹性系数，m为系统的质量。
自动控制原理习题及答案
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。
(完整)自动控制原理复习题20套答案
自动控制原理试卷1答案一．填空 1． 微分方程、传递函数、频率特性、结构图。
2． 闭环极点都位于S 平面左侧;系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内.3． 5.02+S ;0；8。
4． 4，Ⅱ；62.5.5． 110100+S ；10。
6． P-I;利用G(s ）的负斜率使ωC 减小，改善静态性能。
7． 将连续信号变为离散信号;0。
二．（14分） 解：（1）（2）C （Z)=)()(1)()(1232321Z H Z H G G Z G G Z RG •+•三．（20分）解：（1）F （s)=[]T s st f 111)(+-=（2)F （s ）=525125151)5(122++-=+s s ss s（3）G 1（s ）=s s s s s s s s s s 321030)2(10)2(3101)2(102+=++=+⨯++G 2(s ）=ss s a s )32(10)(2+⨯+sa s s a s s s s a s a s s R s C 1010321010)32(10)(10)()()(232++++=++⨯+⨯+=∴ a s s s s A 101032)(23+++=∴ 要使系统稳定，则必须满足{{032010101032><>>⨯⇒a a a a320<<∴a （两内项系数乘积>两外项系数乘积）521634432125152125143321521251243213211352126346321251132122111)1()()(1001)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C G G G G G G G G P G G G P L G G G L G G G G G G G G G G L L L L P P s R s C +-+++++++=∴+++=∆==∆==∑=∑+---=∑∑-∑+∑-=∆∆∆+∆= t e t s F 5125125151)]([f(t)--+-== (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)(1分)(4分) (4分)(3分) (3分)(3分)(1分)(2分) (1分)(1分) (2分)（每空1分。
自动控制原理试题2015分解
2006-2007(A)一、填空题（每空2分，共10分）1.用三个字来概括概括对控制系统的基本要求是。
2.偶极子指的是。
3.扰动作用下的稳态误差取决于及主反馈通道中的积分环节数目与增益。
4.滞后校正是通过牺牲来换取稳定裕度的增加。
5.上升时间反映了系统能力。
二、选择题（每小题2分，共10分）1.建立系统多项式模型的函数是（）A. zpkB. tfC. ssD. sos2. 关于开环放大倍数对系统性能的影响，错误的是（）A. 提高开环放大倍数，系统的快速性提高，稳定性增强；B. 开环放大倍数与开环相频特性无关；C. 提高开环放大倍数，能够提高系统的稳态精度；D. 开环放大倍数等于０型系统的静态位置误差系数。
3. 控制系统结构如图所示，则系统属于（）A. 开环控制B. 反馈控制C. 按给定补偿D. 按扰动补偿4.以下不属于非线性系统特点的是（）A. 满足叠加性B. 存在自激振荡C.有多个平衡点D. 频率响应会畸变5.设系统开环传递函数为2(3)(1)(0.51)ss s s+++，则开环放大倍数为（）A. ∞；B. 6；C. 12；D. ２三、判断题（每小题２分，共10分）1.为保证系统具有足够的稳定裕度，中频段应有足够的宽度。
（ ）2.闭环极点越远离虚轴，对应的响应分量结束得越早。
（ ）3.引入测速反馈后，可以增大系统的阻尼，改善稳定性，但会使稳态精度下降。
（ ）4.对于最小相位系统，稳定的充要条件是奈氏曲线中正负穿越次数之差为零。
（ ）5.劳斯判据是近似求解系统的闭环极点的作图方法。
（ ） 四、求下列两图所示示系统的传递函数。
其中，T=1s ，K=1。
（12分,每图6分）⨯⨯⨯)(s R )(s C )(1s G )(2s G )(3s G )(4s G )(2s H )(1s H )(3s H ---+1Tse s--(1)Ks s +)(s R )(s C -T五、已知系统开环传递函数为100(2)()()(1)(20)s G s H s s s s +=++，试绘制渐近对数幅频特性曲线，并求截止频率与相角裕度。
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自动控制原理复习提纲一、单选题1．根据控制元件的特性，控制系统可分为（ B ）。
A.反馈控制系统和前馈控制系统B.线性控制系统和非线性控制系统C.恒值控制系统和随动控制系统D.连续控制系统和离散控制系统2．系统的动态性能包括（ D ）。
A ．稳定性、准确性 B ．快速性、稳定性 C ．稳定性、平稳性D ．平稳性、快速性3．传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（ C ）。
A.输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号与初始条件 4. 如下图所示系统的闭环传递函数Gk(s) =（ C ）。
A.133212321()G G G H G G G H +++ B. 123212321()G G G H G G G H ++++C.123231()1G G G H G H ++ D. 123321232()1()G G G G H G G G H ++++5．设系统的传递函数为15251)(2++=s s s G ，则系统的阻尼比为（ A ）。
A.0.5B. 1C.0.2D. 1.26.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 7.二阶系统的传递函数为14412++s s ,则其无阻尼固有频率n ω和阻尼比ξ依次为（ B ）。
A.1,0.5B.0.5,1C.2,1D.1,28. 主导极点的特点是（ D ）。
A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近9.增大系统的开环增益，将使系统跟随稳态误差( B )。
A.变大B.变小C.不变D.不能确定10. 非单位负反馈系统，其输出为C(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为（ D ）。
A ．()()()E S C S H S =⋅B ．()()()()E S R SC S H S =⋅⋅ C ．()()()()E S R S H S C S =⋅-D ．()()()()E S R S C S H S =- 11.典型二阶系统的阻尼比ξ=0时，其单位阶跃响应是（ B ）。
A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.阻尼衰减振荡曲线D.发散增幅振荡曲线11．如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡，则其阻尼比（ C ）。
A ．ξ<0B ．ξ=0C ．0<ξ<1D ．ξ≥112.设系统的开环传递函数为1()(1)(5)G s s s s =++，则其频率特性的奈氏曲线与负实轴交点的频率值ω为（ C ）rad/s 。
A ．5B ．1/5CD ．13．二阶系统当0<ζ<1时，若增加ζ，则输出响应的最大超调量p σ将（ B ）。
A.增加B.减小C.不变D.不定14.单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是（ C ）。
A.在 ()1()r t R t =⋅时，输出速度与输入速度的稳态误差 B.在 ()1()r t R t =⋅时，输出位置与输入位置的稳态误差 C.在 ()r t V t =⋅时，输出位置与输入位置的稳态误差 D.在 ()r t V t =⋅时，输出速度与输入速度的稳态误差 15．一阶系统G(s)=1Ts K+的放大系数K 愈小，则输出响应的稳态误差值（ D ）。
A.不变B.不定C.愈小D.愈大16．在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( C )。
A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.无法反映 16．伯德图中的低频段反映了系统的（ A ）。
A.稳态性能B. 动态性能C. 抗高频干扰能力D. 以上都不是 16.表征系统的动态性能的是系统的开环对数幅频特性L(ω)的( B )。
A.低频段 B.中频段 C.高频段 D.低频段的斜率大小 17．某最小相位系统的开环对数幅频曲线如图所示，则其对应的开环传递函数为（ B ）。
A ．)1)(1(1312++⋅ωωωsssB ．)1)(1(1321++⋅ωωωsssC ．)1)(1(1213++⋅ωωωsss D ．)1)(11)(1(321+++ωωωss ss18.如果系统在开环是稳定的，则闭环系统的相位稳定裕量满足（ A ）。
A.γ>0°B. γ<0°C. γ>30°D. γ=-180°19.若开环传函为()1)(+=Ts s Ks G , 此时相位裕量和Ｋ的关系是（ B ）。
A. 随K 增加而增大B.随K 增大而减小C. 与K 值无关D.以上都不是20.设开环系统的频率特性为2)1(1)(ωωj j G +=,则其频率特性的极坐标图的奈氏曲线与负虚轴交点的频率值ω为（ B ）rad/s 。
A.0.1B. 1C. 10D. 2 21．设单位负反馈系统的开环传函为G(s)=3)1s (22+，那么它的相位裕量γ的值为（ D ）A.15ºB.60ºC.30ºD.45º22．某校正环节传递函数G c (s)=1s 101s 100++，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ D ）A.(0,j0)B.(1,j0)C.(1,j1)D.(10,j0)23．下列串联校正的传递函数中,能在)s /(c 11=ω处提供最大相位超前角的是（ A ）。
125.61)4(1125.6)3(15.214.0)2(14.015.2)1(++++++++s s s s s s s s24．设系统校正前后的对数幅频特性曲线如图所示，则通过校正下列没有改变的参数为（ A ）。
A ． 系统的型v B. 带宽（0，b ω） C. 相角裕度γ D. 截止频率c ω25．若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统（ C ）。
A ．位置误差系数为0B ．速度误差系数为0C ．含两个积分环节D ．含两个理想微分环节 26．下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( A )。
A ．增加微分环节 B ．提高系统的开环增益K C ．增加积分环节 D ．引入扰动补偿27．高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的（ D ）。
A ．准确度越高 B ．准确度越低 C ．响应速度越快 D ．响应速度越慢 28．已知开环幅频特性如下图所示，则图中不稳定的系统是（ B ）。
系统① 系统② 系统③ A ．系统① B ．系统② C ．系统③ D ．都不稳定29．有一电网络，其传递函数为11)(++=Ts Ts s G c α，若此网络作为滞后校正环节使用，则其系数α必须符合（ A )。
A ．1>αB ．1=αC ．α任意D ．10<<α30．PID 控制器的输入输出关系的时域表达式是（ D ）。
A ．1()[()()]p u t K e t e t dt T =+⎰B ．()()()p p de t u t K e t K dt τ=+C ．()()p u t K e t =D ．0()()()()tp p p iK de t u t K e t e t dt K T dtτ=++⎰30.PI 控制规律指的是( B )。
A ．比例、微分B ．比例、积分C ．积分、微分 D.比例、积分、微分31．采样系统结构如图所示，求闭环系统的脉冲传递函数为（ D ）。
A ．)(11z GH +B ．)()(11z H z G +C ．)(1)(z GH z G + D ．)()(1)(z H z G z G +二、填空题1.根据有无反馈，控制系统可分为两类：开环控制系统 、闭环控制系统 。
2．闭环系统稳定的充要条件是 全部闭环极点均位于左半s 平面 。
6.系统的微分方程为r b dt drb y a dt dy a dty d a ⋅+⋅=⋅+⋅+⋅0101222在零初始条件下，以r 为输入，y 为输出的系统的传递函数为___b s b a s a s a 102210+++_____。
2.已知单位闭环负反馈系统的开环传递函数为)0,0(,)1(>>+T k Ts s k，则该系统的阻尼比ζ为=ζn ω为Tkn =ω；当10<<ξ时，该系统的阶跃响应曲线为 衰减振荡曲线，当1≥ξ时，该系统的阶跃响应曲线为 单调上升 曲线。
当1=ξ时，该系统为 临界阻尼 系统，当=ξ 0.707 时，该系统获得最佳过渡过程。
3.如图2所示的RC 电路的传递函数=)(s G 15.05.0+s s，频率特性=)(ωj G15.05.0+ωωj j ，当t cos )t (U i 25=时，稳态输出)t (U 0)452 +t 。
4.在频率校正法中，串联超前校正是利用串联校正装置在系统的 中频区产生相角 超前 ，以提高系统的 相位裕量 ，且使幅值穿越频率c ω 增大 ，从而系统的响应速度 加快 。
6．已知单位反馈系统的开环传递函数为)1Ts (s K)s (G +=，若要求带宽增加a倍，相位裕量保持不变，则K 应为 aK ，T 应为 T/a 。
7．最小相位系统的开环对数幅频特性三频段分别反映的系统性能是① 低频段反映 稳态特性；② 中频段反映 动态特性法；③ 高频段反映法抗高频干扰能力。
8．最大超调量p σ反映了系统暂态过程的 平稳性 ，调节时间s t 总体上反映了系统的 快速性 。
9．已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示，其传递函数分别为：（a ）：10()(101)(0.051)=++G s s s s _ ；（b ）：100(0.51)()(1)(0.011)(0.051)+=+++s G s s s s s 。
（a ） （b ）10．设某最小相位系统的相频特性为101()()180()tg tg T ϕωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 2(1)(1)K s s Ts τ++ ，其开环幅频特性为 2222211K T τωωω++ 。
三、计算题1．已知系统的结构图如图所示，图中)(s R 为输入信号，)(s N 为干扰信号，试求传递函数)()(s R s C ，)()(s N s C 。
解：令0)(=s N ，求)()(s R s C 。
图中有3条前向通路，2个回路。
（1分） ，，，，，，1113421324321421=∆==∆==∆=G G G P G G P G G P ，，，)(121432421L L G G L G G L +-=∆-=-=（3分）则有434242143423322111)()(G G G G G G G G G G G P P P s R s C ++++=∆∆+∆+∆=（1分） 令0)(=s R ，求)()(s N s C 。