大工1509《自动控制原理》在线作业1.2.3答案
《自动控制原理》张爱民课后习题答案
R(S)
1 H 2G 2G 3 H G1 G1 2G G G1 2 G3 G 1H 4H G G1 G2 1 2 4
1 H 1G 1G 2
N ( S) Y (S)(1式 )
1 H 2G 2G 3 H G1 G1 2G G G1 2 G3 G 1H 4H G G1 G2 1 2 4
（1） 当 N (S) 为零时可得传递函数为：
G1
G2
Y( s)
H1
H2
R(s) R(s)
G1
G2
H1 H1H 2
G1G2 1 H 1G1
Y( s) Y( s)
H1H 2
从而可得其传递函数为：
G (S)
G1G2
1 G1 H 1 G1G2 H 1H 2
(2) 其信号流图如下所示：
R( s)1
G1
G2
Y ( s)
1
H1
H2
系统信号流图中共有 2 个回路。增益分别为 L1 G1H1 L2
传递函数 U o Ui
1
c2 s
1
1
sL
c1s
c2 s
c1 c1 c2 c1c2 Ls2
微分方程 ( c1 c2 )uo
c1c2 L
d 2 uo dt 2
c1ui
2.5 解
由电路得：
ui
u
1 R1
R2
CS
1 R1
CS
（1）
u
uo
R3
R4
（ 2）
综合（ 1）、（ 2）式，消去变量 u，可得其传递函数为：
2.7 解
E i1 R
kf
k
M
x
L uc
i2
eb
（完整版）自动控制原理试题及答案
（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。
大工13秋《自动控制原理》在线作业1,2,3-推荐下载
满分：5 分 2.惯性环节的最大滞后相角为（）。 A. 0° B. 60° C. 90° D. 180°
满分：5 分 3.如果系统的有限开环零点数 m 少于其开环极点数 n，则当根轨迹增益趋近于无穷大时， 趋向无穷远处根轨迹的渐近线共有（）条。 A. n B. m C. n-m D. m-n
10.比例环节不失真也不延滞，故又称为（）。 A. 放大环节 B. 惯性环节 C. 积分环节 D. 振荡环节
满分：5 分
大工 13 秋《自动控制原理》在线作业 1 试卷总分：100 测试时间：-单选题 判断题
、判断题（共 10 道试题，共 50 分。） 1.事实上，一阶系统的单位脉冲响应就是系统传递函数的拉普拉斯反变换。（） A. 错误 B. 正确
满分：5 分 10.稳定系统的频率特性可以由（）的方法确定。 A. 积分 B. 微分 C. 实验 D. 消元
满分：5 分
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术艺料0不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试2下卷2，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并22工且22作尽22下可22都能22可地护以缩1关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编试要5写、卷求重电保技要气护术设设装交备备置底4高调、动。中试电作管资高气，线料中课并敷3试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
（完整版）自动控制原理试题答案
（完整版）⾃动控制原理试题答案∑??=i i i s s Q s H )()(1)(zidpngkongzhi1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采⽤负反馈，系统的被控变量对控制作⽤有直接影响，即被控变量对⾃⼰有控制作⽤。
2 典型闭环系统的功能框图。
⾃动控制在没有⼈直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运⾏。
⾃动控制系统由控制器和被控对象组成，能够实现⾃动控制任务的系统。
被控制量在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。
控制量作为被控制量的控制指令⽽加给系统的输⼊星．也称控制输⼊。
扰动量⼲扰或破坏系统按预定规律运⾏的输⼊量，也称扰动输⼊或⼲扰掐⼊。
反馈通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输⼊端，与输⼊信号相⽐较。
反送到输⼊端的信号称为反馈信号。
负反馈反馈信号与输⼈信号相减，其差为偏差信号。
负反馈控制原理检测偏差⽤以消除偏差。
将系统的输出信号引回插⼊端，与输⼊信号相减，形成偏差信号。
然后根据偏差信号产⽣相应的控制作⽤，⼒图消除或减少偏差的过程。
开环控制系统系统的输⼊和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作⽤没有影响，这样的系统称为开环控制系统。
开环控制⼜分为⽆扰动补偿和有扰动补偿两种。
闭环控制系统凡是系统输出端与输⼊端存在反馈回路，即输出量对控制作⽤有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。
⾃动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。
复合控制系统复合控制系统是⼀种将开环控制和闭环控制结合在⼀起的控制系统。
它在闭环控制的基础上，⽤开环⽅式提供⼀个控制输⼊信号或扰动输⼊信号的顺馈通道，⽤以提⾼系统的精度。
⾃动控制系统组成闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所⽰。
组成⼀个⾃动控制系统通常包括以下基本元件．给定元件给出与被控制量希望位相对应的控制输⼊信号(给定信号)，这个控制输⼊信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。
给定元件通常不在闭环回路中。
2．测量元件测量元件也叫传感器，⽤于测量被控制量，产⽣与被控制量有⼀定函数关系的信号。
大连理工自动控制原理习题答案
自动控制原理课后习题答案编辑者：潘学俊 第二章2.1 试分别写出图2.68中各无源电路的输入u r (t )与输出u c (t )之间的微分方程。
图2.68 习题2.1图解：(a)11r c u u i R -=，2()r c C u u i -= ，122c u i i R +=，12122121212c c r r R R R R R Cu u Cu u R R R R R R +=++++(b)11()r c C uu i -= ，121r u u i R -=，1221i i C u+= ，121c u i R u =+， 121211122112121121()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ (c)11r cu u i R -=，112()r C u u i -=，1122u i i R +=，1121c u i dt u C =+⎰， 121212222112122221()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ 2.2 试证明图 2.69(a)所示电路与图 2.69(b)所示的机械系统具有相同的微分方程。
图2.69(b)中X r (t )为输入，X c (t )为输出，均是位移量。
(a) (b)图2.69 习题2.2图解：(a)11r cu u i R -=，12()r c C uu i -= ，12i i i +=，221c u idt iR C =+⎰， 121211122212121122()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ (b)2121()c B xx K x -= ，1121()()()r c r c c B x x K x x B x x -+-=- ， 121221212121211212()()c c c r r r B B B B B B B B Bx x x x x x K K K K K K K K K ++++=+++ 2.3 试分别求出图2.70中各有源电路的输入u r (t )与输出u c (t )之间的微分方程。
自动控制原理作业题 (后附答案)
自动控制原理作业题第一章基本概念一、简答题1 简述自动控制的基本概念2 简述自动控制系统的基本组成3 简述控制系统的基本控制过程4 简述自动控制系统的基本分类5 试比较开环控制和闭环控制的特点6 简述自动控制系统的性能评价指标二、分析计算题1 液位自动控制系统如图所示。
试分析该系统工作原理，画出系统原理框图，指出被控对象、被控参量和控制量2 发动机电压调节系统如图所示，试分析其工作原理，画出系统原理框图，指出其特点。
3液面控制系统如图所示。
试分析该系统的工作原理，指出系统中的干扰量、被控制量及被控制对象，并画出系统的方框图。
4控制系统如图所示。
简述该系统的工作原理，说明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方块图。
图1-7发电机-电动机调速系统操纵电位计发电机伺服电机减速器负载Θr给定值Ur 前置放大器功放执行元件被控量Wm这是一个开环控制的例子+E-EΘrUr操纵电位计R1R2R3R4放大器直流发电机伺服电机Wd Wm发电机-电动机调速系统减速器负载5火炮随动控制系统如图所示。
简述该系统的工作原理，并画出该系统的原理框图。
第二章 线性控制系统的数学模型一、简答题1 简述建立控制系统数学模型的方法及其数学表示形式2 简述建立微分方程的步骤3 简述传递函数的基本概念及其特点4 给出组成控制系统典型基本环节二、分析计算题1 有源电网络如图所示，输入量为)(1t u ，输出量为)(2t u ，试确定该电网络的传递函数2 电枢控制式直流电动机原理图如图所示，输入量为)(1t e ，输出量为)(t o ，试确定其微分方程。
图中，电动机电枢输入电压；电动机输出转角；电枢绕组的电阻；电枢绕组的电感；流过电枢绕组的电流；电动机感应电势；电动机转矩；电动机及负载这和到电动机轴上的转动惯量；电动机及负载这和到电动机轴上的粘性摩擦系数。
3 某RC 电路网络原理图如图所示，电压()i u t 为输入量，()o u t 为输出量，试画出其方块图，并求其传递函数。
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=0.707时，称该系统处于二阶工程最佳状态，此时超调量为4.3%。
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。
18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标t s 越小，即快速性越好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。
20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、 补偿校正与复合校正四种。
自动控制原理课后习题答案王万良版
自动控制原理课后习题答案王万良版1.2根据题1.2图所示的电动机速度控制系统工作原理（1）将a,b 与c,d 用线连接成负反馈系统；（2）画出系统框图。
c d+-发电机解：（1） a 接d,b 接c.（2）系统框图如下1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。
在任何情况下，希望页面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。
解：工作原理：当打开用水开关时，液面下降，浮子下降，从而通过电位器分压，使得电动机两端出现正向电压，电动机正转带动减速器旋转，开大控制阀，使得进水量增加，液面上升。
同理，当液面上升时，浮子上升，通过电位器，使得电动机两端出现负向电压，从而带动减速器反向转动控制阀，减小进水量，从而达到稳定液面的目的。
系统框图如下：2.1试求下列函数的拉式变换，设t<0时，x(t)=0: (1) x(t)=2+3t+4t 2解：X(S)=s 2 +23s+38s(2) x(t)=5sin2t-2cos2t解：X(S)=5422+S -242+S S=42102+-S S(3) x(t)=1-et T1-解：X(S)=S1-TS 11+=S 1-1+ST T=)1(1+ST S(4) x(t)=e t 4.0-cos12t解：X(S)=2212)4.0(4.0+++S S2.2试求下列象函数X(S)的拉式反变换x(t)： (1) X(S)= )2)(1(++s s s解：=)(S X Θ)2)(1(++s s s =1122+-+S S t t e e t x ---=∴22)((2) X(S)=)1(15222++-s s s s 解：=)(S X Θ)1(15222++-s s s s =1512+-+S S S=1151122+-++S S S S t t t u t x sin 5cos )()(-+=∴(3) X(S)=)42)(2(82322+++++s s s s s s解：=)(S X Θ)42)(2(82322+++++s s s s s s =2)1(12212+++++-S S S S t e e t x t t 2cos 21)(2--+-=∴2.3已知系统的微分方程为)()(2)(2)(22t r t y dt t dy dt t y d =++式中，系统输入变量r(t)=δ(t),并设y(0)=)0(y .=0,求系统输出y(t).解：Θ)()(2)(2)(22t r t y dt t dy dt t y d =++且y(0)=)0(y .=0 两边取拉式变换得∴1)(2)(2)(2=++S Y S SY S Y S 整理得Y(S)=1)1(122122++=++S S S 由拉式反变换得y(t)=t t sin e -2.4列写题2.4图所示RLC 电路的微分方程。
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。
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。
自动控制原理习题答案
2-2(a)
ɺɺ ɺ ɺ 即：m x o ( t ) + ( f 1 + f 2 ) x o ( t ) = f 1 x i ( t ) (b) f ( k + k ) x ( t ) + k k x ( t ) = k fx ( t ) 1 2 ɺo 1 2 o 2 ɺi
ɺ ɺ (c) f x o ( t ) + ( k 1 + k 2 ) x o ( t ) = f x i ( t ) + k 1 x i ( t )
2-3(a) R1 R2C1C 2 uo ( t ) + ( R1C1 + R2C 2 + R1C 2 )uo ( t ) + uo ( t ) ɺɺ ɺ
2-14 2-15
Ω m (s ) K1 = U a (s ) Tms + 1
Ω m (s ) K2 =− M a (s ) Tm s + 1
∆u
θi
1 11
ui
3
u1
2
u2
k3
3
1 11
ua ut
uo
km s(Tm s + 1)
θo
k ts
31.26 θ o (s ) = θ i (s ) Tm s 2 + (1 + 3k 3k t k m )s + 31.26k 3k m
3-2 (1) k ( t ) = 10 5 h( t ); 53.13 o ) 4
（3-1题~3-9题） 题 题 h( t ) = 10 t
自动控制原理1-8答案及评分参考
自动控制原理1试题答案及评分参考一、单项选择题（每小题 1 分，共 20 分）1 .C2 .A3 .C4 .A5 .B6 .C7 .B8 .B9 .A 10.D 11.A 12.C 13.C 14.C 15.D 16.B 17.A 18.B 19.C 20.B 二、填空题(每空 1 分, 共 10 分)21.反馈控制 22.传递函数 23.时间常数T (或常量) 24.偏移程度 25.开环幅频特性 26.阶跃信号 27.相位 28.±45︒ 29.比例 30.远 三、名词解释(每小题 3 分, 共 15 分)31.指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平稳状态的能力。
32.输出变量正比于输入变量的微分（或)()(0t xk t x i =） 33.系统响应曲线达到并一直保持在允许衰减范围内的最短时间34.当乃氏图随ω增加逆时针从第二象限越过负实轴向第三象限去时，叫正穿越。
35.指当系统某个参数（如开环增益K ）由零到无穷大变化时，闭环特征根在s 平面上移动的轨迹。
四、简答题(每小题 5 分, 共 25 分)36.传递函数是线性定常系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比，它通常不能表明系统的物理特性和物理结构，因此说物理性质不同的系统，其传递函数可能相同。
（3分）举例说明(2分)略，答案不唯一。
37.常用的方法（两方法选1即可）：其单位阶跃响应曲线在 0.632（2.5分）稳态值处，经过的时间t ＝T （2.5分）；或在 t ＝0处曲线斜率 k ＝1/T ，t s ＝（3~4）T 38.高阶系统中距离虚轴最近的极点，其附近没有零点，它的实部比其它极点的实部的1/5还小，称其为主导极点。
（2分）将高阶系统的主导极点分析出来，利用主导极点来分析系统，相当于降低了系统的阶数，给分析带来方便。
（2分） 举例说明(1分)略，答案不唯一。
39.偏差信号：输入信号与反馈信号之差；（1.5分）误差信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。
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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。
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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。
自动控制原理答案
自动控制原理作业题答案作业题一答案： 一、工作原理：是操纵者转动操纵电位计的手柄，可使电位计的输出电压Ur 改变大小和方向。
经前置放大器和直流发电机两极放大，使加在伺服电机上的端电压也随之改变大小和方向。
从而使负载具有所要求的转速。
给定值：θr，被控制量：ωm ，干扰量：负载的变化，电网电压的变化等方块图：图1-7发电机-电动机调速系统前置放大器功放执行元件这是一个开环控制的例子+E-E ΘrUr操纵电位计R1R2R3R4放大器直流发电机伺服电机Wd Wm 发电机-电动机调速系统减速器负载二、sCR s U R s U r 1)()(211+-= ， 01)()(R s U R s U c -=；CsR R R R sC R s U s U r c 1121211)()(+=+=三、1）根据误差系数公式位置误差系数 ∞=+++==→→)1)(1(lim)(lim 20cs bs as s Ks G K s s p速度误差系数 K cs bs as s Kss sG K s s v =+++==→→)1)(1(lim )(lim 2加速度误差系数 0)1)(1(lim )(lim 222=+++==→→cs bs as s Ks s G s K s s a2）1()1()01ss pr t t e K ===+； 11()ss v r t t e K K===；212()2ss ar t t e K ===∞ 四、希望的闭环特征多项式为*32()(1010)(1010)(100)120220020000F s s j s j s s s s =+-+++=+++校正后系统的闭环传递函数为)(50)10)(5()(50)()(22i p d i p d K s K s K s s s K s K s K s R s C +++++++= 232()(5)(10)50()(1550)50(1)50d p i d p i F s s s s K s K s K s K s K s K =+++++=+++++令)()(*s F s F =，则得 ⎪⎩⎪⎨⎧====+==+4002000050432200)1(507.21205015i i p p d d K K K K K K 五、由于2型系统才能跟踪加速度信号，为此假设校正装置为PI 控制器，其传递函数为)11()(sT K s G i p c += 校正后系统的开环传递函数为22)1(11)11()()(s s T K s s T T K s s T K s G s G i i i p i p c +=+=+= 根据稳态误差的要求 101===ssae K K ︒=︒-''+︒=45180180c i arctgT ωγ 1=''c i T ω 1)()(11022=''''+c ci T ωω s T s rad i c266.0,/76.3==''ω所以PI 控制器传递函数为 ss s G c )1266.0(10)(+=六、1）根轨迹图2）稳定性分析从根轨迹图可知，临界参数值K*=6，即K*>6时，根轨迹将有两条分支伸向[s]平面右半面，即闭环极点中将有两个带正实部的极点，系统将不稳定。
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第一次作业：一、单选题（共15 道试题，共75 分。
）V1. 对于线性系统的动态性能指标，输出响应()。
A. 不变B. 越快越好C. 越慢越好D. 不能确定2. 对()进行拉普拉斯变换，可以得到系统在复数域的数字模型称为传递函数。
A. 线性定常微分方程B. 非线性微分方程C. 非线性时变微分方程D. 线性时变微分方程3. 两个或两个以上方框具有同一个输入，而以各方框输出的代数和作为总输出，这种结构称为()。
A. 串联连接B. 并联连接C. 前馈连接D. 反馈连接4. ()反映系统响应的快速性。
A. 峰值时间B. 调节时间C. 延滞时间D. 上升时间5. ()的职能是产生控制量，直接推动被控对象的被控量发生变化。
A. 测量装置B. 比较装置C. 计算装置D. 执行装置6. 只有输入支路没有输出支路的节点称为()。
A. 输出节点B. 混合节点C. 前向通路D. 输入节点7. 工程实际中往往习惯把二阶系统设计成()工作状态。
A. 欠阻尼B. 过阻尼C. 负阻尼D. 临界阻尼8. 振荡环节是一个()阶环节。
A. 一B. 二C. 三D. 四9. 分析系统的瞬态响应，可以考查系统的()。
A. 稳定性B. 动态性能C. 稳定性和动态性能D. 稳定性和稳态误差10. 线性系统稳定的充分必要条件是系统特征方程式的所有根均在s平面的()。
A. 左半部分B. 右半部分C. 上半部分D. 下半部分11. 等加速度函数指的是()。
A. 阶跃函数B. 斜坡函数C. 抛物线函数D. 脉冲函数12. 如果系统输入大部分是随时间逐渐增加的信号时，则选用()作为实验信号。
A. 阶跃函数B. 斜坡函数C. 抛物线函数D. 脉冲函数13. 系统中如果有()，对系统的稳定性不利。
A. 惯性环节B. 积分环节C. 振荡环节D. 延滞环节14. 当阻尼比为1时，系统处于()情况。
A. 无阻尼B. 过阻尼C. 负阻尼D. 临界阻尼15. 在实际系统中，微分环节由理想微分环节和()组成。
A. 比例环节B. 惯性环节C. 积分环节D. 振荡环节二、多选题（共5 道试题，共25 分。
）1. 闭环系统的特征方程的根与()密切相关。
A. 控制系统的瞬态响应B. 控制系统的稳态响应C. 系统的稳定性D. 系统的动态性能2. 应用劳斯判据可以判别()。
A. 系统的相对稳定性B. 系统的绝对稳定性C. 求解系统稳定的临界参数D. 分析系统参数对稳定性的影响3. 对于线性定常系统的性能分析主要包括()。
A. 常值B. 动态性能C. 稳定性D. 稳态误差4. 下面几个环节中，属于线性定常系统中按数学模型区分的是()。
A. 比例环节B. 惯性环节C. 积分环节D. 振荡环节5. 通过适当调节实际系统元件参数就可以改变二阶系统的()，进而达到改善二阶系统动态性能的目的。
A. 阻尼比B. 角频率C. 上升时间D. 无阻尼自然振荡频率第二次作业：一、单选题（共15 道试题，共75 分。
）1. 对于离散系统，其稳定的条件是系统的()均在z平面上以原点为圆心的单位圆内。
A. 开环零点B. 开环极点C. 闭环零点D. 闭环极点2. ()是一种图解分析法，适用于具有严重非线性特性的一阶、二阶系统。
A. 相平面法B. 相轨迹法C. 描述函数法D. 逆系统法3. 离散系统的瞬态响应决定于()。
A. 系统零点的分布B. 系统极点的分布C. 系统零、极点分布D. 不能确定4. 采样过程从物理意义上可以理解为()。
A. 信号调制过程B. 模数转换过程C. 数模转换过程D. 脉冲调制过程5. 如果极限环内外的相轨迹曲线都收敛于该极限环，则该极限环为()。
A. 稳定极限环B. 不稳定极限环C. 半稳定极限环D. 振荡极限环6. 在离散控制系统中采用()来恢复离散信号。
A. 零阶保持器B. 一阶保持器C. 二阶保持器D. 高阶保持器7. 在离散系统中，系统的稳定边界是()。
A. 实轴B. 虚轴C. 单位圆D. 原点8. 从频率特性的角度看，任一时间信号都可以看成是由一系列的()叠加而成。
A. 正弦信号B. 余弦信号C. 脉冲信号D. 数字信号9. 数字控制系统是指系统中具有()的自动控制系统。
A. PID控制器B. 模拟控制器C. 数字控制器D. PD控制器10. 将连续信号通过采样开关变换成()的过程称为采样过程。
A. 数字信号B. 模拟信号C. 离散信号D. 脉冲信号11. 具有线性型外推规律的保持器称为()。
A. 零阶保持器B. 一阶保持器C. 二阶保持器D. 高阶保持器12. 将数字信号变换成连续信号的转换环节称为()。
A. 模-数转换器B. 数-模转换器C. 信号转换器D. 离散转换器13. ()是由测量元件、放大元件和执行机构的不灵敏区所造成的。
A. 继电特性B. 饱和特性C. 死区特性D. 间隙特性14. ()不受系统阶次的限制，且所得结果也比较符合实际。
A. 相平面法B. 相轨迹法C. 描述函数法D. 逆系统法15. 在某一初始状态下，线性系统的零输入响应为单调收敛，若改变初始状态，该线性系统的零输入响应形式为()。
A. 单调收敛B. 单调发散C. 振荡收敛D. 振荡发散二、多选题（共5 道试题，共25 分。
）1. 相平面法中分析系统性能的两个重要概念为()。
A. 奇数B. 等倾线C. 奇点D. 极限环2. 非线性系统的稳定性与()有关。
A. 系统的结构B. 系统的参数C. 系统的输入信号D. 系统的初始条件3. 数字控制系统较之一般连续控制系统具有如下优点，包括()。
A. 数字计算机能够保证足够的计算精度B. 采用高精度检测元件，能够提高整个系统的精度C. 可以采用分时控制方式D. 数字信号的抗干扰能力好，可以提高系统的抗干扰能力4. 离散时间控制系统的分析包括()。
A. 系统的稳定性B. 瞬态性能C. 稳态性能D. 最少拍设计5. Z变换的作用包括()。
A. 求解线性常系数差分方程B. 求解非线性差分方程C. 导出离散时间线性定常系统的脉冲传递函数D. 导出离散时间非线性定常系统的脉冲传递函数第三次作业：一、单选题（共15 道试题，共75 分。
）V 1. ()是绘制根轨迹的依据。
A. 辐角条件B. 幅值条件C. 开环增益D. 开环零点2. 顺馈校正指的是()。
A. 前馈校正B. 反馈校正C. 串联校正D. 并联校正3. 一阶滞后环节指的是()。
A. 比例环节B. 惯性环节C. 积分环节D. 振荡环节4. 根轨迹是指当系统开环传递函数中某一参数()时，闭环特征方程式的根在s平面上运动的轨迹。
A. 从正无穷变到负无穷B. 从负无穷变到1C. 从零变到无穷D. 从1变到无穷5. ()是满足开环传递函数等于零的点。
A. 开环极点B. 开环零点C. 闭环极点D. 闭环零点6. 比例环节的相频特性为()。
A. 0°B. 60°C. 90°D. 180°7. 根轨迹的分支数等于特征方程的阶次，即()。
A. 开环零点数mB. 开环极点数nC. 开环零点数m和开环极点数n中的较大者D. 开环零点数m和开环极点数n中的较小者8. 幅值比随()变化的特性称为幅频特性。
A. 时间B. 频率C. 角速度D. 振幅9. PD调节器又称为()。
A. 比例-积分调节器B. 比例-微分调节器C. 积分调节器D. 微分调节器10. 具有()的系统，最小相位系统的相角变化范围最小。
A. 相同幅频特性B. 不同幅频特性C. 相同相频特性D. 不同相频特性11. 根轨迹终止于()。
A. 开环极点B. 开环零点C. 闭环极点D. 闭环零点12. 开环频率特性所提出的性能指标不包括()。
A. 剪切频率B. 相角裕度C. 幅值裕度D. 带宽频率13. ()与传递函数一样，都表征了系统的内在规律。
A. 幅频特性B. 相频特性C. 根轨迹D. 频率特性14. 实轴上属于根轨迹的部分，其右边开环零、极点的个数之和为()。
A. 奇数B. 偶数C. 零D. 正数15. 对于稳定的最小相位系统，幅值裕量()，一阶和二阶系统的幅值裕量为无穷大。
A. 等于零B. 等于1C. 大于1D. 小于1二、多选题（共5 道试题，共25 分。
）1. 频率特性的图示方法主要包括()。
A. 极坐标图B. 对数坐标图C. 对数幅相图D. 复平面图2. 下面有关对根轨迹的描述，说法正确的是()。
A. 根轨迹是一种图解方法B. 根轨迹避免了求解高阶系统特征方程的困难C. 根轨迹可以直观看出系统中某些参数的变化对控制系统闭环特征根分布影响的趋势D. 根轨迹在工程上得到了广泛的应用3. 经典控制理论中系统校正的研究方法主要有()。
A. 检验法B. 频率法C. 反馈法D. 根轨迹法4. 微分环节与积分环节的对数频率特性的幅值和辐角总是()。
A. 大小相等B. 大小不等C. 方向相同D. 方向相反5. 根轨迹的分离、会合点位于()。
A. 虚轴上B. 实轴上C. 以共轭形式成对出现在复平面中D. 坐标轴上。