自动控制原理网上作业题

东北农业大学网络教育学院
自动控制原理网上作业题
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
-E
Θr
Ur
操纵电位计
R1
R2
R3
R4
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。

1
R 2
R ()
o u t ()
i u t 1
C 2
C 1()i t 2()
i t 3()i t 3()u t +
+
-
-
4 某控制系统方块图如图所示，被控制量为)(s C ，控制量为)(s R ，试用梅森公式确定该系统的传递函数
5 某控制系统的信号流图如图所示，被控制量为)(s C ，控制量为)(s R ，试用梅森公式确定其传递函数
第三章 线性控制系统的时域分析
一、简答题
1控制系统的典型输入信号有哪几个？ 2 评价控制系统的动态性能指标由哪些？
3 简述控制系统稳定的基本概念及系统稳定的充要条件
4 简述控制系统稳态误差的基本概念
5 简述一阶控制系统的基本概念及其主要特点
6 简述控制系统中闭环主导极点的符合条件
二、分析计算题
1 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为)
12)(1()
1()()(+++=
s Ts s s K s H s G ，求该系统稳定时，参数K 和T 的取值
范围
2已知控制系统方块图如图所示。

若使系统的单位阶跃响应具有σp =16.3%，t p =1秒。

试确定前置放大器的增益K 及内反馈系数τ。

3 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为)1)(1()(6
1
31s s s k
s G ++=，求：系统稳定时，k 值的取值范围。

4 温度计的传递函数为1
1
)(+=
Ts s G 。

用其测量某一容器中的水温，发现经1分钟后才能指示出实际水温的96%，求：（1）该温度计的指示从实际水温的10%变化到90%所需要的时间；（2）如给该容器加热，使容器内水温以0.1s
C /︒的速度均匀上升，温度计的稳态指示误差有多大。

5 某位置随动控制系统如图所示，求：（1）系统的开环极点和闭环极点；（2）输入为单位阶跃函数信号时，系统的自然振荡角频率和阻尼比；（3）系统的动态性能指标上升时间、调节时间和超调量。

6 某单位负反馈自动控制系统的开环传递函数为)
12.0)(1(10
)(++=s s s s G ，求输入为斜坡函数信号时，该系统的稳
态误差。

7 某系统在领初始条件下的单位阶跃响应为t t
e e t c 10602.12.01)(---+=，试确定该系统的闭环传递函数。

8 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为)
2)(1()(++=
s s s k
s C ，试系统闭环稳定时k 的取值范围。

第四章 线性控制系统的根轨迹分析
一、简答题
1 简述根轨迹的基本概念
2 简述绘制根轨迹的依据
3 简述绘制根轨迹的基本规则
二、分析计算题
1 某控制系统的开环传递函数为(4)
()(2)k s G s s s +=
+，试绘制系统的概略根轨迹图
2 设一控制系统方框图如图4-5所示，试绘制系统根轨迹。

(1)(2)
k
s s s ++-
)
(s R )
(s C
图4-5 控制系统方框图
3 某控制系统的根轨迹如图所示。

由系统的根轨迹图，求：1）确定系统稳定时参数k 的范围；2）确定系统阶跃响应无超调时k 的取值范围；3）系统出现等幅振荡时的振荡频率。

4 某单位负反馈控制系统的的根轨迹如图所示，求：︒=60β时，计算系统的动态性能指标
5已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)
15.0()()(+=s s K
s H s G ，应用根轨迹法分析开环放大倍数K 对系统的影
响，计算K=5时系统的性能。

第五章 线性控制系统的频率特性分析
一、简答题
1 简述频率特性的基本概念
2频率特性的几何表示方法有哪几种？ 3 简述奈奎斯特稳定判据
4 简述控制系统时域指标和频域指标
5 简述频域法分析和设计系统时常用的“三频段”的特点
二、分析计算题
1 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为2
10(3)
()(2)(2)s G s s s s s +=+++，试绘制系统的开环对数频率特性图
2 最小相位系统开环对数幅频特性渐近曲线如图所示，求系统的开环传递函数。

3 某单位负反馈控制系统开环对数频率特性图如图所示，试求：（1）系统的开环传递函数；（2）系统的相角裕度与幅值裕度，判别系统的稳定性；（3）闭环系统稳定的K 的临界值。

4某最小相位系统的奈奎斯特图如图所示（具有正实部开环极点的个数为0，即P=0），试分析系统的稳定性及其系统的类型数
5 已知控制系统的开环传递函数
100
()()
(21)(0.21)
G s H s
s s s
=
++
，求：1）画出系统的开环传递函数的对数幅频特
性图；2）计算系统的相角裕度r(ωc)；3）判断系统的稳定性。

第六章线性控制系统的串联校正
一、简答题
1 简述系统校正的基本概念
2 简述校正方式的基本特点
3 简述基于频率特性分析法校正的基本原理
4 简述超前校正的特点
5简述滞后校正的特点
6简述期望频率特性法校正的特点
二、分析计算题
1 控制系统的开环对数幅频特性曲线如所示，其中虚线L1为校正前的，实线L2为校正后的，实线L C为校正环节。

求：1）确定所用的是何种串联校正，并写出校正装置的传递函数G c (s)；2）确定校正后系统稳定时的开环增益；3）当开环增益k =1时，求校正后系统的相位裕度γ，幅值裕度k g(dB)。

2 单位负反馈系统不可变部分的传递函数为
()(0.51)o K
G s s s =
+，要求满足性能指标：（1）开环放大倍数
1
20V K s -=；（2）相角裕度
()50c γω≥︒；设计串联超前校正。

3某最小相位系统校正前、后开环对数幅频特性分别如图所示。

求：1）校正前、后系统的传递函数；2）校正前、后系统的相角裕量；3）校正网络的传递函数；4）校正网络的校正类型。

4 某单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(1)(1)
530
K
G s s s s =
+++，试设计PID 控制器。

要求：（1）稳态速度误差
0.1ssv e ≤；
（2）超调量20o o o o p σ≤；（3）调节时间0.5s s t ≤。

5 由实验测得单位反馈二阶系统的单位阶跃响应，如图所示。

要求：（1）绘制系统的方框图，并标出参数值；（2）系统单位阶跃响应的超调量 %20%p σ=；（3）峰值时间0.5p t s =。

设计校正环节并画出校正后系统的方框图。

0.1
t。