自动控制系统习题答案
自动控制试题及答案
自动控制试题及答案一、选择题1. 自动控制系统的基本组成包括以下哪些部分？A. 传感器B. 执行器C. 控制器D. 所有以上选项答案：D2. 闭环控制系统与开环控制系统的主要区别是什么？A. 闭环系统有反馈环节B. 开环系统有反馈环节C. 闭环系统没有传感器D. 两者没有区别答案：A二、填空题1. PID控制器中的P代表______，I代表______，D代表______。
答案：比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）2. 一个控制系统的开环传递函数为G(s)，闭环传递函数为H(s)，则闭环系统的反馈增益为______。
答案：1+G(s)H(s)三、简答题1. 简述自动控制系统的稳定性条件。
答案：自动控制系统的稳定性条件通常包括：系统的所有闭环极点都位于s平面的左半部，即实部小于零；系统没有纯虚数的极点；系统没有不稳定的零点。
2. 说明什么是系统的时间响应，并给出常见的时间响应类型。
答案：系统的时间响应是指系统在输入信号作用下，输出信号随时间变化的过程。
常见的时间响应类型包括：阶跃响应、斜坡响应、抛物线响应等。
四、计算题1. 已知一个二阶系统的开环传递函数为G(s) = ωn^2 / (s^2 +2ζωn s + ωn^2)，其中ωn = 10 rad/s，ζ = 0.5。
求系统的单位阶跃响应。
答案：根据给定的开环传递函数，可以计算出系统的单位阶跃响应。
首先，确定系统的自然频率ωn和阻尼比ζ。
然后，利用标准二阶系统的时间响应公式，计算出系统的过冲、延迟时间、上升时间和稳态误差等性能指标。
五、论述题1. 论述PID控制器设计的基本步骤及其在实际工程中的应用。
答案：PID控制器设计的基本步骤包括：确定控制目标和性能指标、选择合适的控制规律、调整比例、积分和微分参数、进行仿真验证和实际调试。
在实际工程中，PID控制器广泛应用于温度控制、速度控制、位置控制等领域，因其结构简单、易于实现和调整而得到广泛应用。
自动控制系统习题答案
2.9 有一 V-M 调速系统：电动机参数 PN =2.2kWrUN=22OVZ^=12.5^ nN=1500 r/min,电枢电阻 Ra=1.5Q・电枢回路电抗器电阻RL=0.8Q.整流装置内阻R卅1・OQ,触发整流环节的放大倍数《35。
要求系统满足调速范 FHI D=20.静差率 S<=10%：（1）il•算开环系统的静态速降M°p利调速婆求所允许的闭环静态速降Mo。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统.试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当Ug5V时，Sb n=n「则转速负反馈系数a应该是多少?（4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）=>C =(220-12.5x1.5)/1500 = 201.25/1500 = 0」34Vmin/ r=>叫=I N x/?z/C r = 12.5x3.3/0.134 = 307.836r/min沁=“s/(D(l-.v)) = 1500xl0%/(20* 90%) = & 33r / min所以，△心=8.33/7 min(2)-J.R(3) (4) “ =(KpK$U：-胡/(G(l + K))= \KU；/a(l + K)卜[l d R/(C e(l + K))]K = (% / An f/)-l = 307.836/8.33-1 = 35.955 1500 = [35.955 xl5/a(l +35.955)] - [12.5 x 3.3 /(0.134(1 + 35.955))]na = 0.0096V mill/ /•空= 35.955® 34 十34K]a 35*0.0096也可以用*11略算法:& = KC e / K 、a • Ky = 35.955 x 0.134 / (35 x 0.01) = 13.762.4 直流电动机为 P N =74kW /UN=220V, l N =378A, n N =1430r/min. Ra=0.023 Q .相控整流器内阻 Rrec=0.022 Q 。
(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 dt 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。
自动控制原理习题与答案
1、在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的A.偏差信息B.放大信息C.测量信息D.反馈信息正确答案：D2、反馈控制也称为A.开环控制B.前馈控制C.复合控制D.闭环控制正确答案：D3、什么是保证系统正常工作的先决条件？A.稳定性B.快速性C.鲁棒性D.准确性正确答案：A4、系统输出量不会对系统控制作用发生影响的控制方式是A.反馈控制方式B.开环控制方式C.复合控制方式D.顺馈控制方式5、结构和参数便于调整，用串联或反馈的方式连接在系统中，以改善系统的系统，这类元件称为A.校正元件B.测量元件C.给定元件D.执行元件正确答案：A6、系统和输入已知，求系统输出并对动态特性进行研究，称为A.系统辨识B.系统综合C.系统设计D.系统分析正确答案：D7、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A.比例环节B.惯性环节C.积分环节D.微分环节正确答案：B8、若系统的开环传递函数为G(s)=10/(s(5s+2)),则它的开环增益为A.1B.5C.10D.29、在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（）反馈传感器A.位移B.速度C.电压D.电流正确答案：D10、把系统输出变量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为系统的传递函数A.正确B.无法判断C.部分正确D.不正确正确答案：D11、引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上A.并联越过的方块图单元B.串联越过的方块图单元的倒数C.并联越过的方块图单元的倒数D.串联越过的方块图正确答案：D12、梅森公式是用来A.求系统根轨迹B.判断稳定性C.计算输入误差D.求系统传递函数13、在信号流图中，在支路上标明的是A.比较点B.引出点C.传递函数D.输入正确答案：C14、一阶惯性系统无法跟踪什么信号A.脉冲信号B.阶跃信号C.加速度信号D.斜坡信号正确答案：C解析： D、当输入为加速度信号时，随着时间推移跟踪误差将不断增大，最终趋于无穷大。
自动控制系统第一二章习题解答
习题课N N NN N NN N n D n n D s c s n s n D n n n n n S n n D ∆+∆=↓⇒↓=∆-∆=∆+∆=∆==D s n )1(N min 0min maxkn C I R n op e d op +∆=∆=∆∑1n cl opcl op op cl op D k s s ks n n )1(D 1s cl cl 00+==+== e s p C K K k α=第一章 闭环控制的直流调速系统1－1 为什么PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM —电动机系统（1） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（2） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。
（3） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（4） 无需加电抗器，主回路电磁时间常数TL 小。
1-4 11135148515150151500min 0max 0min max ==--=∆-∆-==N N n n n n n n D1-694.116311513011113.4831168301151n 1111n ns 11)1( D )1(11n n 1n 1n 1212cl121212cl2cl12112122cl21112cl2cl12cl21cl1==++=++==⨯=⨯++=∆++=∆++=∆∆=++=+=+=++=∆∆+∆=∆+∆=∆k k D D k k n k k s k k D D D k D k D k k k n k n cl cl cl cl cl opop cl op op1-5某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min ，要求系统的静差率，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解7.31106.310011min /06.302.0102.01501min min 0min max =-=-∆∆=+∆=∆=-⨯=-=∆∆+∆=∆==cl op op cl N NN N n n K Kn n r s s n n n n n n n S n n D 1－7 某调速系统的调速范围D=20，额定转速nN ，=1500r/min,开环转速降落为240r/min ，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将如何变化？解； s=0.1时，8.27133.82401min /33.8)1.01(201.01500)1(=-=-∆∆==-⨯⨯=-=∆cl op N N n n K r s D s n n S=5%时，8.59195.32401min /95.3)05.01(2005.01500)1(=-=-∆∆==-⨯⨯=-=∆cl op N N n n K r s D s n n 1-10 有一V-M 调速系统，电动机参数为：,35k ,5.1R ,2.1R m in,/r 1500n ,A 5,12I ,V 220U ,KW 2.2P S REC s N N N N =Ω=Ω=====要求：（1）计算开环速降和调速要求所允许的闭环速降。
自动控制试题及答案
自动控制试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环系统与闭环系统的主要区别在于（）。
A. 是否存在反馈B. 控制器的类型C. 系统的稳定性D. 系统的响应速度答案：A2. 在控制系统中，稳态误差是指（）。
A. 系统达到稳态时的输出值B. 系统达到稳态时的输入值C. 系统达到稳态时的输出与期望输出之间的差值D. 系统达到稳态时的输入与期望输入之间的差值答案：C3. PID控制器中的“P”代表（）。
A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案：A4. 一个系统如果其传递函数为G(s)=1/(s+1)，则该系统的类型是（）。
A. 零型B. 一型C. 二型D. 三型答案：B5. 在控制系统中，超调量是指（）。
A. 系统响应超过稳态值的最大值B. 系统响应超过稳态值的最小值C. 系统响应达到稳态值的时间D. 系统响应达到稳态值的速率答案：A6. 一个系统如果其开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s^2+2s+1)，则该系统的开环截止频率为（）。
A. 1B. 2C. √2D. √3答案：A7. 根据奈奎斯特判据，如果一个系统的奈奎斯特曲线围绕(-1,j0)点顺时针旋转（）圈，则系统是稳定的。
A. 0B. 1C. 2D. 3答案：A8. 在控制系统中，如果一个系统对一个阶跃输入的响应是指数衰减的，则该系统是（）。
A. 稳定的B. 不稳定的C. 临界稳定的D. 临界不稳定的答案：A9. 一个系统如果其传递函数为G(s)=1/(s(s+2))，则该系统的零点为（）。
A. 0B. -2C. 0, -2D. 0, 2答案：C10. 在控制系统中，如果系统对一个单位阶跃输入的响应是单调的，则该系统（）。
A. 一定是稳定的B. 一定是不稳定的C. 可能是稳定的，也可能是不稳定的D. 无法判断答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响系统的稳定性（）。
A. 控制器的增益B. 系统的结构C. 反馈的类型D. 系统的初始条件答案：ABC2. 在控制系统中，下列哪些方法可以用来减少系统的超调量（）。
自动控制理论试题及答案
自动控制理论试题及答案一、选择题1. 在自动控制系统中，调节器的作用是：A. 检测被控对象的信息并传递给控制器B. 把控制器的输出信号转化为执行机构的动作C. 对系统进行建模和参数辨识D. 对系统的稳定性和性能进行分析和设计2. 控制系统中的“控制器”是指：A. 传感器B. 执行机构C. 调节器D. PID调节器3. 在自动控制系统中，反馈环节的作用是：A. 改善系统的鲁棒性B. 提高系统动态性能C. 校正系统的静态误差D. 抑制系统的振荡4. 关于PID控制器的描述，以下哪个是正确的？A. 仅由比例项组成B. 仅由积分项组成C. 仅由微分项组成D. 由比例项、积分项和微分项组成5. 对于一阶惯性环节，其传递函数形式为：A. G(s) = K/(Ts + 1)B. G(s) = K/(sT + 1)C. G(s) = K/(s + T)D. G(s) = K/(s + 1)二、填空题1. 按照惯例，控制系统的输入信号通常表示为______，输出信号通常表示为______。
2. 控制系统的闭环传递函数由开环传递函数和______组成。
3. 控制系统的校正系数是指在单位______条件下，系统输出与输入的______比值。
4. 控制系统的性能指标包括超调量、上升时间、______时间和稳态误差等。
5. 自动控制理论包括频率域分析、______分析和状态空间分析等方法。
三、简答题1. 简述PID控制器的工作原理及基本调节方法。
2. 什么是系统的稳定性？常用的稳定性判据有哪些？3. 请解释闭环控制系统中的超调量、上升时间、峰值时间和调节时间的概念。
4. 什么是系统的校正系数？如何通过调节PID参数来改变系统的校正系数？5. 简述频率域分析法在控制系统分析中的应用，并说明如何绘制Bode图。
四、计算题1. 给定一个PID控制器的传递函数为：Gc(s) = Kp + Ki/s + Kds，试求其闭环传递函数表达式。
自动化专业概论(自动控制系统结构介绍及设计)单元习题与答案
一、单选题1、仿真的()很关键，不能太大也不能太小，太大会丢信息，太小会增加计算机仿真的复杂程度.A.采样周期B.时间C.仿真步数D.计算步距正确答案：D2、仿真时间要求涵盖被仿真对象的全部（）过程。
A.扰动B.稳定C.动态D.静态正确答案：C3、衡量控制系统的三个品质指标（）、准确性、快速性。
A.动态性能B.稳态性能C.快速性能D.稳定性正确答案：D4、目标函数的设计过程中除了体现控制品质的要求还需要考虑（）的输出。
A.控制器B.被控对象C.检测变送器D.执行机构正确答案：A5、目标函数中对控制品质的要求一般是通过（）的平方来体现的。
A.测量值B.期望值C.被调量D.偏差正确答案：D6、（）随着搜索维数的增加，其计算量呈指数增加，因此适合于低维空间。
A.遗传算法B.粒子群C.穷举法D.最小二乘法正确答案：C7、（）属于群体智能，思想来源于蚂蚁找食物的过程。
A.粒子群算法B.模糊算法C.蚁群算法D.遗传算法正确答案：C8、遗传算法的第一步是（），种群规模和种群中个体的多样性尤其重要。
A.确定遗传因子B.确定遗传规则C.确定种群个数D.选择初始种群正确答案：D9、()是指给输入扰动加载单位阶跃输入，得到的输出曲线的形式。
A.脉冲曲线B.飞升曲线C.斜波曲线D.加速度曲线正确答案：B10、最小二乘方法适用于对()系统进行辨识。
A.单入单出B.多输入多输出C.单入多输出D.多输入单出正确答案：A11、（）的设计目的在于克服单一的扰动。
A.前馈B.回路C.反馈D.前向通道正确答案：A12、史密斯预估控制特别适合于具有（）特性的被控对象。
A.慢速B.大纯迟延C.稳定D.快速正确答案：B13、大纯迟延特性的被控对象的传递函数中τ表达的是（）。
A.积分时间B.比例系数C.纯迟延时间D.微分时间正确答案：C14、（）是当被控对象的输入发生变化时被控对象的输出要经过τ时间段内才能产生变化。
A.调节时间B.峰值时间C.微分时间D.纯迟延时间正确答案：D15、盲人爬山的路径优化需要解决两个问题。
自动控制系统习题答案
2、9 有一V-M 调速系统:电动机参数P N =2、2kW, U N =220V , I N =12、5A, n N =1500 r/min,电枢电阻R a =1、5Ω,电枢回路电抗器电阻RL=0、8Ω,整流装置内阻R rec =1、0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20,静差率S<=10%。
(1)计算开环系统的静态速降Δn op 与调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的原理图与静态结构图。
(3)调整该系统参数,使当U n *=15V 时,I d =I N ,n=n N ,则转速负反馈系数 α应该就是多少？ (4)计算放大器所需的放大倍数。
解:(1)()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯==()//12.5 3.3/0.134307.836/minN N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以,min/33.8r n cl =∆(2)(3)(4)()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α可以求得,*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法:n U U n nα=≈*,01.0150015*===n U n α/p e s K KC K α=,()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2、4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A,n N =1430r/min,Ra=0、023Ω。
(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。
(完整版)自动控制原理习题及答案.doc
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。
自动控制理论第三版课后练习题含答案
自动控制理论第三版课后练习题含答案前言自动控制理论是现代自动控制技术的基础课程，课后练习题是巩固理论知识和巩固实践技能最重要的方法之一。
本文档整理了自动控制理论第三版的课后习题，提供了详细的解题思路和答案，希望能够帮助读者更好地掌握自动控制理论。
1. 第一章课后习题1.1 第一章习题1题目已知一个系统的开环传递函数为$G(s)=\\frac{1}{s(s+1)(s+2)}$，求该系统的稳定性。
解答该系统的零点为0。
该系统的极点为−1和−2。
因为系统的极点都在左半平面，没有极点在右半平面，所以该系统稳定。
1.2 第一章习题2题目已知一个系统的传递函数为$G(s)=\\frac{1}{(s+2)(s+3)}$，求该系统的单位阶跃响应。
解答该系统的传递函数可以表示为$G(s)=\\frac{A}{s+2}+\\frac{B}{s+3}$的形式，解得$A=\\frac{1}{s+3}$，$B=-\\frac{1}{s+2}$。
所以，该系统的单位阶跃响应为y(t)=1−e−2t−e−3t1.3 第一章习题3题目已知一个系统的传递函数为$G(s)=\\frac{1}{s^2+5s+6}$，求该系统的单位阶跃响应。
解答该系统的传递函数可以写成$G(s)=\\frac{1}{(s+2)(s+3)}$的形式。
所以，该系统的单位阶跃响应为$$ y(t)=1-\\frac{1}{2}e^{-2t}-\\frac{1}{3}e^{-3t} $$2. 第二章课后习题2.1 第二章习题1题目已知一个系统的传递函数为$G(s)=\\frac{1}{s^2+4s+3}$，求该系统的稳定性。
解答该系统的极点为−1和−3。
因为系统的极点都在左半平面，没有极点在右半平面，所以该系统稳定。
2.2 第二章习题2题目已知一个系统的传递函数为$G(s)=\\frac{1}{s^2+4s+3}$，求该系统的单位冲击响应。
解答该系统的传递函数可以写成$G(s)=\\frac{1}{(s+1)(s+3)}$的形式。
自动控制原理试题库20套和答案详解
第 1 页一、填空（每空1分，共18分）1．自动控制系统的数学模型有 、 、 、共4种。
2．连续控制系统稳定的充分必要条件是 。
离散控制系统稳定的充分必要条件是 。
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 阶 型系统；其开环放大系数K= 。
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．相位滞后校正装置又称为 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：)()(S R S C （10分）R(s)第2页2.求图示系统输出C（Z）的表达式。
（4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.=？第 3 页（1） （2） （3）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。
P 为开环右极点个数。
г为积分环节个数。
判别系统闭环后的稳定性。
第 4 页七、已知控制系统的传递函数为)1005.0)(105.0(10)(0++=s s s G 将其教正为二阶最佳系统，求校正装置的传递函数G 0（S ）。
（12分）一.填空题。
（10分）1.传递函数分母多项式的根，称为系统的2. 微分环节的传递函数为3.并联方框图的等效传递函数等于各并联传递函数之4.单位冲击函数信号的拉氏变换式5.系统开环传递函数中有一个积分环节则该系统为 型系统。
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。
【推荐】自动控制习题-参考答案
0
0
3－19单位反馈系统的开环传递函数 ，试求：
(1)系统稳定的 值；
(2)系统所有特征根的实部均小于－1之 值；
(3)有根(-1,0)时之 值。
解：
1
16
5
0
1
9
2
0
3－21某单位反馈系统的开环传递函数 ，若系统以 的频率特性持续振荡，试确定相应的 和 值
解:
1
2
0
3－25系统如图所示，N(s)为阶跃干扰信号，哪一个系统对于消除或减少误差更好？
整理得
2-28
解一：
解二：
第三章控制系统的时域分析
3-2假设温度计可用1/(Ts+1)传递函数描述其特性。现用该温度计测量某容器中的水温，发现经1min后才能指示出实际水温的96%，问：
（1）该温度计的指示从实际水温的10%变化到90%所需的时间是多少？
（2）如果给该容器加热，使容器内水温以0.1℃/s的速度均匀上升，当定义误差 时，温度计的稳态指示误差有多大？
第一章绪论
第二章控制系统的数学模型
2-2求下列拉氏变换（假定t<0, f(t)=0）
（5）
解：
（6）
解：
（7）
解：
（8）
解：
2-4求所示信号的象函数
ห้องสมุดไป่ตู้解：
解：
2-5求图所示信号的象函数。
解：
解：
解：
解：
2-6求下列函数的拉氏反变换
（2）
解：
(5)
解：
运用性质：
（6）
（8）
解：
2－8设f(t)是以T为周期的周期函数，即f(t+T)=f(t)，试证：
自动控制原理完整版课后习题答案
1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。
解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。
如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。
外扰是系统的输入量。
给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值参考输入即为给定值。
反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。
2 请说明自动控制系统的基本组成部分。
解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元件有阀、电动机、液压马达等。
③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）；④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，求出它们之间的偏差。
常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电桥等。
⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般需要将其转换成为电量。
常用的测量元部件有测速发电机、热电偶、各种传感器等；⑥放大元件：将比较元件给出的偏差进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。
如电压偏差信号，可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器和功率放大级加以放大。
⑦校正元件：亦称补偿元件，它是结构或参数便于调整的元件，用串联或反馈的方式连接在系统中，用以改善系统的性能。
常用的校正元件有电阻、电容组成的无源或有源网络，它们与原系统串联或与原系统构成一个内反馈系统。
3 请说出什么是反馈控制系统，开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？解：反馈控制系统即闭环控制系统，在一个控制系统，将系统的输出量通过某测量机构对其进行实时测量，并将该测量值与输入量进行比较，形成一个反馈通道，从而形成一个封闭的控制系统；开环系统优点：结构简单，缺点：控制的精度较差；闭环控制系统优点：控制精度高，缺点：结构复杂、设计分析麻烦，制造成本高。
参考答案自动控制技术第二版习题册
第一章自动控制的基本概念§1-1 人工控制与自动控制一、填空题1．人工控制，自动控制2．被控对象，控制器二、判断题1．√ 2.× 3.√三、选择题1．A 2.A四、简答题1.答：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用自动控制装置即控制器使被控对象自动地按预先规定的规律运行，或使被控量按预定的要求变化。
2．答：人工控制的过程是测量、求误差、控制不断循环的过程，其控制目的是要尽量减小误差，使被控量尽可能地保持在期望值附近。
自动控制系统只不过是把某些装置组合在一起，以代替人的职能。
自动控制的结果总是使被控量接近于期望值，不致出现大误差，从而大大提高控制的精度。
§1-2 开环控制一、填空题1．开环控制，闭环控制2．抵抗外部干扰，低二、判断题1．√2．×3．√三、选择题1．D 2．A四、简答题1．答：输出端和输入端之间不存在反馈回路的系统称为开环控制系统。
开环控制系统的优点是系统的结构简单、造价较低；缺点是系统没有抵抗外部干扰的能力，控制精度较低。
开环控制系统适用于系统结构参数稳定、没有干扰作用或所受干扰较小的场合。
2.略§1-3 闭环控制一、填空题1．前向，反馈2．反馈回路，偏差二、判断题1．×2．√三、选择题1．C 2．B四、简答题1.答：自动控制系统是一个带有反馈装置的动力学系统，系统能自动而连续地测量被控制量，并求出偏差，进而根据偏差的大小和正负极性进行控制，而控制的目的是力图减小或消除所存在的偏差。
自动控制系统的特征有:在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系统；由偏差产生控制作用；控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控量尽量接近期望值。
2.略3.略§1-4 自动控制系统的组成一、填空题1．比较元件，被控对象，控制器2．反馈信号二、判断题1．×2．×3．√4．√5．√三、选择题1．D 2．B 3.A四、简答题1．答：自动控制系统通常是由测量反馈元件、比较元件、放大元件、校正元件、执行元件以及被控对象等基本环节组成。
- 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)。
2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。
解：（1）()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯==()//12.5 3.3/0.134307.836/minN N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以，min/33.8r n cl =∆（2）（3）（4）()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法：n U U n nα=≈*，01.0150015*===n U n α /p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。
相控整流器阻Rrec=0.022Ω。
采用降压调速。
当生产机械要求s=20%时，求系统的调速围。
如果s=30%时，则系统的调速围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ∆==⨯+=[(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =∆-=⨯⨯-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =∆-=⨯⨯-=2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
已知直流电动机，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V •min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ∆为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ∆又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%NN S n n =∆=+=(3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压*8.8uU V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。
求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12dp s u p s U K K U K K V γ=+=⨯⨯+⨯⨯=(2) 8.8215264d U V=⨯⨯=,开环输出电压是闭环的22倍(3) *(1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K Vγ=+=⨯+⨯⨯⨯=3.8在一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：60=N P kW , 220=N U V , 308=N I A , 1000=N n r/min , 电动势系数e C =0.196 V ·min/r , 主回路总电阻R =0.18Ω,触发整流环节的放大倍数s K =35。
电磁时间常数l T =0.012s,机电时间常数m T =0.12s,电流反馈滤波时间常数i T 0=0.0025s,转速反馈滤波时间常数n T 0=0.015s 。
额定转速时的给定电压(U n *)N =10V,调节器ASR ，ACR 饱和输出电压U im *=8V,U cm =6.5V 。
系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速围D=10,电流超调量i σ≤5% ,空载起动到额定转速时的转速超调量n σ≤10%。
试求：（1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在1.1N I 以)和转速反馈系数α。
（2）试设计电流调节器ACR,计算其参数R i, 、C i 、C Oi 。
画出其电路图,调节器输入回路电阻R 0=40Ωk 。
（3）设计转速调节器ASR,计算其参数R n 、C n 、C On 。
(R 0=40k Ω) （4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn 。
（5）计算空载起动到额定转速的时间。
解：（1）*/8/(1.1*)8/3390.0236/im dm N U I V I V A V A β====10/10000.01min/V r α==（2）电流调节器设计 确定时间常数：)0.00333sa T s =)0.0025oi b T s =0)0.00250.003330.00583i i s c T T T s ∑=+=+=电流调节器结构确定： 因为5%iσ≤，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器，(1)()i i ACR i K S W S Sττ+=,电流调节器参数确定:10.012,0.5,0.5/85.76i l I i I i T s K T K T s τ-∑∑=====选，85.760.0120.180.224350.0173I i i s K R K K τβ⨯⨯===⨯。
校验等效条件：185.76ciI K s ω-==1111)1101.01330.00333)79.06)115.52ciS cicia Tb Sc s ωωω--==>⨯==<===>电力电子装置传递函数的近似条件：忽略反电势的影响的近似条件：可见满足近似等效条件，电流调节器的实现：选040R K =,则：00.224408.96i i R K R K K ==⨯=, 取9K.由此33000/0.012/(910) 1.334/40.0025/40100.25i i i i i C R F C T R Fτμμ==⨯===⨯⨯=（3）速度调节器设计 确定时间常数： a) 电流环等效时间常数1/I K :因为0.5I i K T ∑=则 1/220.005830.01166I i K T s ∑==⨯=b) 0.015on T s =c)1/0.011660.0150.02666n I on T K T s ∑=+=+=速度调节器结构确定：按照无静差的要求，应选用PI 调节器，(1)()n n ASR n K s W s sττ+=, 速度调节器参数确定：,5,0.1333n n n n hT h hT s ττ∑∑====取2222216168.822250.02666(1)60.02360.1960.126.942250.010.180.02666N n e m n n h K s h T h C T K h RT βα-∑∑+===⨯⨯+⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯校验等效条件：11/168.820.133322.5cn N N n K K s ωωτ-===⨯=11)40.43)25.2cncna sb s ωω--==>==>可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验 (空载Z=0）max *3080.180.02666%2*()()281.2% 1.10.19610000.1211.23%10%n N n b m T C n z C n T σλ∑∆∆⨯=-=⨯⨯⨯⨯⨯=>转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求。
因此需重新设计。
查表，应取小一些的h ，选h=3进行设计。
按h=3，速度调节器参数确定如下：0.07998nn hT s τ∑==2222(1)/24/(290.02666)312.656(1)/240.02360.1960.12/(230.010.180.02666)7.6N n n e m n K h h T sK h C T h RT βα-∑∑=+=⨯⨯==+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=校验等效条件：11/312.6560.0799825cnN N n K K s ωωτ-===⨯=1/21/211/21/21)1/3(/)1/3(85.76/0.00583)40.43)1/3(/)1/3(85.76/0.015)25.2I i cn I on cna K T sb K T s ωω-∑-==>==>可见满足近似等效条件。
转速超调量的校验：272.2% 1.1(3080.18/0.1961000)(0.02666/0.12)9.97%10%n σ=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=<转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。
速度调节器的实现：选040R K =,则07.640304n n R K R K =⨯=⨯=,取310K 。
330/0.07998/310100.2584/40.015/4010 1.5n n n on on C R F C T R Fτμμ==⨯===⨯⨯=4) 40%额定负载起动到最低转速时:%272.2%(1.10.4)(3080.18/0.196100)(0.02666/0.12)63.5%n σ=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=5) 空载起动到额定转速的时间是：(书上无此公式）仅考虑起动过程的第二阶段。