自动控制理论二第1--2章习题
自动控制理论第一、二章练习题
⾃动控制理论第⼀、⼆章练习题《⾃动控制理论》（⼆）第⼆章测试题⼀、选择题1、⽅框图化简时，并联连接⽅框总的输出量为各⽅框输出量的（） A ．乘积 B ．代数和 C ．加权平均 D ．平均值2、决定系统传递函数的是系统的（） A ．结构 B ．参数 C ．输⼊信号 D ．结构和参数3、终值定理的数学表达式为（） A ．)(lim )(lim )(0s X t x x s t →∞→==∞B ．)(lim )(lim )(s X t x x s t ∞→∞→==∞C ．)(lim )(lim )(0s sX t x x x t ∞→→==∞D ．)(lim )(lim )(0s sX t x x s t →∞→==∞4、梅森公式为（） A ．∑=?nk k k p 1B ．∑=??nk k k p 11C ．∑=?nk k11D ．∑?kkp 15、斜坡输⼊函数r(t)的定义是（）A ．t t r =)(B ．)(1·)(0t x t r =C ．2)(at t r =D ．vt t r =)(6、单位抛物线输⼊函数 r(t) 的数学表达式是 r(t) ＝（） A ． at 2 B ． Rt 2 C ．1/2t 2 D ． t 27、单位阶跃函数的拉⽒变换是（） A ． B ． C ．1/sD ． 18、⽐例微分控制器中，微分时间常数越⼤，则系统的（）A ．动态偏差越⼩B ．动态偏差越⼤C ．振荡越⼩D ．过渡过程缩短 9、同⼀系统，不同输⼊信号和输出信号之间传递函数的特征⽅程（） A ．相同 B ．不同 C ．不存在 D ．不定 10、控制系统中 , 基本环节的划分，是根据（） A ．元件或设备的形式 B ．系统的物理结构 C ．环节的连接⽅式D ．环节的数学模型11、单位斜坡函数 r(t) 的数学表达式是 r(t)= （） A ． a 2t B ． t 2 C ． t D ． vt12、若受控对象存在较⼤的延迟和惯性，效果较好的控制⽅式是（）A ．⽐例控制B ．积分控制C ．⽐例微分控制D ．⽐例积分控制13、 PI 控制器的传递函数形式是 ( ) A ． 5+3s B ． 5+4s2 C ．D ．14、决定系统静态性能和动态性能的是系统传递函数的 ( )A ．零点和极点B ．零点和传递系数C ．极点和传递系数D ．零点、极点和传递系数15、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 ( ) A ．代数⽅程 B ．特征⽅程 C ．差分⽅程D ．状态⽅程16、研究⾃动控制系统时常⽤的典型输⼊信号是（）A ．脉冲函数B ．斜坡函数C ．抛物线函数D ．阶跃函数17、PID 控制器的传递函数形式是（）A ．5+3sB ．5+3s 1C ．5+3s+3s 1D ．5+1s 118、拉⽒变换将时间函数变换成（） A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数19、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（） A ．系统输出信号与输⼊信号之⽐ B ．系统输⼊信号与输出信号之⽐C ．系统输⼊信号的拉⽒变换与输出信号的拉⽒变换之⽐D ．系统输出信号的拉⽒变换与输⼊信号的拉⽒变换之⽐ 20、PID 控制器中，积分控制的作⽤是（） A ．克服对象的延迟和惯性 B ．能使控制过程为⽆差控制 C ．减少控制过程的动态偏差D ．使过程较快达到稳定21、PD 控制规律指的是( )。
(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。
第二章-自动控制原理习题集
2-1a 试证明图2-1(a)所示电气网络与图2-1(b)所示的机械系统具有相同的传递函数。
2-2a 试分别写出图2-2中各有源网络的传递函数U c (s)/U r (s)。
解： 图2-2（a ）所示的有源网络传递函数U c (s)/U r (s)可以求得为，2111121212/11*1//1)()(R R cs R R csR csR R cs R z z s U s U r c +=+=== 图2-2（b ）示的有源网络传递函数U c (s)/U r (s)可以求得为，1/1*1//1)()(21212212+=+==cs R R R R R cs R csR R cs s U s U r c 图2-2（c ）所示的有源网络传递函数U c (s)/U r (s)可以求得为，csR cs R R R cs s U s U r c 111211)()(+=+= (a) (c)(b) 图2-2 （a ） 图2-1（b ）2-7c 设系统处于静止状态，当输入单位阶跃函数时其输出响应为2()1t t y t e e --=-+ t>0试求该系统的传递函数。
解 由题意可知：系统的初始条件为零，r(t)=1(t)于是R(s)= L[1（t ）]=1/s 。
对上述响应表达式的两边取拉氏变换，则有211142()21(2)(1)s s Y s s s s s s s ++=-+=++++ 令Y （s ）=G(s)R(s)=G(s)/s,由上式便可求得系统的传递函数为2()42()()(2)(1)Y s s s G s R s s s s ++==++ 讨论 传递函数是线性定常单变量系统常用的输入输出模型，是经典控制理论的重要基础。
求取传递函数的常用方法有下列四种：（1）根据系统的工作原理绘制结构图（或信号流图）来求取。
（2）由系统的微分方程（或微分方程组）通过拉氏变换来导出。
（3）根据系统响应表达式来推导，如本例；（4）由系统的状态空间表达式转换而得。
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。
自动控制原理 第二章习题答案
2-1试建立如图 所示电路的动态微分方程。
解：输入u i 输出u ou 1=u i -u oi 2=C du 1 dt )- R 2(u i -u o )=R 1u 0-CR 1R 2( du i dt dt du oC ＋ - u i o R 1R 2 i 1 i i 2u 1i 1=i-i 2 u o i= R 2u 1 i 1= R 1 = u i -u o R 1 dt d (u i -u o ) =C C d (u i -u o ) dtu o - R 2 = u i -u o R 1 CR 1R 2 du o dt du idt +R 1u o +R 2u 0=CR 1R 2 +R 2u i(a)i=i 1+i 2 i 2=C du 1 dtu o i 1= R 2 u 1-u o = L R 2 du o dt R1i= (u i -u 1) (b)C＋-iu o R 1R 2i 1 ii 2Lu 1 = R 1 u i -u 1 u o +C R 2 du 1 dtu 1=u o + L R 2 du o dtdu o dt R 1R 2 L du o dt + CL R 2 d 2u o dt 2 = - - u i R 1 u o R 1 u o R 2 +C )u o R 1R 2 L du o dt ) CL R 2 d 2u o dt 2 = + +( u i R 1 1 R 11 R 2+(C+ 解：2-2 求下列函数的拉氏变换。
（1）t t t f 4cos 4sin )(+= （2）te t tf 43)(+= （3）t te t f --=1)(（4）te t tf 22)1()(-= 解：(1) f(t)=sin4t+cos4tL [sin ωt ]= ωω2+s 2=s s+42+16L [sin4t+cos4t ]= 4s 2+16s s 2+16+s ω2+s 2L [cos ωt ]=解：(2) f(t)=t 3+e 4t 解：L [t 3+e 4t ]= 3!s 41s-4+ 6s+24+s 4s 4(s+4)=(3) f(t)=t n e atL [t n e at ]=n!(s-a)n+1(4) f(t)=(t-1)2e 2tL [(t-1)2e 2t ]=e -(s-2)2(s-2)3解：解：2-3求下列函数的拉氏反变换。
《自动控制理论 第2版(夏德钤)》习题答案详解
《自动控制理论第2版（夏德钤）》习题答案详解《自动控制理论第2版（夏德钤）》习题答案详解第二章2-1试求图2-t-1所示rc网络的传递函数。
1cs？r1，z？r、那么传递函数是：（a）Z1？221rcs？11r1？csr1？uo（s）z2r1r2cs？r2？？用户界面（s）z1？z2r1r2cs？r1？R2（b）将流经C1和C2的电流分别设置为I1和I2，并根据电路图列出电压方程：1?u(s)?i1(s)?r1[i1(s)?i2(s)]i??c1s?1?uo(s)?i2(s)?cs2?并且有11i1（s）？（r2？）I2（s）c1sc2s同时三个公式可以消除I1（s）和I2（s），则传递函数为：uo(s)?ui(s)1c2s?1??1r1?c1s??r?r1??2??cs?cs?1??2??12r1r2c1c2s?(r1c1?r1c2?r2c 2)s?12-2假设图2-t-2的运算放大器均为理想放大器，试写出以ui为输入，uo为输出的传递函数。
（a）从运算放大器的虚短路和虚断特性可以看出，上述公式是通过拉普拉斯变换得到的uidudu??ci?c0，uc?ui?u0，rdtdtui(s)??sui(s)?su0(s)rc故传递函数为u0（s）rcs？1.UI（s）RCS（b）由运算放大器虚拟短路和虚拟断开特性组成：cducui？加州大学？ucuu0，c？0，DTR2R1通过同时消除UC获得crdu022??ui?u0?02r1dtrr1对该式进行拉氏变换得cr22su0（s）？用户界面？u0（s）？02r1rr1所以传递函数是u0(s)4r1??ui(s)r(rcs?4)(c)cuuducuc?u0u??c?0，且i??c，联立两式可消去uc得到 rr12dtr1/2r1/2cr1dui2u02ui02rdtr1r通过拉普拉斯变换，得到了公式cr122?sui(s)?u0(s)?ui(s)?02rr1r故此传递函数为u0（s）r（rcs？4）？？11ui（s）4r2-3尝试找出在图2-t-3中，电枢电压UA作为输入，电机的旋转角度作为输入？是输出的微分方程和传递函数。
自动控制原理答案 第二版(孟庆明)
+
K1K3
2-2 解：对微分方程做拉氏变换
⎧ X1(s) = K[R(s) − C(s)]
⎪ ⎪
X
2
(
s
)
=
τ
sR
(s)
⎪⎪⎨⎪((Ts s++1)1X) X3(4s()s)==XX1(3s()s+)
X 2 (s) + X5(s
)
⎪C(s) ⎪
=
X 4 (s)
−
N (s)
⎪⎩ X5 (s) = (Ts +1)N (s)
P1 = G1G2G3, Δ1 = 1
P2 = 1, Δ2 = 1
（3）闭环传递函数 C/R 为
后τs
N(s)
X5(s)
Ts+1
R(s)
课 X1(s) K
-
1 X3(s) s +1
1
X4(s) — C(s)
Ts +1
K
+ τs
C(s)
R(s)
=
(s
+ 1)(Ts 1+
+ 1)
(s +1)(Ts +1) =
K +τs
k
Ts2 + (T +1)s + (K +1)
(s +1)(Ts +1)
C(s) N(s) = 0
1-5 解： 系统的输出量：电炉炉温 给定输入量：加热器电压 被控对象：电炉
仓库大门自动控制开（闭）的职能方框图
1
放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器 比较元件：电位计 测量元件：热电偶 职能方框图：
给定 炉温
自动控制原理复习题(选择和填空)
第一章 自动控制的一般概念1.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2.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3.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（ ）进行直接或间接地测量，通过反馈环节去影响控制信号。
A.输出量B.输入量C.扰动量D.设定量4. 直接对控制对象进行操作的元件称为（ ）A.给定元件B.放大元件C.比较元件D.执行元件5. 对于代表两个或两个以上输入信号进行（ ）的元件又称比较器。
A.微分B.相乘C.加减D.相除6. 开环控制系统的的特征是没有（ ）A.执行环节B.给定环节C.反馈环节D.放大环节7. 主要用来产生偏差的元件称为（ ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件8. 某系统的传递函数是()s e s s G τ-+=121，则该可看成由（ ）环节串联而成。
A.比例.延时 B.惯性.导前 C.惯性.延时 D.惯性.比例10. 在信号流图中，在支路上标明的是（ ）A.输入B.引出点C.比较点D.传递函数11.采用负反馈形式连接后，则 ( )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。
第二章 自动控制的数学模型1. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ） A.0 B.∞ C.0.75 D.32．正弦函数sin ωt 的拉氏变换是（ ）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？（ ）A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件4．对复杂的信号流图直接求出系统的传递函数可以采用( )A.终值定理B.初值定理C.梅森公式D.方框图变换5．采用系统的输入.输出微分方程对系统进行数学描述是（ ）A.系统各变量的动态描述B.系统的外部描述C.系统的内部描述D.系统的内部和外部描述6．拉氏变换将时间函数变换成（ ）A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数7．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）A ．系统输出信号与输入信号之比B ．系统输入信号与输出信号之比C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比8．方框图化简时，并联连接方框总的输出量为各方框输出量的（ ）A ．乘积B ．代数和C ．加权平均D ．平均值9. 某典型环节的传递函数是()151+=s s G ，则该环节是（ ）A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.微分环节10. 已知系统的微分方程为()()()()t x t x t x t xi 2263000=++ ，则系统的传递函数是（） ω+s A 1.22.ωω+s B 22.ω+s s C 221.ω+s DA.26322++s s B.26312++s s C.36222++s s D.36212++s s11. 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.并联越过的方块图单元的倒数C.串联越过的方块图单元D.串联越过的方块图单元的倒数12. 某典型环节的传递函数是()Tss G 1=，则该环节是（ ） A.比例环节 B.惯性环节 C.积分环节 D.微分环节13. 已知系统的单位脉冲响应函数是()21.0t t y =，则系统的传递函数是（ ） A. 32.0s B.s 1.0 C.21.0s D.22.0s14. 梅逊公式主要用来（ ）A.判断稳定性B.计算输入误差C.求系统的传递函数D.求系统的根轨迹15. 传递函数只取决于系统或元件的（ ） ，而与系统输入量的形式和大小无关，也不反映系统内部的任何信息。
《自动控制原理》第二版课后习题答案
k (x x ) f ( dx1 dy )
（1）
1
1
dt dt
对B点有
f ( dx1 dy ) k y dt dt 2
（2）
联立式（1）、（2）可得：
dy k1k2 y k1 dx dt f (k1 k2 ) k1 k2 dt
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u f 正好等于给定电压ur 。 此时， ue ur u f 0 ，故u1 ua 0 ，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uc 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。
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： a d ， b c ；
（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
1
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。
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
自动控制理论第二章习题答案
− u0 R
+ 2C1
d (ui − u0 ) dt
= C2
du0 dt
−
C1C2
R
d 2uC1 dt 2
即： ui R
− u0 R
+ 2C1
dui dt
− 2C1
du0 dt
= C2
du0 dt
−
C1C2
R
d 2ui dt 2
+
C1C2
R
d 2u0 dt 2
整理得：
C1C2
R
d 2u0 dt 2
+
胡寿松自动控制原理习题解答第二章
2—1 设水位自动控制系统的原理方案如图 1—18 所示，其中 Q1 为水箱的进水流量， Q2 为水箱的用水流量， H 为水箱中实际水面高度。假定水箱横截面积为 F，希望水面高度 为 H 0 ，与 H 0 对应的水流量为 Q0 ，试列出
水箱的微分方程。
解 当 Q1 = Q2 = Q0 时，H = H 0 ；当 Q1 ≠ Q2 时，水面高度 H 将发生变化，其变化率与流量差 Q1 − Q2 成
y
=
f
(
x0
)
+
df (x) dx
x0
(
x
−
x0
)
即 F − F0 = K1 ( y − y0 )
其中 K1
=
dF dy
y=
y0
=
12.65
×
1.1y
0.1 0
= 13.915 ×1.1y00.1
2-8 设晶闸管三相桥式全控整流电路的输入量为控制角，输出量为空载整流电压，它们之间的关系为：
《自动控制理论（第3版）》全套参考答案
第一章习题参考答案1-1多速电风扇的转速控制为开环控制。
家用空调器的温度控制为闭环控制。
1-2 设定温度为参考输入，室内温度为输出。
1-3 室温闭环控制系统由温度控制器、电加热装置、温度传感器等组成，其中温度控制器可设定希望达到的室温，作为闭环控制系统的参考输入，温度传感器测得的室温为反馈信号。
温度控制器比较参考输入和反馈信号，根据两者的偏差产生控制信号，作用于电加热装置。
1-4 当实际液面高度下降而低于给定液面高度h r ，产生一个正的偏差信号，控制器的控制作用使调节阀增加开度，使液面高度逼近给定液面高度。
第二章 习题参考答案2-1 （1）()()1453223++++=s s s s s R s C ； （2）()()1223+++=s s s ss R s C ； （3）()()1223+++=-s s s e s R s C s2-2 （1）单位脉冲响应t t e e t g 32121)(--+=；单位阶跃响应t t e e t h 3612132)(----=； (2)单位脉冲响应t e t g t 27sin72)(-=；单位阶跃响应)21.127sin(7221)(2+-=-t e t h t 。
2-3 （1）极点3,1--，零点2-；(2) 极点11j ±-.2-4)2)(1()32(3)()(+++=s s s s R s C . 2-5 (a)()()1121211212212122112+++⋅+=+++=CS R R R R CS R R R R R R CS R R R CS R R s U s U ;(b)()()1)(12221112212121++++=s C R C R C R s C C R R s U s U 2-6 (a)()()RCsRCs s U s U 112+=;(b)()()141112+⋅-=Cs RR R s U s U ; (c)()()⎪⎭⎫⎝⎛+-=141112Cs R R R s U s U . 2-7 设激磁磁通f f i K =φ恒定()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++=Θφφπφm e a a a a m a C C f R s J R f L Js L s C s U s 2602.2-8()()()φφφπφm A m e a a a a m A C K s C C f R i s J R f L i Js iL C K s R s C +⎪⎭⎫⎝⎛++++=26023.2-9 ()2.0084.01019.23-=⨯--d d u i . 2-10 (2-6) 2-11(2-7)2-12 前向传递函数)(s G 改变、反馈通道传递函数)(s H 改变可引起闭环传递函数)()(s R s C 改变。
自动控制原理课后习题答案
du3 (t) dt
(R1C2
1)u3 (t)
R1R2C1C2
d 2V (t) dt 2
(R1C1
R2C2
R1C2 )
dV (t) dt
( R1C2
1)V (t)
G(S ) u3 (s) R1R2C1C2 S 2 (R1C1 R2C2 R1C2 )S (R1C2 1)
V (s)
R1R2C1C2 S 2 (R1C1 R2C2 )S (R1C2 1)
第三章：作业3.5
试用Routh稳定判据判断下列（a）（b）（c）(d)(e)特征方程描述的系统的稳 定性，若不稳定说明右半复数平面或虚轴上的根的个数。
解:(a) s5+6s4+3s3+2s2+s+1=0
1
3
6
2
16
5
2
16
-1
-(1/-1)×1×16=16
1 1
一行同乘分母6 一行同乘分母16 一行同乘2/246
没有互不接触回路: ∑LbLc = ∑LdLeLf = ···=0 特征式：△(s)=1-[L1 + L2+ L3]=1+G2(s) G3(s)G6(s)+G3(s) G4(s)G5(s)+ G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) G7(s) 余子式：△1 (s)=1
H(s)=y(s)/u(s)= Q1(s)/ △(s)
的控制方法。
• 反馈控制原理-通过反馈信息形成反馈控制作用的原理，称为反馈控制原理。
3、反馈控制系统的基本构成及特点？
简答：反馈控制系统由被控对象和控制器两大部分组成。
控制器又主要由以下基本元件构成：
自动控制原理第二章课后习题答案(免费)
自动控制原理第二章课后习题答案（免费）离散系统作业注明：*为选做题2-1 试求下列函数的Z 变换 （1）()E z L =();n e t a = 解：01()[()]1k k k z E z L e t a z z z aa∞-=====--∑ （2） ();at e t e -= 解：12211()[()][]1...1atakT k aT aT aTaT k z E z L e t L ee z e z e z z e e z∞----------=====+++==--∑2-2 试求下列函数的终值：（1）112();(1)Tz E z z --=-解： 11111()(1)()1lim lim lim t z z Tz f t z E z z---→∞→→=-==∞- （2）2()(0.8)(0.1)z E z z z =--。
解：211(1)()(1)()0(0.8)(0.1)lim lim limt z z z z f t z E z z z →∞→→-=-==-- 2-3* 已知()(())E z L e t =,试证明下列关系成立：（1）[()][];n z L a e t E a =证明：0()()nn E z e nT z∞-==∑00()()()()[()]n n n n n n z z E e nT e nT a z L a e t a a ∞∞--=====∑∑ （2）()[()];dE z L te t TzT dz=-为采样周期。
证明：11100[()]()()()()()()()()()nn n n n n n n n n L te t nT e nT zTz ne nT z dE z de nT z dz dz e nT n zne nT z ∞∞---==∞-=∞∞----======-=-∑∑∑∑∑所以：()[()]dE z L te t Tzdz=- 2-4 试求下图闭环离散系统的脉冲传递函数()z Φ或输出z 变换()C z 。
自控第一二章习题
第一章自动控制的基本概念显示所有|| 隐藏所有•例1－1 一晶体稳压电源如图1-1所示。
试画出其方块图，并说明被控量、给定值、干扰量是什么，哪些元件起着测量、放大和执行作用。
•例1－2 图1－3中给出了一个反坦克导弹控制系统工作原理示意图。
试分析其工作原理并画出系统功能方块图。
解：该控制系统采取光学跟踪和有线制导。
由于采用光学制导系统（红外线、激光），射手只需将与光学跟踪器（如红外线测角仪）同步的瞄准镜的十字线对准目标，光学制导系统能测出目标与导弹的偏差角，产生偏差控制信号，操纵导弹自动修正它与瞄准线间的偏差而飞向目标。
该系统导弹是被控对象，导弹运动的航迹是被控量，光学瞄准具是测量比较装置，目标运动是给定输入信号，其功能方块图如图所示。
•例1－3 图1－5为发电机电压调节系统，该系统通过测量电枢回路电流i 产生附加的激励电压Ub来调节输出电压Uc。
试分析在电枢转速ω和激励电压Ug恒定不变而负载变化的情况下系统的工作原理并画出原理方框图。
•例1－4 某住宅楼水池水位控制系统如图1-7所示。
试简述系统各组成元件的作用及系统的工作原理，并画出系统的方块图。
解：该系统的控制任务是保持水池水位基本不变。
水池是被控对象，水位H是被控量，而Hr 是水位的希望值。
浮子随水位上下浮动，可以反映水位的实际高度H，也可以表示水位给定（希望）高度与实际高度的偏差Hr-H，相当于测量元件和比较元件。
浮子带动铰链机构控制进水阀开度，调节进水量，从而控制水位高度，故铰链和控制阀相当于放大元件和执行元件。
系统的工作原理：设系统原来处于进、出水量相等，水位高度等于给定值（即H = Hr）的工作状态下，如出水量Q2增大（而进水量一时没有改变），则Q1<Q2 ，水位高度H下降，使浮子下移，产生水位偏差Hr - H >0，铰链联动使进水阀门开度增大，进水量Q1增大，直至Q1 重新等于Q2 ，最后使水位高度H又恢复到或接近希望值Hr 。
《自动控制理论_第2版（夏德钤）》习题答案详解
《⾃动控制理论_第2版（夏德钤）》习题答案详解《⾃动控制理论第2版（夏德钤）》习题答案详解第⼆章2-1 试求图2-T-1所⽰RC ⽹络的传递函数。
(a)11111111+=+?=Cs R R CsR Cs R z ，22R z =，则传递函数为： 2121221212)()(R R Cs R R R Cs R R z z z s U s U i o +++=+= (b) 设流过1C 、2C 的电流分别为1I 、2I ，根据电路图列出电压⽅程：=++=)(1)()]()([)(1)(2221111s I s C s U s I s I R s I sC s U o i 并且有)()1()(122211s I sC R s I s C += 联⽴三式可消去)(1s I 与)(2s I ，则传递函数为：1)(1111)()(222111221212211112++++=+ ++=s C R C R C R s C C R R R s C R s C s C R sC s U s U i o 2-2 假设图2-T-2的运算放⼤器均为理想放⼤器，试写出以i u 为输⼊，o u 为输出的传递函数。
(a)由运算放⼤器虚短、虚断特性可知：dtduC dt du C R u i i 0+-=，0u u u i c -=，对上式进⾏拉⽒变换得到)()()RCs s U s U i 1)()(0+= (b)由运放虚短、虚断特性有：022=-+--R u R u u dt du Cc c i c ，0210=+R u R u c ，联⽴两式消去c u 得到02220101=++?u R u R dt du R CR i 对该式进⾏拉⽒变换得0)(2)(2)(20101=++s U R s U R s sU R CR i 故此传递函数为)4(4)()(10+-=RCs R R s U s U i (c)02/2/110=+-+R uR u u dt du Cc c c ，且21R u R u c i -=，联⽴两式可消去c u 得到0222101=++?Ru R u dt du R CR i i 对该式进⾏拉⽒变换得到0)(2)(2)(2011=++?s U Rs U R s sU R CR i i 故此传递函数为RCs R R s U s U i 4)4()()(110+-= 2-3 试求图2-T-3中以电枢电压a u 为输⼊量，以电动机的转⾓θ为输出量的微分⽅程式和传递函数。
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。
自动控制原理 第二版 课后答案 (王划一 杨西侠 著) 国防工业出版社for FREE
（b）Βιβλιοθήκη (t ) kx (t ) u (t ) 2-4 （a） m x
（b） m (t ) x
k1 k 2 x (t ) u (t ) k1 k 2
（b）
2-10 （a）
G1 G2 C ( s) R( s ) 1 (G1 G2 )(G3 G4 ) (1 G1 )G 2 C ( s) R( s) 1 G2 ( H 1 H 2 ) G1G 2 G3 G1 H 1G3 C ( s) R( s ) 1 G 2 H 1 G 2 G3 H 3 G1G 2 G3 G1 H 1G3 H 1G3 H 3
2
带格式的: 行距: 多倍行距 1.25 字行 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 2 字符, 行距: 多 倍行距 1.25 字行 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 15 磅 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 2 字符 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 14 磅 删除的内容: 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 15 磅 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 21.75 磅 带格式的: 行距: 多倍行距 1.25 字行 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 7 字符, 行距: 多 倍行距 1.25 字行 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 5 磅 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 7.5 字符, 行距: 多 倍行距 1.25 字行 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 4 字符, 行距: 多 倍行距 1.25 字行 带格式的: 行距: 多倍行距 1.25 字行 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 5 磅 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 5 磅 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 1.5 字符, 行距: 多 倍行距 1.25 字行 带格式的: 行距: 多倍行距 1.25 字行 带格式的: 字体: 小四, 降 低量 5 磅 带格式的: 字体: 小四 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 0 字符, 行距: 多 倍行距 1.25 字行 带格式的: 行距: 多倍行距 1.25 字行 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 0 字符 带格式的: 字体: 倾斜 带格式的: 字体: 倾斜, 下 标 带格式的: 缩进: 首行缩 进: 2 字符 带格式的 带格式的 ... [1] ... [2] 带格式的: 字体: 小四 带格式的 ... [3]
自动控制原理第二章习题课
第二章习题课
(2-8)
2-8 设有一个初始条件为零的系统，系 设有一个初始条件为零的系统， 统的输入、输出曲线如图， 统的输入、输出曲线如图，求G(s)。 。
δ(t)c(t)Fra bibliotek解:T
δ(t)
c(t)
K 0
K
t
0
T
t
K t- K (t-T) K (1-e-TS) c(t)= T T C(s)= Ts2 C(s)=G(S)
uo
2-6-b 用运算放大器组成的有源电网络如 力所示,试采用复数阻抗法写出它们的传 力所示 试采用复数阻抗法写出它们的传 递函数。 C 递函数。
R2 ui R1 －∞ ＋ ＋ R3
uo R4 R5
UO (R2R3SC+R2+R3)(R4+R5) = － UI R1(R3SC+1)R5 R2R3 (R4+R5)(R2+R3)( SC+1) R2+R3 =－ － R1R5(R3SC+1) R5 UO(R3SC+1) R4+ R5 =－ － R2R3SC+R2+R3 R5 R5 UO UO UI R4+ R5 R4+ R5 =－ － R3 R1 R3 R2 ＋ SC R3 SC＋ 1 ＋ R2 ＋ 1 R3 ＋ SC
Ui(s)=R1I1(s)+UC(s)
UC(s)=UO(s)+UL(s) I1(s)=IL(s)+IC(s)
UO(s) I2(s)= R2 UI(s)+UC(S) I 即：1(s)= R1 IL(s)=I1(s)-IC(s)
Ui 1 R1 I1
IC(s)=CsUC(s) UO(s) I1(s)= R2 UC(s) IC(s)= Cs
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自动控制理论(二) 第一、二章测试题
一、填空题（每小题1分）
1、根据控制系统信号的形式，控制系统可分为________控制系统、________控制系统。
2、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：________、________和准确性。
3、信号流图中，节点可以把所有________的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的________。
4、在发电机开环励磁控制系统的基础上，增加______和反馈元件就构成了闭环励磁控制系统。
5、单位斜坡函数t 的拉氏变换为______。
6、采用比例-积分-微分（PID ）串联校正，可以兼顾系统的________与___________的改善。
7、常规控制器中定值元件的作用是产生 信号，其类型应与 来的信号一致。
8、根据控制系统元件的特性，控制系统可分为____ __ 控制系统、___ ___控制系统。
9、传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定
于 ，并且只适于零初始条件下的 系统。
10、框图等效变换的原则是，保持变换后与变换前的___________量不变。
11、积分环节的输出信号与输入信号的 成正比。
二、选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正
确答案的字母填写在括号内。
每题2分）
1、研究自动控制系统时常用的典型输入信号是（ ） A ．脉冲函数 B ．斜坡函数 C ．抛物线函数 D ．阶跃函数
2、PID 控制器的传递函数形式是（ ） A ．5+3s
B ．5+3s 1
C ．5+3s+3s
1
D ．5+
1
s 1+ 3、正弦函数sin ωt 的拉氏变换是（ ）
A ．
ω
+s 1 B ．2
2s ωω
+ C ．
2
2s s ω+ D ．2
2s 1ω+
4、随动系统中常用的输入信号是抛物线函数和( )
A. 阶跃函数
B. 脉冲函数
C. 正弦函数
D. 斜坡函数 5、由电子线路构成的控制器如图，它是 ( )
A ．PI 控制器
B ．PD 控制器
C ．PI
D 控制器 D ．P 控制器
6．PID 控制器中，积分控制的作用是（ ） A ．克服对象的延迟和惯性 B ．能使控制过程为无差控制 C ．减少控制过程的动态偏差
D ．使过程较快达到稳定
7、拉氏变换将时间函数变换成（ ）
A ．正弦函数
B ．单位阶跃函数
C ．单位脉冲函数
D ．复变函数 8、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ） A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比
C ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比
D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 9、PI 控制规律指的是( )
A.比例、微分
B.比例、积分
C.积分、微分
D.比例、积分、微分 10、运算放大器的特点为( )
A.高输入阻抗，高输出阻抗
B.高输入阻抗、低输出阻抗
C.低输入阻抗，高输出阻抗
D.低输入阻抗、低输出阻抗 11、根据控制系统元件的特性，控制系统可分为( )
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. 定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 12、单位斜坡信号f(t)=t 的拉氏变换式是（ ） A.s 1 B. 2s 1 C. 1s 1 D. 3s 1 13、与开环控制相比较闭环控制的特征是（ ） A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节
14、常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是( ) A. PI B. PD C. ID D. PID 15、在程序控制系统中，给定值的变化是（ ）
A.固定的
B.未知的
C.按一定时间函数
D.随机的
16、自动控制系统的稳定性是指遇到阶跃扰动时，过渡过程结束后，被控量是否趋于（ ）
A.有限值
B. 零
C. 1
D. 无穷
三、名词解释（每小题3分）
1、传递函数的零点
2、恒值控制系统
3、前馈控制系统
4、前向通路
5、自动控制
6、传递函数的极点
7、反馈控制系统
四、问答题（每小题5分）
1、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么?
2、 试写出PID 控制器的传递函数。
3、某控制器的传递函数为G （s ）＝3（1＋2s ），试判断属何种类型控制器，并绘出单位阶跃响应曲线。
4、PD 控制器中的微分时间T d 对控制系统过渡过程有什么影响？
5、简要说明发电机闭环励磁控制系统工作原理。
五、分析题算题。
（每小题10分）
1、试建立题36图所示电路的传递函数，其中输入u(t)为电压源，y(t)为输出电压信号。
2、试图2所示求传递函数)
()
(C s R s
3、系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数
R(S)
C(S)。
E(s)
R(s)
G 1(s)
G 4(s)
C(s)
－ －
图2
G 2(s
G 3(s
－
自动控制理论(二)第一、二章测试题
参考答案及评分标准
一、单项选择题（每小题2分）
1——5、DCBDA 6——10、BDDBB 11——16、BBDDCA
二、填空题(每小题1分)
1、连续控制系统、离散控制系统
2、稳定性、快速性
3、输入支路、输出支路
4、比较元件
5、1/S2
6、稳态性能、动态性能
7、给定值、测量变送元件
8、线性控制系统、非线性控制系统9、系统的结构和参数、线性定常系统
10、输入变量和输出变量11、积分
三、名词解释（每小题3分）
1、传递函数的零点：传递函数分子多项式的根，称为传递函数的零点。
2、恒指控制系统：若自动控制系统的任务是保持被控量恒定不变，也即使被控量
在控制过程结束在一个新的状态时，被控量等于给定值。
3、前馈控制系统：直接依据扰动信号进行调节，扰动量是控制的依据，由于它没
有被控量的反馈信号，故不能形成闭合回路，它是一种开环控制系统。
4、前向通路：如果从输入节点到输出节点的通路上，经过任一节点不多于一次，
则此通路称为前向通路。
5、自动控制：应用控制装置自动地、有目的地控制或调节机器设备或生产过程，
使之按照人们规定的或是希望的性能指标运行。
6、传递函数的极点：传递函数分母多项式的根，称为传递函数的极点。
7、反馈控制系统根据被控量与给定值的偏差进行调节，最后使系统消除偏差，达到被控量等于给定值的目的，是一种闭环控制系统。
四、问答题（每小题5分）
1、传递函数与微分方程一样，它也是一种数学模型（数学表达式），不同的元件或系统，尽管它们的物理构成不同，但可能有相同的传递函数。
有相同传递函数的物理系统，其对应的物理量就有相同的动态特性。
2、PID控制器的传递函数：G(s)=Kp(1+T d s+1/T i s)= 1/δ(1+T d s+1/T i s)
3、这是比例微分（PD）控制器（3分）
4、T d选择过大，系统的动态偏差较小，但振荡加剧，过渡过程时间长；（2分）
T d太小，则动态偏差加大，过渡过程也不短，选择合适的T d，可获得较理想的动态特征。
（2分）
5、在闭环励磁控制系统中，增加了被控量电压的测量变送元件（1分），控制器A VR
的输出不仅取决于给定值u r，还与实际端电压uG有关。
（1分）
以A VR为比例调节为例，设发电机负荷发生变化，使机端电压uG下降，则有以下调节过程：
五、分析题算题。
（每小题10分）
1、解：输出阻抗Zo＝R2+1/C2s
输入阻抗：Zi=R1‖1/C1s +R2+1/C2s
传递函数：G(s)=Zo/Zi
=(1+R1C1s)(1+R2C2s)/[1+(R1C1+R2C2+R1C2)s+R1R2C1C2s2]
2、C(s)/R(s)=G1G2G3G4/(1+G1G2+G2G3+G3G4+ G1G2G3G4)
3、信号流图如下：
应用梅森公式求传递函数：
P1=G1G2G3G4G5,
L1=-G1G2G3G4, L2=-G2G3H1, L3=-G3G4H2
△=1-（L1+ L2+L3）
△1=1
C s R s
G G G G G
G G G G G G H G G H
() ()=
+++
12345
1234231342 1
（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
可复制、编制，期待你的好评与关注）。