五邑大学自动控制原理09B答
自动控制原理试题及答案
自动控制原理：参考答案及评分标准一、 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，产生一个和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。
自动控制原理习题答案详解
自动控制原理习题答案详解自动控制原理习题详解（上册）第一章习题解答1-2日常生活中反馈无处不在。
人的眼、耳、鼻和各种感觉、触觉器官都是起反馈作用的器官。
试以驾车行驶和伸手取物过程为例，说明人的眼、脑在其中所起的反馈和控制作用。
答：在驾车行驶和伸手取物过程的过程中，人眼和人脑的作用分别如同控制系统中的测量反馈装置和控制器。
在车辆在行驶过程中，司机需要观察道路和行人情况的变化，经大脑处理后，不断对驾驶动作进行调整，才能安全地到达目的地。
同样，人在取物的过程中，需要根据观察到的人手和所取物体间相对位置的变化，调整手的动作姿势，最终拿到物体。
可以想象蒙上双眼取物的困难程度，即使物体的方位已知。
1-3 水箱水位控制系统的原理图如图1-12所示，图中浮子杠杆机构的设计使得水位达到设定高度时，电位器中间抽头的电压输出为零。
描述图1-12所示水位调节系统的工作原理，指出系统中的被控对象、输出量、执行机构、测量装置、给定装置等。
图1-12 水箱水位控制系统原理图答：当实际水位和设定水位不相等时，电位器滑动端的电压不为零，假设实际水位比设定水位低，则电位器滑动端的电压大于零，误差信号大于零（0e >），经功率放大器放大后驱动电动机M 旋转，使进水阀门开度加大，当进水量大于出水量时（12Q Q >），水位开始上升，误差信号逐渐减小，直至实际水位与设定水位相等时，误差信号等于零，电机停止转动，此时，因为阀门开度仍较大，进水量大于出水量，水位会继续上升，导致实际水位比设定水位高，误差信号小于零，使电机反方向旋转，减小进水阀开度。
这样，经反复几次调整后，进水阀开度将被调整在一适当的位置，进水量等于出水量，水位维持在设定值上。
在图1-12所示水位控制系统中，被控对象是水箱，系统输出量水位高，执行机构是功率放大装置、电机和进水阀门，测量装置浮子杠杆机构，给定和比较装置由电位器来完成。
1-4 工作台位置液压控制系统如图1-13所示，该系统可以使工作台按照给定电位器设定的规律运动。
(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。
自动控制原理答案_毕效辉版
4.解：（1）
G(s)
s
1
2
2s
1
G
j
1
2
j 1
2
j
1 2
2
1
42
1
j 1
2
j
1
2
2
1
4
2
1
2
3
j
A
2
1 2 1 42 1 2 4
则：实频特性：
U A cos
arc
tg
1
3
2
虚频特性： 幅频特性： 相频特性：
V Asin
k0k1
R(s)
(Ts+1) (S2+S+k0k1)
4.解：c1(s) =
G1(s)
R1(s)
1+G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)
C2(s) R1(s)
= G1(s)G2(s)G3(s) 1+G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)
C1(s) R2(s)
= G1(s) G3(s) G4(s) 1+G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)
（3）、（4）可按同样的方式处理。
8．解：
（a）
G s 10
s 20
（b） Gv s 10
（3）非线性时变系统；（4）非线时变系统； 1.7.3 提高部分 1.答：1）方框图：
2)工作原理：假定水箱在水位为给定值 c（该给定值与电位器给定电信 ur 对应），此 时浮子处于平衡位置，电动机无控制作用，水箱处于给定水位高度，水的流入量与流出量保
持不变。当 c 增大时，由于进水量一时没变浮子上升，导致 c 升高，给电信计作用后，使电 信计给电动机两端电压减小，电动机带动减齿轮，使控制阀开度减小，使进水量减小，待浮 子下降回到原来的高度时，电动机停止作用，反之亦然。
五邑大学自动控制原理456章自动控制原理总复习
第4章1 什么叫根轨迹？根轨迹就是开环系统传递函数的某一个参数变化时，闭环系统特征方程的根在复平面上变化的轨迹。
2 写出根轨迹幅值条件和相角条件的数学表达式混合条件1)(|)(|-=∠s G s G k k 幅值条件1|)(||)(|11=++⋅∏∏==n j jmi i g p s z s K相角条件π)12()()(11+±=+∠-+∠∑∑==k p s z s nj jm i i 3 根轨迹有哪些特性？（1）根轨迹和连续：即任一根轨迹曲线是一条连续曲线。
（2）根轨迹的对称性：对称于实轴。
（3）根轨迹的支数：根轨迹的分支数等于系统阶数。
（4）根轨迹的起点与终点：Kg 等于零时即为根轨迹的起点；Kg 等于无穷时则为根轨迹的终点。
（5）根轨迹渐近线的倾角：)1,1,0()12(--=-+±=m n k mn k πθ 根轨迹渐近线与实轴的交点坐标：m n z p ni i m j j ---=-∑∑==)(11σ（6）实轴上的根轨迹确定方法：复平面实轴上的点属于闭环系统根轨迹区间条件是：该点右方开环系统的零点数和极点数的总和为奇数。
（7）根轨迹的汇合点和分离点分离角θd ：在分离点或汇合点上，根轨迹的切线和实轴的夹角称为分离角θd 。
θd = π /l = 180°/l（8）根轨迹的出射角和入射角当开环零、极点处于复平面上时，根轨迹离开复极点的出发角称为出射角；根轨迹趋于复零点的终止角称为入射角。
出射角：∑∑≠==-++=n c j j j m i ic k 1111)12(βαπθ入射角：∑∑=≠=+-+=n j j m yr i i i yr k 11)12(βαπθ（9）根轨迹和虚轴的交点：根轨迹和虚轴交点的坐标和临界根轨迹增益的求取方法。
4什么是常量根轨迹？开环传递函数增益Kg变化时系统的单位反馈闭环根轨迹。
5 什么是参量根轨迹？除Kg变化以外，开环传递函数中其它参数变化情况下的根轨迹统称为参量根轨迹或广义根轨迹。
自控原理习题答案(全)
普通高等教育“十一五”国家级规划教材全国高等专科教育自动化类专业规划教材《自动控制原理》习题答案主编：陈铁牛机械工业出版社1-11-21-3闭环控制系统主要由被控对象，给定装置，比较、放大装置，执行装置，测量和变送装置，校正装置等组成。
被控对象：指要进行控制的设备和过程。
给定装置：设定与被控量相对应给定量的装置。
比较、放大装置：对给定量与测量值进行运算，并将偏差量进行放大的装置。
执行装置：直接作用于控制对象的传动装置和调节机构。
测量和变送装置：检测被控量并进行转换用以和给定量比较的装置。
校正装置：用以改善原系统控制性能的装置。
题1-4答：（图略）题1-5答：该系统是随动系统。
（图略）题1-6答：（图略）题2-1 解：（1）F(s)=12s 1+-Ts T（2）F(s)=0.5)421(2+-s s（3）F(s)=428+⋅s es sπ（4）F(s)=25)1(12+++s s（5）F(s)=32412ss s ++ 题2-2 解：(1) f(t)=1+cost+5sint (2) f(t)=e -4t(cost-4sint)(3) f(t)=t t t te e e 101091811811----- (4) f(t)= -tt t te e e ----+-3118195214(5) f(t)= -tt e e t 4181312123--+++题2-3 解：a)dtdu u C R dt du R R c c r 22111=++）（ b)r c c u CR dt du R R u C R dt du R R 1r 12112111+=++）（ c) r r r c c c u dtdu C R C R dtu d C C R R u dtdu C R C R C R dtu d C C R R +++=++++）（）（1211222121122111222121 题2-4 解：a) G(s)=1)(212++s T T sT (T 1=R 1C, T 2=R 2C )b) G(s)=1)(1212+++s T T s T (T 1=R 1C, T 2=R 2C )c) G(s)= 1)(1)(32122131221+++++++s T T T s T T s T T s T T (T 1=R 1C 1, T 2=R 1C 2, T 3=R 2C 1, T 4=R 2C 2 )题2-5 解：(图略)题2-6 解：33)(+=Φs s 题2-7 解：a) ksf ms s +-=Φ21)(b) )()()(1))(1)(()(21221s G s G s G s G s G s +++=Φc) )()(1)())()(()(31321s G s G s G s G s G s ++=Φd) )()()()(1))()()(323121s G s G s G s G s G s G s -+-=Φe) G(s)=[G 1(s)- G 2(s)]G 3(s)f) )()()()()()()()()()(1)()()()()(43213243214321s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s +-++=Φg) )()()()()()()()(1)()()()(43213212321s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s -+-=Φ题2-8 解：102310)1()()(k k s s T Ts k k s R s C ⋅++++⋅=1023101)1()()(k k s s T Ts k k s N s C ⋅++++⋅=1023102)1()()(k k s s T Ts s T k k s N s C ⋅++++⋅⋅⋅= 题2-9 解：)()()()(1)()()(4321111s G s G s G s G s G s R s C +=)()()()(1)()()(4321222s G s G s G s G s G s R s C +=)()()()(1)()()()()(432142121s G s G s G s G s G s G s G s R s C +=)()()()(1)()()(4321412s G s G s G s G s G s R s C += 题2-10 解：(1)3212321)()(k k k s k k k s R s C +=3212032143)()()(k k k s s G k k k s k k s N s C +⋅+= (2) 2140)(k k sk s G ⋅-= 题2-11 解：122212211111)()1()()(z z s T s T T C s T T s T k k s s m m d e L ⋅++⋅+++⋅=ΘΘ (T 1=R 1C, T 2=R 2C, T d =L a /R a , T m =GD 2R a /375C e C m )第三章 习题答案3-1． s T 15=（取5%误差带） 3-2． 1.0=H K K=2 3-3．当系统参数为：2.0=ξ，15-=s n ω时，指标计算为：%7.52%222.0114.32.01===-⨯---e eξξπσs t ns 352.033=⨯==ξωs t n p 641.02.01514.3122=-⨯=-=ξωπ当系统参数为：0.1=ξ，15-=s n ω时，系统为临界阻尼状态，系统无超调，此时有：st ns 95.057.10.145.67.145.6=-⨯=-=ωξ3-4．当110-=s K 时，代入上式得：110-=s n ω，5.0=ξ，此时的性能指标为：%3.16%225.0114.35.01===-⨯---e eξξπσs t ns 6.0105.033=⨯==ξωs t n p 36.05.011014.3122=-⨯=-=ξωπ当120-=s K 时，代入上式得：11.14-=s n ω，35.0=ξ，此时的性能指标为：%5.30%2235.0114.335.01===-⨯---e eξξπσs t ns 6.01.1435.033=⨯==ξω由本题计算的结果可知：当系统的开环放大倍数增大时，其阻尼比减小，系统相对稳定性变差，系统峰值时间变短，超调量增大，响应变快，但由于振荡加剧，调节时间不一定短，本题中的调节时间一样大。
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。
关于公布2009年五邑大学教学改革立项项目的通知
关于公布2009年五邑大学教学改革立项项目的通知
校内各单位：
我校2009年教学改革项目申报工作已结束，此次共接到71个项目申请，经教务处初审、校教学委员会会议讨论通过、主管教学校长审批，批准“关于《金融工程》实验教学改革的探讨”等22项资助项目、“五邑大学国际经济与贸易专业方向模块优化研究”等35项非资助项目作为2009年度校教学改革立项项目（见附件），现予以公布。
入选项目的立项起止时间均从2009年5月至2010年4月，项目的管理按《五邑大学教学改革项目管理办法》的要求执行，项目完成后，应申请结题验收。
各项目承担单位要及时掌握项目进展情况，为其提供必要的支持和帮助，并做好项目启动、中期检查和结题验收工作。
各项目负责人要切实负起责任，做好项目实施工作，按期完成教改研究与实践探索等工作。
附件：2009年五邑大学教学改革立项项目
五邑大学
二〇〇九年四月二十二日
附件：
2009年五邑大学教学改革立项项目（资助项目）
2009年五邑大学教学改革立项项目（非资助项目）。
五邑大学自动控制原理09B答
五邑大学 自动控制原理试卷（B ）答案学期： 2009 至 2010 学年度 第 一 学期 课程： 自动控制原理 专业：一、本大题为单项选择题，共10小题，每小题2分。
01．分析定值控制系统时，常用的典型输入信号是（ C ） A.脉冲函数 B.斜坡函数 C .阶跃函数D .正弦函数02．如下传递函数所表示的系统为非最小相位系统的是（ A ） A ．()()1121-+s T s T KB ．()1+Ts s KC ． ()()()11121+++s T s T s K τD ．()()1121++s T s T K03．单位负反馈控制系统的开环传递函数为()s G K ，则其闭环传递函数为（ A ） A ．()()()s G s G s K K +=1ΦB ．()()s G s K -=11ΦC ．()()()s G s G s K K -=1ΦD ．()()s G s K +=11Φ04．开环传递函数()()()∏∏==++=ni i mj j K p s s z s K s G 11，则其根轨迹条数和渐近线条数分别为（ D ）A ．n +1和m n ++1B ．n +1和m n --1C ．n -1和m n -+1D ．n +1和m n -+105．一阶系统G (s )=1+Ts K的放大系数K 愈小，则系统的输出响应速度（ A ） A ．不变 B ．不定06．二阶系统当0<ζ<1时，如果增加ζ，则输出响应的最大超调量%σ将（ B ） A ．增加 B ．减小 C ．不变D ．不定07．自动控制系统稳定的充要条件是闭环传递函数在（ B ） A ．S 平面左半平面无极点 B ．S 平面右半平面无极点 C ．S 平面左半平面无零点D ．S 平面右半平面无零点08．某最小相位系统稳定，则其相角裕量（ B ） A ．0=γ B ．0>γ C ．0<γD ．不定09．一阶系统11+Ts 的单位阶跃响应为（ B ） A ．Tt e ++1 B ．Tt e --1 C ．Tte +-1D ． Tte-+110．如下传递函数中具有超前校正作用是（ B ） A ．()()1211.010++=s s s GB ．()()11.0110++=s s s G C ．()()111.02++=s s s GD ．()()1211.0++=s s s G二、设单位反馈系统的开环传递函数为)12)(1()1()(+++=s Ts s s K s G要求系统闭环时稳定，试确定K 和T 的范围。
自动控制原理答案【精选】
2006-2007（A ）卷答案一、１．稳快准２．一对靠得很近的零极点３．扰动作用点之前的前向通道４．快速性（也可答截止频率）５．克服非线性因素影响（也可答快速性）二、１．B ２．B ３．A ４．D ５．A 三、对对对对错四、第一图1123412322343312341123112341123234312341121111111p G G G G L G G H L G G H L G G G G H L L L G G G G P p G G H G G H G G G G H ==-=-=-∆=---∆==∆=∆+++ 分 分 分 分 分注：题目较简单，可一步写出结果，也可以采用框图的等效变换第二图12122()()11()1()(1)1(1)111(1)110.3680.2641(1)(0.368)0.3680.264()10.632G z z G z G z z s s z s s s z z z z z z z --Φ=+⎡⎤=-Z ⎢⎥+⎣⎦⎡⎤=-Z -+⎢⎥+⎣⎦+=--+Φ=-+ 分 分 分 分 分五、Bode 图如下：ω2310(1)2()()1(1)(1)2012201s G s H s ss s ωωω+=++===１ 分 分（此两步也可在图中体现）话，中开展局实际图中：转折频率标注正确得1分；基准斜率标注正确得1分；各段斜率绘制正确各得1分，截止频率正确得1分以上两种方法任选一种。
求相角裕度：2分()90tan tantan 220180()c c ac ac ac ωωϕωωγϕω=---+=+不要求求出最终结果。
六、（１）设00d n ct d U n U U U U n ↓⇒↓⇒↓⇒∆↑⇒↑⇒↑⇒↑ 1分 1分 1分 1分 （２） 1分0max maxUn α= PI 限幅影响：１）限幅时为开环，偏差不起作用； 1分 ２）反号，PI 退饱和，n 出现超调； 1分U ∆ ３）可能使系统收敛于极限环（或对系统的稳定性有好处） 1分 （３）实质：用偏差控制偏差 2分 特点：１）对反馈环内的前向通道上的扰动有调节作用 １分 ２）精度取决于给定精度与反馈检测的精度 １分七、1122/1()/21(1)n k G s K k T k s s k ββζωββ=====+（1分） （１分） （１分） （１）β＝０，系统临界稳定（１分），β>０，系统稳定（１分），β增加，阻尼上升，相对稳定性增强（１分）。
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。
自动控制原理与系统化答案A+B
答案：07–08学年第1学期《自动控制原理与系统》课程试卷答案使用专业和班级：05电气一、填空题（2分/空）1.自动控制系统的控制基本方式有：（1）----开环控制----特点：----经济简单、性能稳定，但扰动会影响输出，无法自动补偿。
（2）--闭环控制特点：--结构复杂，成本较高，能自动补偿。
2. 自动控制系统的分类：按输入量变化的规律分（1）-----恒值控制系统--（2）--随动系统------（3）---过程控制系统-----按系统传输信号对时间的关系分：（1）-连续控制系统--（2）--离散控制系统---按系统的输出量和输入量间的关系分：（1）----线性系统-（2）非线性系统--按系统中的参数对时间的变化情况分：（1）--定常系统（2）时变系统3.求下列象函数的原函数的稳态值。
（1）)8)(5(4)(++=s s s F =0（2）)1(5)(+=s s s F =5（3）)5(1)(2++=s s s S F =∞（4）1)4()(++=s s s s F =04.经典控制理论中，常用的数学模型有---微分方程、-传递函数、-系统框图-和频率特性。
它们反映了系统的输出量和输入量和-内部变量-的关系，也反映了系统的-内在特性-。
它们是经典控制理论中的-时域分析法-、-频域分析法-和—根轨迹法-赖以进行分析的基础。
5.反馈联接时闭环传递函数的求取公式为：6.交叉反馈系统的闭环传递函数：)(1)()(1--∑+--=Φ=传递函数每一负反馈回环的开环递函数的乘积前向通道各串联环节传n i s7.工程上对系统的性能分析的主要内容是-稳定性-分析、稳态性能-分析和-动态性能-分析。
其中最主要的性能是--稳定性-，其主要分析系统稳定的条件、程度-和改善系统稳定性能的-途径-。
8.对系统动、稳态性能进行分析最基本的途径是由—系统的闭环频率特性--进行分析，有时可以由-开环频率特性-进行分析可以使分析简化，但只使用于—单位负反馈-系9.自动控制系统的校正中，第一步考虑-改变参数-、第二步考虑增加环节-。
五邑大学 自动控制原理答案 胥布工
第1章习题及解答1-1 试举出日常生活中所见到的开环控制系统和闭环控制系统各一例，并分别说明其工作原理。
答：开环控制系统与闭环控制系统的差别在于有没有将输出量反馈到输入端的反馈通道。
家庭空调的温度控制就是一个闭环控制系统，其原理是当室内温度升高或降低时，温度传感器将检测到的实际温度反馈到系统输入端与参考输入给定的期望温度比较求得偏差，温度控制器根据偏差信号产生控制作用控制压缩机制冷量，从而维持室温在期望值附近。
在要求不高的场合，有些简单的传送带系统是由电动机带动的开环控制系统。
工作原理很简单，只需闭合电源开关，则电动机带动传送带运行，传送带上负载变化会引起传送速度变化。
1-2 试说明开环控制和闭环控制的优缺点。
答：开环控制系统的控制精度主要取决于系统本身参数的稳定程度，没有抵抗外部干扰的能力，因此，在实际工作环境中，难以达到很高的控制精度。
开环控制系统的优点是结构简单，成本较低，缺点是抗扰性能差。
对于参数稳定的系统，在外部干扰较弱或控制精度要求不高的场合，开环控制系统仍被大量使用。
闭环控制系统利用反馈信号得到的偏差来产生控制作用，也称为反馈控制系统。
这种基于偏差的闭环控制系统具有较强的抵抗外部和内部扰动的能力，并使其对内部参数的变化没有开环控制系统那么敏感，换句话说，要达到较高的控制精度，闭环控制系统对其内部参数的精度要求没有开环控制系统那么高。
由于增加了反馈元件和比较元件等，闭环控制系统的结构相对复杂，成本也有所增加，特别地，当控制装置的参数配合不当时，可能会出现系统内部信号剧烈振荡，甚至发散导致系统不稳定而无法工作的情况。
闭环控制系统的稳定性问题是开环控制系统没有的独特现象。
闭环控制系统的优点：具有很强的自动纠偏能力和较高的控制精度；缺点：由于采用了反馈装置，设备增多，结构复杂，成本增加，同时存在稳定性问题。
闭环控制系统具有的自动纠偏能力和较高的控制精度是开环控制系统无法替代的，因而在控制工程实际中获得了最广泛的应用。
自动控制原理_课后习题答案
系统方框图如图解 1-5 所示。 1-6 摄像机角位置自动跟踪系统如图 1-20 所示。当光点显示器对准某个方向时，摄像 机会自动跟踪并对准这个方向。试分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及给定量， 画出系统方框图。
图 1-20 摄像机角位置随动系统原理图
解 控制系统的任务是使摄像机自动跟踪光点显示器指示的方向。
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
2
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。 → T ° C ↓ → u f ↓ → ue ↑ → u1 ↑ → ua ↑ →θ ↑ → uc ↑ → T ° C ↑
图(a)系统，当 u 低于给定电压时，其偏差电压经放大器 K 放大后，驱动电机 D 转动， 经减速器带动电刷，使发电机 F 的激磁电流 I j 增大，发电机的输出电压会升高，从而使偏
差电压减小，直至偏差电压为零时，电机才停止转动。因此，图(a)系统能保持 110 伏不变。
图(b)系统，当 u 低于给定电压时，其偏差电压经放大器 K 后，直接使发电机激磁电流
图 2-33 系统原理图
解. （a）以平衡状态为基点，对质块 m 进行受力分析（不再
(轻工学院)自动化-杨友良版《自动控制原理》习题答案.
图 P2-3
弹簧-阻尼器运动系统
解： 图（a） ，利用力学定律列写方程组，化简后可得
X 0 ( s) BK1s X r ( s ) B ( K1 K 2 ) s K1 K 2
-5-
自动控制原理习题答案
图（b）利用力学定律列写方程组，化简后可得
X 0 ( s) B1s X r ( s ) s (ms B1 B2 )
方框图如下。
W4 ( s )W5 ( s )
X r (s)
W1 ( s )
X c (s)
W2 ( s )
W3 ( s ) W4 ( s)
W6 ( s )
W7 ( s ) W8 ( s )
传递函数为： WB ( s )
W1W2W3W4 1 W2W3W6 W3W4W5 W1W2W3W4 (W7 W8 )
反馈电压
电桥左侧
如果大门不能全开或全关，可调整电桥右侧对应开门或关门滑动端的位置。 、比较放大环节（放大器 4） 、执行机构（电 1-6 答： （1）系统由给定环节（直流电源 U 0 ） 动机 3、变速器 2 和电位器 5） 、控制对象（发电机 1）和反馈环节（为直接反馈，即发电机 输出电压作为反馈量）组成。系统结构图如下图所示。 （2）如果负载电流增大使发电机输出电压降低时，它与给定值 U 0 比较出现偏差，此 偏差经放大后使电动机转动， 经变速器带动可调电位器滑动端移动， 增大发电机的励磁电流， 使发电机输出电压回升。经过这样的一段调节过程，直至偏差信号为零，电动机停转，使发 电机输出电压保持恒定为 U 0 。 （3）该系统属于恒值控制系统。
目
录
第 1 章 习题答案..................................................................................................... - 1 第 2 章 习题答案..................................................................................................... - 3 第 3 章 习题答案..................................................................................................... - 9 第 4 章 习题答案................................................................................................... - 17 第 5 章 习题答案................................................................................................... - 36 第 6 章 习题答案................................................................................................... - 49 第 7 章 习题答案................................................................................................... - 66 第 8 章 习题答案................................................................................................... - 75 -
(完整版)自动控制原理简答题
47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。
48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。
49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。
51、状态转移矩阵：()Att e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。
52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。
53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入输出信号分别以拉氏变换来表示从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。
54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。
55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的变换()R z 之比，即()()()C z G z R z =。
56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。
58、稳态误差：对单位负反馈系统，当时间t 趋于无穷大时，系统对输入信号响应的实际值与期望值（即输入量）之差的极限值，称为稳态误差，它反映系统复现输入信号的（稳态）精度。
59、尼柯尔斯图（Nichocls 图）：将对数幅频特性和对数相频特性画在一个图上，即以（度）为线性分度的横轴，以 l(ω)=20lgA(ω)（db ）为线性分度的纵轴，以ω为参变量绘制的φ(ω) 曲线，称为对数幅相频率特性，或称作尼柯尔斯图（Nichols 图）60、零阶保持器：零阶保持器是将离散信号恢复到相应的连续信号的环节，它把采样时刻的采样值恒定不变地保持（或外推）到下一采样时刻。
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五邑大学 自动控制原理试卷（B ）答案
学期： 2009 至 2010 学年度 第 一 学期 课程： 自动控制原理 专业：
一、本大题为单项选择题，共10小题，每小题2分。
01．分析定值控制系统时，常用的典型输入信号是（ C ） A.脉冲函数 B.斜坡函数 C .阶跃函数
D .正弦函数
02．如下传递函数所表示的系统为非最小相位系统的是（ A ） A ．
()()1121-+s T s T K
B ．()
1+Ts s K
C ． ()()()11121+++s T s T s K τ
D ．()()
1121++s T s T K
03．单位负反馈控制系统的开环传递函数为()s G K ，则其闭环传递函数为（ A ） A ．()()()s G s G s K K +=
1Φ
B ．()()s G s K -=
11
Φ
C ．()()()
s G s G s K K -=1Φ
D ．()()
s G s K +=
11
Φ
04．开环传递函数()()
()
∏∏==++=
n
i i m
j j K p s s z s K s G 1
1
，则其根轨迹条数和渐近线条数分别为（ D ）
A ．n +1和m n ++1
B ．n +1和m n --1
C ．n -1和m n -+1
D ．n +1和m n -+1
05．一阶系统G (s )=1
+Ts K
的放大系数K 愈小，则系统的输出响应速度（ A ） A ．不变 B ．不定
06．二阶系统当0<ζ<1时，如果增加ζ，则输出响应的最大超调量%σ将（ B ） A ．增加 B ．减小 C ．不变
D ．不定
07．自动控制系统稳定的充要条件是闭环传递函数在（ B ） A ．S 平面左半平面无极点 B ．S 平面右半平面无极点 C ．S 平面左半平面无零点
D ．S 平面右半平面无零点
08．某最小相位系统稳定，则其相角裕量（ B ） A ．0=γ B ．0>γ C ．0<γ
D ．不定
09．一阶系统1
1
+Ts 的单位阶跃响应为（ B ） A ．T
t e ++1 B ．T
t e --1 C ．T
t
e +-1
D ． T
t
e
-+1
10．如下传递函数中具有超前校正作用是（ B ） A ．()()1211.010++=s s s G
B ．()()1
1.0110++=s s s G C ．()()1
11.02++=s s s G
D ．()()
121
1.0++=
s s s G
二、设单位反馈系统的开环传递函数为
)
12)(1()
1()(+++=
s Ts s s K s G
要求系统闭环时稳定，试确定K 和T 的范围。
（14分） 解：系统闭环特征方程为
0)1()2(223=+++++K s K s T Ts
劳斯表为：
s 3 2T 1+K s 2 2+T K s 1 2
2
1+--T T K 0 s 0 K
系统若稳定，则特征方程各项系数大于0，且应有
0,02
2
1,02,02>>+-->+>K T T K
T T 解之：
⎪⎩
⎪⎨⎧-+<<>2200T T K T
三、设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，如果该系统为单位反馈系统，试确定其开环传递函
数（开环传递函数的形式为)
2()(2
n n
K s s s G ζωω+=）。
（14分）
解：由图可知，该系统为欠阻尼二阶系统，且
最大超调量 %30%=σ
峰值时间s t p 1.0= 由公式
⎪⎩
⎪
⎨
⎧=-===--1.013.0%2
12ζωπσζπζn p
t e 1.3 0.1
1
c (t ) t
解之， ⎪⎪⎩
⎪
⎪⎨⎧=-==+=65
.331358.0)(ln )(ln 2
2
22
ζπωσπσζp n t
故系统开环传递函数为
)
1.24(3
.1132)2()(2
+=
+=s s s s s G n n ζωω
四、单位反馈控制系统的开环传递函数为
)
1)(1()(2
+++=
cs bs as s K
s G 试求：（1）位置误差系数；（2）当参考输入为)(1t at ⋅时系统的稳态误差。
（14分） 解：（1）根据误差系数公式，有
位置误差系数为
∞=+++==→→)
1)(1(lim
)(lim 2
cs bs as s K
s G K s s p 速度误差系数为
K cs bs as s K
s s sG K s s v =+++⋅
==→→)
1)(1(lim )(lim 20
（2）对应于不同的参考输入信号，系统的稳态误差有所不同。
当参考输入为)(1t at ⨯，即斜坡函数输入时系统的稳态误差为
K
a K a e v ss ==
五、设单位负反馈控制系统开环传递函数为
()
3
4)(2
++=
s s s K
s G 试概略绘出K 变化时相应的闭环根轨迹图。
（14分） 解：系统开环传递函数可改写为
()()()
31++=
s s s K s G g
可以看出，系统有三个开环极点（0、-1、-3）。
因此
（1）根轨迹有三条，三条开始开环极点，终止于无穷远处。
（2）根轨迹有三条渐近线，与实轴的夹角为 ()1312-+=
k πθ ，31πθ=，3
2π
θ-=，πθ=3
与实轴的交叉点
33.13
3
10-=--=
-a σ （3）根轨迹在实轴上有一分离点，分离角为2
π
θ=
d ，分离点确定如下
()0`=s N ()3823`++=s s s D
()013/82=++s s 解得 45.01-=s 21.22-=s （舍去）
（4）确定根轨迹与虚轴交点。
令ωj s =代入闭环传递函数特征方程，可得 ()()()0342
3
=+++g K j j j ωωω
033
=-ωω 042
=-ωgp K
解得
3±=ω 12=gp K
六、已知系统开环传递函数为()()()
1121++=
s T s T s K
s G K ，其幅相频率特性如下图所示，试用奈奎斯特稳
定判据判别其所对应系统的闭环稳定性（其中K 、T 1、T 2均是正常数）。
如果增大K ，对系统的稳定性有何影响？（14分）
解：（1）根据题意可知系统为最小相位系统，即0=P ；
又其奈氏图没有包围（-1 j0）点，0=N ； 由奈氏稳定判据
000=+=+=N P Z 故系统稳定。
（2）系统的幅值频率特性为 ()()
()
11
1
2
22
1=++=
C C C T T K
A ωωω
ω ()()K T T C C C
=++112221ωωω
故当K 增大时，C ω亦增大。
又系统在此截止频率处的相角为
()C C C T T ωωωϕ21arctan arctan 90--︒-=
因此，随着C ω的增大（大于两个转折频率时），相角滞后将超过180°，系统不稳定。
七、设系统开环传递函数的波德图如图所示。
当采用滞后校正网络进行校正时，试简单分析这样校正后的效果。
（本题10分）
解：由于滞后网络会从较低频率开始造成局部的相角滞后和对数幅值衰减。
因此，当如图所示系统采用滞后网络进行校正时，会出现以下校正结果：
（1）使原系统的对数幅频特性下移，从而造成系统的截止频率ωc前移，从系统的对数相频特性可以看出，这种截止频率ωc前移可使系统的相角滞后减少，相角裕度增加。
（6分）
（2）这种截止频率ωc前移可使系统的对数幅值频率特性以-20dB/dec过零，这将改善了系统的稳定性能和系统的动态响应品质。
（2分）
（3）造成原系统的对数相频特性较低频率处的局部滞后，但范围和影响有限。
（2分）。