自动控制理论_习题集[含答案解析]
自动控制原理试题库20套和答案详解
自动控制原理试题库20套和答案详解一、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：dc(t)+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数dtΦσ；调节时间ts(Δ。
4．某单位反馈系统G(s)= 100(s?5)，则该系统是阶2s(0.1s?2)(0.02s?4)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)= ；ωC6．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?e?10T)G(Z)?（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t时.该系统稳态误差(Z?1)2(Z?e?10T)为。
二. 1.R(s) 求：C(S)（10分）R(S)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）Kf=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差ess.（2）若使系统ξ=0.707，kf应取何值？单位斜坡输入下ess.=？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。
（1）（2）（3）七、已知控制系统的传递函数为G0(s)?校正装置的传递函数G0（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。
6.比例环节的频率特性为。
7. 微分环节的相角为8.二阶系统的谐振峰值与有关。
9.高阶系统的超调量跟10.在零初始条件下输出量与输入量的拉氏变换之比，称该系统的传递函数。
自动控制理论试题及答案
自动控制理论试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统中，开环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于（）。
A. 是否有反馈环节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. 在自动控制系统中，系统稳定性的判断依据是（）。
A. 系统的传递函数B. 系统的频率响应C. 系统的根轨迹D. 系统的相位裕度和增益裕度答案：C3. 线性时不变系统的传递函数是（）。
A. 时变的B. 非线性的C. 线性的D. 时变的且非线性的答案：C4. 系统的时间响应是指系统在（）作用下的输出响应。
A. 初始条件B. 输入信号C. 初始条件和输入信号D. 外部干扰答案：B5. 在控制系统中，超调量通常用来描述系统的（）。
A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 稳定性和快速性答案：B6. 二阶系统的阻尼比ζ对系统性能的影响是（）。
A. 阻尼比越大，系统越稳定B. 阻尼比越大，系统响应越慢C. 阻尼比越大，系统超调越小D. 阻尼比越大，系统稳定性越差答案：C7. 根轨迹图是控制系统（）的图形表示。
A. 稳定性B. 频率响应C. 传递函数D. 根的轨迹答案：D8. 控制系统的稳态误差与系统的（）有关。
A. 传递函数B. 输入信号C. 系统类型D. 初始条件答案：C9. 系统的时间常数τ与系统的（）有关。
A. 传递函数B. 频率响应C. 系统的能控性D. 系统的能观性答案：A10. 线性系统理论中，状态空间表示法主要用于描述系统的（）。
A. 输入输出关系B. 内部动态C. 外部特性D. 稳定性答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 自动控制系统按照控制方式可以分为______控制系统和______控制系统。
答案：开环，闭环2. 系统的稳定性可以通过______来判断。
答案：根轨迹3. 系统的动态性能通常用______、______和______来描述。
答案：超调量，上升时间，稳定时间4. 二阶系统的传递函数一般形式为______。
自动控制原理典型习题(含答案解析)
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，指出在s 平面右半部的极点个数。
(要有劳斯计算表)解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。
66.06503366101234s s s s s -三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=0.25s,试求：（1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ; （3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值？ 解：（1）求出系统的闭环传递函数为：TK s T s T K Ks Ts K s /1/)(22++=++=Φ因此有：25.0212/1),(825.0161======-KTT s T K n n ωζω（2） %44%100e %2-1-=⨯=ζζπσ%)2)((2825.044=∆=⨯=≈s t n s ζω（3）为了使σ%=16%，由式%16%100e%2-1-=⨯=ζζπσ可得5.0=ζ，当T 不变时，有：)(425.04)(425.05.021212/11221--=⨯===⨯⨯===s T K s T T n n ωζζω四．（15分）已知系统如下图所示，1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。
2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。
解① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -= ②渐进线1条π ③入射角1ϕ()18013513513590360135135=︒+︒+︒+︒-︒=︒+︒=︒同理 2ϕ2135sr α=-︒④与虚轴交点，特方 32220s Ks Ks +++=，ωj s =代入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-2.5-2-1.5-1-0.500.5-2-1012Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x is五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。
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。
自动控制理论课后习题答案(上)
《自动控制理论 第2版》习题参考答案第二章2-(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 2-2 (a)()()RCs RCs s U s U 112+= (b) ()()141112+⋅-=Cs R R R s U s U (c) ()()⎪⎭⎫⎝⎛+-=141112Cs R R R s U s U2-3 设激磁磁通ff 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 2-4()()()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 +⎪⎭⎫⎝⎛++++=260232-5 ()2.0084.01019.23-=⨯--d du i2-8 (a)()()()()3113211G H G G G G s R s C +++=(b)()()()()()31243212143211H G H G G G H G G G G G G s R s C +++++=2-9 框图化简中间结果如图A-2-1所示。
图A-2-1 题2-9框图化简中间结果()()()()52.042.018.17.09.042.07.023++++++=s k s k s s s R s C 2-10()()4232121123211G H G G H G G H G G G G s R s C ++-+=2-11 系统信号流程图如图A-2-2所示。
图A-2-2 题2-11系统信号流程图()()()()2154214212654212215421421321111H H G G G G G G G H G G G G G s R s C H H G G G G G G G G G G s R s C -++=-++=2-12 (a)()()()adgi abcdi agdef abcdef cdhs R s C +++-=11(b) ()()()1221211222112++++=s C R C R C R s C R C R R s R s C2-13 由选加原理,可得()()()()()()[]s D H G G s D G s D G s R G G G H G H s C3121221221221111--+++=第三章3-1 分三种情况讨论 (a) 当1>ζ时()()()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+----+-=-+-=---=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎭⎫ ⎝⎛---221221222211112121,122ζζζζωζωζωζζωζζωζζωζζt t n n nn n n e e t t c s s (b) 当10<<ζ时()()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----+-=---+---=-+-=---=---22222222222121121sin 1121sin 1211cos 221,1ζζζωζωζωζωζωζζωζωζωζωζζωζζζωζωζωarctg t et t e t et t c j s j s n tnnn t nn tnnn n n n n(c) 当1=ζ时设系统为单位反馈系统,有()()()()()2222nn n rs s s s R s c s R s E ωζωζω+++=-=系统对单位斜坡输入的稳态误差为 ()nn n n s srs s s s s s im e ωζωζωζω22212220=+++⋅⋅=→3-2 (1) 0,0,50===a v pK K K (2) 0,,==∞=a v p K K K K(3) 10,,K K K K a v p=∞=∞= (4) 0,200,==∞=a v p K K K K 3-3 首先求系统的给定误差传递函数()101.0)11.0()(11)()(2+++=+==Φs s s s s G s R s E s e误差系数可求得如下()()()0)101.0()12.0(20)101.0(2lim lim 1.0)101.0()12.0(10lim lim 0101.0)11.0(lim lim 322202202220012000=+++-++=Φ==+++=Φ==+++=Φ=→→→→→→s s s s s s ds d C s s s s ds d C s s s s s C s e s s es s e s(1) 0)(R t r =，此时有0)()(,)(0===t r t r R t r s s s ，于是稳态误差级数为()0)(0==t r C t e s sr ，0≥t (2) t R R t r 10)(+=，此时有0)(,)(,)(110==+=t r R t r t R R t r s s s ，于是稳态误差级数为()1101.0)()(R t rC t r C t e s s sr =+= ，0≥t ()⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=-=-t et t c s ntnnn n 21222,1ωωωωω(3) 221021)(t R t R R t r ++=，此时有t R R t rt R t R R t r s s 212210)(,21)(+=++= ，2)(R t r s = ，于是稳态误差级数为 ())(1.0)(!2)()(21210t R R t r C t rC t r C t e s s s sr +=++= ，0≥t 3-4 首先求系统的给定误差传递函数()5001.0)11.0()(11)()(2+++=+==Φs s s s s G s R s E s e误差系数可求得如下()()()232220220222001200050098)5001.0()12.0(1000)5001.0(100lim lim 5001)5001.0()12.0(500lim lim 05001.0)11.0(lim lim =+++-++=Φ==+++=Φ==+++=Φ=→→→→→→s s s s s s ds d C s s s s ds d C s s s s s C s e s s es s e stt r t t rt t r s s s 5sin 25)(5cos 5)(5sin )(-===稳态误差级数为()[][][]tt tC t C C t e sr 5cos 1015sin 109.45cos 55sin 25224120 -⨯++⨯=-⨯+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯-=- 3-6 系统在单位斜坡输入下的稳态误差为 nsr e ωζ2=加入比例—微分环节后()()()()[]()()()()()()()()()()()()()()()nns sr nn nnnnna s sE im e s s R s R s s sa s s C s R s E s R s s as s R s G s G as s C s G s C as s R s C ωωζωζωωωζωζωω-===++-+=-=+++=++=-+=→21222111102222222可见取na ωζ2=，可使0=sre3-7 588.19,598.0==n ωζ3-8 ()()6442++=s s s s G3-9 按照条件（2）可写出系统的特征方程2)22()2())(22())(1)(1(232=+++++=+++=+++-+a s a s a s a s s s a s j s j s将上式与0)(1=+s G 比较，可得系统的开环传递函数[])22()2(2)(2a s a s s as G ++++=根据条件（1），可得aa e K sr v 2225.01+===解得1=a，于是由系统的开环传递函数为[]432)(2++=s s s s G3-10()()()())5.0,/1(,%28%,3.162)24.0,/12.2(,%299.7%,6.461========ζωζωs rad s t Ms rad s t M n s pn s p ()s ts153=)25.1,/4.0(,==ζωs rad n ，过阻尼系统，无超调。
自动控制理论课后题答案及试题
自动控制理论课后题答案及试题自动控制理论课后题是学习过程中的重要环节，通过解答这些问题可以加深对课程内容的理解和掌握。
以下是一些自动控制理论课后题的答案及试题含答案，供参考。
1.什么是自动控制系统？它的基本组成部分有哪些？答案：自动控制系统是指通过传感器、执行器和控制器等组件，对被控对象进行监测、测量和控制的系统。
它的基本组成部分包括输入信号、传感器、控制器、执行器和被控对象。
试题：简述自动控制系统的基本组成部分，并说明各组成部分的作用。
答案：自动控制系统的基本组成部分包括输入信号、传感器、控制器、执行器和被控对象。
输入信号是指控制系统中的目标信号，通过传感器将其转化为电信号输入到控制器中。
传感器是用于测量被控对象状态的装置，将测量结果转化为电信号输入到控制器中。
控制器根据输入信号和传感器信号进行比较和计算，生成控制信号输出到执行器中。
执行器将控制信号转化为相应的控制动作，作用于被控对象。
2.什么是反馈控制？它的优点是什么？答案：反馈控制是指通过将被控对象的状态信息反馈给控制器，根据反馈信息进行控制调节的方法。
它的优点是能够实时监测被控对象的状态，并根据反馈信息进行调节，使系统更加稳定、精确和可靠。
试题：简述反馈控制的原理，并说明其优点。
答案：反馈控制的原理是将被控对象的状态信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息进行比较和计算，生成相应的控制信号输出到执行器中，实现对被控对象的调节。
反馈控制的优点是能够实时监测被控对象的状态，根据反馈信息进行调节，使系统更加稳定、精确和可靠。
通过反馈控制，可以减小系统对参数变化和外界干扰的敏感度，提高系统的鲁棒性和韧性。
3.什么是开环控制？它的特点是什么？答案：开环控制是指在控制过程中，不考虑被控对象的状态信息和外界干扰，只根据输入信号进行控制的方法。
它的特点是控制过程简单，但对参数变化和外界干扰敏感，容易产生稳定性和精度问题。
试题：简述开环控制的原理，并说明其特点。
自动控制理论试题及答案
1.实际生产过程的控制系统大部分是 【 D 】 A.一阶系统 B.二阶系统 Ｃ.低阶系统 Ｄ.高阶系统 ２.若开环传递函数G(s)H(s)不存在复数极点和零点，则 【 A 】 Ａ. 没有出射角和入射角 Ｂ. 有出射角和入射角 C. 有出射角无入射角落 D. 无出射角有入射角 3.若开环传递函数为()1)(+=Ts s K s G , 此时相位裕量和Ｋ的关系是 【 B 】 A. 随K 增加而增大 B.随K 增大而减小C.以上都不是D.与K 值无关4.超前校正装置的最大超前相角 【 A 】A.11sin 1+--ββ B.11sin 1-+-ββ C.11cos 1+--ββ D.11cos1-+-ββ5.对于同一系统的状态变量和状态空间描述具有 【 C 】Ａ. 状态变量具有唯一性，状态空间描述具有非唯一性Ｂ. 状态变量具有非唯一性，状态空间描述具有唯一性Ｃ. 状态变量具有非唯一性，状态空间描述也具有非唯一性Ｄ. 状态变量具有唯一性，状态空间描述也具有唯一性6.在工程问题中，常用______数学模型来表达实际的系统。
【 C 】Ａ. 精确的 Ｂ. 复杂的 C. 简化的 Ｄ. 类似的７. 正弦输入函数r(t)的数学表达式是 【 C 】A.t t r ωsin )(=r B. )sin()(θω+=t t r C.)sin()(θω+=t A t r D.)cos()(θω+t A t r8.二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近线斜率为_______dB/dec 。
【 C 】A.40B. -20C. -40D. 09.欲改善系统动性能，一般采用 【 A 】A.增加附加零点B. 增加附加极点B.同时增加附加零点，极点 D.A,B,C 均不行而用其它方法10.在各种校正方式中，______是最常见的一种，常加在系统中能量最小的地方。
【 B 】A.并联校正B.串联校正C.局部反馈校正D.前馈校正11.设系统的开环传递函数为，)5)(1(++S S S K 要使系统稳定，K 值的取值范围为 【 D 】A.K>0B. K<40C. 0<K<40D. 0<K<3012.一阶系统1)(+=Ts K s G G(s)的单位脉冲响应是y(t) = _______。
自动控制理论试卷及答案
1、一阶系统 G(s) = 1Ts + 1 在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差为 。
2、一个反馈系统的特征方程为 s 2 + 2Ks + 5 = 0，若要系统产生临界振荡， 则 K 的取值应为。
3、已知某校正装置的传递函数为 G c( T > 0 )，若要将此装置作为4、自动控制系统是由控制器和 组成。
5、梅逊公式主要用来 。
6、一阶系统 G(s)=的放大系数 K 愈小，则系统的输出响应的稳态值7、二阶欠阻尼系统的性能指标中只与阻尼比有关的是8、在用实验法求取系统的幅频特性时，一般是通过改变输入信号的 来求得输出信号的幅值。
A.相位B.频率C.稳定裕量D. 时间常数 9、直接对控制对象进行操作的元件称为 元件10、某典型环节的传递函数是 G (s ) =，则该环节是环节二、单项选择题(每题1.5分，共15分)。
得分| | 阅卷人| 1、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2、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3、某系统的传递函数是 G(s) =e -Ts ，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 4、已知 F (s) =，其原函数的终值 t f()wt ) = ( )A.0B. ∞C.0.75D.3 5、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 6、设一阶系统的传递函数是 G(s) =，且容许误差为 2%，则其调整时间为( )A.1B.1.5C.2D.3 7 、 惯性环节和积分环节的频率特性在( )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 8、若保持二阶系统的 ζ 不变，提高 ωn ，则可以( )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、二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率 ωd 、无阻尼固有频率 ωn 和谐振频率 ωr 比较( ) A. ωr ＞ωd ＞ωn B.ωr ＞ωn ＞ωd C.ωn ＞ωr ＞ωd D.ωn ＞ωd ＞ωr 10、根据系统的特征方程 D(s) = 3s 3 + s 2 - 3s + 5 = 0 ，可以判断系统为( )A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.稳定性不确定三、判断题(每题 1.5 分，共 15 分)。
《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。
《自动控制理论》习题答案详解
C s C s 1i 《自动控制理论》习题答案详解第二章2-11 试求图2- T - 1所示 RC 网络的传递函数。
(a) z 1 = R 1 ⋅ Cs 1 = R 1 ， z = R ，则传递函数为： R Cs + 1 2 2R 1 + Cs1U o (s ) = U i (s ) z 2 z 1 + z 2 =R 1R 2Cs + R 2R 1R 2Cs + R 1 + R 2(b) 设流过C 1 、C 2的电流分别为I 1、 I 2 ，根据电路图列出电压方程：⎧U (s ) = 1I (s ) + R [I (s ) + I (s )]⎪ C 1s ⎨ 1 并且有⎪ U o (s ) = ⎩C 2s I 2(s ) 1C 1sI 1(s ) = (R 2 +1 C 2s )I2 (s ) 联立三式可消去I 1 (s ) 与 I 2 (s ) ，则传递函数为：U o (s ) =U (s )1 C 2s⎛ 1⎫⎛ 1⎫ = R R C Cs 2 + (R C1 + R C + R C)s +1iR 1 + C 1s ⎝ 1 + R 1 ÷ ⎭⎝ 2 + R 2 ÷⎭1 2 1 21 11 22 22-2 2 假设图 2- T - 2 的运算放大器均为理想放大器，试写出u 以i 为输入，u o 为输出的传递函 数。
(a)u i du i du 0 由运算放大器虚短、虚断特性可知： R 对上式进行拉氏变换得到 = -C + C dt dt， u c = u i - u 0 ，故传递函数为U i (s )= -sU RC i(s ) + sU 0 (s ) U 0(s ) =RCs +111 12⎪(b)由运放虚短、虚断特性有：Cdu cU i (s )- u i - u c RCs+ - u c= 0 ，uc+ u 0= 0 ，dt R 2R 2R 2 R 1iU R 0 cU R 0 U 联立两式消去u c 得到CR ⋅ du 0 + 2u + 2 u = 0对该式进行拉氏变换得2R 1 dtRR 1故此传递函数为CR sU 2R 1 (s ) + 2 U R i (s ) +2(s ) = 0 1U 0(s ) = -U i (s ) 4R 1 R (RCs + 4)(c)Cdu c + u c - u 0 + u c = 0 ，且 u i = - uc ，联立两式可消去u 得到 dtR 1 / 2R 1 / 2RR 1 2CR 1 ⋅ du i + 2u 0 + 2u i = 0对该式进行拉氏变换得到2R dt R 1 R故此传递函数为CR 1⋅ sU 2R i (s ) + 2 (s ) + 12 (s ) = 0 R i U 0(s ) = - R 1( R 1Cs + 4)U i (s ) 4R2-3 3 试求图2- T - 3中以电枢电压u a 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。
自动控制理论试题及答案
自动控制理论试题及答案1. 什么是自动控制系统？请简述其基本组成。
2. 解释开环控制系统和闭环控制系统的区别。
3. 什么是PID控制器？简述其组成部分及其作用。
4. 描述系统稳定性的概念，并给出判断系统稳定性的方法。
5. 简述拉普拉斯变换在控制系统分析中的作用。
6. 什么是传递函数？如何从系统的微分方程得到传递函数？7. 解释什么是根轨迹法，并简述其在控制系统设计中的应用。
8. 什么是频率响应分析？它在控制系统设计中有何重要性？9. 描述Bode图的构成，并解释其在控制系统分析中的作用。
10. 什么是控制系统的超调量和调节时间？如何通过设计减小它们？答案1. 自动控制系统是一种能够根据输入信号自动调整其输出以满足预定目标的系统。
它通常由传感器、控制器、执行器和被控对象组成。
2. 开环控制系统是指系统输出不反馈到输入端的系统，而闭环控制系统则是指系统输出通过反馈回路影响输入信号的系统。
闭环系统能够根据输出与期望值之间的偏差自动调整，以达到更好的控制效果。
3. PID控制器是一种常见的控制器，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例部分根据偏差的大小进行调节，积分部分消除稳态误差，微分部分则可以预测偏差的变化趋势，从而提前做出调整。
4. 系统稳定性是指系统在受到扰动后能够恢复到稳定状态的能力。
判断系统稳定性的方法有多种，如劳斯-赫尔维茨判据、奈奎斯特判据等。
5. 拉普拉斯变换是一种数学变换，它将时间域的信号转换为复频域的表达式，便于控制系统的分析和设计。
6. 传递函数是描述线性时不变系统输入和输出之间关系的数学表达式。
通过拉普拉斯变换，可以从系统的微分方程得到传递函数。
7. 根轨迹法是一种图形化的方法，用于分析系统参数变化时系统稳定性的变化。
它可以帮助设计者选择适当的参数，以确保系统的稳定性和性能。
8. 频率响应分析是一种分析系统在不同频率下响应特性的方法。
它对于理解系统的动态行为和设计高性能的控制系统至关重要。
《自动控制理论》试题及参考答案
《自动控制理论》参考资料一、单选（本大题共60小题，每小题1分，共60分）在每小题列出的备选项中只有一个符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑，错涂、多涂或未涂均无分1.关于传递函数，错误的说法是(B)。
A.传递函数只适用于线性定常系统；B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C.传递函数一般是为复变量s的真分式；D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。
2.关于线性系统稳态误差，正确的说法是：（C）A.一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差B.增大系统开环增益K可以减小稳态误差C.增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性D.减小系统开环增益K可以减小稳态误差3.在各种校正方式中，______是最常见的一种，常加在系统中能量最小的地方。
(B )A.并联校正B.串联校正C.局部反馈校正D.前馈校正4.适合应用传递函数描述的系统是(A )A.单输入，单输出的线性定常系统B.单输入，单输出的线性时变系统C.单输入，单输出的定常系统D.非线性系统5.欲改善系统动性能，一般采用(A )。
A.增加附加零点B.增加附加极点C.同时增加附加零点，极点D.A,B,C均不行而用其它方法6.若某负反馈控制系统的开环传递函数为5/[s(s+5)] ，则该系统的闭环特征方程为（B）A.s(s+1)=0B.s(s+1)+5=0C.s(s+1)+1=0D.与是否为单位反馈系统有关7.已知串联校正装置的传递函数为0.2(s+5)/(s+10)，则它是（C）A.相位迟后校正B.迟后超前校正C.相位超前校正D.A、B、C都不是8.与开环控制系统相比较，闭环控制系统通常对（B）进行直接或间接的测量，通过反馈环节去影响控制信号。
A.输入量B.输出量C.扰动量D.设定量9..单位反馈系统的开环传递函数G(s)=16/(s(s+4*sqrt(2)))，其幅值裕度h等于（D）A.0B.4sqrt(2)DbC.16dBD.无穷10.非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为（D）A.E(s)=R(S)G(S)B.E(S)=R(S)G(S)H(S)C.E(S)=R(S)G(S)-H(S)D.E(S)=R(S)-G(S)H(S)11.若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是（B）。
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，指出在s 平面右半部的极点个数。
(要有劳斯计算表)解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。
66.06503366101234s s s s s -三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=0.25s,试求：（1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ; （3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值？ 解：（1）求出系统的闭环传递函数为：TK s T s T K Ks TsK s /1/)(22++=++=Φ因此有：25.0212/1),(825.0161======-KT T s T K n n ωζω（2） %44%100e %2-1-=⨯=ζζπσ%)2)((2825.044=∆=⨯=≈s t n s ζω（3）为了使σ%=16%，由式%16%100e %2-1-=⨯=ζζπσ可得5.0=ζ，当T 不变时，有：)(425.04)(425.05.021212/11221--=⨯===⨯⨯===s T K s T T n n ωζζω四．（15分）已知系统如下图所示，1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。
2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。
解① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -= ②渐进线1条π ③入射角1ϕ()18013513513590360135135=︒+︒+︒+︒-︒=︒+︒=︒同理 2ϕ2135sr α=-︒④与虚轴交点，特方 32220s Ks Ks +++=，ωj s =代入X rX cK S 3S 2+2S ＋2222K K-0=1K ⇒=，2s j =± 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为2ω＝。
自动控制理论习题集(含答案)
《自动控制理论》课程习题集一、单选题1.下列不属于自动控制基本方式的是（ B ）。
A．开环控制B．随动控制C．复合控制D．闭环控制2.自动控制系统的（ A ）是系统工作的必要条件。
A．稳定性B．动态特性C．稳态特性D．瞬态特性3.在（ D ）的情况下应尽量采用开环控制系统。
A. 系统的扰动量影响不大B. 系统的扰动量大且无法预计C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿4.系统的其传递函数（ B ）。
A. 与输入信号有关B. 只取决于系统结构和元件的参数C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿5.建立在传递函数概念基础上的是（ C ）。
A. 经典理论B. 控制理论C. 经典控制理论D. 现代控制理论6.构成振荡环节的必要条件是当（ C ）时。
A. ζ=1B. ζ=0C. 0<ζ<1D. 0≤ζ≤17.当（ B ）时，输出C(t)等幅自由振荡，称为无阻尼振荡。
A. ζ=1B. ζ=0C. 0<ζ<1D. 0≤ζ≤18.若二阶系统的阶跃响应曲线无超调达到稳态值，则两个极点位于位于（ D ）。
A. 虚轴正半轴B. 实正半轴C. 虚轴负半轴D. 实轴负半轴9.线性系统稳定的充分必要条件是闭环系统特征方程的所有根都具有（ B ）。
A. 实部为正B. 实部为负C. 虚部为正D. 虚部为负10.下列说法正确的是：系统的开环增益（ B ）。
A. 越大系统的动态特性越好B. 越大系统的稳态特性越好C. 越大系统的阻尼越小D. 越小系统的稳态特性越好11.根轨迹是指开环系统某个参数由0变化到∞，（ D ）在s平面上移动的轨迹。
A. 开环零点B. 开环极点C. 闭环零点D. 闭环极点12.闭环极点若为实数，则位于[s]平面实轴；若为复数，则共轭出现。
所以根轨迹（ A ）。
A. 对称于实轴B. 对称于虚轴C. 位于左半[s]平面D. 位于右半[s]平面１２13. 系统的开环传递函数)4)(2()3)(1()(*0++++=s s s s s K s G ，则全根轨迹的分支数是（ C ）。
自动控制理论课后题答案及试题
自动控制理论课后题答案及试题一、填空题1. 自动控制系统的被控对象是指系统的____________，它是系统进行控制的对象。
答案：输入输出对象2. 开环控制系统是指系统的输出____________系统的输入。
答案：不直接3. 闭环控制系统又称为________控制系统。
答案：反馈4. 系统的稳定性是指系统在受到____________后，能否迅速恢复到原来的稳定状态。
答案：干扰5. 系统的稳态是指系统在长时间运行后，其____________和____________趋于稳定。
答案：输出，输入6. 系统的动态性能是指系统在受到____________时，系统输出信号的变化情况。
答案：输入7. 系统的性能指标主要包括：稳态性能、动态性能和____________性能。
答案：鲁棒性8. 常用的数学工具主要有：微分方程、____________和____________。
答案：差分方程，传递函数9. 拉普拉斯变换是一种________变换，它将时域信号变换为________域信号。
答案：线性，复10. 控制系统的性能可以通过____________、____________和____________等指标来衡量。
答案：稳态误差，上升时间，调整时间二、选择题1. 下列哪种系统是闭环控制系统？（）A. 开环控制系统B. 闭环控制系统C. 半开环控制系统D. 半闭环控制系统答案：B2. 下列哪种方法可以提高系统的稳定性？（）A. 增加系统的开环增益B. 减小系统的反馈增益C. 增加系统的相位裕度D. 减小系统的截止频率答案：C3. 下列哪种情况会导致系统产生稳态误差？（）A. 系统的输入为常数B. 系统的输入为正弦信号C. 系统的反馈环节存在纯滞后D. 系统的开环增益为无穷大答案：C三、简答题1. 请简述自动控制系统的稳定性、动态性能和稳态性能的概念及它们之间的关系。
答案：稳定性是指系统在受到干扰后，能否迅速恢复到原来的稳定状态；动态性能是指系统在受到输入信号时，系统输出信号的变化情况；稳态性能是指系统在长时间运行后，其输出和输入趋于稳定。
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《自动控制理论》课程习题集一、单选题1.下列不属于自动控制基本方式的是（ B ）。
A．开环控制B．随动控制C．复合控制D．闭环控制2.自动控制系统的（ A ）是系统工作的必要条件。
A．稳定性B．动态特性C．稳态特性D．瞬态特性3.在（ D ）的情况下应尽量采用开环控制系统。
A. 系统的扰动量影响不大B. 系统的扰动量大且无法预计C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿4.系统的其传递函数（ B ）。
A. 与输入信号有关B. 只取决于系统结构和元件的参数C. 闭环系统不稳定D. 系统的扰动量可以预计并能进行补偿5.建立在传递函数概念基础上的是（ C ）。
A. 经典理论B. 控制理论C. 经典控制理论D. 现代控制理论6.构成振荡环节的必要条件是当（ C ）时。
A. ζ=1B. ζ=0C. 0<ζ<1D. 0≤ζ≤17.当（ B ）时，输出C(t)等幅自由振荡，称为无阻尼振荡。
A. ζ=1B. ζ=0C. 0<ζ<1D. 0≤ζ≤18.若二阶系统的阶跃响应曲线无超调达到稳态值，则两个极点位于位于（ D ）。
A. 虚轴正半轴B. 实正半轴C. 虚轴负半轴D. 实轴负半轴9.线性系统稳定的充分必要条件是闭环系统特征方程的所有根都具有（ B ）。
A. 实部为正B. 实部为负C. 虚部为正D. 虚部为负10.下列说法正确的是：系统的开环增益（ B ）。
A. 越大系统的动态特性越好B. 越大系统的稳态特性越好C. 越大系统的阻尼越小D. 越小系统的稳态特性越好11.根轨迹是指开环系统某个参数由0变化到∞，（ D ）在s 平面上移动的轨迹。
A. 开环零点B. 开环极点C. 闭环零点D. 闭环极点12.闭环极点若为实数，则位于[s]平面实轴；若为复数，则共轭出现。
所以根轨迹（ A ）。
A. 对称于实轴B. 对称于虚轴C. 位于左半[s]平面D. 位于右半[s]平面２13. 系统的开环传递函数)4)(2()3)(1()(*0++++=s s s s s K s G ，则全根轨迹的分支数是（ C ）。
A ．1B ．2C ．3D ．414. 已知控制系统的闭环传递函数是)()(1)()(s H s G s G s G c +=，则其根轨迹起始于（ A ）。
A ． G(s)H(s)的极点B ． G(s)H(s)的零点C ． 1+ G(s)H(s)的极点D ． 1+ G(s)H(s)的零点15. 系统的闭环传递函数是)()(1)()(s H s G s G s G c +=，根轨迹终止于（ B ）。
A ． G(s)H(s)的极点B ． G(s)H(s)的零点C ． 1+ G(s)H(s)的极点D ． 1+ G(s)H(s)的零点线16. 在设计系统时应使系统幅频特性L(ω)穿越0dB 线的斜率为（ A ）。
A ．-20dB/decB ．-40dB/decC ．-60dB/decD ．-80dB/dec17. 当ω 从−∞ → +∞ 变化时惯性环节的极坐标图为一个（ B ）。
A ．位于第一象限的半圆B ．位于第四象限的半圆C ．整圆D ．不规则曲线18. 设系统的开环幅相频率特性下图所示（P 为开环传递函数右半s 平面的极点数），其中闭环系统稳定的是（ A ）。
A. 图(a)B. 图(b)C. 图(c)D. 图(d)19. 已知开环系统传递函数为)1(10)()(+=s s s H s G ，则系统的相角裕度为（ C ）。
A ．10°B ．30°C ．45°D ．60°20. 某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示。
则该系统的开环传递函数为（ D ）。
A. )101(20)(s s G +=B ．)101(10)(s s G +=(a)(b)(c)(d)2-ωL 1３C. )1.01(20)(s s G +=D ．)1.01(10)(s s G +=21. 各非线性系统的G(jω)曲线和-1/N(X)曲线下图中(a)、(b)、(c)、(d)所示，G(s)在右半平面无极点，试判断闭环可能产生自激振荡的系统为 ( D ）。
A ．图(a)B ．图(b)C ．图(c)D ．图(d)22. 当ω 从−∞ → +∞ 变化时惯性环节的极坐标图为一个（ B ）。
A ． 位于第一象限的半圆B ． 位于第四象限的半圆C ． 整圆D ． 不规则曲线23. 下列串联校正环节中属于滞后校正的是（ A ）。
A ．s s5.011.01++B ．ss4.0151++C ．ss 515+D ．)5.0)(10(10)05.0)(100(++++s s s s s24. 下列环节中属于PI 校正的是（ C ）。
A ．Ts 1B ．TsC ．TsTs +1 D ．K(1+Ts)25. 已知采样系统结构图如下图所示，其闭环脉冲传递函数为（ C ）。
A ．1212()()1()()()G z G z G z G z H z +B ．1212()1()()()G G z G z G z H z +C ．1212()()1()()G z G z G z G H z +D ．1212()1()()G G z G z G H z +二、计算题126. 系统结构图如图，求传递函数C (s )/R (s ), E (s )/R (s ) 。
C((G(G两个回路，无互不,221H G L -= 1212H G G L -= 则：1212211H G G H G L a ++=-=∆∑对C(s)/R(s)，前向通路有两条：211G G P =；没有与之不接触的回路：11=∆232G G P =；没有与之不接触的回路：12=∆带入梅逊公式公式得：1212232212111)()(H G G H G G G G G P s R s C k k k +++=∆∆=∑= 对E(s)/R(s)，前向通路有两条：11=P ；有一不接触的回路：2211H G +=∆1322H G G P -=；没有与之不接触的回路：12=∆带入梅逊公式公式得：121221322221111)()(H G G H G H G G G G P s R s E k k k ++-+=∆∆=∑=27. 系统结构图如图，求传递函数C(s)/R(s),E(s)/R(s)。
28. 系统结构图如图所示，求其传递函数。
29. 已知系统结构图如图所示，求：(1) 开环传递函数G(s)； (2) 闭环传递函数(s)。
30. 已知系统结构图如图所示，求其传递函数。
)(1s G )(2s H R C-)(2s G )(1s H )(3s G E -RC-)1(10+s s-RGGH-H-H CG GG－REH５1221211211,1;1,1G p G G p G G +=∆= =∆=++=∆2121111)()(G G G G G s R s C ++++= 21221212111)()(G G G G G G s R s E +++=++++=31. 单位负反馈的典型二阶系统单位阶跃响应曲线如图，试确定系统的闭环传递函数。
%1003.0%30%21/⨯===--ζπζσe,2.13.0ln ln 12-==--e ζπζ36.0≈ζ秒1.012=-==ζωπωπn d p t 126.33934.04.3114.31-==-=秒ζωn 11302.2411302)(2222++=++=Φs s s s s n n n ωζωω 32. 已知系统单位脉冲响应为g (t )=1-e -t,求传递函数G (s )和频率特性G (jω) 。
输出的拉斯变换为：C (s )=L [ g (t )] 则系统的传递函数为：)1(1]1[)()()(+=-==-s s e L s R s C s G t 频率特性：ωωωωωωj j j s G j G j s +-=+===21)1(1)()(t６33. 已知系统单位阶跃响应为h (t )=1-2e -t +e -2t ：(1) 求系统传递函数； (2) 求系统阻尼比。
(1) 求系统传递函数 输出的拉普拉斯变换为：)2)(1(221121)]([)(++=+++-==s s s s s s t h L s C 由题知输入为单位阶跃信号，则：ss R 1)(=系统的传递函数为：232)()()(2++==Φs s s R s C s(2) 求系统阻尼比与二阶系统标准形式比较：2222)(nn ns s s ωζωω++=Φ得 223,2==ζω则n34. 已知系统微分方程为u u y y yy 1226116+=+++ 试求：(1) 系统的传递函数；(2) 求系统的单位脉冲响应。
(1) 系统传递函数在零初始条件下对微分方程两边取拉普拉斯变换：)(12)(2)(6)(11)(6)(23s U s sU s Y s sY s Y s s Y s +=+++6116122)()()(23++++==s s s s s U s Y s G (2) 系统的单位脉冲响应)]([)(1s G L t h -=]332815[])3)(2)(1(122[11+++-++=++++=--s s s L s s s s Lt t t e e e 32385---+-=35. 已知系统单位阶跃响应为h (t )=+(t 0), 试求系统的频率特性表达式。
(1) 先在零初始条件下求系统传递函数。
输出的拉氏变换为：98.048.11)(+++-=s s s s H 输入为单位阶跃信号，其拉氏变换s s R 1)(=得传递函数)9(s )4(36)()()(++==Φs s R s H s(2) 频率特性为)9(j )4(36)()(++=Φ=Φ=ωωωωj s j j s36. 设系统闭环特征方程式为s 3+3Ks 2+(K +2)s +4=0,试：(1) 确定系统稳定时参数K 的取值范围； (2) 确定临界稳定时系统等幅振荡的频率。
(1) 由特征多项式D (s )= s 3+3Ks 2+(K +2)s +4列劳斯表如下：系统稳定，则表中数值部分第一列应同号，即⎪⎩⎪⎨⎧>-+>030K K K K 46332由3K 2+6K-4=0 解得系统稳定的 K>(2) 将K =和s =j ω代入特征方程， 由实部和虚部得到两个方程：- j ω3-3*ω2+ω+4=0，3*ω2-4=0 由实部解得 ω=37. 已知系统闭环特征方程式为2s 4+s 3+3s 2+5s +10=0,试判断系统的稳定性。
列劳斯表如下： s 42 3 10 s 31 5 s 2-7 10 s 145/7 0 s 010表中数值部分第一列符号不同，系统不稳定。