现代控制技术基础
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习题
【说明】：本课程《现代控制技术基础》（编号为03206）共有单选题,多项选择题,计算题,简答题等多种试题类型，其中，本习题集中有[]等试题类型未进入。
一、单选题
1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ）
A、随动系统与自动调整系统
B、线性系统与非线性系统
C、连续系统与离散系统
D、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统
2.自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ）
A、随动系统与自动调整系统
B、线性系统与非线性系统
C、连续系统与离散系统
D、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统
3.普通机床的自动加工过程是（ C ）
A、闭环控制
B、伺服控制
C、开环控制
D、离散控制
4.形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B ）
A、等于零
B、很大
C、很小
D、可以忽略
5.自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ）
A、稳定性、稳态响应、暂态响应
B、很大
C、很小
D、可以忽略
6.对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ）
A、比例环节
B、微分环节
C、比例积分环节
D、惯性环节
7.惯性环节的传递函数是（ A ）
A 、1)(+=
Ts K
s G B 、K s G =)( C 、Ts
s G 1
)(= D 、Ts s G =)(
8. 比例环节的传递函数是（ B ）
A 、1)(+=Ts K
s G B 、K s G =)(
C 、Ts
s G 1
)(= D 、Ts s G =)(
9. 微分环节的传递函数是（ D ）
A 、1)(+=Ts K
s G B 、K s G =)(
C 、Ts
s G 1
)(= D 、Ts s G =)(
10. 积分环节的传递函数是（C ）
A 、1)(+=Ts K
s G B 、K s G =)(
C 、Ts
s G 1
)(= D 、Ts s G =)(
11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持（ C ）
A 、n m <
B 、n m >
C 、n m ≤
D 、n m ≥
12. f （t ）=0.5t +1，则L [f （t ）]=（ B ）
A 、s s 15.02+
B 、s s
1
212+
C 、25.0s
D 、s s
+221
13. f （t ）=2t +1，则L [f （t ）]=（ B ）
A 、s s 122+
B 、s s
1
22+
C 、22s
D 、s s
+221
14. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为（ C ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数
15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为（ A ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数
16.单位脉冲信号的拉氏变换为（ B ）
A、L[1(t)]=1/s
B、L[δ(t)]=1
C、L[t?1(t)]=1/s2
D、L[t2/2]=1/s3
17.单位阶跃信号的拉氏变换为（ A ）
A、L[1(t)]=1/s
B、L[δ(t)]=1
C、L[t?1(t)]=1/s2
D、L[t2/2]=1/s3
18.单位斜坡信号的拉氏变换为（ C ）
A、L[1(t)]=1/s
B、L[δ(t)]=1
C、L[t?1(t)]=1/s2
D、L[t2/2]=1/s3
19.对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于（ D ）
A、1
B、无穷大
C、稳态值
D、零
20.当稳定系统达到稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为（ B ）
A、扰动误差
B、稳态误差
C、暂态误差
D、给定偏差
21.对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取2％时，调整时间为（ A ）
A、t s=4τ
B、t s=3τ
C、t s=2τ
D、t s=τ
22.对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取5％时，调整时间为（ B ）
A、t s=4τ
B、t s=3τ
C、t s=2τ
D、t s=τ
23.根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s平面左半部的为系统全部的（ C ）
A、零点
B、临界点
C、极点
D、零点和极点
24.对二阶系统当1
<ξ时，其为（ B ）
0<
A、过阻尼系统
B、欠阻尼系统
C、零阻尼系统
D、临界阻尼系统
25.根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素（ A ）
A、符号改变的次数
B、为负值的个数
C、为正值的个数
D、为零的次数
26.根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素（ B ）
A、符号改变的次数
B、为负值的个数
C、为正值的个数
D、为零的次数
27.典型二阶系统的开环传递函数为（ C ）
A 、阻尼振荡角频率
B 、阻尼特性
C 、时间常数
D 、无阻尼固有频率
28. 时间常数T 的大小反映了一阶系统的（ A ） A 、惯性的大小 B 、输入量的大小 C 、输出量的大小 D 、准确性
29. 典型二阶系统的特征方程为（ C ） A 、022=+s s n ξω
B 、022
2=++n n s ωξω
C 、022
2=++n n s s ωξω D 、022=++n n s s ωξω
30. 调整时间t s 表示系统暂态响应持续的时间，从总体上反映系统的（ C ） A 、稳态误差 B 、瞬态过程的平稳性 C 、快速性 D 、阻尼特性
31. 伯德图低频段渐近线是34dB 的水平直线，传递函数是（ A ）
A 、1250+s
B 、5500+s
C 、s 50
D 、225s
32. 过40=c ω且斜率为-20dB/dec 的频率特性是（ C ） A 、
40
40
+ωj
B 、
)
40(40
+ωωj j
C 、
)
101.0(40
+ωωj j
D 、
)
101.0(40
2+-ωωj
33. 在ω＝10 rad/s 处，相角滞后90° 的传递函数是（ D ）
A 、1020+s
B 、20
500+s
C 、11010502++s s
D 、1
1.001.050
2++s s
34. 放大器的对数增益为14dB ，其增益K 为（ B ） A 、2 B 、5 C 、10 D 、50
35. 过40=c ω且斜率为-40dB/dec 的频率特性是（ D ） A 、
40
40
+ωj
B 、
)
40(40
+ωωj j
C 、
)
101.0(40
+ωωj j
D 、
)
101.0(1600
2
+-ωωj 36. 下列传递函数中不是．．
最小相位系统的是（ C ） A 、
1020+s B 、20
500
+-s C 、156502--s s D 、4
51
502+++s s s
37. 伯德图低频段渐近线是20dB 的水平直线，传递函数是（ D ）
A 、12100+s
B 、5500+s
C 、2
50+s D 、110+s
38. 在ω＝20 rad/s 处，相角滞后45° 的传递函数是（ B ）
A 、1
220+s B 、20500+s
C 、12050+s
D 、1
10+s
39. 系统的截止频率愈大，则（ B ）
A 、对高频噪声滤除性能愈好
B 、上升时间愈小
C 、快速性愈差
D 、稳态误差愈小
40. 进行频率特性分析时，对系统的输入信号为（ B ） A 、阶跃信号 B 、正弦信号 C 、脉冲信号 D 、速度信号 41. 积分环节的相角为（ A ） A 、-90o B 、90o C 、-180o D 、180o
42. 系统开环奈氏曲线与负实轴相交时的频率称为（ B ） A 、幅值交界频率 B 、相位交界频率 C 、幅值裕量 D 、相位裕量
43. 在具有相同幅频特性的情况下，相角变化范围最小的是（ C ） A 、快速响应系统 B 、非最小相位系统 C 、最小相位系统 D 、高精度控制系统 44. 微分环节的相角为（ B ） A 、-90o B 、90o C 、-180o D 、180o
45. 系统开环奈氏曲线与单位圆相交时的频率称为（ A ） A 、幅值交界频率 B 、相位交界频率 C 、幅值裕量 D 、相位裕量
46. 串联校正装置1
1
)(21++=
s T s T s G c ，若其为滞后校正，则应该（ B ） A 、T 1>T 2 B 、T 1 47. 若在系统的前向通路上串联比例－微分（PD ）校正装置，可使（ A ） A 、相位超前 B 、相位滞后 C 、相位不变 D 、快速性变差 48. 硬反馈指的是反馈校正装置的主体是（ C ） A 、积分环节 B 、惯性环节 C 、比例环节 D 、微分环节 49. 串联校正装置1 1 )(21++= s T s T s G c ，若其为超前校正，则应该（ B ） A 、T 1>T 2 B 、T 1 50. 若在系统的前向通路上串联比例－积分（PI ）校正装置，可使（ B ） A 、相位超前 B 、相位滞后 C 、相位不变 D 、快速性变好 51. 软反馈指的是反馈校正装置的主体是（ D ） A 、积分环节 B 、惯性环节 C 、比例环节 D 、微分环节 52. 校正装置的传递函数是1 01.01 1.0++s s ，该校正是（ A ） A 、比例微分校正 B 、近似比例积分校正 C 、比例积分校正 D 、比例积分微分校正 53. 比例－积分（PI ）校正能够改善系统的（ C ） A 、快速性 B 、动态性能 C 、稳态性能 D 、相对稳定性 54. 硬反馈在系统的动态和稳态过程中都起（ D ） A 、超前校正作用 B 、滞后校正作用 C 、滞后－超前校正作用 D 、反馈校正作用 55. PD 校正器又称为（ B ） A 、比例－积分校正 B 、比例－微分校正 C 、微分－积分校正 D 、比例－微分－积分校正 56. 闭环采样系统的稳定的充分必要条件为：系统特征方程的所有根均在Z 平面的（ D ） A 、左半平面 B 、右半平面 C 、单位圆外 D 、单位圆内 57. 采样控制系统中增加的特殊部件是（ A ） A 、采样开关和采样信号保持器 B 、采样开关和模数转换器 C 、采样信号保持器和数模转换器 D 、采样开关和信号发生器 58. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆内的正实轴上，则其暂态分量（ B ） A 、为衰减振荡函数 B 、按指数规律衰减 C 、是发散的 D 、衰减越慢 59. 单位阶跃函数的Z 变换是（ C ） A 、1 B 、z 1 C 、1-z z D 、z z 1- 60. 采样信号保持器的作用是将采样信号恢复为（ A ） A 、连续信号 B 、离散信号 C 、输出信号 D 、偏差信号 61. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆内的负实轴上，则其暂态分量（ A ） A 、为衰减振荡函数 B 、按指数规律衰减 C 、是发散的 D 、衰减越慢 62. 单位脉冲函数的Z 变换是（ A ） A 、1 B 、z 1 C 、1-z z D 、z z 1- 63. 采样控制系统的闭环脉冲传递函数的极点距z 平面坐标原点越近，则衰减速度（ B ） A 、越慢 B 、越快 C 、变化越慢 D 、变化越快 64. 为了使采样控制系统具有比较满意的暂态响应性能，闭环极点最好分布在（ D ） A 、单位圆外的左半部 B 、单位圆外的右半部 C 、单位圆内的左半部 D 、单位圆内的右半部 65. 在工程实际中，为了保证采样过程有足够的精确度，常取ωs 为（ C ） A 、2～4ωmax B 、3～5ωmax C 、5～10ωmax D 、8～12ωmax 66. 状态变量描述法不仅能反映系统输入和输出的关系，而且还能提供系统（ D ） A 、全部变量的信息 B 、外部各个变量的信息 C 、线性关系 D 、内部各个变量的信息 67.能观标准型的系统矩阵是能控标准型系统矩阵的（ C ） A、对称矩阵 B、逆阵 C、转置 D、单位阵 68.约当标准型的系统矩阵是对角线阵，对角线元素依次为（ C ） A、零点 B、开环极点 C、系统特征根 D、各部分分式的系数 69.在现代控制理论中采用的状态变量描述法，又称为（ D ） A、全部变量描述法 B、外部描述法 C、线性描述法 D、内部描述法 70.能观标准型的控制矩阵是能控标准型输出矩阵的（ C ） A、对称矩阵 B、逆阵 C、转置 D、单位阵 71.线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的（ B ） A、行数为n B、秩为n C、列数为n D、行列式值为n 72.系统状态变量的个数等于系统（ C ） A、全部变量的个数 B、外部变量的个数 C、独立变量的个数 D、内部变量的个数 73.能观标准型的输出矩阵是能控标准型控制矩阵的（ C ） A、对称矩阵 B、逆阵 C、转置 D、单位阵 74.线性定常系统状态完全能观的充分和必要条件是，其能观性矩阵的 （ B ） A、行数为n B、秩为n C、列数为n D、行列式值为n 75.一个状态变量为n维的单输入，单输出系统，下面说法正确的是（ A ） A、系数阵A为n×n维 B、控制阵B为1×n维 C、输出阵C为n×1维 D、A，B，C三个阵均为n×n维 二、多项选择题 76.控制系统中常用的典型环节有（ ABCDE） A、比例环节 B、惯性环节 C、微分环节 D、积分环节 E、振荡环节 77.控制系统方框图常用的联接方式有（BCE ） A、直接联接 B、串联联接 C、并联联接 D、间接联接 E、反馈联接 78.闭环控制系统组成通道包括（ CD ） A、直接通道 B、串联通道 C、前向通道 D、反馈通道 E、并联通道 79.建立自动控制系统数学模型的方法主要有（ AB ） A、机理分析法 B、实验辨识法 C、时域分析法 D、频域分析法 E、根轨迹法 80.经典控制理论常用的分析方法主要有（ CDE ） A、机理分析法 B、实验辨识法 C、时域分析法 D、频域分析法 E、根轨迹法 81.常用的时域性能指标有（ ABCDE ） A、稳态误差 B、上升时间 C、峰值时间 D、最大超调量 E、调整时间 82.二阶系统按照阻尼比的不同取值分为（ BCDE ） A、等阻尼状态 B、欠阻尼状态 C、过阻尼状态 D、临界阻尼状态 E、零阻尼状态 83.反映控制系统快速性的时域性能指标有（ BCE ） A、稳态误差 B、上升时间 C、峰值时间 D、最大超调量 E、调整时间 84.控制系统时域分析时常用的典型输入信号包括（ ABCD ） A、阶跃函数 B、斜坡函数 C、抛物线函数 D、脉冲函数 E、正弦函数 85.典型二阶系统的数学模型中，主要的关键参数包括（ BD ） A、放大系数 B、阻尼比 C、开环增益 D、无阻尼固有频率 E、阻尼振荡角频率 86.系统波德图包含的曲线，分别表示为（ AE ） A、幅频特性 B、频率特性 C、实频特性 D、虚频特性 E、相频特性 87.反映系统瞬态响应的速度和相对稳定性的频域性能指标有（ CD ） A、最大超调量 B、调整时间 C、剪切频率 D、谐振峰值 E、截止频率 88.常用的频域性能指标有（ ABCDE ） A、截止频率和带宽 B、相位裕量 C、幅值裕量 D、谐振频率 E、谐振峰值 89.通过系统的频率特性可以分析系统的（ ABC ） A、稳定性 B、暂态性能 C、稳态性能 D、振荡性能 E、发散性能 90.系统频率特性的图形表示方法主要有（ BC ） A、阶跃响应图 B、极坐标图 C、伯德图 D、脉冲响应图 E、根轨迹图 91.校正装置按在控制系统中的位置和连接方式划分为（ ABCD ） A、串联校正 B、反馈校正 C、顺馈校正 D、干扰补偿 E、超前校正 92.工程上普遍采用的有源串联校正装置，主要的校正形式有（ BCD ） A、反馈校正 B、PID校正 C、PI校正 D、PD补偿 E、比例反馈校正 93.反馈校正的主要方式有（ BC ） A、比例积分校正 B、比例反馈校正 C、微分反馈校正 D、无源校正 E、有源校正 94.在主反馈回路之内采用的校正方式有（ AB ） A、串联校正 B、反馈校正 C、顺馈校正 D、干扰补偿 E、PID校正 95.通常作为反馈控制系统的附加校正而组成符合控制系统所采用的校正方式有（ CD ） A、串联校正 B、反馈校正 C、顺馈校正 D、干扰补偿 E、PID校正 96.系统状态模型中的A、B、C三个矩阵分别称为（ BCD ） A、状态变量 B、系统矩阵 C、控制矩阵 D、输出矩阵 E、系数向量 97.三种标准型状态模型分别为（ ABE ） A、能控标准型 B、能观标准型 C、状态标准型 D、稳定标准型 E、约当标准型 98.用状态模型描述控制系统时，会遇到的问题是（ CD ） A、稳定性 B、快速性 C、能控性 D、能观性 E、准确性 99.现代控制理论中的重要概念包括（ DE ） A、最优控制 B、最优估计 C、快速性 D、能控性 E、能观性 100.现代控制理论中的卡尔曼准则主要包括（ CE ） A、最优控制准则 B、最优估计准则 C、能控性判别准则 D、快速性准则 E、能观性判别准则 三、计算题 101.求如图所示系统的微分方程，图中x(t)为输入位移，y(t)为输出位移。 102.求如图所示系统的微分方程，图中F为输入力，x为输出位移。 103. 如图所示的无源RLC 网络，其中，u i (t)为输入电压，u o (t)为输出电压，R 为电阻，C 为电容，L 为电感，求RLC 网络的传递函数。 104. 求如图所示系统的微分方程，图中)(t f 为输入力，)(t y 为输出位移。 105. 化简如图所示系统结构图，并求系统开环传递函数。 106. 系统具有下列特征方程，要使该系统稳定，试确定K 的取值范围。 05623=+++K s s s 107. 设某一闭环系统的传递函数为： 2 22 02)()(n n n i s s s X s X ωζωω++=， 为了使系统的单位阶跃响应有5％的超调量和t s =4s 的调整时间，试求ζ和ωn 的值。（Δ=0.02） 108. 已知系统的传递函数为 4 51 )(2++= s s s G ， 求该系统的单位阶跃响应。 109. 已知系统如图所示，要求： （1）判断系统稳定性； （2）求系统的调整时间（取误差带为5%）。 110. 已知系统开环传递函数) 1)(1()(++= cs bs s a s G ，其中a ，b ，c 均为大于0 的正数。求静态误差系数K p ，K v ，K a 。 111. 已知采样系统特征方程：006.05.02 =++z z ，判断该系统稳定否？ 112. 求下图所示系统的?) () ()(== z R z C z G 。（其中1010)(,)(21+==s s G K s G ） 113. 求下图所示系统的脉冲传递函数) () ()(z R z C z G = 。 114. 已知采样系统特征方程：002.09.02=++z z ，判断该系统稳定否？ 115. 已知采样系统特征方程：0962=++z z ，判断该系统稳定否？ 116. 已知系统：??????????? ??--=??????21213002 x x x x ，??????=??????10)0(2)0(1x x ，[]?? ? ????=2121x x y 求x (t )，y (t )。 117. 已知系统：u x x ?? ? ???+??????=213102 ，判断该系统能控否？ 118. 已知系统：u x x x x ??????+????????????--=??????2032102121 ，[]??? ????=2113x x y ：判断系统的状态能观性。 119. 已知系统：u x x x x ??????+????????????--=??????2032102121 ，[]???????=2113x x y ：判断系统的状态能控性。 120. 已知系统状态方程：????????????--=??????21218002x x x x ，??????=??????20)0(2)0(1x x ， 求：x (t )=? 四、简答题 121. 简述系统传递函数的物理意义。 122. 什么是系统的传递函数？ 123. 画出典型闭环控制系统框图，并标出组成系统的各个环节。 124. 简述用机理分析法建立系统数学模型的主要步骤。 125. 试举出两个实际中的惯性环节。 126. 线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 127. 线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 128. 简述劳斯稳定判据的主要内容。 129.简述系统的时域响应的定义。 130.系统的时域响应由哪两个部分组成。 131.写出如图所示最小相位系统的开环传递函数。 132.设系统开环频率特性如图所示，试判别系统的稳定性。其中P为开环右极点数，v为开环传递函数中的积分环节数目。 133.设系统开环频率特性如图所示，试判别系统的稳定性。其中P为开环右极点数，v为开环传递函数中的积分环节数目。 134.写出如图所示最小相位系统的开环传递函数。 135. 写出计算相位裕量的表达式，并在奈氏图上表示出来。 136. 简述采样定理的内容。 137. 采样系统最重要的特征是什么？ 138. 降低采样频率会产生什么后果？ 139. 简述采样控制系统的脉冲传递函数的定义。 140. 简述闭环采样控制系统稳定的充分必要条件。 答案 三、计算题 101. 解：对质量块进行受力分析，画受力图（3分）： ∑'-'-'=) ()()(2 1 1 t y c t y c t x c F （2分） 有： ∑'-'-'==)()()(2 1 1 t y c t y c t x c ma F 即：∑ '-'-'=''==) ()()()(211t y c t y c t x c t y m ma F （2分） 整理，得： dt t dx c dt t dy c c dt t y d m ) ()()()(1 2122=++（3分） 102. 解：对质量块进行受力分析，得： ∑--=kx dt dx f F F （4分） 有：∑--==kx dt dx f F dt x d m F 2 2（3分） 整理，得： F kx dt dx f dt x d m =++22（3分） 103. 解：设电阻R 上的电流i(t) (1分)，则 根据基尔霍夫定律： ? ?= ++=dt t i C t u dt t i C t Ri dt t di L t u o i )()()()()()(1 1 (3分) 拉氏变换后，得： )()()()()()(s I Cs s U s I Cs s RI s LI s U o i 1 1 = ++= (2分) 消去)(s I ，得)()()(s U RCs LCs s U o i 12 ++= (2分) 则： 11 2++= = RCs LCs s U s U s G i o )()()( (2分) 104. 解：对质量块进行受力分析，得： ∑+-=)()(2 12 1t y k k k k t f F （4分） 有： ∑+- ==)()(2 12 1t y k k k k t f ma F 即：∑+- =''==)()()(2 12 1t y k k k k t f t y m ma F （3分） 整理，得：)()() (21212 2t f t y k k k k dt t y d m =++（3分） 105. 解：这是一个无交叉多回路结构图，具有并、串联，局部反馈，主反馈系统。首先将并联和局部反馈简化如图所示，再将串联简化。（4分） （3分） 系统开环传递函数为 ()()1 32 2211H G H G G G s G k ?+??+= (3分) 106. 解：列出劳斯表： 3s 1 5 （1分） 2s 6 K （1分） 1s 6 30K - （2分） 0s K （2分） 根据劳斯判据有：0,030>>-K K （2分） 所以有030>>K （2分） 107. 解：已知调整时间：n s t ξω4 =＝4（s ）（Δ=0.02）（2分） 最大超调量：M p ＝%1002 1/?--ξξπe ＝5％。 （2分） 得出： 69.0±=ξ （1分）， 这里需将69.0-=ξ舍去，因此69.0=ξ（3 分） 代入t s 表达式中求出 45.1=n ω。（2分） 108. 解：系统单位阶跃响应为： ) 4)(1(1 )(1)(++==s s s s s s X o φ（2分） 将X o (s)的分母因式分解，则有： 4 1)(++ ++= s C s B s A s X o （1分） 分母、分子展开得，并比较系数解得：A ＝1/4，B ＝－1/3，C ＝1/12（3分） 则) 4(121)1(3141)(+++-= s s s s X o （1分） 取拉氏反变换可得： t t o e e t x 412 13141)(--+-= （3分） 109. 解：（1）判断稳定性。由题图，得系统闭环传递函数 10 510 )()()(2++== Φs s s R s C s ， 特征方程为：01052=++s s （2分） 因是二阶系统且特征方程的各项系数都大于零，所以系统稳定。（3分） （2）求调整时间t s 。由闭环传递函数得 16.310==n ω 79.016 .325 5 ,52=?= = =n n ωξξω（2分） 2.116 .379.03 3 =?= = n s t ξωs （3分） 110. 解：∞=++==→→) 1)(1(lim )(lim 0 cs bs s a s G K s s p （4分） a cs bs s sa s sG K s s v =++==→→) 1)(1(lim )(lim 0 （3分） 0) 1)(1(lim )(lim 202 0=++==→→cs bs s a s s G s K s s a （3分） 111. 解：特征方程：006.05.02=++z z 其根为：2.01-=z （3分） 3.02-=z （3分） 两个根均在单位圆内（2分），所以系统稳定（2分）。 112. 解：K s G =)(1，10 10 )(2+=s s G 10 101010)()(21+=+?=?s K s K s G s G （3分） )]()([)(21s G s G Z z G ?= （3分） ?? ? ? ??+=1010s K Z （3分） T e z KZ 1010--= （1分） 113. 解：由图知：?? ?? ???+=s s Z z G 255 )( （3分） ??????+?=)5(52s s Z （1分） ? ? ????+-=522s s Z （3分） 《计算机控制技术基础》复习资料 第一章绪论 自动控制系统：在没有人参与的情况下，通过控制器使生产过程|'|动地按照预定规律运行的系统。 开环控制系统：指无被控量反馈的控制系统，即需要控制的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量对于控制作用没有任何影响的系统。 闭环控制系统：指有被被控景反馈的控制系统，即系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。 典型工业生产过程：连续过程（流体）、离散过程（固体）、批量过程（连续过程和离散过程交替进行）。 计算机控制系统：利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程日动控制的系统。 计算机控制系统的组成：计算机（工.业控制机）和生产过程。工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。软件包括系统软件和应用软件，系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序，包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共了程序等。生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置。 计算机控制系统的工作原理：①实时数据采集：对来日测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按己定的控制规律, 决定将要采取的控制行为。③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 计算机控制系统的工作过程：测量、计算、控制、管理。 在线方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式; 离线方式：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统不一定是一个实时的系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。 计算机控制系统的典型型式：（1）操作指导控制系统（DAC）（定义：计算机测得的信号数据，根据一定的控制算法，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。优点：结构简单，控制灵活和安全。缺点：开环控制。由人操作，实时性差，不能控制多个对象o）（2）直接数字控制（DDC）（定义：计算机通过模拟量输入通道、开关量输入通道实时采集数据, 然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道、开关量输出通道直接控制生产过程。优点：能够实现自动控制、多回路控制，能够灵活的把各种算法施加于生产过程。这种结构是计算机控制的最基本结构！）（3）监督控制系统（SCC）（定义: 计算机根据原始丁艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型或其它方法，自动地改变模拟调节器或以直接数字控制方式工作的微型机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。优点：计算机坏了，模拟仪表可以直接控制；DDC计算机可以直接控制，SCC计算机只是采集，优化；这实际上是一种不存在上下级通信的两级控制，只存在传逆设定值的关系。提 电气控制技术 教学内容：电器控制（上篇）、原理及应用（下篇） 参考书目： 1.现代电气控制技术 郑萍主编重庆大学出版社 2.电器控制 李仁主编机械工业出版社 3.可编程序控制器应用技术 廖常初等编重庆大学出版社 4.可编程序控制器应用指南 易传禄等编上海科普出版社 5.可编程序控制器原理及程序设计 崔亚军等编电子工业出版社 学习要求： 熟练掌握断路器、隔离开关、接触器、热继电器、熔断器在电路中的作用、特点、绘制符号、设计选型时要注意的重要技术参数。 熟练掌握行程开关、按钮开关在电路中的作用、绘制符号。 灵活掌握电气设备简单的起停保控制线路、异步电机正、反转电气控制线路、异步电机“△”电气控制线路等，理解它们的设计思路，学会设计相应的电气控制电路。 透彻了解的特点、为提高其可靠性采取的一些措施。 熟练掌握的组成、各主要部件的功能、的工作原理（扫描工作过程、系统响应时间），了解三菱2N编程元件的地址。 熟练掌握梯形图使用的符号、概念、规则，学会自己设计梯形图程序，掌握三菱2N的基本指令。 熟练掌握程序设计的功能表图法和其基本概念，学会用功能表图法设计控制程序并能熟练地转化为梯形图。 掌握控制系统的特点、判断一个控制系统是否需要由来构成的特性以及选型时应考虑的问题。 学会用设计控制系统（包括硬件、软件和电气控制回路）。 上篇 电器控制 第一章． 常用低压电器及其符号 低压电器（ ）通常指工作在交、直流电压1200V 以下的电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备。本章主要介绍常见的接触器、继电器、低压断路器、万能转换开关、熔断器等设备的基本结构、功能及工作原理。 1.1 电器的作用与分类 电器就是广义的电气设备。它可能很大、很复杂，比如一台彩色电视机或者一套自动化装置；它也可以很少、很简单，比如一个钮子开关或者一个熔断器。在工业意义上，电器是指能根据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的电气设备。电器的种类繁多，构造各异，通常按以下分类方法分为几类。 ① 按 电 压 等 级 分：高压电器（ ）、低压电器（ ）； ② 按所控制的对象分 ：低压配电电器（ ）、低压控制电器（ ）。 前者主要用于配电系统，如刀开关、熔断器等，后者主要用于电力拖动自 动控制系统和其他用途的设备中。 ③ 按 使 用 系 统 分：电力系统用电器、电力拖动及自动控制系统用电器、自动化通信系统用电器； ④ 按 工 作 职 能 分：手动操作电器、自动控制电器（自动切换电器、自动控制电器、自动保护电器）、 其他电器（稳压与调压电器、起动与调速电器、检测与变换电器、牵引与传动 电器）； ⑤ 按 电 器 组 合 分：单个电器、成套电器与自动化装置； ⑥ 按 有 无 触 点 分：有触点电器、无触点电器、混合式电器； ⑦ 按 使 用 场 合 分：一般工业用电器、特殊工矿用电器、农用电器、其他场合（如航空、船舶、热 带、高原）用电器。 本章主要涉及电力拖动、自动控制系统用电器，如交直流接触器、各类继电器、自动空气断路器、行程开关、熔断器、主令电器等。 1.2 低压电器的电磁机构及执行机构 从结构上来看，电器一般都具有两个基本组成部分——感测部分、执行部分。 感测部分接受外界输入的信号，并通过转换、放大、判断，作出有规律的反应，使执行部分动作，输出相应的指令，实现控制的目的。 执行部分则是触头。 对于有触头的电磁式电器，感测部分大都是电磁机构。对于非电磁式的自动电器，感测部分因其工作原理不同而各有差异，但执行部分仍是触头。 1.2.1 电磁机构 电磁机构是各种自动化电磁式电器的主要组成部分一，它将电磁能转换成机械能，带动触点使之闭合或断开。电磁机构由吸引线圈和磁路两部分组成。磁路包括铁心、衔铁、铁轭和空气隙。 3 1 2 3 1 2 工厂电气控制技术复习资料 、单选题 1. 某调速系统调速范围为150 —1500转/分，要求静差率为 0.02，此时该系统的静态转 速降是（A ）。 = 1500 n max、 150 10n（仁） n 二n max、二1500 0.02 _ 3 n ~ D（1 —、）一10（1-0.02）一3 A. 3 B . 5 C . 10 D . 30 2. 某直流调速系统最高理想转速为 1450转/分，最低理想空载转速 250转/分，额定负载 静态速降为50转/分，该系统调速范围为（ C ）。 A . 3 B . 6 C . 7 D . 8 6-n N - n02 50 150 二 0.2 D n max6 n N (1450-50) 0.2 二7 n n N(1-、) 50(1-0.2) 3.某直流调速系统额定最高转速为1450转/分, 该系统调速范围为10,静差率为0.1 , 额疋负载时转速降洛为（C ）。 A . 5.11 B .10.11 C .16.11 D .20.11 n 二n max、_ D(1-、) 1450 0.1 - 10(1-0.1) 16.1 1 4 ?双闭环调速系统在启动过程中调节作用主要靠（ D ）的作用。 A. P调节器 B . I调节器 C .速度调节器 D .电流调节器 5 .采用晶闸管通断控制法的交流电路（ B ）。 A .存在高次谐波 B .不存在高次谐波 C .存在少量的高次谐 D .有时存在高次谐波有时不存在高次谐波 6 .晶闸管调速系统中，PI调节器中的电容元件发生短路就会出现（ A ）。 A .调速性能下降 B .超速运行 C .无法调速 D .低速运行 7 .异步电机串级调速采用的电路是（ B ）电路。 A .无源逆变 B .有源逆变 C .普通逆变 D .整流 8 .为了保持小容量调速系统晶闸管不受冲击电流的损坏，在系统中应采用（ D ）。 A .电压反馈 B .电流正反馈 C .转速负反馈 D .电流截止负反馈 9.转速负反馈调速系统在稳定运行过程中，转速反馈线突然断开，电动机的转速会（A ）。D 第一章继电接触逻辑控制基础习题参考答案 一、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？ 解： 与气隙δ（衔铁与静铁心之间空气间吸力特性是指电磁机构在吸动过程中，电磁吸力F at 隙）的变化关系曲线。 反力特性是指电磁机构在吸动过程中，反作用力（包括弹簧力、衔铁自身重力、摩擦阻力）Fr与气隙δ的变化关系曲线。 为了使电磁机构能正常工作，其吸力特性与反力特性配合必须得当。在吸合过程中，其吸力特性位于反力特性上方，保证可靠吸合；若衔铁不能吸合，或衔铁频繁动作，除了设备无法正常工作外，交流电磁线圈很可能因电流过大而烧毁。在释放过程中，吸力特性位于反力特性下方。保证可靠释放。 二、单相交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？ 解： 电磁铁的吸引线圈通电时，会出现衔铁发出振动或较大的噪声。这时因为，当流过吸引线圈的单相交流电流减小时，会使吸力下降，当吸力小于反力时，衔铁与静铁心释放。当流过吸引线圈的单相交流电流增大时，会使吸力上升，当吸力大于反力时，衔铁与静铁心吸合。如此周而复始引起振动或较大的噪声。 三、触头设计成双断口桥式结构的原因是什么？ 解： 触头设计成桥式双断口触点是为了提供灭弧能力。将电弧分成两段，以提高电弧的起弧电压；同时利用两段电弧的相互排斥的电磁力将电弧向外侧拉长，以增大电弧与冷空气的接触面，迅速散热而灭弧。见教材第7页的图1-6所示。 四、交流接触器在衔铁吸合前线圈中为什么会产生很大的电流？ 解： 交流接触器的线圈是可等效为一个电感和电阻串联，铁心越大，电感量越大。则感抗越大。在吸合前,由于铁心与衔铁不吸合，磁阻很大,电感量就小，阻抗就小，所以电流大。当铁心和衔铁吸合后，磁阻小，电感量增大，感抗增大，所以电流小。 直流接触器通的是直流电流，电感在直流电流下近似于短路。线圈的直流电阻很大，电流变化不大。 五、从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？ 解： 结构方面：两者的组成部分一样。交流接触器的线圈一般做成粗而短的圆筒形，并绕在绝缘骨架上。直流接触器的线圈做成长而薄的圆筒形，且不设骨架。直流接触器线圈匝数多，但线圈导线线径较细。交流接触器的铁心是用硅钢片铆叠而成的，铁心和衔铁形状通常采用E型。直流接触器的铁心用整块铸钢或铸铁制成，衔铁采用拍合式。交流接触器的铁心装有短路环。直流接触器没有。交流接触器的灭弧装置常采用双断口电动力灭弧、纵缝灭弧和栅片灭弧。直流接触器常采用磁吹式灭弧。交流接触器的主触头是三对（对应三相交流电），直流接触器的主触头是二对（对应正负极）。交流接触器的线圈通交流电流，直流接触器的线圈通直流电流。 《现代控制技术基础》课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《现代控制技术基础》（编号为03206）共有单选题,多项选择题,计算题,简答题等多种试题类型，其中，本习题集中有[]等试题类型未进入。 一、单选题 1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ） A、随动系统与自动调整系统 B、线性系统与非线性系统 C、连续系统与离散系统 D、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统 2.自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ） A、随动系统与自动调整系统 B、线性系统与非线性系统 C、连续系统与离散系统 D、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统 3.普通机床的自动加工过程是（ C ） A、闭环控制 B、伺服控制 C、开环控制 D、离散控制 4.形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B ） A、等于零 B、很大 C、很小 D、可以忽略 5.自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ） A、稳定性、稳态响应、暂态响应 B、很大 C、很小 D、可以忽略 6.对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ） A、比例环节 B、微分环节 C、比例积分环节 D、惯性环节 7.惯性环节的传递函数是（ A ） A 、1)(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 8. 比例环节的传递函数是（ B ） A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 9. 微分环节的传递函数是（ D ） A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 10. 积分环节的传递函数是（C ） A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持（ C ） A 、n m < B 、n m > C 、n m ≤ D 、n m ≥ 12. f （t ）=0.5t +1，则L [f （t ）]=（ B ） A 、s s 15.02+ B 、s s 1 212+ C 、25.0s D 、s s +221 13. f （t ）=2t +1，则L [f （t ）]=（ B ） A 、s s 122+ B 、s s 1 22+ C 、22s D 、s s +221 14. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为（ C ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为（ A ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 计算机控制技术基础知识测试(doc 18页) 计算机控制技术复习资料 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控 2016年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试 （总时间：240分钟） 工 作 任 务 书 （样题） 场次号工位号 注意事项 一、本任务书共13页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。 二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。 五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D: \工位号”文件夹下，工位号以现场抽签为准。 六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。 请按要求在4个小时内完成以下工作任务： 一、按“立体仓库系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“立体仓库系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、参考YL-ZT型T68镗床电气原理图，排除T68镗床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 本任务在YL-158GA1设备上实现，设备详细介绍详见《亚龙YL-158GA1现代电气控制系统安装与调试用户说明书》。 工厂电气控制技术测试题 1电磁机构的吸力特性与反力特性的配合关系是()。 A、反力特性曲线应在吸力特性曲线的下方且被此靠近; B、反力特性曲线应在吸力特性曲线的上方且彼此靠近; C、反力特性曲线应在远离吸力特性曲线的下方； D、反力特性曲线应在远离吸力特性曲线的上方。正确答案：A 2关于接触电阻，下列说法中不正确的是()。 A、由于接触电阻的存在，会导致电压损失 B、由于接触电阻的存在，触点的温度降低 C、由于接触电阻的存在，触点容易产生熔焊现象 D、由接触电阻的存在，触点工作不可靠 正确答案：B 3为了减小接触电阻，下列做法中不正确的是()。 A、在静铁芯的表面上嵌有短路环； B、加一个触点弹簧； C、接触面xx; D、在触点上镶一块纯银块 正确答案：A 4由于电弧的存在，将导致()。 A、电路的分断时间加长; B、电路的分断时间缩短; C、电路的分断时间不变; D、电路的分断能力提高 正确答案：A 5在接触器的铭牌上常见到AC3 AC4等字样，它们代表()。 A、生产厂家代号 B、使用类别代号； C、国标代号； D、名称代号。 正确答案：B 6电压继电器的线圈与电流继电器的线圈相比，具有的特点是( A、电压继电器的线圈匝数多、导线细、电阻小； B、电压继电器的线圈匝数多、导线细、电阻大； C、电压继电器的线圈匝数少、导线粗、电阻小； D、电压继电器的线圈匝数少，导线粗，电阻大。 正确答案：B 7增大电压继电器的返回系数，应采的办法是()。 A、减小非磁性垫片的厚度； B、增大非磁性垫片的厚度； C、减小衔铁吸合后的气隙； D、增大衔铁释放后的气隙。)。正确答案：B 8在延时精度要求不高，电源电压波动较大的场合，应选用() 第一章 1．计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3．计算机控制系统的主要特点有哪些？ 解： 主要有以下特点： 1．数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2．灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。 3．可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4．离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产生的控制时间信号通过D/A将离散信号转换成连续时间信号输出，作用于被控对象。因此，计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 实验一三相异步电动机启动控制 一、实验目的 1. 掌握按照电气原理图接成实际操作电路的方法。 2. 掌握自锁、联锁电路，了解电气控制系统中各种保护实现方法和作用。 二、实验设备 1. 电气控制挂件DG11、DG12 1套 2. 三相异步电动机DJ82 1台 3. 导线若干 三、实验内容 本实验电气控制线路如图1所示。 考虑采用中间继电器实现对电动机的点动和长动联合控制，如下图，试分析其工作原理。 四、注意事项 1. 先接线，后通电；先断电，后拆线。 2. 先接控制电路，后接主电路。 3. 从左到右，从上到下；先串联，后并联。 实验二 三相异步电动机的正反转控制 一、实验目的 1. 进一步掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。 2. 加深对电气控制系统中各种保护、自锁、联锁等环节的理解。 3. 学会分析、排除继电器—接触器控制线路故障的方法。 二、实验设备 1. 三相交流电源 2. 电气控制挂件DG11、 DG12 1套 3. 三相异步电动机DJ82 1台 4. 导线 若干 三、实验原理 由电机原理可知，通过更换电动机外接三相电源的相序可改变电动机的旋转方向，因此，可借助接触器来改变电动机外接三相电源的相序，已达到改变电动机旋转方向的目的。 四、实验内容 本实验电气控制线路如图1所示,当正转接触器KM F 工作时，电动机正转；当反转接触器KM R 工作时，电动机反转。 图1 电动机正反转控制电路 五、注意事项 1. 接线顺序：先接线，后通电；先断电，后拆线。 2. 接线原则：从左到右，从上到下。 3. 注意电路元件线圈的额定电压。 R 实验三三相异步电动机的Y-△降压启动控制线路 一、实验目的 1.进一步提高按图接线的能力。 2.了解时间继电器的结构、使用方法、延时时间的调整及在控制系统中的应用。 3.熟悉三相异步电动机Y-△降压启动控制的运行情况和操作方法。 二、实验设备 1. 三相交流电源与开关设备1套 2.三相异步电动机1台 3.三联按钮1个 4.刀开关1个 5.交流接触器3个 6.时间继电器1个 7.热继电器1个 8.导线若干 三、实验线路 按时间原则控制的由时间继电器构成的三相异步电动机Y-△降压自动换接启动的控制线路如图1所示。 图1 时间继电器控制的Y-△降压启动控制线路 四、注意事项 1.先连控制电路，后连主电路。 2.先连线后上电，先断电后拆线。 3.先串联后并联。 4.接线要求牢固、整齐、清楚、安全可靠。 5.操作时要胆大心细谨慎，不许用手触及各电器元件导电部分及电动机转动部分，避免触电及意外损伤。 五、思考与讨论 烟台汽车工程职业学院 <<工厂电气控制>> 课程标准 专业带头人：杜俊贤 系主任：林治熙 教学中心：信息自动化教研室 批准日期：二〇一一年八月 二〇一一年八月 目录 一、课程概述 (1) （一）课程性质.............................................................. 错误！未定义书签。（二）课程基本理念...................................................... 错误！未定义书签。（三）课程设计思路...................................................... 错误！未定义书签。 二、课程目标..................................................................... 错误！未定义书签。（一）总体目标.............................................................. 错误！未定义书签。（二）具体目标.............................................................. 错误！未定义书签。 三、内容标准 (4) （一）学习目标 (4) （二）活动安排 (4) （三）知识要点 (9) （四）技能要点 (9) 四、实施建议 (10) （一）教学建议 (10) （二）考核评价建议 (10) （三）教材编写建议 (11) （四）实验实训设备配置建议 (12) （五）课程资源开发与利用建议 (18) 五、其它说明 (19) 电气控制技术试题库及答案 一、名词解释：（每题5分） 1、低压电器：（B） 是指在交流额定电压1200V，直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。 2、主令电器：（B） 自动控制系统中用于发送控制指令的电器。 3、熔断器：（B） 是一种简单的短路或严重过载保护电器，其主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体。 4、时间继电器：（B） 一种触头延时接通或断开的控制电器。 5、电气原理图（B） 电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的电路图 6、联锁（C） “联锁”电路实质上是两个禁止电路的组合。K1动作就禁止了K2的得电，K2动作就禁止了K1的得电。 7、自锁电路：（C） 自锁电路是利用输出信号本身联锁来保持输出的动作。 8、零压保护（B） 为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护叫做零压保护。 9、欠压保护（B） 在电源电压降到允许值以下时，为了防止控制电路和电动机工作不正常，需要采取措施切断电源，这就是欠压保护。 10、星形接法：（A） 三个绕组，每一端接三相电压的一相，另一端接在一起。 11、三角形接法：（C） 三个绕组首尾相连，在三个联接端分别接三相电压。 12、减压起动（A） 在电动机容量较大时，将电源电压降低接入电动机的定子绕组，起动电动机的方法。13、主电路：（A） 主电路是从电源到电动机或线路末端的电路，是强电流通过的电路， 14、辅助电路；（B） 辅助电路是小电流通过电路 15、速度继电器：（C） 以转速为输入量的非电信号检测电器，它能在被测转速升或降至某一预定设定的值时输出开关信号。 16、继电器：（C） 继电器是一种控制元件，利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力(有触头式)或使输出状态发生阶跃变化(无触头式) 17、热继电器：（C） 是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。 18、交流继电器：（C） 吸引线圈电流为交流的继电器。 19、全压起动：（C） 在电动机容量较小时，将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动。 20、电压：（A） 电路两端的电位差 21、触头 触头亦称触点，是电磁式电器的执行元件，起接通和分断电路的作用。 22、电磁结构 电磁机构是电磁式电器的感测元件，它将电磁能转换为机械能，从而带动触头动作。23、电弧 电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象 24、接触器 接触器是一种适用于在低压配电系统中远距离控制、频繁操作交、直流主电路及大容量控制电路的自动控制开关电器 25、温度继电器 利用过热元件间接地反映出绕组温度而动作的保护电器称为温度继电器。 26、点动电路 按下点动按钮，线圈通电吸合，主触头闭合，电动机接人三相交流电源，起动旋转；松开按钮，线圈断电释放，主触头断开，电动机断电停转， 27、电气控制系统 电气控制系统是由电气控制元器件按一定要求连接而成 28、变极调速：（A） 异步电动机调速中，改变定子极对数的调速方法。 29、电器元件位置图 电器元件布置图是用来表明电气原理中各元器件的实际安装位置的图 30、电器元件接线图 电气安装接线图是电气原理图的具体实现形式，它是用规定的图形符号按电器元件的实际位置和实际接线来绘制的 31、变频调速：（C） 异步电动机调速中，改变电源频率的调速方法。 二、填空：（每题2分） 1、常用的低压电器是指工作电压在交流( )V以下、直流( )V以下的电器。(B) 1200、 1500 2、选择低压断路器时，额定电压或额定电流应( )电路正常工作时的电压和电流。(C) 《现代控制技术基础》 一、单选题 1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ） A 、随动系统与自动调整系统 B 、线性系统与非线性系统 C 、连续系统与离散系统 D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统 2. 自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ） A 、随动系统与自动调整系统 B 、线性系统与非线性系统 C 、连续系统与离散系统 D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统 3. 普通机床的自动加工过程是（ C ） A 、闭环控制 B 、伺服控制 C 、开环控制 D 、离散控制 4. 形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B ） A 、等于零 B 、很大 C 、很小 D 、可以忽略 5. 自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ） A 、稳定性、稳态响应、暂态响应 B 、很大 C 、很小 D 、可以忽略 6. 对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ） A 、比例环节 B 、微分环节 C 、比例积分环节 D 、惯性环节 7. 惯性环节的传递函数是（ A ） A 、1)(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 8. 比例环节的传递函数是（ B ） A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 9. 微分环节的传递函数是（ D ） A 、1 )(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)( 10. 积分环节的传递函数是（ C ） A 、1)(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持（ C ） A 、n m < B 、n m > C 、n m ≤ D 、n m ≥ 12. f （t ）=0.5t +1，则L [f （t ）]=（ B ） A 、s s 15.02 + B 、 s s 1 212 + C 、2 5.0s D 、 s s +221 13. f （t ）=2t +1，则L [f （t ）]=（ B ） A 、s s 122 + B 、 s s 122+ C 、2 2s D 、 s s +221 14. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为（ C ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为（ A ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 16. 单位脉冲信号的拉氏变换为（ B ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 17. 单位阶跃信号的拉氏变换为（ A ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 18. 单位斜坡信号的拉氏变换为（ C ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 19. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于（ D ） A 、1 B 、无穷大 C 、稳态值 D 、零 20. 当稳定系统达到稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为（ B ） A 、扰动误差 B 、稳态误差 《计算机控制技术》习题解答 第一章 1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？ 答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。 计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。 1.2、微型计算机控制系统的特点是什么？ 微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点： a.控制规律灵活多样，改动方便 b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制 c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高 d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度 1.3 计算机控制系统结构有哪些分类？指出这些分类的结构特点和主要应用场合。 答： （1）操作指导控制系统 优点：结构简单，控制灵活，安全。 缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDS） 优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC） 优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统（DCS） 优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。 （5）现场总线控制系统（FCS） 优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。 1.4.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 1.5.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ 答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。 在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 1.6 操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何？它们之间有何区别和联系？ (1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属 现代电气控制系统安装与调试 作者: 日期: 2015年全国职业院校技能大 赛 现代电气控制系统安装与调试 【样题】 （总时间：240分钟） 工 作 任 务 书 场次号 ________ 工位号____________ 请按要求在"4个小时内完成以下工作任务： 一、按“标签打印系统控制说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。 二、按“标签打印系统控制说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。 三、参考XXX床电气原理图，排除XXX床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。 请注意下列事项： 一、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。 二、电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。 三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安 装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。 四、所编PLC程序保存到计算机的D盘文件夹中，文件夹名称以工位号命名，选手需按指定路径将程序存盘。 标签打印系统控制说明书 一、标签打印系统运行说明 标签打印系统是用于工业、商业、超市、零售业、物流、仓储、图书馆等需要的条形码、二维码等标签制作，具有采用准确控制、高速运行、一体制作等要求的系统。 标签打印系统由以下电气控制回路组成：打码电机M1控制回路 【M1为双速电机，需要考虑过载、联锁保护】。上色电机M2控制回路【M2为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。传送带电机M3控制回路【M3为三相异步电动机（带速度继电器），由变频器进行多段速控制，变频器参数设置为第一段速为15Hz，第二段速为30Hz，第三段速为40Hz、第四段速为50Hz，加速时间0.2秒，减速时间0.3秒】。热封滚轮电机M4控制回路【M4 为三相异步电机（不带速度继电器），只进行单向正转运行】。上色喷涂进给电机M5控制回路【M5为伺服电机；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，正转/反转的转速可为1圈/秒?3圈/秒；正转对应上色喷涂电机向下进给】。以电动机旋转“顺时针旋转为正向，逆时针旋转为反向”为准。 二、标签打印系统安装方案要求 1、本系统使用三台PLC，网络指定Q0CPU/S7-300/S7-1500 为主站，2 台FX3U/S7-200Smart/S7-1200 为从站，分别以CC_Link 或工业以太网的形式组网。 2、MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500 的以太网端口，不允许连接到交换机）。 《电气控制技术与技能训练》教学指南 一、课程的性质与任务 本课程是中等职业学校电气运行与控制、电气技术应用等专业的一门专业核心课程。其任务是通过典型工厂电气控制设备的安装、调试、运行与维修等实践活动，使学生掌握典型低压电气控制设备安装、调试、运行与维修的核心技能，具备分析和解决生产、生活中的实际问题的能力，具备学习后续专业核心课程的能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。 二、教学提要、课程内容、教学要求 上篇电动机基本控制线路 一、单元提要 本单元主要介绍有触头的低压开关、接触器、继电器、按钮、位置开关等低压电器元件及由它们组成的电动机基本控制线路。掌握电动机基本控制线路的工作原理及安装与检修是检修工厂电气控制设备的基础。对电动机基本控制线路中所涉及到的常用低压电器元件，应掌握其型号及含义、结构、符号、工作原理、选用方法、安装与使用方法和常见故障及处理方法；对常见的电动机基本控制线路应熟记、会画图、会分析、会安装、会检修。更重要的是要掌握这些基本控制线路的特点和在电气控制设备中的运用，找出本质的规律，也就是：继电器和接触器线圈的通、断电造成它们触头闭合与断开，用这些触头又如何去控制另一些电器元件线路或电动机主电路的通、断电，从而实现对电动机的启动、停止、反向、制动和调速等方式的控制；对电动机基本控制线路的安装与检修，应熟悉绘制、识读控制线路的一般原则，能根据工厂电气控制设备的控制要求正确绘制控制线路图，按所设计的控制线路图确定主要材料单，按所给的材料和电气安装规范要求，正确利用工具和仪表熟练安装电器元件，正确配线，最后进行通电试验，并能排除控制线路中的常见故障。 工厂电气控制设备中无论多复杂的控制线路，极大部分都是这些低压电器元件常开、常闭触头的有机组合，都是几种电动机基本控制线路、环节的有机组合。常见的电动机控制线路主要有：点动控制线路、正转控制线路、正反转控制线路、位置控制线路、多地控制线路、降压启动控制线路、调速控制线路及制动控制线路等。 二、知识目标 ●理解常用低压电器的型号及含义。 ●了解常用低压电器的结构。 ●掌握常用低压电器的符号及工作原理。 ●熟悉绘制、识读电气控制线路图的一般原则。 ●掌握电动机基本控制线路及其工作原理。 三、技能目标 现代控制技术基础 一、单选题 1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ） A 、随动系统与自动调整系统 B 、线性系统与非线性系统 C 、连续系统与离散系统 D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统 2. 自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ） A 、随动系统与自动调整系统 B 、线性系统与非线性系统 C 、连续系统与离散系统 D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统 3. 普通机床的自动加工过程是（ C ） A 、闭环控制 B 、伺服控制 C 、开环控制 D 、离散控制 4. 形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B ） A 、等于零 B 、很大 C 、很小 D 、可以忽略 5. 自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ） A 、稳定性、稳态响应、暂态响应 B 、很大 C 、很小 D 、可以忽略 6. 对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ） A 、比例环节 B 、微分环节 C 、比例积分环节 D 、惯性环节 7. 惯性环节的传递函数是（ A ） A 、1)(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 8. 比例环节的传递函数是（ B ） A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 9. 微分环节的传递函数是（ D ） A 、1 )(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)( 10. 积分环节的传递函数是（ C ） A 、1)(+= Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1 )(= D 、Ts s G =)( 11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持（ C ） A 、n m < B 、n m > C 、n m ≤ D 、n m ≥ 12. f （t ）=0.5t +1，则L [f （t ）]=（ B ） A 、s s 15.02 + B 、 s s 1212+ C 、25.0s D 、 s s +221 13. f （t ）=2t +1，则L [f （t ）]=（ B ） A 、s s 122 + B 、 s s 122+ C 、22s D 、 s s +221 14. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为（ C ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为（ A ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 16. 单位脉冲信号的拉氏变换为（ B ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 17. 单位阶跃信号的拉氏变换为（ A ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 18. 单位斜坡信号的拉氏变换为（ C ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 19. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于（ D ） A 、1 B 、无穷大 C 、稳态值 D 、零 20. 当稳定系统达到稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为（ B ） A 、扰动误差 B 、稳态误差《计算机控制技术基础》复习资料.doc
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