2019自动控制原理期末考试试卷(含答案)
（完整版）自动控制原理期末考试复习题及答案
（完整版）⾃动控制原理期末考试复习题及答案⼀、填空题1、线性定常连续控制系统按其输⼊量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。
2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_，极点为_-2__，增益为_____2_______。
3、构成⽅框图的四种基本符号是：信号线、⽐较点、传递环节的⽅框和引出点。
4、我们将⼀对靠得很近的闭环零、极点称为偶极⼦。
5、⾃动控制系统的基本控制⽅式有反馈控制⽅式、_开环控制⽅式和_复合控制⽅式_。
6、已知⼀系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为。
7、⾃动控制系统包含_被控对象_和⾃动控制装置两⼤部分。
8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分⽅程、传递函数、__差分⽅程_、脉冲传递函数_、__⽅框图和信号流图_。
9、_相⾓条件_是确定平⾯上根轨迹的充分必要条件，⽽⽤_幅值条件__确定根轨迹上各点的根轨迹增益k*的值。
当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。
10、已知⼀系统单位脉冲响应为te t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为__。
11、当∞→ω时⽐例微分环节的相位是： A.90 A.ο90 B.ο90- C.ο45 D.ο45-12、对⾃动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个⽅⾯，在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个⽅⾯中的_快速性___，⽽稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。
13、当且仅当离散特征⽅程的全部特征根均分布在Z 平⾯上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均⼩于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。
14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加⼯系统A.电炉箱恒温控制系统B.雷达跟踪系统C.⽔位控制系统D.普通数控加⼯系统15、某单位负反馈系统在单位阶跃信号作⽤下的系统稳态误差0=ss e ，则： B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 A.意味着该系统是⼀个0型系统 B.意味着该系统的输出信号的稳态值为1 C.意味着该系统没有输出信号 D.意味着该系统具有⽐较⾼的开环增益16、⼀阶系统11)(+=Ts s G 在单位斜坡信号作⽤下，系统的稳态误差为 T 。
期末考试试题集自动控制原理含完整答案(供参考)
期末考试-复习重点自动控制原理1一、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（ ）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（ ）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，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ ）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（ ）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（ ）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（ ） 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（ ） 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（ ）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.45° B.-45° C.90° D.-90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ ）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.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 =（ ）时，闭环系统临界稳定。
吉林大学2019-2020学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业参考答案
e(nT)=-10×1+10×2n=10(2n-1)
(2)
①部分分式法：
②幂级数法：用长除法可得
e*(t)=-3δ(t)-58(t-T)-7δ(t-2T)-9δ(t-3T)+…
8设下图所示各系统均采用单速同步采样，其采样周期为T。试求各采样系统的输出C(z)表示式。（20分）
第8题图
吉林大学网络教育学院
2019-2020学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业
学生姓名专业
层次年级学号
学习中心成绩
年月日
作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。
5已知线性离散系统的闭环脉冲传递函为 ，试判断该系统是否稳定。（10分）
系统是稳定的.
6设有零阶保持器的离散系统如下图所示，试求：
（1）当采样周期T为1s和0.5s时，系统的临界开环增益Kc；
（2）当r(t)=1(t)，K=1，T分别为2s，4s时，系统的输出响应c(kT)。（15分）
第6题图
c(s)=G(s)R(s)=2/(s^2+5s+6)*1/s=A/s+B/(s+2)+C/(s+3),解出A=1/3,B=-1,C=2/3;
反变换c(t)=1/3-e^(-2t)+2/3*e^(-3t)；
开环增益是1/3,所以单位阶跃下的稳态输出等于1/3.
7试用部分分式法、幂级数法和反变换公式法求函数 的z反变换。（15分）
(1)①部分分式法：
e(nT)=-10+10×2n=10(2n-1)
自动控制原理期末考试卷与答案
自动控制原理期末考试卷与答案、填空题（每空 1 分，共20分）、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。
、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。
、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。
、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。
、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。
、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时方向包围 (-1, j0 )整圈数。
、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。
%σ是超调量 。
、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为()A ω=，相频特性为01112)90()()tg T tg T ωωω--=---。
反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。
、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s+++。
、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。
、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。
、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。
自动控制原理期末试卷及答案
自动控制原理期末试卷一、简答：（共30分，每小题10分）1、说明闭环控制系统的基本组成，并画出其典型结构方框图。
2、什么叫稳定裕量，在如下所示的图中标出相角稳定裕量和增益稳定裕量。
3、说明非线性控制系统中具有哪些运动特征（与线性控制系统相比较）。
二、已知系统结构图如图所示，试求出系统的传递函数。
(共10分)三、已知反馈系统的开环传递函数为)6)(3()1()(2+++=s s s s K s G 。
(共10分) （1）试确定使系统稳定的K 的取值范围。
（5分）（2）若要求系统对于输入r(t)= t 2作用下的静态误差e SS ≤0.5，试确定K 的取值范围。
（5分）四、已知最小相位系统开环对数幅頻特性图如图所示，写出相应的传递函数。
(共10分)五、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 )1)(1()(21++=s T s T s Ks G 。
(共10分)（1）试概略画出G （s ）对应的Nyquist 图。
（5分） （2）由Nyquist 稳定判据给出闭环系统稳定的条件。
（5分） 六、已知系统的开环传递函数为)1()3(2)(+++=s s s s K s G ）（绘制负反馈的根轨迹图，并确定使系统处于欠阻尼的K 值范围。
(共15分) 七、某采样控制系统的结构如图所示，已知τ=1，求： （1）求系统的脉冲传递函数。
(10分) （2）求系统稳定的K 值范围。
(5分)答案一、 简答：（共30分，每小题10分）1、答案：闭环控制系统的基本组成：检测元件、比较元件、放大元件、执行元件、给定元件、校正元件及被控对象。
（共6分，除被控对象外，每一个元件给1分）典型结构方框图（4分，可以没有局部反馈）2、答案：稳定裕量是系统距离稳定 的边界所具有的余量（5分）。
相角稳定裕量（3分）。
增益稳定裕量（2分）。
3、答案：与线性控制系统相比非线性控制系统表现出如下的特征： （1）非线性控制系统的运动不满足态的迭加原理。
北京工业大学《自动控制原理》2018-2019学年第二学期期末试卷
北京工业大学2018——2019学年第2学期《自动控制原理》考试试卷A卷考试说明：考试时间：95分钟考试形式（开卷/闭卷/其它）:闭卷适用专业：信息学部自动化学院自动化专业、机器人工程专业承诺：本人已学习了《北京工业大学考场规则》和《北京工业大学学生违纪处分条例》，承诺在考试过程中自觉遵守有关规定，服从监考教师管理，诚信考试，做到不违纪、不作弊、不替考。
若有违反，愿接受相应的处分。
承诺人：学号：班号：。
注：本试卷共4大题，满分100分，由考试试卷.pdf和答题纸.word两个文档构成。
考试时必须使用答题纸.word文档作答，并将答案嵌入在题目下方，如因答案嵌入在其他位置而造成的成绩缺失由考生自己负责。
卷面成绩汇总表（阅卷教师填写）题号一二三四总成绩满分20202040得分得分一、填空题（每小题2分，共20分）1.自动控制系统的基本组成部分包括______、______、______和______。
2.在闭环控制系统中，控制器的作用是根据______信号和______信号之间的差异来生成控制信号。
3.比例控制器的输出信号与输入信号的比值称为______。
4.在自动控制系统中，______负责将控制信号转换为被控对象的输入信号。
5.控制系统的稳态误差是指系统输出在稳定状态下与期望输出之间的______。
6.自动化控制系统通过对生产过程的______进行监测和调节，实现生产效率和质量的提高。
7.控制系统中，______用于对反馈信号进行处理和调节，生成控制器的输入信号。
8.反馈器的作用是判别被控对象的输出与期望输出之间的______。
9.比例-______-微分（PID）控制器是常用的控制器类型之一。
10.控制系统的输入信号经过______处理后，通过______作用于被控对象，产生相应的输出。
得分二、选择题（每小题2分，共20分）1.在自动控制系统中，反馈的作用是：a)控制系统的输入信号b)提供被控对象的输入信号c)判别被控对象的输出与期望输出之间的差异d)调节比例增益2.比例控制器的输出信号与输入信号的比值称为：a)增益b)反馈c)控制信号d)误差3.开环控制系统和闭环控制系统的区别在于：a)是否有传感器b)是否有反馈c)控制器的类型不同d)开关的位置不同4.PID控制器中的"PD"代表：a)比例-微分b)比例-差分c)积分-微分d)比例-导数5.在自动控制系统中，执行器的作用是：a)测量被控对象的信号b)控制控制器的输出信号c)将控制信号转换为被控对象的输入信号d)判别被控对象的输出与期望输出之间的差异6.控制系统的稳态误差是指：a)系统输出的稳定波动范围b)控制信号的变化范围c)期望输出与实际输出之间的差异d)控制系统的输入信号与输出信号之间的误差7.变频器常用于控制：a)温度b)压力c)电流d)转速8.自动化控制系统能够实现的效果包括：a)提高生产效率和质量b)减少生产成本c)增加设备的寿命d)降低能耗9.控制系统中的传感器用于：a)测量被控对象的输入信号b)判别输出与期望输出之间的差异c)调节比例增益d)生成控制信号10.自动化原理中的反馈控制是一种：a)有源控制b)无源控制c)开环控制d)闭环控制得分三、判断题（每小题2分，共20分）当然，以下是十道判断题：1.在闭环控制系统中，控制器的输出信号根据传感器测量值和设定值之间的差异来生成。
期末考试试题集-自动控制原理(含完整答案)
期末考试-复习重点自动控制原理1一、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( ）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（)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，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（)A.比较元件B.给定元件C。
反馈元件D。
放大元件4. ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（)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（)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,则它的开环增益为（)A.1B.2C.5D.107。
二阶系统的传递函数，则该系统是（）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（）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,当频率时，则相频特性为( )A。
45° B.—45° C.90°D。
—90°10。
最小相位系统的开环增益越大，其（）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，则此系统（）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：，当k=（）时，闭环系统临界稳定.A。
10 B.20 C。
30 D.4013。
设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有( ）A.0B.1C.2 D。
314.单位反馈系统开环传递函数为,当输入为单位阶跃时,则其位置误差为( ）A。
2 B.0.2 C。
0。
5 D.0。
0515。
《自动控制原理》期末试卷(A)(附答案)
—学年第一学期考试试卷课程编号：课程名称：自动控制原理试卷类型： A √、B□卷考试形式：开□ 、闭√卷考试时间：120分钟题号一二三四五六总分总分人得分得分评分人一、如图所示控制系统，为使其闭环极点s1,2 1 j ，试确定 K和α的值，并确定这时系统的超调量。
（本题 10 分）R( s )K C( s )-s21αs得分评分人二、求图2.所示系统传递函数。
（本题15分）R(s) 1G1-H3G3 1 Y(s)G2-H1-H2图2.得分三、非线性系统线性部分的极坐标图、非线性部分的负评分人倒特性如下图所示。
试判断系统是否稳定，是否存在自振荡。
（本题 15 分）Im ImA Q ReωReQ1G( j ω)N(A)ωAG ( j ω)1N( A)(a)(b)得分评分人四、系统如图所示。
（本题 20 分）1.试分析速度反馈系统 K f对系统稳定性的影响；2.试求 K p、K v、K a，并说明内反馈对稳态误差的影响。
R( s )s 110C( s)__1)s s( sK f s得分评分人五、系统如方框图所示。
（本题 20 分）1.绘制 a = 2时，K由0 ~∞变化时的根轨迹2.并确定阻尼比ζ= 0.707 时的 K 值；3.绘制 K = 4 时，a由 0 ~ ∞变化时的根轨迹4.并确定阻尼比ζ= 0.707 时的a值；R( s )K C( s )_s( s a )六、某单位反馈控制系统之开环传递函数为得分评分人1( 0 .1 s 1 ) 2 ( 0 .008 s 1 )今希望校正后的系统能具有图所示之开环频率特性。
（本题 20 分）1.试求校正后系统的相位裕量；2.确定其校正装置的传递函数；3.采用的是何校正环节，并说明校正目的。
参考答案一、 (10 分 ) 如图所示控制系统，为使其闭环极点 s 1,21 j ，试确定 K 和 α的值，并确定这时系统的超调量。
C ( s)解：① 系统闭环传递函数为R( s )K-KK( s)s 21 αsK (1 s)s2K s K1s 2s1 j2K ， 2解得nζ 1 /2 ，j n12nK2 1 ，n121nn2 ，K 2 ， α 1② 系统超调量为 %exp(12 )100% 4.32%二、（ 15 分）求图 2. 所示系统传递函数。
2019年自动控制原理期末考试试卷(含答案)
2019年自动控制原理期末考试卷与答案一、填空题（每空1分，共20分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：稳定性、快速性和准确性。
2、控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值称为传递函数。
3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法)等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统结构和参数,与外作用及初始条件无关。
5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg()Aω(或：()L ω)，横坐标为lgω。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中P是指开环传函中具有正实部的极点的个数，Z是指闭环传函中具有正实部的极点的个数，R指奈氏曲线逆时针方向包围(-1,j0)整圈数。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t定义为调整时间。
%σ是超调量。
8、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s++，则其开环幅频特性为()Aω=频特性为01112()90()()tg T tg Tϕωωω--=---。
9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过给定值与反馈量的差值进行的。
10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e--=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s+++。
11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于闭环控制系统。
12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。
13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统稳定。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。
14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率cω对应时域性能指标调整时间s t，它们反映了系统动态过程的快速性二、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函图3解：1、建立电路的动态微分方程根据KCL有200i10i)t(u)]t(u)t(d[u)t(u)t(u R dt C R=-+-(2分)即)t(u)t(du)t(u)()t(du i2i21021021R dtC R R R R dt C R R+=++(2分)2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得)(U)(U)(U)()(U i2i21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++(2分)得传递函数2121221i0)(U)(U)(R R Cs R R R Cs R R s s s G+++==(2分)三、（共20分）系统结构图如图4所示：1、写出闭环传递函数()()()C s s R sΦ=表达式；（4分）2、要使系统满足条件：707.0=ξ,2=nω,试确定相应的参数K和（4分）3、求此时系统的动态性能指标s t,00σ；（4分）图44、t t r2)(=时，求系统由()r t产生的稳态误差ss e；（4分）5、确定)(s G n，使干扰)(t n对系统输出)(t c无影响。
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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（ d）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，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（ d ）
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（ d ）
A.比例环节
B.微分环节
C.积分环节
D.惯性环节
C. ess
lim E(s)
s
D. ess
lim sE(s) s
17.在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（ ）
A.减小增益
B.超前校正
C.滞后校正
D.滞后-超前
18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）
A.圆
B.上半圆
C.下半圆
D.45°弧线
K
19.开环传递函数为 G(s)H(s)=
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 Ds s 4 8s 3 17s 2 16s 5 0 ，则此系统 （ ）
A.稳定
B.临界稳定
C.不稳定
D.稳定性不确定。
[吉林大学]《自动控制原理》期末试题
![[吉林大学]《自动控制原理》期末试题](https://img.taocdn.com/s3/m/149f1e8d240c844768eaee5c.png)
吉林大学2019-2020学年第二学期期末考试《自动控制原理》试题学生姓名专业层次年级学号学习中心成绩一综合题 (共3题，总分值30分 )1. 已知下列系统开环传递函数（参数K，T，T i>0；i=1，2，…，6）：其系统开环幅相曲线分别如图（1）～（10）所示，试根据奈氏判据判定各系统的闭环稳定性，若系统闭环不稳定，确定其s右半平面的闭环极点数。
（10 分）2. 设单位反馈控制系统的开环传递函数要求：(1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)；(2) 确定系统的临界稳定开环增益Kｃ；(3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K。
（10 分）3. 试用等倾线法证明相轨迹中有两条过原点直线，其斜率分别为微分方程的两个特征根。
（10 分）二作图题 (共6题，总分值60分 )4. 已知单位反馈控制系统开环传递函数如下，试概略画出相应的闭环根轨迹图(要求算出起始角θpi)：（10 分）5. 设二阶控制系统的单位阶跃响应曲线如图所示。
如果该系统为单位反馈控制系统，试确定其开环传递函数。
（10 分）6. 试绘制的相轨迹（T>0，M>0）。
（10 分）7. 设热水电加热器如图所示。
为了保持希望的温度，由温度开关接通或断开电加热器的电源。
在使用热水时，水箱中流出热水并补充冷水。
试说明系统工作原理并画出系统原理方框图。
（10 分）8. 已知开环零、极点分布如图所示，试概略绘出相应的闭环根轨迹图。
（10 分）9. 液位自动控制系统原理图如图所示。
在任何情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理，并画出系统原理方框图。
（10 分）三计算题 (共2题，总分值10分 )10. 由运算放大器组成的控制系统模拟电路如下图所示，试求闭环传递函数U o(s)/U i(s)。
（5 分）11. 已知控制系统结构图如下图所示。
试写出系统在输入r(t)、扰动n(t) 分别作用下输出C(s)的表达式，以及系统在输入r(t)、扰动n(t)同时作用下输出C(s)的表达式。
2019年度武汉科技大学自动控制基本原理期末考试试卷A(含答案解析)
（３分）
下面步骤二选一都得４分
而 （３分）
综合： ； ； 可以选择： （１分）
或者选择 ，验算得此时 ，计算 满足要求（４分）
（五a、五b任选一题，不重复计分。）
五a、(15分)某单位负反馈系统开环传递函数为
（1）(2分)确定根轨迹的起点、终点及实轴上的根轨迹分布；
（2）(2分)计算根轨迹的渐近线；
（5）闭环采样系统稳定的充要条件为：闭环采样系统的闭环脉冲传函的全部极点位于Z平面上以原点为圆心的单位园内。
二、(10分)工业上使用的光电纠偏器常用于钢厂、纺纱厂等长距离走料场合，其功能是纠正长距离物料在走料过程中偏离中心的误差，其原理图如图1所示，其中，光电位置传感器的输出为电压信号。
图1
（1）（3分）指出该系统的输入量、输出量和反馈量；
答案：
（1）系统的型次：I型；开环增益为50；（２分）
（2）系统开环传递函数 ；（３分）
（3相位裕量； （３分）
（4） ，其闭环系统稳定；(2分)
（5）(5分)假设系统输入为 ，确定系统的稳态输出。
系统闭环传递函数 ， (2分)
， (2分)
所以系统的稳态输出为：
(１分)
八、（10分）已知某采样系统结构图如图7所示，采样周期 ：
（2）（3分）简述该系统工作原理；
（3）（4分）绘制系统原理方块图。
答案：
（1）系统的输入量：给定电位器电压
输出量：物料的中心位置
反馈量：光电位置传感器电压 ；
（2）回答出偏差控制思想即可
（3）
三、(10分)已知某系统的动态结构图如图2所示，
（1）（5分）求系统的传递函数 ；
（2）（5分）求系统的传递函数 。
自动控制原理期末试卷与答案
自动控制原理期末试卷与答案自动控制原理1一、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（d）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,产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为( d ）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( d ）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10,则它的开环增益为（c ) s（5s?2)A.1 B。
2 C。
5 D。
107. 二阶系统的传递函数G（s)?5，则该系统是（b ) 2 s？2s？5A。
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G（s）?1？Ts,当频率？？1时，则相频特性？G（j？)为( a ）TA。
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D？s？？s4?8s3？17s2？16s？5?0，则此系统（）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:G？s??k，当k=( ）时,闭环系统s（s? 1）(s？5）临界稳定.A.10 B。
20 C。
30 D。
4013。
期末考试试卷试题集自动控制原理含完整包括答案.docx
WORD格式.期末考试 - 复习重点自动控制原理1一、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（）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（）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，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为（）A. 比较元件B.给定元件C. 反馈元件D. 放大元件ω从 0变化到 + ∞时，延迟环节频率特性极坐标图为4. （）A. 圆B.半C. 椭圆D. 双曲线圆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（）A. 比例环节B. 微分环节C. 积分环节D. 惯性环节10，则它的开环增益为6. 若系统的开环传递函数为（）s(5s2)A.1B.2C.5D.1057. 二阶系统的传递函数G ( s)，则该系统是（）A. 临界阻尼系s22s 5D. 零阻尼系B. 欠阻尼系统 C. 过阻尼系统统统8.若保持二阶系统的ζ 不变，提高ω n，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. 一阶微分环节 G1(s) 1 Ts ，当频率时，则相频特性 G ( j) 为（）TA.45 °B. -45 °C.90 °D. -90°专业资料整理WORD格式.....专业资料整理WORD格式.10.最小相位系统的开环增益越大，其（）B.稳定裕量越A. 振荡次数越多大D.稳态误差越C. 相位变化越小小11. 设系统的特征方程D ss48s3 17s 20 ，则此系统为16 s 5 （）A. 稳定B.临界稳C. 不稳定D. 稳定性不确定。
定k）时，闭环系统临界稳12. 某单位反馈系统的开环传递函数为：G s，当 k= （定。
大工19秋《自动控制原理》期末考试复习题
机密★启用前大连理工大学网络教育学院2019年秋《自动控制原理》期末考试复习题☆注意事项：本复习题满分共：200分。
一、选择题1、将连续信号通过采样开关变换成（）的过程称为采样过程。
A．数字信号 B．模拟信号C．离散信号 D．脉冲信号2、开环频率特性所提出的性能指标不包括（）。
A．剪切频率 B．相角裕度C．幅值裕度 D．带宽频率3、为了降低扰动引起的稳态误差，应该（）。
A．增大扰动作用点之后的前向通道放大系数B．减小扰动作用点之后的前向通道放大系数C．增大扰动作用点之前的前向通道放大系数D．减小扰动作用点之前的前向通道放大系数4、对于离散系统，其稳定的条件是系统的（）均在z平面上以原点为圆心的单位圆内。
A．开环零点 B．开环极点C．闭环零点 D．闭环极点5、（）是一种图解分析法，适用于具有严重非线性特性的一阶、二阶系统。
A．相平面法 B．相轨迹法C．描述函数法 D．逆系统法6、闭环系统稳定的条件为使特征函数的零点都具有（）。
A．正实部 B．负实部C．正虚部 D．负虚部7、稳定的一阶系统对阶跃输入信号的响应是（）。
A．振荡的过程 B．指数飞升过程C．有超调的 D．无阻尼的8、信号流图中不含有（）。
A．节点 B．方框C．支路 D．增益9、将连续信号经过采样并变换成离散的数字信号的转换环节称为（）。
A．模-数转换器 B．数-模转换器C．信号转换器 D．离散转换器10、对于同一系统，采用超前校正的系统带宽（）采用滞后校正的系统带宽。
A．大于 B．小于C．等于 D．小于或等于11、只有输入支路没有输出支路的节点称为（）。
A．输出节点 B．输入节点C．混合节点 D．前向通路12、（）不受系统阶次的限制，且所得结果也比较符合实际。
A．相平面法 B．相轨迹法C．描述函数法 D．逆系统法13、等加速度函数指的是（）。
A．阶跃函数 B．斜坡函数C．抛物线函数 D．脉冲函数14、在离散系统中，系统的稳定边界是（）。
A．实轴 B．虚轴C．单位圆 D．原点15、系统开环传递函数为51()(1)sG ss s+=+，则系统的开环零点为（）。
期末考试试题集-自动控制原理(含完整答案)
期末考试—复习重点自动控制原理1一、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（)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( )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,产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为( )A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D。
放大元件4。
ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为( ）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（）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，则它的开环增益为（)A。
1 B。
2 C。
5 D.107. 二阶系统的传递函数，则该系统是（)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( )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，当频率时，则相频特性为（)A。
45° B.—45°C。
90° D.—90°10.最小相位系统的开环增益越大，其（）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,则此系统（）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：,当k=（）时，闭环系统临界稳定。
A。
10 B。
20 C.30 D.4013。
设系统的特征方程为,则此系统中包含正实部特征的个数有( ）A。
0 B.1 C。
2 D。
314.单位反馈系统开环传递函数为，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（)A。
2 B.0。
2 C。
0。
5 D。
0。
自动控制原理期末试卷(答案)
《自动控制原理》期末试卷及答案一、填空题（15分，每空0.5分）1、自动控制系统是指为了实现某种控制目的，将（被控对象）和（控制装置）按照一定的方式连接起来组成的有机整体。
2、自动控制系统的基本控制方式包括（开环控制）、（闭环控制）和（复合控制）。
3、线性连续定常系统按照输入量的变化规律不同可以划分为（恒值控制系统）、（随动控制系统）和程序控制系统。
4、自动控制系统的基本要求包括（稳定性）、（快速性）和（准确性）。
5、根据线性系统的（叠加）特性，当两个外作用同时加于系统所产生的总输出，等于各个外作用单独作用时分别产生的输出之和；为了简化研究工作，对控制系统的研究时其输入作用常取单位信号，这是利用线性系统（齐次）特性。
6、关于系统传递函数的零点和极点对输出的影响而言，（极点）决定了描述系统自由模态，（零点）只影响各模态响应所占的比重系数，因而也影响响应曲线的形状。
7、二阶系统的单位阶跃响应，其输出响应的超调量只与（阻尼比ζ）有关，而与ω）无关。
（自然振荡频率n8、控制系统的根轨迹是关于（实轴）对称的，根轨迹曲线起始于（开环极点），终止于（闭环零点）。
9、系统的幅相特性曲线，是关于（实轴）对称的，故一般只绘制ω从0变化到∞的幅相曲线；系统对数频率特性曲线的横坐标是按照（logω）的线性刻度划分的，其1个单位长度对应频率变化（10）倍。
10、常用的系统校正方式包括（串联校正）、（并联校正）和（复合校正）。
11、计算机离散控制系统的分析设计采用的主要数学模型是（Z脉冲传递函数），采样功能是由其内部的（A/D和D/A转换器）完成的；12、非线性控制系统的主要分析方法包括（线性化）、（相平面）和（描述函数法）。
二、（10分）一个控制系统结构如图，求传递函数)()(s R s C解：采用梅逊公式计算 有3个回路，111H G L -=，222H G L -=，333H G L -= 【得2分】其中，31,L L 两个回路不相交，有313131H H G G L L = 【得1分】 所有，特征式为3131332211313211)(1H H G G H G H G H G L L L L L ++++=+++-=∆ 【得2分】 前向通道只有一个，且与三个回路都相交1,13211=∆=G G G P 【得2分】 所以，传递函数为3131332211321111)()(H H G G H G H G H G G G G P s R s C ++++=∆∆= 【得3分】三、（15分）单位负反馈系统的开环传递函数为：)125.0)(11.0()(++=s s s Ks G K ，试利用劳斯判据确定使系统闭环稳定的K 的取值范围。
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自动控制原理期末考试卷与答案一、填空题（每空 1 分，共20分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。
2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。
3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。
4、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。
5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。
%σ是超调量 。
8、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为()A ω=，相频特性为01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---。
9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。
10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为1050.20.5s s s s+++。
11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。
12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。
13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。
判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。
14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性二、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。
图3解：1、建立电路的动态微分方程根据KCL 有 200i 10i )t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+- (2分)即 )t (u )t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dtC R R R R dt C R R +=++ (2分) 2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得)(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)得传递函数 2121221i 0)(U )(U )(R R Cs R R R Cs R R s s s G +++==(2分) 三、（共20分）系统结构图如图4所示：1、写出闭环传递函数()()()C s s R s Φ=表达式；（4分） 2、要使系统满足条件：707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的参数K 和β；（4分） 3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（4分）图44、t t r 2)(=时，求系统由()r t 产生的稳态误差ss e ；（4分）5、确定)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响。
（4分）解：1、（4分） 22222221)()()(n n n s s K s K s K sK s K s Ks R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ 2、（4分） ⎩⎨⎧=====2224222n n K K ξωβω ⎩⎨⎧==707.04βK3、（4分） 0010032.42==--ξξπσe 83.2244===ns t ξω4、（4分） )1(1)(1)(2+=+=+=s s K s s K sK s Ks G βββ ⎩⎨⎧==11v K K β 414.12===βK ssK A e 5、（4分）令：0)()(11)()()(＝s s G ss K s N s C s n n ∆-⎪⎭⎫ ⎝⎛+==Φβ 得：βK s s G n +=)( 四、已知最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。
试求系统的开环传递函数。
(16分)解：从开环伯德图可知，系统具有比例环节、两个积分环节、一个一阶微分环节和一个惯性环节。
故其开环传函应有以下形式 1221(1)()1(1)K s G s s s ωω+=+ (8分)由图可知：1ω=处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg 40L K ==, 得 100K = (2分)又由 1ωωω=和=10的幅值分贝数分别为20和0，结合斜率定义，有120040lg lg10ω-=--，解得1 3.16ω== rad/s (2分)同理可得1220(10)20lg lg ωω--=-- 或 2120lg 30ωω= ，2221100010000ωω== 得 2100ω= rad/s (2分)故所求系统开环传递函数为2()(1)100G s s =+ (2分) 五、(共15分)已知某单位反馈系统的开环传递函数为2()(3)rK G s s s =+:1、绘制该系统以根轨迹增益K r 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、与虚轴的交点等）；（8分）2、确定使系统满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围。
（7分） 1、绘制根轨迹 （8分）(1)系统有有3个开环极点（起点）：0、-3、-3，无开环零点（有限终点）；（1分） (2)实轴上的轨迹：（-∞，-3）及（-3，0）； （1分）(3) 3条渐近线： ⎪⎩⎪⎨⎧︒︒±-=--=180,602333a σ （2分） (4) 分离点：0321=++d d 得： 1-=d （2分） 432=+⋅=d d K r (5)与虚轴交点：096)(23=+++=r K s s s s D[][]⎩⎨⎧=+-==+-=06)(Re 09)(Im 23r K j D j D ωωωωω ⎩⎨⎧==543r K ω （2分） 绘制根轨迹如右图所示。
2、（7分）开环增益K 与根轨迹增益K r 的关系：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=139)3()(22s s K s s K s G rr 得9r K K = （1分）系统稳定时根轨迹增益K r 的取值范围：54<r K ， （2分）系统稳定且为欠阻尼状态时根轨迹增益K r 的取值范围：544<<r K ， （3分）系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益K 的取值范围：694<<K （1分） 六、（共22分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线0()L ω如图5所示：1、写出该系统的开环传递函数)(0s G ；（8分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性。
（3分）3、求系统的相角裕度γ。
（7分）4、若系统的稳定裕度不够大，可以采用什么措施提高系统的稳定裕度？（4分） 解：1、从开环伯德图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。
故其开环传函应有以下形式 12()11(1)(1)K G s s s s ωω=++ (2分)由图可知：1ω=处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg 40L K ==, 得100K = (2分)1210ωω=和=100 （2分）故系统的开环传函为 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1100110100)(0s s s s G （2分）2、写出该系统的开环频率特性、开环幅频特性及开环相频特性： 开环频率特性 0100()1110100G j j j j ωωωω=⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭（1分）开环幅频特性0()A ω=（1分）开环相频特性： 110()900.10.01s tg tg ϕωω--=--- （1分） 3、求系统的相角裕度γ：求幅值穿越频率，令0()1A ω== 得31.6/c rad s ω≈（3分）11110()900.10.0190 3.160.316180c c c tg tg tg tg ϕωωω----=---=---≈- （2分） 0180()1801800c γϕω=+=-= （2分） 对最小相位系统0γ= 临界稳定4、（4分）可以采用以下措施提高系统的稳定裕度：增加串联超前校正装置；增加串联滞后校正装置；增加串联滞后-超前校正装置；增加开环零点；增加PI 或PD 或PID 控制器；在积分环节外加单位负反馈。
六、已知最小相位系统的开环对数幅频特性0()L ω和串联校正装置的对数幅频特性()c L ω如下图所示，原系统的幅值穿越频率为24.3/c rad s ω=：（共30分）1、 写出原系统的开环传递函数0()G s ,并求其相角裕度0γ，判断系统的稳定性；（10分）2、 写出校正装置的传递函数()c G s ；（5分）3、写出校正后的开环传递函数0()()c G s G s ，画出校正后系统的开环对数幅频特性()GC L ω，并用劳斯判据判断系统的稳定性。
（15分）解：1、从开环波特图可知，原系统具有比例环节、一个积分环节、两个惯性环节。
故其开环传函应有以下形式 012()11(1)(1)K G s s s s ωω=++ (2分)由图可知：1ω=处的纵坐标为40dB, 则(1)20lg 40L K ==, 得 100K = (2分)1210ωω=和=20故原系统的开环传函为0100100()11(0.11)(0.051)(1)(1)1020G s s s s s s s ==++++ （2分）求原系统的相角裕度0γ：110()900.10.05s tg tg ϕωω--=--- 由题知原系统的幅值穿越频率为24.3/c rad s ω=110()900.10.05208c c c tg tg ϕωωω--=---=- （1分） 00180()18020828c γϕω=+=-=- （1分） 对最小相位系统0280γ=-<不稳定2、从开环波特图可知，校正装置一个惯性环节、一个微分环节，为滞后校正装置。
故其开环传函应有以下形式 211111' 3.12510.32()11100111'0.01c s s s G s s s s ωω+++===+++ (5分)3、校正后的开环传递函数0()()c G s G s 为0100 3.1251100(3.1251)()()(0.11)(0.051)1001(0.11)(0.051)(1001)c s s G s G s s s s s s s s s ++==++++++ (4分)用劳思判据判断系统的稳定性 系统的闭环特征方程是432()(0.11)(0.051)(1001)100(3.1251)0.515.005100.15313.51000D s s s s s s s s s s =+++++=++++= （2分）构造劳斯表如下432100.5100.1510015.005313.5089.71000296.80100s s s s s 首列均大于0，故校正后的系统稳定。