中南大学自动控制原理期末试卷
中南大学自动控制原理期末试卷
中南大学自动控制原理期末试卷中南大学考试试卷（a）答案自动控制理论课程64学时4学分考试表：闭卷专业年级：自动化、电气工程、测控、智能科学、物联网等专业2021级总分100分，占总评成绩70%姓名：班级：学号：第一题、是非题（15分，每题3分）1.经典控制理论是基于传递函数的。
主要研究单输入单输出线性常数系统的分析与设计；现代控制理论是基于状态空间方法的。
主要研究高性能、高精度的多变量、变参数系统的最优控制。
（1）对√ （2）错了2.对对恒值控制系统来说，其分析、设计的重点是研究各种扰动对被控对象的影响以及抗扰动的措施。
而随动系统分析、设计的重点则是研究被控量跟随未知输入信号的快速性和准确性。
（1）对√ （2）错了3.对于一个线性系统来说，两个输入信号同时加于系统所产生的总输出，等于这两个输入信号单独作用时分别产生的输出之和；且输入信号的数值增大或减小若干倍时，系统的输出亦相应地增大或减小同样的倍数。
（1）对√（2）错4.离散系统是指系统中一个或多个位置的信号是脉冲序列或数字形式的，因此信号在时间上是离散的。
连续信号经采样开关采样后可转换为离散信号。
一般来说，离散系统是用微分方程来描述的。
（1）对（2）错√5.采用主导极点法，在设计中所遇到的绝大多数有实际意义的高阶系统，都可以简化为只有一、两个闭环零点和两、三个闭环极点的低阶系统，从而可用比较简便的方法来分析和估算高阶系统的性能。
（1）对√（2）错第二个问题（15分）。
系统结构如第二个问题的图所示。
尝试简化结构图或梅森增益公式，以获得系统的闭环传递函数C（s）/R（s）。
g6？r（s）+c（s）+g3g4g1g2？？g5g7第1页，共8页第二题图[解决方案]（1）用于简化结构图的方法：R（s）+-E（s）g1+E（s）g1+g6 g6 g6g2+g6g2+g3ag4c（s）g5g7 g7 g6/g4g2+g4。
解决方案[解决方案]（1）用于简化结构图的方法：R（s）+-E（s）+-E（s）用于简化结构图的方法：R（s）+-E（s）用于简化结构图的方法：R（s）+-E（s）+E（s）E（s）g（s）E（s）g（s）g（s）E（s）g（s）g（s）G5G5G7 G7 G7 G7 g5g7 g5g7（g5 G1 g2 g2 g3 g4 g4 g41+G1 G1 g2 g3 g4 g7c（s）G1g2 g3 g4c（s）？那么，R（s）1？g3g4g5？g2g3g6？G1G2G34G7（2）采用梅逊增益公式：1.G1g2g3g4 a前向通道：P三个回路：l1(s)??g2g3g6,l2(s)??g3g4g5,l3(s)??g1g2g3g4g7无非接触电路；1?l1(s)?l2(s)?l3(s)?1?g2g3g6?g3g4g5?g1g2g3g4g7所有回路均与前向通道相接触，因此?1?1G1G2G34C（s）p1？1.1.g2g3g6？g3g4g5？G1G2G34G7:R（s）第三题（15分）、设单位反馈系统的开环传递函数为：2.ng（s）？s（s？2？n）第2页共8页2t？4te（t）？2e？E假设系统在单位阶跃作用下的误差响应为，尝试求出系统的阻尼比、自然频率?n和在单位斜坡输入作用下的稳态误差。
中南大学10、11、12级自控原理试题A及答案
专业年级： 自动化、电气工程、测控、智能科学、物联网等专业 2011 级
总分 100 分，占总评成绩 70 %
姓名：
班级：
学号：
第一题、是非题（15 分，每题 3 分）
1. 经典控制理论以传递函数为基础，它主要研究 单输入-单输出、线性定常系 统的分析和设计问题；而现代控制理论则以状态空间法为基础，它主要研究 具有高性能、高精度的多变量、变参数系统的最优控制问题。
第四题（15 分）、系统结构如第四题图所示，其中 K > 0 ， β ≥ 0 ，
（1）试分析β 值对系统稳定性的影响；（5 分）
（2）在 K 一定且系统阻尼比 0 < ξ < 1的情况下，试分析β 值变化（如增
大）对系统动态性能的影响；在斜坡输入作用下，分析β 值变化（如增大）对
系统稳态性能的影响；（5 分）
（1）对√
（2）错
第1页共7页
第二题（10 分）、某一非线性系统，其线性部分的奈奎斯特曲线 G(jω)和非线 性环节的负倒描述函数曲线 − 1 如第二题图所示，试分析该系统是否存在
N ( A) 周期运动（自激振荡）？若有，试分析周期运动（自激振荡）的稳定性？
自动控制原理期末考试试卷六套 (答案详解)
42.建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。
43.已知系统的传递函数 ，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的Bode图。
44.电子心率起搏器心率控制系统结构如图所示，其中模仿心脏的传递函数相当于一个纯积分环节，要求：
3)离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小，可忽略不计；（1分）
4)要求系统动态过程消失速度快，则应使闭环极点间的间距大，零点靠近极点。即存5）在偶极子；（1分）
5)如有主导极点的话，可利用主导极点来估算系统的性能指标。（1分）
五、计算题（第41、42题每小题5分，第43、44题每小题10分，共30分）
39.什么是偏差信号？什么是误差信号？它们之间有什么关系?
偏差信号：输入信号与反馈信号之差；（1.5分）误差信号：希望的输出信号与实际的输出信号之差。（1.5分）
两者间的关系： ，当 时， （2分）
40.根轨迹的分支数如何判断？举例说明。
根轨迹S平面止的分支数等于闭环特征方程的阶数，也就是分支数与闭环极点的数目相同
B.输入量
3.直接对控制对象进行操作的元件称为（）
A.给定元件B.放大元件D.执行元件C.比较元件
4.某典型环节的传递函数是 ，则该环节是（）
A.比例环节B.惯性环节C.积分环节D.微分环节
5.已知系统的单位脉冲响应函数是 ，则系统的传递函数是（）
A. B. C. D.
6.梅逊公式主要用来（）
A.判断稳定性B.计算输入误差
17.进行串联超前校正前的穿越频率 与校正后的穿越频率 的关系，通常是（）
B. >
18.已知系统开环传递函数 ，则与虚轴交点处的K*=（）
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。
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。
中南大学近年（06,07,08,09年）自控原理试题A（含答案）
中南大学考试试卷（A ）2010—2011学年下学期时间110分钟2011 年6月24日自动控制理论课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级：自动化09级总分100分，占总评成绩 70 %（注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上）第一题（10分）、已知系统结构如下图所示，其中)(s R 、()C s 、()N s 和()E s 分别为系统的输入、输出、噪声和偏差信号，试求传递函数()()E s N s 。
第一题图第二题（15分）、已知系统结构如下图所示，当输入信号为单位斜坡函数时，要使稳态误差小于0.2，（1）求K 的取值范围；（2）求单位阶跃输入信号作用下系统的稳态输出。
第二题图第三题（15分）、已知系统结构如下图（a ）所示，其单位阶跃响应如下图（b ）所示。
（1）试确定系统参数K 1、K 2和τ；（2）若参数K 1、K 2不变，要使系统单位阶跃响应无超调，试确定τ的取值范围。
第三题图第四题（15分）、已知系统结构如下图所示。
（1）绘制该系统的根轨迹图，并从下面这组数据中验证哪一个是分离点的坐标：5344.01-=d ，47.22-=d ，j d 7926.02328.24,3±-=；（2）若要使系统处于欠阻尼状态，试求K 对应的取值范围。
第四题图第五题（15分）、试用描述函数法求出使下面非线性控制系统稳定的h 值的范围。
第五题图注：图中具有死区继电器特性的描述函数为：h A AhA A N ≥-=,)(14)(2π第六题（15分）、某最小相位系统（单位负反馈）的开环对数幅频特性如图所示，其中虚线表示校正前的（0()L ω），实线表示校正后的（()L ω）。
要求：（1）设系统开环增益为K ，试分别写出校正前后系统的开环传递函数)(0s G 和()G s ； （2）写出校正装置的传递函数)(s G c ，在图中绘制校正装置的对数幅频特性曲线()c L ω，并确定所用的是何种串联校正方式；（3）确定使校正后的系统稳定的开环增益K 的取值范围；（4）当开环增益1=K 时，求校正前后系统的截止频率c ω和相角裕度γ； （5）试分析该串联校正装置对原系统性能的影响。
自动控制原理期末考试试卷六套+(答案详解)
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 ）C.系统分析2. 惯性环节和积分环节的频率特性在（ d ）上相等。
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 ）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 ）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 ） C.57. 二阶系统的传递函数52 5)(2++=s s s G ，则该系统是（b ） B.欠阻尼系统8. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn ，则可以（b ）B.减少上升时间和峰值时间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°10.最小相位系统的开环增益越大，其（ d ）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。
C.3013.设系统的特征方程为()025103234=++++=s s s s s D ，则此系统中包含正实部特征的个数有（ ）C.214.单位反馈系统开环传递函数为()ss s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ ）D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为1101)(++=s s s G c ，则它是一种（ ） D.相位滞后校正16.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为（ ）B.)(lim 0s sE e s ss →=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18.相位超前校正装置的奈氏曲线为（ ）B.上半圆19.开环传递函数为G (s )H (s )=)3(3+s s K ,则实轴上的根轨迹为（ ） C.(-∞，-3)20.在直流电动机调速系统中，霍尔传感器是用作（ ）反馈的传感器。
中南大学 自控原理试题 A 答案
中南大学考试试卷（A）答案2014—2015学年下学期时间120分钟 2015 年6月24日自动控制理论课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级：自动化、电气工程、测控技术2013级总分100分，占总评成绩 70 %（注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上）第一题、判断题（15分，每小题3分）1. 任何控制系统必须是稳定的，除了绝对稳定性之外，控制系统还必须具有适当的相对稳定性；控制系统的响应速度必须相当快，同时响应还应当具有合理的阻尼；控制系统应能使误差减小到零或某一允许的最小值。
任何有实用价值的控制系统，都必须满足这些要求。
（1）对√（2）错2. 反馈控制系统具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力。
所有反馈控制系统在任何输入信号作用下的稳态误差都会等于零。
（1）对（2）错√3. 传递函数是一种用系统参数表示输出量与输入量之间关系的表达式，它不仅取决于系统的结构和参数，而且还与系统输入量的形式有关。
（1）对（2）错√4. 描述函数分析是把线性方法应用于非线性系统研究的一种推广，所以，它只适应于非线性程度低的系统。
在非线性程度高的系统的分析中，应用描述函数可能导致非常错误的结论。
（1）对√（2）错5. 在设计离散控制系统时，为使系统具有良好的动态特性，应当把系统的闭环极点配置在z平面的右半单位圆之内，且尽量靠近坐标原点。
（1）对√（2）错第二题（15分）、控制系统的结构如第二题图所示， （1）求系统闭环传递函数()()()C s G s R s =；（10分） （2）H 2(s) 应满足什么关系，才能使干扰N (s) 对输出C (s) 没有影响？（5分）第二题图解：梅逊增益公式1nk kk P P =Δ=Δ∑（2分）1）令()0,N s =则n =2即两条前向通道11121243341312313112412342113()()()()()()(),1()2()()(),1()(),1()()L G s H s L G s G s G s L G s G s L L L L L L L P G s G s G s P G s G s G s H s =−=−=−Δ=−+++=Δ==Δ=+个回路增益：，，两两互不接触回路：条前向通道增益：(5分)124341111124341134()()()()()()(1()())()=()1()()()()()()()+()()()()C s G s G s G s G s G s G s H s P G s R s G s H s G s G s G s G s G s G s H s G s G s ++==+++ （1分） 2）令()0,R s =则n =3即3条前向通道111212433413123131212412234211343113()()()()()()(),1()3()()()(),1()()(),1()()(),1()()L G s H s L G s G s G s L G s G s L L L L L L L P H s G s G s G s P H s G s G s G s H s P G s G s H s =−=−=−Δ=−+++=−Δ==−Δ=+=Δ=+个回路增益：，，两两互不接触回路：条前向通道增益：212442341111124341134()()()()()(()()()())(1()())=()1()()()()()()()+()()()()C s H s G s G s G s G s H s G s G s G s H s N s G s H s G s G s G s G s G s G s H s G s G s −+−++++(5分)若2124423411()()()()(()()()())(1()())0H s G s G s G s G s H s G s G s G s H s −+−+=，则干扰N (s)对输出C (s)没有影响，即44112124341341()()()()()()()()()()()()()()G s G s G s H s H s G s G s G s G s G s G s G s G s H s +=++ （2分）第三题（15分）、已知系统结构如第三题图所示，（1）要求系统动态性能指标%20%=σ，s t s 1=，试确定参数K 1、K 2的值；（10分）（2）在上述K 1、K 2值下，计算系统在t t r =)(作用下的稳态误差。
中南大学自动控制原理期末试卷
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： 、快速性和 。
2、控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 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 和 , 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 ，横坐标为 。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。
%σ是 。
8、PI 控制规律的时域表达式是 。
P I D 控制规律的传递函数表达式是 。
9、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 ，相频特性为 。
二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B 、 稳态误差计算的通用公式是20()lim 1()()ss s s R s e G s H s →=+；C 、 增大系统开环增益K 可以减小稳态误差；D 、 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。
2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。
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。
3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、(1)0s s +=B 、 (1)50s s ++=C 、(1)10s s ++=D 、与是否为单位反馈系统有关4、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 ( )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 =- 5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。
中南大学自控原理试题及答案2011
中南大学考试试卷（A ）2009 --2010学年 下 学期 时间110分钟 2010 年6月17 日自动控制理论 课程 64 学时 4 学分 考试形式：闭卷专业年级： 自动化08级 总分100分，占总评成绩 70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、已知系统的结构图如图1所示，图中)(s R 为输入信号，()C s 为输入信号，试求传递函数)()(s R s C 。
（10分）图1题一图二、设图2（a ）所示系统的单位阶跃响应如图2（b ）所示。
试确定：（1）系统参数,1K 2K 和a 。
（2）若参数a 、K 2已确定，参数1K 可调，为使系统特征根全部位于s 平面1-=s 的左侧，1K 应取何值？（15分）图2题二图三、已知控制系统结构图如图3所示，试求：（1） 按不加虚线所画的顺馈控制时，系统在干扰作用下的传递函数)(s n Φ； （2） 当干扰()1()n t t σ=⋅时（σ为一个小的正数），求系统的稳态输出； （3） 若加入虚线所画的顺馈控制时，求系统在干扰作用下的传递函数，并求)(t n 对输出)(t c 稳态值影响最小的适合K 值。
（15分）220s+51s+1KR(S)N(s)C(s)一一图3 题三图四、单位反馈系统的开环传递函数为 2*)3()(+=s s K s G （1） 绘制∞→=0*K 时的系统根轨迹（确定渐近线，分离点，与虚轴交点）；（2） 确定使系统阻尼比ξ，满足10<<ξ的开环增益K 的取值范围；（15分）五、单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如图4所示，采用串联校正，校正装置的传递函数 ⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=110013.011013)(s s s s s G c图4 题五图（1） 写出校正前系统的传递函数)(0s G ；（2） 在答题纸上重画图4中，并绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ； （3） 求校正后系统的截止频率c ω和相角裕度γ。
自动控制期末考试试卷(答案)
自动控制原理期末考试试卷A 答案一、判断题（每题2分）1、Bode 图的横坐标是按角频率均匀分度的，按其对数值标产生的。
（ ×）2、线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关。
（√）3、开环稳定的系统将其闭环后的系统一定稳定。
（×）4、幅频特性相同的系统相频特性必相同。
（×）5、非线性定常系统的稳定性只与闭环系统特征根有关（×） 二、选择题（每题3分） 1、某系统的传递函数为)s )(s ()s (G 161318++=，其极点是（ B ）。
;61s ,31(D)s6;s 3,(C)s;61-s ,31(B)s-6;s -3,(A)s =====-===2、一个单位负反馈系统为I 型系统，开环增益为k ，则在t )t (r =输入下，此系统的（ C ）。
（A ）稳态速度误差是∞； （B ）稳态加速度误差不是∞；（C ）稳态速度误差是k 1； （D ）稳态位置误差是k1。
3、对欠阻尼系统，为提高系统的相对稳定性，可以（ C ）。
（A ）增大系统的固有频率； （B ）减小系统的固有频率； （C ）增加阻尼； （D ）减小阻尼。
4、将系统的输出不断的全部或部分的返回输入，成为（ D ）。
（A ）调整； （B ）测量； （C ）矫正； （D ）反馈。
5、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位的有（ C ）；)2)(3(2)()12)(13(1)()1(1)()12)(15(1)(1-++++++-++-s s s s D s s s C s T Ts B s s s A6、增大系统的开环增益k 的值，使系统（ B ）.（A ）精确度减低； （B ）精确度提高； （C ）稳定性提高； （D ）稳定性不变。
7、系统的动态性能包括（ C ）（A ） 稳定性、平稳性 （B ）快速性、稳定性 （C ）平稳性、快速性 （D ）稳定性、准确性8、一阶系统的阶跃响应（ D ）（A ）当时间常数T 较大时有超调 （B ）当时间常数T 较小时有超调（C ）有超调 （D ）无超调 9、Ⅱ型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（ B ）（A ） -60（dB/dec ） （B ） -40（dB/dec ） （C ） -20（dB/dec ） （D ）0（dB/dec ） 10、放大环节的频率特性相位移()ϕω为（ B ）（A ）-180° （B ）0°（C ）90° （D ）-90° 三、（16分）控制系统的结构图如下图所示。
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。
【免费下载】中南大学 自控原理试题及答案 AB卷热动
-1
c) p=1
c(t)
，绘制系统根轨迹（12 分）
（32 分）
143
中南大学考试试卷（B 卷）
2008~2009 学年 一 学期 时间 110 分钟 08 年 12 月 19 日
自动控制原理 课程 64 学时 4 学分 考试形式： 闭 卷
专业年级： 热动 06 级
一、简答题（20 分） 1、（6 分）闭环自动控制系统是由哪些环节组成的，各环节在系统中起什么作用？ 2、（8 分）比较串联超前校正和串联滞后校正的校正功能和校正原理。 3、（6分）自动控制系统的性能指标有哪些？简单说明之。
1
s 1
K0
s(0.1s 1)(0.2s 1)
K0
s(0.1s 1)(0.2s 1)
6. 图示分别为负反馈系统 Nyquist 图，判断系统是否稳定，如不稳定，指出不稳定根个数
（共 6 分）
-1
a) v=2,p=0
-1
b)v=1,p=0 题6图
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
自动控制原理期末考试试卷含答案
2017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 ()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 ++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。
13自动控制原理期末试卷与答案
13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（）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2)(5 10s s ，则它的开环增益为（c ）A.1B.2C.5D.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.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 ks G ，当k =（）时，闭环系统临界稳定。
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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： 、快速性和 。
2、控制系统的 称为传递函数。
一阶系统传函标准形式是 ，二阶系统传函标准形式是 。
3、在经典控制理论中，可采用 、根轨迹法或 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 和 , 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 ，横坐标为 。
6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。
7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 。
%σ是 。
8、PI 控制规律的时域表达式是 。
P I D 控制规律的传递函数表达式是 。
9、设系统的开环传递函数为12(1)(1)K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。
二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、关于线性系统稳态误差，正确的说法是：( )A 、 一型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 ；B 、 稳态误差计算的通用公式是20()lim 1()()ss s s R s e G s H s →=+； C 、 增大系统开环增益K 可以减小稳态误差；D 、 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。
2、适合应用传递函数描述的系统是 ( )。
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。
3、若某负反馈控制系统的开环传递函数为5(1)s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、(1)0s s += B 、 (1)50s s ++=C 、(1)10s s ++=D 、与是否为单位反馈系统有关4、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 ( )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 =-5、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。
A 、 *(2)(1)K s s s -+B 、*(1)(5K s s s -+）C 、*2(31)K s s s +－D 、*(1)(2)K s s s -- 6、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A 、低频段B 、开环增益C 、高频段D 、中频段7、已知单位反馈系统的开环传递函数为2210(21)()(6100)s G s s s s +=++，当输入信号是2()22r t t t =++时，系统的稳态误差是( )A 、 0 ；B 、 ∞ ；C 、 10 ；D 、 208、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( )A 、 如果闭环极点全部位于S 左半平面，则系统一定是稳定的。
稳定性与闭环零点位置无关；B 、 如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C 、 超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关；D 、 如果系统有开环极点处于S 右半平面，则系统不稳定。
三、(16分)已知系统的结构如图1 所示，其中(0.51)()(1)(21)k s G s s s s +=++，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差(8分))。
四、(16分)，若采用测速负反馈()1s H s k s =+，试画出以s k (6分)。
2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为 。
3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有 、 等。
4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用 、 、等方法。
5、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 ，相频特性为 。
6、PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。
7、最小相位系统是指 。
二、选择题（每题 2 分，共20分）1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( )A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点C 、 F(s)的零点数与极点数相同D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、已知负反馈系统的开环传递函数为221()6100s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为 ( )。
A 、261000s s ++=B 、 2(6100)(21)0s s s ++++=C 、2610010s s +++=D 、与是否为单位反馈系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，则 ( ) 。
A 、准确度越高B 、准确度越低C 、响应速度越快D 、响应速度越慢4、已知系统的开环传递函数为100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。
A 、 100B 、1000C 、20D 、不能确定5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A 、闭环零点和极点B 、开环零点C 、闭环极点D 、阶跃响应6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。
A 、 1011s s ++B 、1010.11s s ++C 、210.51s s ++D 、0.11101s s ++7、关于P I 控制器作用，下列观点正确的有( )A 、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；B 、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的；C 、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；D 、 只要应用P I 控制规律，系统的稳态误差就为零。
8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。
A 、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；B 、 无论是开环极点或是闭环极点处于右半S 平面，系统不稳定；C 、 如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；D 、 当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。
9、关于系统频域校正，下列观点错误的是( )A 、 一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；B 、 开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dB dec -；C 、 低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；D 、 利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。
10、已知单位反馈系统的开环传递函数为2210(21)()(6100)s G s s s s +=++，当输入信号是2()22r t t t =++时，系统的稳态误差是( )A 、 0B 、 ∞C 、 10D 、 20 三、写出下图所示系统的传递函数()()C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。
四、(共15分)1、写出该系统以根轨迹增益K*2原系统的幅值穿越频率为24.3c ω= 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）1、2、3、4、5、6、；二、判断选择题(每题2分，共 20分) 1、B 2、C 3、D 4、C 5、B 6、A 7、B 8、B 9、A 10、D三、(8分)写出下图所示系统的传递函数()()C s R s （结构图化简，梅逊公式均可）。
（1分）四、(共20分)）五、(共15分)六、（共22分）（2分）试题三答案一、填空题(每题1分，共20分)1、稳定性(或：稳，平稳性)；准确性(或：稳态精度，精度)2、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值；1()1G s Ts =+ ； 222()2n n nG s s s ωζωω=++ (或：221()21G s T s T s ζ=++) 3、劳斯判据(或：时域分析法)； 奈奎斯特判据(或：频域分析法)4、结构； 参数5、20lg ()A ω(或：()L ω)；lg ω(或：ω按对数分度)6、开环传函中具有正实部的极点的个数，(或：右半S 平面的开环极点个数)；闭环传函中具有正实部的极点的个数(或：右半S 平面的闭环极点个数，不稳定的根的个数)；奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。
7、系统响应到达并保持在终值5%2%±±或误差内所需的最短时间(或：调整时间，调节时间)；响应的最大偏移量()p h t 与终值()h ∞的差与()h ∞的比的百分数。
（或：()()100%()p h t h h -∞⨯∞，超调）8、0()()()t pp i K m t K e t e t dt T =+⎰ (或：0()()tp i K e t K e t dt +⎰) ； 1()(1)C p i G s K s T s τ=++ (或：i p d K K K s s++) 9、()A ω=； 01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---二、判断选择题(每题2分，共 16分)1、C2、A3、B4、D5、A6、D7、D8、A 三、(16分)解：Ⅰ型系统在跟踪单位斜坡输入信号时，稳态误差为 1ss ve K = （2分） 而静态速度误差系数 00(0.51)lim ()()lim (1)(21)v s s K s K s G s H s s K s s s →→+=⋅=⋅=++ （2分）稳态误差为 11ss v e K K==。
（4分） 要使0.2ss e < 必须 150.2K >=，即K 要大于5。
（6分） 但其上限要符合系统稳定性要求。
可由劳斯判据决定其上限。
系统的闭环特征方程是32()(1)(21)0.523(10.5)0D s s s s Ks K s s K s K =++++=++++= （1分）构造劳斯表如下 3210210.5330.5030s K s K Ks s K +-为使首列大于0， 必须 06K <<。
综合稳态误差和稳定性要求，当56K <<时能保证稳态误差小于0.2。
（1分）四、(16分)解：系统的开环传函 10()()(1)(2)s G s H s k s s s =++，其闭环特征多项式为()D s 2()210100s D s s s k s =+++=，（1分）以不含s k 的各项和除方程两边，得2101210s k s s s =-++ ，令 *10s k K =，得到等效开环传函为 *21210K s s =-++ （2分） 参数根轨迹，起点：1,213p j =-±，终点：有限零点 10z =，无穷零点 -∞ （2分）实轴上根轨迹分布： ［－∞，0］ （2分）实轴上根轨迹的分离点： 令 22100d s s ds s ⎛⎫++= ⎪⎝⎭，得 合理的分离点是1 3.16s ==-，（2分）该分离点对应的根轨迹增益为2*1210 4.33s s s K s ++==，对应的速度反馈时间常数 *10.43310s K k ==（1分） 根轨迹有一根与负实轴重合的渐近线。