自动控制原理中和复习材料答案解析
自动控制原理试题库套和答案详解

自动控制原理试题库20套和答案详解第 1 页一、填空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)+(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数dtΦ(s)=;该系统超调σ%=;调节时间ts(Δ=2%)=。
4.某单位反馈系统G(s)=100(s?5),则该系统是阶2s(?2)(?4)型系统;其开环放大系数K=。
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)=;ωC=。
L(ω)dB 40 [-20] ωC ω6.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)当输入r(t)=t时.该系统稳态误差G(Z)?2?10T(Z?1)(Z?e)为。
二. 1.求图示控制系统的传递函数. R(s) G1 - - G5 求:G4 G2 + G3 C(s) - G6 C(S) R(S)第 2 页 2.求图示系统输出C 的表达式。
R T G1 C - T H1 G2 G3 H2 四.反馈校正系统如图所示求:Kf=0时,系统的ξ,ωn 和在单位斜坡输入下的稳态误差ess. 若使系统ξ=,kf应取何值?单位斜坡输入下ess.=?8c(s) R(s) S(S?2) kfs 第 3 页五.已知某系统L曲线,写出系统开环传递函数G 求其相位裕度γ 欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=?,γmax=? L(ω) 100 ω1025ω c[-40]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。
+j +j +j +1 ω=∞ +1 ω=∞ p=2 ω=∞ +1[-20] г=2 p=0 г=3 p=0第 4 页七、已知控制系统的传递函数为G0(s)?校正装置的传递函数G0。
一.填空题。
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。
自动控制原理复习试题库20套及答案

一、填空(每空1分,共18分)1.自动控制系统的数学模型有微分方程 、 传递函数 、 频率特性 、结构图 共4种。
2.连续控制系统稳定的充分必要条件是 闭环极点位于S 平面左侧 。
离散控制系统稳定的充分必要条件是 系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内。
。
3.某统控制系统的微分方程为:dtt dc )(+0.5C(t)=2r(t)。
则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ;该系统超调σ%= ;调节时间t s (Δ=2%)= 。
4.某单位反馈系统G(s)=)402.0)(21.0()5(1002+++s s s s ,则该系统是 4 阶 二 型系统;其开环放大系数K= 62.5 。
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)= ;ωC = 。
6.相位滞后校正装臵又称为 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()1()(10210TT e Z Z e Z G -----=(单位反馈T=0.1)当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。
二. 1.求图示控制系统的传递函数.求:)()(S R S C (10分)2.求图示系统输出C (Z )的表达式。
(4分)R(s)三、 计算1、 已知t Te tf 11)(--=求F (s )(4分)2、 已知)5(1)(2+=s s s F 。
求原函数f (t )(6分3.已知系统如图示,求使系统稳定时a 的取值范围。
(10分)四.反馈校正系统如图所示(12分)求:(1)K f =0时,系统的ξ,ωn 和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss .(2)若使系统ξ=0.707,k f 应取何值?单位斜坡输入下e ss .=?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。
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自动控制原理复习题一、填空1、自动控制系统有两种最基本的形式,即开环控制和闭环控制。
2、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、快速性、准确性。
3、按给定值的变化规律不同,系统可划分为定值系统、随动系统、程控系统三种。
4、时域动态性能指标主要有上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
5、闭环零点是由前向通道的零点和反馈通道的据点构成。
6、线性连续控制系统稳定的条件是所有特征根均位于S平面的左半部。
7、用曲线表示系统(或环节)的频率特性,常使用奈奎斯特曲线、伯德图' 尼柯尔斯图三种方法。
8、最小相位系统Bode曲线的低频段特性反映系统的(静态)性能:中频段特性反映系统的(动态)性能:高频段特性反映系统的(抗干扰)性能。
9、线性离散控制系统稳定的条件是所有特征根均位于Z平面的单位圆(内)。
二、简答题1、自动控制系统的组成主要有那些环节?画出简单控制系统的方框图。
自动控制系统是由被控对象和控制装置两大部分组成。
工业过程控制中,控制装置包括检测原件、变送器、控制器、执行机构等。
自动控制系统方框图如下:n干扰2、系统在给定值单位阶跃扰动时输出响应形式为衰减振荡过程,试在阶跃响应曲线上标出系统的主要性能指标调节时间、峰值时间和超调量。
(“高等教育出版社自动控制原理P68图3-3)(“重庆大学出版社自动控制原理P52图3.5)3、什么是控制系统的频率特性?控制系统的频率特性有哪些表示方法?频率特性又称频率响应,它是系统对不同频率正弦输入信号的稳态响应特性。
在稳态时,系统的输出是和输入同频率的正弦函数,其振幅和相位与输入量不同,它们随着输入信号频率的变化而变化。
对于开环系统常用对数频率特性和幅相频率特性表示,对于闭环系统常用尼科尔斯图表示。
4、试分别写出下述典型环节的传递函数:比例环节、积分环节、一阶惯性环节、一阶微分环节、二阶振荡环节。
比例环节G(s) = d = K 积分环节G(s) = d =丄7?(5)R(s) l\s一阶惯性环节G(s)=d = —匚一阶微分环节G(s) = ^- = T d sR(s) 75 + 1 7?(s) 11二阶振荡环节G(s) = d= -------R(s) T2S-+2^T S +15、试说明给定前馈和扰动前馈各自的作用。
《自动控制原理》试题(卷)与答案解析(A26套)

《⾃动控制原理》试题(卷)与答案解析(A26套)⾃动控制原理试卷A(1)1.(9分)设单位负反馈系统开环零极点分布如图所⽰,试绘制其⼀般根轨迹图。
(其中-P 为开环极点,-Z ,试求系统的传递函数及单位脉冲响应。
3.(12分)当ω从0到+∞变化时的系统开环频率特性()()ωωj j H G 如题4图所⽰。
K 表⽰开环增益。
P 表⽰开环系统极点在右半平⾯上的数⽬。
v 表⽰系统含有的积分环节的个数。
试确定闭环系统稳定的K 值的范围。
4.(12分)已知系统结构图如下,试求系统的传递函数)(,)(s E s C,3==p v (a ),0==p v (b )2,0==p v (c )题4图题2图5.(15分)已知系统结构图如下,试绘制K 由0→+∞变化的根轨迹,并确定系统阶跃响应分别为衰减振荡、单调衰减时K 的取值范围。
6.(15分)某最⼩相位系统⽤串联校正,校正前后对数幅频特性渐近线分别如图中曲线(1)、(2)所⽰,试求校正前后和校正装置的传递函数)(),(),(21s G s G s G c ,并指出Gc (S )是什么类型的校正。
7.(15分)离散系统如下图所⽰,试求当采样周期分别为T=0.1秒和T=0.5秒输⼊)(1)23()(t t t r ?+=时的稳态误差。
8.(12分)⾮线性系统线性部分的开环频率特性曲线与⾮线性元件负倒数描述曲线如下图所⽰,试判断系统稳定性,并指出)(1x N -和G (j ω)的交点是否为⾃振点。
参考答案A(1)1、根轨迹略,2、传递函数)9)(4(36)(++=s s s G ;单位脉冲响应)0(2.72.7)(94≥-=--t e3、 21,21,21><≠K K K 4、6425316324215313211)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++= 642531632421653111)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s E +++-= 5、根轨迹略。
自动控制原理课后答案

3-3 判断使系统稳定的K的范围:放大系数可否为复数 ? 3-11(2) 过阻尼系统,求ts(用欠阻尼公式?) 3-11(1) 主导极点分析(偶极子,模比(wn)>5)
计算ts的时候,需指明Δ是5%还是2%
3-14 计算稳态误差 3-17 计算复合控制
自动控制原理习题分析第三章3-1(1)
自动控制原理习题分析第三章3-17
自动控制原理习题分析第三章3-17
自动控制原理习题分析第三章3-17
自动控制原理习题分析第三章3-17
自动控制原理习题分析第三章3-1(1)
自动控制原理习题分析第三章3-1(4)
自动控制原理习题分析第三章3-2(3)
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自动控制原理习题分析第三章3-2(4)
自动控制原理习题分析第三章3-2(4)
自动控制原理习题分析第三章3-3(2)
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自动控制原理习题分析第三章3-6
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自动控制原理习题分析第三章3-8
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自动控制原理习题分析第三章3-9
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自动控制原理习题分析第三章3-14
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自动控制原理复习提纲一、单选题1.根据控制元件的特性,控制系统可分为(B)。
A. 反馈控制系统和前馈控制系统B. 线性控制系统和非线性控制系统C.恒值控制系统和随动控制系统D.连续控制系统和离散控制系统2.系统的动态性能包括(D)。
A.稳定性、准确性B.快速性、稳定性C.稳定性、平稳性D.平稳性、快速性3.传递函数反映了系统的动态性能,它与下列哪项因素有关?(C)。
A. 输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号与初始条件4.如下图所示系统的闭环传递函数Gk(s) = ( C)。
A. G1G3B.(G1 G2 )G3H 21 G3 H 2C.(G1 G2 )G3 H 2 D.1 G3 H 1G1G21 G3 H 2(G1G2 )G3 H 2(G1G2 )G31G3 H 2(G1G2 )G3H 25.设系统的传递函数为G( s) 1 ,则系统的阻尼比为(A )。
25s2 15sA.0.5B. 1C.0.2D. 1.26. 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7. 二阶系统的传递函数为 1 , 则其无阻尼固有频率n 和阻尼比依次为4s 12 4s( B )。
A.1,0.5B.0.5,1C.2,1D.1,28.主导极点的特点是(D)。
A. 距离实轴很远B. 距离实轴很近C. 距离虚轴很远D. 距离虚轴很近9.增大系统的开环增益,将使系统跟随稳态误差 (B ) 。
A. 变大B.变小C.不变D.不能确定10.非单位负反馈系统,其输出为 C(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) C (S) H ( S) B.E( S) R( S) C (S) H ( S)C.E(S) R( S) H ( S) C (S) D.E( S) R( S) C (S) H (S)11.典型二阶系统的阻尼比ξ =0 时,其单位阶跃响应是(B )。
《自动控制原理》章节试题及答案(大学期末复习资料)

第一章 自动控制的一般概念习题及答案1-1 根据题1-15图所示的电动机速度控制系统工作原理图,完成:(1) 将a ,b 与c ,d 用线连接成负反馈状态;(2) 画出系统方框图。
解 (1)负反馈连接方式为:d a ↔,c b ↔;(2)系统方框图如图解1-1 所示。
1-2 题1-16图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理,并画出系统方框图。
图1-16 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时,电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。
与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动,大门达到开启位置。
反之,当合上关门开关时,电动机带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1-2所示。
1-3 图1-17为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量,画出系统方框图。
图1-17 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比,c u 增高,炉温就上升,c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制,该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量,输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较,得出偏差电压e u ,经电压放大器、功率放大器放大成a u 后,作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下,炉温等于某个期望值T °C ,热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时,0=-=f r e u u u ,故01==a u u ,可逆电动机不转动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使c u 保持一定的数值。
这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。
自动控制原理与系统复习题及参考答案

自动控制原理与系统复习题及参考答案一、单选题(共78题,每题1分,共78分)1.步进电机变速时,若控制脉冲的频率变化( )起动频率,则步进电机不能正常工作。
A、大于B、小于C、等于D、略小于正确答案:A2.莫尔条纹的移动方向与两光栅尺相对移动的方向( )。
A、相同B、无关C、平行D、垂直正确答案:D3.斩波器中的电力晶体管,工作在( )状态。
A、截止B、开关C、放大D、饱和正确答案:B4.若稳态误差不为零,则系统称为( )。
A、交流调速系统B、有静差系统C、无静差系统D、开环控制系统正确答案:B5.在可逆直流调速电路中,电枢可逆方案适用于()起动、制动和要求瞬态过程尽量( )的生产机械上。
A、频繁B、不频繁C、频繁D、不频繁正确答案:A6.步进电机定子绕组的通电状态每改变一次,其转子便转过( )确定角度。
A、二个B、四个C、一个D、三个正确答案:C7.在调速系统中,当电流截止负反馈参与调节时,说明系统主电路电流( )。
A、过小B、过大C、正常D、发生了变化正确答案:B8.在电压型变频器的转速开环调速系统中,环形分配器输出的各路脉冲发出的时间间隔为( )。
A、60°B、120°C、90°D、150°正确答案:A9.在转速负反馈系统中,闭环系统的转速降减为开环系统转速降的( )倍。
A、1/(1+Kn)B、1+KC、1+2KD、1/(1+2K)正确答案:A10.自控系统的开环放大倍数系统( )。
A、在保证系统动态特性的前提下越小越好B、在保证系统动态特性的前提下越大越好C、越大越好D、越小越好正确答案:B11.当晶闸管电路处于逆变状态时,控制角( )。
A、ɑ>60°B、ɑ>90°C、ɑ=90°D、ɑ<90°正确答案:B12.电压型逆变器是用( )。
A、电容器来缓冲无功能量的B、电感器来吸收无功能量的C、电容器来缓冲有功能量的D、电感器来吸收有功能量的正确答案:A13.转速负反馈有静差调速系统中,当负载增加以后,转速要降低,系统自动调速以后,可以使电动机的转速( )。
自动控制原理试题及答案解析

自动控制原理一、简答题:(合计20分, 共4个小题,每题5分)1. 如果一个控制系统的阻尼比比较小,请从时域指标和频域指标两方面说明该系统会有什么样的表现?并解释原因。
2. 大多数情况下,为保证系统的稳定性,通常要求开环对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率为多少?为什么?3. 简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。
4. 用根轨迹分别说明,对于典型的二阶系统增加一个开环零点和增加一个开环极点对系统根轨迹走向的影响。
二、已知质量-弹簧-阻尼器系统如图(a)所示,其中质量为m 公斤,弹簧系数为k 牛顿//米,当物体受F = 10牛顿的恒力作用时,其位移y (t )的的变化如图(b)(合计20分)图(a) 图(b)三、已知一控制系统的结构图如下,(合计20分, 共2个小题,每题10分)1)2)个交接频率的几何中心。
1) 计算系统对阶跃信号、斜坡信号和加速度信号的稳态精度。
2) (合计20分, 共2个小题,每题10分) [,最大输出速度为2 r/min1) 确定满足上述指标的最小K 值,计算该K 值下的相位裕量和幅值裕量;(rad/s)(合计20分, 共2个小题,每题10分)自动控制原理模拟试题3答案答案一、简答题1.如果二阶控制系统阻尼比小,会影响时域指标中的超调量和频域指标中的相位裕量。
根据超调量和相位裕量的计算公式可以得出结论。
2.之间。
3.二、系统的微分方程为 ()()y t y t ky μ++因此所以由系统得响应曲线可知,由二阶系统性能指标的计算公式解得由响应曲线得,峰值时间为3s ,所以由解得由系统特征方城可知所以三、1比较2)由题意知,该系统是个线性系统,满足叠加原理,故可以分别AB四、解:1因为是“II ”型系统所以对阶跃信号、斜坡信号的稳态误差为0;2180(180ϕω+-五、解:1)系统为I 360/602=可以求得3.5 3.5arctanarctan 25-得2)加入串联校正后,开环传递函数为4.8 4.8 4.8 4.8arctan arctan arctan arctan---=2.52512.5单项选择题(16分)(扣分标准 >标准:一空一分)1.根据控制系统元件的特性,控制系统可分为( B )反馈控制系统和前馈控制系统线性控制系统和非线性控制系统定值控制系统和随动控制系统连续控制系统和离散控制系统2.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3.系统的传递函数( C )A.与输入信号有关B.与输出信号有关C.完全由系统的结构和参数决定4.传递函数反映了系统的动态性能,它与下列哪项因素有关?( C )A. 输入信号 B.初始条件 C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件D.既由系统的结构和参数决定,也与输入信号有关5.设系统的传递函数为G(S)=,则系统的阻尼比为( A )A. B.1 C. D.6.一阶系统的阶跃响应( 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7.根轨迹上的点应满足的幅角条件为 G(S)H(S) =( D )A.-1 B.1C.(k=0,1,2…) D.(k=0,1,2,…).8.欲改善系统动态性能,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、极点 D.A、B、C均不行而用其它方法9.伯德图中的低频段反映了系统的( A )A.稳态性能 B.动态性能 C.抗高频干扰能力 D..以上都不是10.放大环节的频率特性相位移为( B )A. -180 B.0 C.90 D.-9011.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)12. 常用的比例、积分与微分控制规律的另一种表示方法是( D )A. PI B. PD C.ID D. PID13.设有一单位反馈控制系统,其开环传递函数为,若要求相位裕量 , 最为合适的选择是采用( B )A.滞后校正 B.超前校正 C.滞后—超前校正 D.超前—滞后校正14. 已知离散控制系统结构图如下图1所示,则其输出采样信号的Z变换的表达式C(z)为( D )来自 www.3 7 2 中国最大的资料库下载图系统结构图A. B C. D.15. 零阶保持器是采样系统的基本元件之一,其传递函数,由其频率特性可知,它是一个(B)A.高通滤波器 B.低通滤波器 C.带通滤波器 D.带阻滤波器16. 非线型系统的稳定性和动态性能与下列哪项因素有关?( D )A.输入信号 B.初始条件C.系统的结构、参数 D.系统的结构参数和初始条件二、填空题(16分)(扣分标准:一空一分)1. 线性控制系统有两个重要特性:叠加性和____齐次性(或均匀性)__________。
自动控制原理考试试题及答案(整理版)

自动控制原理考试复习题整理L 开环、闭环系统的最主要区别是()。
A・反馈 B∙输入信号C.被控对象D.干扰参考答案:A2. 下图所示系统属于()。
图IJl导弹发射架方位控制系统顶理图A.恒值控制系统B.开环系统C.程序控制系统D.随动系统参考答案:D3.系统采用负反馈形式连接后,则()。
A∙—定能使闭环系统稳定B.系统动态性能一定会提高C.一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除D.需要调整系统的结构参数,才能改善系统性能参考答案:D4.直接对对象进行操作的元件称为()。
A∙比较元件 B.给定元件C-执行元件 D.放大元件参考答案:C5.如果被调量随着给定量的变化而变化,这种控制系统叫()。
A.恒值调节系统B.随动系统C.连续控制系统D.数字控制系统参考答案:B& 随动系统对()要求较高。
A.快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数参考答案:A7.主要用于产生输入信号的元件称为()A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件参考答案:B8.自动控制系统的主要特征是()。
A.在结构上具有反馈装置并按负反馈组成系统,以求得偏差信号B.山偏差产生控制作用以便纠正偏差C.控制的目的是减少或消除偏差D.系统开环参考答案:ABC9.自动控制系统按输入信号特征可分为()。
A.恒值控制系统B.程序控制系统C.线性系统D.随动系统参考答案:ABD10.自动控制系统按描述元件的动态方程分()。
A.随动系统B.恒值控制系统C.线性系统D.非线性系统参考答案:CD11.自动控制系统的基本要求()。
A.稳定性B.快速性C.准确性D.安全性参考答案:ABC12.人匸控制与自动控制系统最大的区别在于控制过程中是否有人参与。
()参考答案:√第二章控制系统的教学模型1.下图所示电路的微分方程是()。
输入Ui,输出UoI- R+ --- _I I .......... Q 十I冬I 2 J KJ-C Φ4X⅛路ZC 也異+ RU 如¢)C. 必 dtc^⅛⅛ + ^c ⅛(0+ ω=(Z)D. ^2 di ° 2参考答案:A2. 下图所示电路的传递函数是()。
《自动控制原理》习题及解答

自动控制原理习题及解答1. 引言自动控制原理是控制工程中最基础的一门课程,是研究系统的建模、分析和设计的基础。
通过习题的练习和解答,可以加深对自动控制原理的理解和掌握。
本文档将提供一些常见的自动控制原理习题及其解答,希望对学习者有所帮助。
2. 习题2.1 系统建模习题1:一个质量为m的弹簧振子的运动方程可以表示为:$$m\\frac{d^2x(t)}{dt^2} + c\\frac{dx(t)}{dt} + kx(t) = 0$$其中,m(m)为振子的位移,m为阻尼系数,m为弹性系数。
请利用拉普拉斯变换求解该系统的传递函数。
解答:对原方程两边进行拉普拉斯变换得:mm2m(m)+mmm(m)+mm(m)=0整理后可得传递函数:$$\\frac{X(s)}{F(s)} = \\frac{1}{ms^2 + cs + k}$$其中,m(m)为输出的拉普拉斯变换,m(m)为输入的拉普拉斯变换。
2.2 系统分析习题2:有一个开环传递函数为$G(s) =\\frac{3}{s(s+2)(s+5)}$的系统,求该系统的阻尼比和自然频率。
解答:该系统的传递函数可以表示为:$$G(s) = \\frac{3}{s(s+2)(s+5)}$$根据传递函数的形式可以得知,该系统是一个三阶系统,有三个极点。
通过对传递函数进行因式分解可以得到:$$G(s) = \\frac{A}{s} + \\frac{B}{s+2} + \\frac{C}{s+5}$$将上述表达式通分并整理后可得:$$G(s) = \\frac{3s^2 + 16s + 5}{s(s+2)(s+5)}$$通过对比系数可以得到:$$A = 1, B = -\\frac{2}{3}, C = \\frac{5}{3}$$根据阻尼比和自然频率的定义,可以得到:$$\\zeta = \\frac{c}{2\\sqrt{mk}}, \\omega_n =\\sqrt{\\frac{k}{m}}$$其中,m为系统的阻尼系数,m为系统的弹性系数,m为系统的质量。
自动控制原理中及复习试题材料答案解析

自动控制原理中及复习试题材料答案解析(总9页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《自动控制原理》综合复习资料一、简答题1、常见的建立数学模型的方法有哪几种各有什么特点解:分析法(机理建模法)、实验法(系统辨识)和综合法。
机理分析法:机理明确,应用面广,但需要对象特性清晰实验测试法:不需要对象特性清晰,只要有输入输出数据即可,但适用面受限综合法:以上两种方法的结合通常是机理分析确定结构,实验测试法确定参数,发挥了各自的优点,克服了相应的缺点2、常用改善二阶系统得措施有哪些,并对其简介?比例—微分控制;测速反馈控制;解:比例—微分控制:系统同时受误差信号和误差微分信号的双重控制,可改善系统性能而不影响稳态误差;测速反馈控制:将速度信号反馈到系统输入端,并与误差信号比较,可增大系统阻尼,改善系统动态性能3、自动控制原理中,对线性控制系统进行分析的方法有哪些解:时域分析法、根轨迹法、频率特性法4、减小稳态误差的措施主要有解:增大系统开环增益或扰动作用点前系统的前向通道增益;在系统的前向通道或主反馈通道设置串联校正环节;采用串级控制抑制内回路扰动5、系统的性能指标有哪些?解:控制系统在典型输入信号作用下性能指标由动态性能指标和稳态性能指标组成;系统动态性能指标有:延迟时间;上升时间;峰值时间;调节时间;超调量;系统的稳态性能指标:稳态误差6、判断线性定常系统稳定的方法有哪几种?解:劳斯判据;赫尔维茨判据;根轨迹法;频率稳定判据;柰氏判据二、计算题1、RC 无源网络电路图如下图所示,试列写该系统的微分方程,并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。
解:列写电路方程:⎪⎩⎪⎨⎧+==+=+=2222111C C C C R C CC i u R i u i i i i u u u 其中,⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨==t uC C C R tuC C d d C i R u i d 222111111化简得:()()i tui t ui c t uc t uc u d dC R R C d d C R C R u d d C R C R R C d d C R C R +++=++++2211222211222111222211由拉氏变换得:1)(1)()()()(22211122211221122211+++++++==s C R C R C R s C R C R s C R C R s C R C R s U s U s G i C2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数解:由Mason 公式得闭环传函∆∆=Φ∑=nk kk P s 1)(由方框图得,系统只有一条前向通道,即1=n , +-+-=∆∑∑∑3211l l l12211H G G G l+-=∑,032===∑∑ l l所以得12211H G G G -+=∆11G P =,121H G =∆所以系统传递函数1221121111)(H G G G H G G P s -+=∆∆=Φ 3、已知二阶系统方框图如图所示如要求:(1)由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为;(2) 系统的暂态调节时间3=s t 秒(%5±误差带);试求二阶系统闭环传函。
自动控制原理复习题及答案

自动控制原理复习题及答案一、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10,则它的开环增益为()(52)A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数G()5,则该系统是()225A.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G()1T,当频率1时,则相频特性G(j)为()TA.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D4831721650,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环系统临界稳定。
A.10B.20C.30D.4013.设系统的特征方程为D341035220,则此系统中包含正实部特征的个数有()A.0B.1C.2D.314.单位反馈系统开环传递函数为G位置误差为()A.2B.0.2C.0.5D.0.0515.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc()1,则它是一种()1015,当输入为单位阶跃时,则其26k,当k=()时,闭(1)(5)A.反馈校正B.相位超前校正C.相位滞后—超前校正D.相位滞后校正16.稳态误差e与误差信号E()的函数关系为()A.elimE()B.elimE()00C.elimE()D.elimE()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19.开环传递函数为G()H()=K,则实轴上的根轨迹为()3(3)A.(-3,∞)B.(0,∞)C.(-∞,-3)D.(-3,0)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。
自动控制原理课后习题和答案解析

(7)第一章绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点.解答:1开环系统(1) 优点:结构简单,成本低,工作稳定。
用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时,可得到满意的效果。
(2) 缺点:不能自动调节被控量的偏差。
因此系统元器件参数变化,外来未知扰动存在时,控制精度差。
2闭环系统⑴优点:不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值,都会产生控制作用去清除此偏差,所以控制精度较高< 它是一种按偏差调节的控制系统。
在实际中应用广泛。
⑵缺点:主要缺点是被控量可能出现波动,严重时系统无法工作。
1- 2 什么叫反馈?为什么闭环控制系统常采用负反馈?试举例 说明之。
解答:将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。
闭环控制系统常采用负反馈。
由1-1中的描述的闭环系统的优点所证 明。
例如,一个温度控制系统通过热电阻(或热电偶)检测出当前炉 子的温度,再与温度值相比较,去控制加热系统,以达到设定值。
y(t) 2u(t) 3'dU① 5 u(t)dtdt 线性,定常,时变)?(1) 22d y(t) 22 dt 23d y (t)dt 4y(t)5du(t)5 dt(2)y(t) 2 u(t)t d y(t)2y(t)4 d u(t) u(t) (3dt dt2y(t)u(t)sin t6u(t)1-3试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型 (线性,非dy(t)(4) dt2d y(t)(5) dt 2y(t)詈2y(t) 3u(t)dy(t) (6) dt2y (t) 2u(t)(2)非线性定常 (3 )线性时变 (5)非线性定常 (6)非线性定常1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图,图中 Q1 , Q2分别 为进水流量和出水流量。
控制的目的是保持水位为一定的高 度。
试说明该系统的工作原理并画出其方框图。
-p-Q2---------------- 一 题1-4图水位自动控制系统解答:(1)方框图如下:⑵工作原理:系统的控制是保持水箱水位高度不变。
(完整)自动控制原理复习题20套答案

自动控制原理试卷1答案一.填空 1. 微分方程、传递函数、频率特性、结构图。
2. 闭环极点都位于S 平面左侧;系统的特性方程的根都在Z 平面上以原点为圆心的单位圆内.3. 5.02+S ;0;8。
4. 4,Ⅱ;62.5.5. 110100+S ;10。
6. P-I;利用G(s )的负斜率使ωC 减小,改善静态性能。
7. 将连续信号变为离散信号;0。
二.(14分) 解:(1)(2)C (Z)=)()(1)()(1232321Z H Z H G G Z G G Z RG •+•三.(20分)解:(1)F (s)=[]T s st f 111)(+-=(2)F (s )=525125151)5(122++-=+s s ss s(3)G 1(s )=s s s s s s s s s s 321030)2(10)2(3101)2(102+=++=+⨯++G 2(s )=ss s a s )32(10)(2+⨯+sa s s a s s s s a s a s s R s C 1010321010)32(10)(10)()()(232++++=++⨯+⨯+=∴ a s s s s A 101032)(23+++=∴ 要使系统稳定,则必须满足{{032010101032><>>⨯⇒a a a a320<<∴a (两内项系数乘积>两外项系数乘积)521634432125152125143321521251243213211352126346321251132122111)1()()(1001)()(G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G s R s C G G G G G G G G P G G G P L G G G L G G G G G G G G G G L L L L P P s R s C +-+++++++=∴+++=∆==∆==∑=∑+---=∑∑-∑+∑-=∆∆∆+∆= t e t s F 5125125151)]([f(t)--+-== (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)(1分)(4分) (4分)(3分) (3分)(3分)(1分)(2分) (1分)(1分) (2分)(每空1分。
自动控制原理及其应用课后习题解答

创意母亲节贺卡的制作方法嘿,朋友们!母亲节快到啦,是不是在想送啥礼物能让咱妈开心呀?别愁啦,咱一起来做张创意十足的母亲节贺卡吧!先准备好材料哟,彩纸、剪刀、胶水那是必不可少的。
咱就像大厨准备食材一样,得把家伙事儿都备齐咯。
然后呢,挑一张妈妈喜欢的颜色的彩纸当贺卡的底色。
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告诉妈妈你有多爱她,多感激她。
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《自动控制原理》综合复习资料一、简答题1、常见的建立数学模型的方法有哪几种?各有什么特点?解:分析法(机理建模法)、实验法(系统辨识)和综合法。
机理分析法:机理明确,应用面广,但需要对象特性清晰实验测试法:不需要对象特性清晰,只要有输入输出数据即可,但适用面受限综合法:以上两种方法的结合通常是机理分析确定结构,实验测试法确定参数,发挥了各自的优点,克服了相应的缺点2、常用改善二阶系统得措施有哪些,并对其简介?比例—微分控制;测速反馈控制;解:比例—微分控制:系统同时受误差信号和误差微分信号的双重控制,可改善系统性能而不影响稳态误差;测速反馈控制:将速度信号反馈到系统输入端,并与误差信号比较,可增大系统阻尼,改善系统动态性能3、自动控制原理中,对线性控制系统进行分析的方法有哪些?解:时域分析法、根轨迹法、频率特性法4、减小稳态误差的措施主要有?解:增大系统开环增益或扰动作用点前系统的前向通道增益;在系统的前向通道或主反馈通道设置串联校正环节;采用串级控制抑制内回路扰动5、系统的性能指标有哪些?解:控制系统在典型输入信号作用下性能指标由动态性能指标和稳态性能指标组成;系统动态性能指标有:延迟时间;上升时间;峰值时间;调节时间;超调量;系统的稳态性能指标:稳态误差6、判断线性定常系统稳定的方法有哪几种?解:劳斯判据;赫尔维茨判据;根轨迹法;频率稳定判据;柰氏判据二、计算题1、RC无源网络电路图如下图所示,试列写该系统的微分方程,并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。
解:列写电路方程:⎪⎩⎪⎨⎧+==+=+=2222111C C C C R C C C i u R i u i i i i u u u 其中,⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===t uC C C R t uC C d d C i R u i d d C i 222111111化简得:()()i tui t ui c t uc t uc u d dC R R C d d C R C R u d d C R C R R C d d C R C R +++=++++2211222211222111222211由拉氏变换得:1)(1)()()()(22211122211221122211+++++++==s C R C R C R s C R C R s C R C R s C R C R s U s U s G i C2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数解:由Mason 公式得闭环传函∆∆=Φ∑=nk kk P s 1)(由方框图得,系统只有一条前向通道,即1=n , +-+-=∆∑∑∑3211ll l12211H G G G l+-=∑,032===∑∑ l l所以得12211H G G G -+=∆11G P =,121H G =∆所以系统传递函数1221121111)(H G G G H G G P s -+=∆∆=Φ3、已知二阶系统方框图如图所示如要求:(1)由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为0.25;(2) 系统的暂态调节时间3=s t 秒(%5±误差带);试求二阶系统闭环传函。
解:由单位斜坡函数输入所引起的稳态误差为25.0得:425.012)2(lim 20===+*=→ξωξωωn n n s v s s s K由系统的暂态调节时间3=s t 秒%)5(±得33=nξω由(1)和(2)式得⎪⎩⎪⎨⎧==2242nωξ所以二阶系统闭环传函为: 8282)(1)()(2222++=++=+=Φs s s s s G s G s n n n ωξωω 4、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为 )12)(1()1()(+++=s s s s K s G τ试确定系统稳定的K ,τ的范围。
解:由题得系统闭环传函为)1()12)(1()1()(1)()(+++++=+=Φs K s s s s K s G s G s τ所以特征方程为0)1()2(2)1()12)(1()(23=+++++=++++=K s K s s s K s s s s D τττ 列劳斯表Ks KK sK s K s 0123022)1)(2(212τττττ+-++++得系统稳定的充要条件为)1/()(2++=RCs LCs RCs s G ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>>-++>+>002)1)(2(0202K K K ττττ⇒⎪⎩⎪⎨⎧><<-+<<>01012201ττ时时K K K K ⇒0>K 时1220-+<<K K τ 5、某单位负反馈系统的开环传递函数为:)3)(2()5()(*+++=s s s s K s G试绘制系统的根轨迹。
解:① 实轴上的根轨迹:[]3,5--, []0,2-② 渐近线: ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧±=+==----=22)12(02)5(320ππϕσk a a③ 分离点: 5131211+=++++d d d d 用试探法可得 886.0-=d。
根轨迹如下:Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s6、RC 无源网络电路图如下图所示,试列写该系统的微分方程,并求传递函数Uc(s)/Uc(s)。
解:系统传递函数为:7、系统方框图如图示,试用方框图变换求取传递函数)(/)(s X s Y ;解:;1;;;;1321112323221211=∆=-=-==G G G P H G L H G G L H G G L 121232123211)(1H G G H G G H G L L L -++=++-=∆H G G H G G H G G P G G G P 2123212242132111;;1;-++=∆=∆==∆=()HG G H G G H G H G G H G G H G G G G G s X s Y 21232122123212432111)()(-++-+++=8、已知单位反馈系统的开环传递函数)3s (s 2G (s)+=且初始条件为c(0)=-1,∙)0(c =0。
试求:系统在r(t)=2(t)+2t 作用下的稳态误差ess 。
解:(1) 系统闭环传递函数:2s 3s 2)s (R )s (C )s (2++==Φ对应系统微分方程:)t (r 2)t (c 2)t (c 3)t (c=++ (2分) 进行拉氏变换得:)s (R 2)s (C 2)]0(c )s (sC [3)]0(c )0(sc )s (C s [2=+-+-- )0(c 3)0(sc )0(c)s (R 2)s (C )2s 3s (2+++=++故)2s )(1s (s 2s 3s )s (C 2+++--=分解部分分式得2s 21s 4s 1)s (C +-+-=故t 2t e 2e 41)t (c --+-=(2)由于系统稳定,零输入响应最终要趋于零,所以初始条件不影响系统稳态误差。
可以利用终值定理解题。
系统误差传递函数:2s 3s )3s (s )s (G 11)s (2e +++=+=Φ3]s 2s 2[2s 3s )3s (s s lim )s (R )s (s lim )s (E s lim e 220s e 0s 0s ss =+∙+++∙=∙Φ∙=∙=→→→9、单位负反馈系统的开环传递函数为)10020()(2++=s s s K s G aξ试确定使系统稳定的开环增益K 、阻尼比ξ的范围。
解:0)(1=+s G0202000201001010020012323Ks K s K s s K s s s ξξξξ-=+++ξξ20000,0<<>K10、设系统的开环Nyquist 曲线如图所示,P 为系统在s 右半平面的开环极点个数,ν为开环传递函数中的积分环节个数,试判断闭环系统的稳定性,若闭环不稳定,确定不稳定根的个数。
(a) (b)解:(a):半次正穿越,一次负穿越。
Z=2 不稳定。
(b):γ=2 有一次正穿越 Z=-2 不稳定 11、已知某二阶系统的单位阶跃响应为()t te et c 10602.12.01---+=,试求:(1)系统传递函数()()s R s C ;(2)确定系统阻尼比ξ、无阻尼振荡频率n ω。
12、已知系统的结构图如所示:(1) 当0=f K 、10=a K 时,试确定系统的阻尼比ξ、固有频率n ω和单位斜坡输入时系统的稳态误差;(2) 若使6.0=ξ,单位斜坡输入下系统的稳态误差2.0=ss e ,试确定系统中f K 的值,此时放大系数a K 应为何值。
解:s K s K s K s s s s K s G f a f a )2()2(11)2(1)(2++=+++=af a K s K s K s R s C +++=)2()()(2(1)100==a f K K 时10210)()(2++=s s s R s C 22=n ξω 102=n ω , 16.3=n ω,316.0101==ξ,1.01==ass K e(2)2.01==ass K e ,5=a Kfn K +=22ξω,a nK =2ω,24.2==a n K ω 688.0256.02=-⨯⨯=f K13、已知单位反馈系统的开环传递函数)3s (s 2G (s)+=且初始条件为c(0)=-1,∙)0(c =0。
试求:(1)系统在r(t)=1(t)作用下的输出响应c(t); (2)系统在r(t)=2(t)+2t 作用下的稳态误差ess 。
14、控制系统方块图如图所示:(1)当a =0时,求系统的阻尼比ξ,无阻尼自振频率n ω和单位斜坡函数输入时的稳态误差; (2)当ξ=0.7时,试确定系统中的a 值和单位斜坡函数输入时系统的稳态误差; 解:(1) 系统闭环传递函数:2s 3s 2)s (R )s (C )s (2++==Φ对应系统微分方程:)t (r 2)t (c 2)t (c 3)t (c=++ 进行拉氏变换得:)s (R 2)s (C 2)]0(c )s (sC [3)]0(c )0(sc )s (C s [2=+-+--)0(c 3)0(sc )0(c )s (R 2)s (C )2s 3s (2+++=++故)2s )(1s (s 2s 3s )s (C 2+++--=分解部分分式得2s 21s 4s 1)s (C +-+-=故t 2t e 2e 41)t (c --+-=(2)由于系统稳定,零输入响应最终要趋于零,所以初始条件不影响系统稳态误差。
可以利用终值定理解题。
系统误差传递函数:2s 3s )3s (s )s (G 11)s (2e +++=+=Φ3]s 2s 2[2s 3s )3s (s s lim )s (R )s (s lim )s (E s lim e 22s e 0s 0s ss =+∙+++∙=∙Φ∙=∙=→→→。