自动控制原理课程考试题库

1 经典控制理论 习题解答 经典控制理论习题解答 第一章 考试题库 1、重庆三峡学院 04至 05学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 A卷（ 02 级 电信 ) 一、 填空（本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分） l自动控制是 。 2反馈控制的基本原理是 。 3一个反馈控制系统通常由 、 、 、 、 、 等几个部分组成。 4按给定量的运动规律，控制系统可分为 、 、 。 5系统的频率特性是指 。 6 一个设计性能良好的控制系统，应当满足 、 、 三个方面的要求。 7根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 8非线性特性的描述函数定义为 。 9对于高阶系统，系统主导极点是指 。 10采样系统的脉冲传递函数定义为： 。 二、（本题共 15 分） 某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压 ur是系统的输入量，箱体内液体的实际 温度为输出量，插入箱体内的热电偶的输出 U 与成正比。试分析该系统的工作原理并画出方框图。 二、 （本题共 15 分） 测得某二阶系统的单位阶跃响应 c(t)如图所示，已知该系统具有单位负反馈，试确 定其开环传递函数。 2 四、 （本题共 15 分，共 2 小题） 1）设某系统的特征方程式为： ，试用劳斯稳定判据判别系统的稳定性。 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯待图， P 为 G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。 （ a） （ b） 五、（本题共 15 分）已知最小相位开环系统的渐近对数幅频特性如图所示。试求取系统的开环传递函数。 六、（本题共 20 分）已知单位反馈系统的开环传递函数为： 试 设计一个串联超前校正环节，使系统的相角裕量不小于 45 度，截止频率不低于 50rad s。 3 自动控制原理 课程考试试题 A卷评分标准 一、 （本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分） 1、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。 2、 检测误差，用于纠正误差。 3、 控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。 4、 随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统 5、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 6、 稳定性、快速 性、准确性 7、 8、 9、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响应中起主导作用，而其它极点距离虚轴较远，可以近似忽略。 10、 G（ Z） =C（ Z） /R（ Z） 。 二、 （本题共 15 分） 三、 （本题共 15 分） 四、 （本题共 15 分） 1）不稳定， 2）（ a）不稳定、（ b）不稳定 4 五、 （本题共 15 分） 六、 （本题共 20 分） 2、 重庆三峡学院 04至 05学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 B卷（ 02 级 电信 ） 一、填空（本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分） l自动控制是 。 2反馈控制的基本原理是 。 3一个反馈控制系统通常由 、 、 、 、 、 等几个 部分组成。 4按给定量的运动规律，控制系统可分为 、 、 。 5系统的频率特性是指 。 6一个设计性能良好的控制系统，应当满足 、 、 三个方面的要求。 7根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 8非线性特性的描述函数定义为 。 9对于高阶系统，系统主导极点是指 。 10采样系统的脉冲传递函数定义为： 。 二、（本题共 15 分） 电冰箱制冷系统工作原理如图。继电器的输出电压 Ua就是加在压缩机上的电压。 简述工作原理，指出控制对象、执行元件、测量元件、被控变量、参考输入，绘出系统元件框图。 三、（本题共 15 分） 已知系统结构图如图所示，单位阶跃响应的超调量为 16 3，峰值时间 tp 1 秒 5 试确定参数 、 K。 四、 （本题共 15 分，共 2 小题） 1）设某系统的特征方程式为： ，试用劳斯稳定判据判别系统的稳定性。 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯待图， P 为 G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。 （ a） （ b） 五、（本题共 15 分） 已知某开环系统的传递函数为： 试绘制该系统的 Bode图。 六、（本题共 20 分） 设单位反馈 I 型系统原有部分的开环传递函数为： 要求静态速度误差系数 Kv 8，相角裕量 35 度，设计串联校正装置。 6 自动控制原理 课程考试试题 B卷评分标准 一、 （本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分） 8、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或 过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。 9、 检测误差，用于纠正误差。 10、 控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。 11、 随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统 12、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 13、 稳定性、快速性、准确性 14、 8、 9、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响应中起主导作用，而其它极点距离虚轴较远，可以近似忽略。 10、 G（ Z） =C（ Z） /R（ Z） 。 二、 （本题共 15 分） 三、 （本题共 15 分） 四、 （ 本题共 15 分） 1）不稳定， 2）（ a）稳定，（ b）稳定。 五、（本题共 15 分） 7 六、 （本题共 20 分） 4、重庆三峡学院 2005 至 2006 学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 A卷 试题使用对象 ： 物理与电子信息 院（系） 03 级 电子信息工程 专业 1、 2 班 (本科 ) 一、（本题 20 分）填空 l自动控制是指 。 2 PID控 制器输入输出关系表达式为： u（ t） = 。 3改善二阶系统响应的措施有： 、 。 4开环对数幅率特性的低频段反映了系统的 ，中频段反映了系统的 和 ， 高频段反映了系统 。 5系统的频率特性是指 。 6根据开环频率特性曲线绘 制闭环频率特性曲线的两种图线是： 和 。 7根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 8非线性特性的描述函数定义为 。 9消除系统结构不稳定的措施可以有两种，一种是 ，另一种是 。 10采样系统的脉冲传递函 数定义为： 。 三、 （本题 10 分）回答下列问题 1、什么是主导极点？什么是主导极点分析法？ 2、简述绘制系统根轨迹图的步骤。 四、 （本题 10 分） 系统结构图如图所示，试求系统的闭环传递函数 C（ S） /R（ S） 。 -Rs() Cs()1Gs() 2Gs()1Hs()- 8 四、（本题 15 分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为： )101.0()( ss KsG 当 K=10 时，试求系统在单位 阶跃函数输入时系统的阻尼比 、无阻尼自然频率n、峰值时间pt、 超调量 % 和调整时间st。 五、（本题共 15 分）已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为： )1)(1()( 21 3210 sTsTsKKKKsG 输入信号为 )(1)()( tbtatr ，其中 ba, 为常数。试求系统稳态误差 sse时，各参数应保持的 关系。 六、 （本题 15 分，共 2 小题） 1） 已知某调速系统的特征方程式为： 0)1(1 6 7 05 1 75.41 23 Ksss 求该系统稳定的 K 值范围。 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯特图， P 为 G(s)的正实部极点数目，试判定闭环系统的稳定性。 七、（本题 15 分）已知单位反馈系统的开环传递函数为： )2( 4)( ss KsG 试设计一个串联超前校正环节，使校正后系统的速度误差系数 120 sKv，相角裕量 45 。 9 重庆三峡学院 2005 至 2006 学年度 第 2 期 自动控制原理 课程考试试题 A卷评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 03 级 电子信息工程 专业 1、 2 班（本科 ） 一、 （本题 20 分） 15、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程 自动按照预定的规律运行，使之 达到一定的状态和性能。 16、 )()()()(0 teKdeKteKtu dtdDtIP 17、 误差信号的比例 -微分控制、输出量的速度反馈控制 。 18、 稳态精度，平稳性、快速性，对输入端高频信号的抑制能力。 19、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 20、 等 M、等 N圆图， Nichole图。 21、 111 niimiipszsK ， ,2,1,0,)12()()(11kkpszs ni imi i 8、11212111 ar c t a n BAX BAXYN 9、改变积分性质，引入比例 -微分控制。 10、 )(/)()( zRzCzG 。 二、 （本题 10 分） 1、 主导极点：如果系统中有一个 (极点或一对 )复数极点距虚轴最近，且附近没有闭环零点；而其它闭 环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大 5倍以上，则此系统的响应可近似地视为由这个 （或这对）极点所产生。 主导极点分析法：对于高阶系统，用主导极点对系统进行近似分析，从而将一个高阶系统简化为一 阶或二阶的分析的方法。 10 2、分支数；连续性与对称性；起点与终点；实轴上的根轨迹；根轨迹的渐近线 根轨迹与实轴的交点；出射角、入射角； 根轨迹与虚轴交点；（ 9)闭环极点和与积 三、 （本题 10 分）12121211)( )( HGGGG GGsR sC 四、（本题 15 分） stP 36.0 、 %3.16% 、 stS 7.0 五、（本题 15 分）21213210 TT TTKKKKb 六、（本题 15 分） 1） 9.111 K ， 2）临界稳定 七、（本题 15 分） sssssG 0 54.01 2 77.014.18 4.42.4)( 4、 重庆三峡学院 05至 06学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 B（ 03 级 电信 3 班 ) 一、（本题 20 分）填空 l自动控制是指 。 2反馈控制的基本原理是 。 3一个反馈控制系统通常由 、 、 、 、 、 等几个部分组成。 4按给定量的运动规律，控制系统可分为 、 、 。 5系统的频率特性是指 。 6一个设计性能良好的控制系统，应当满足 、 、 三个方面的要求。 7根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 8非线性特性的描述函数定义为 。 9消除系统结构不稳定的措施可以有两种，一种是 ，另一种是 。 10采样系统的脉冲传递函数定义为： 。 二、（本题 10 分）回答下列问题 1、 简述绘制系统根轨迹图的步骤。 2、 频率特性法的主要特点 是什么？ 三、（本题 10 分）通过方框图变换，求取下图所示系统的闭环传递函数。 -Rs() Cs()2Gs()2Hs()3Gs1Hs()4Gs()1Gs()- -+ 11 四、（本题 15 分） 设一随动系统如图所示，要求系统的超调量为 0.2，峰值时间 stp 1.0， 试求： 1）增益 K 和速度反馈系数 。 2）根 据所求的 值，计算该系统的 。 五、（本题 15 分）已知单位反馈控制系统的开环传递函数为： )104()12(10)(22 sssssG 试求当参考输入信号为 221)( tttr 时，系统的稳态误差。 六、 （本题 15 分） 1）设某系统的特征方程式为： 0516188 234 ssss ，试用劳斯判据确定系统的稳定性。 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯待图， P 为 G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。 七、（本题 15 分）设单位反 馈系统原有部分的开环传递函数为： )5(500)( ss KsG 要求静态速度误差系数 1100 sKv，相角裕量 45 ，设计串联校正装置。 )( sR )( sCs1)1( ssKsr tt,K 12 重庆三峡学院 2005 至 2006 学年度 第 2 期 自动控制原理 课程考试试题 B卷评分标准（ 03 级 电信 3 班） 一、 （本题共 20 分，共 10 小题，每题各 2 分） 22、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自 动按照预定的规律运行，使之 达到一定的状态和性能。 23、 检测误差，用于纠正误差。 24、 控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。 25、 随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统 26、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 27、 稳定性、快速性、准确性 28、 111 niimiipszsK ， ,2,1,0,)12()()(11kkpszs ni imi i 8、11212111 ar c t a n BAX BAXYN 9、改变积分性质，引入比例 -微分控制。 10、 )(/)()( zRzCzG 。 二、 （本题 10 分） 、 答： 分支数；连续性与对称性；起点与终点；实轴上的根轨迹；根轨迹的渐近线， 根轨迹与实轴的交点；出射角、入射角；根轨迹与虚轴交点； 9)闭环极点和与积。 、 答：（ 1）频率特性具有明确的物理意义，它可以用实验的方法来确定，这对于难以列写微分方程 式的元部件或系统来说，具有重要的实际意义。 （ 2）由于频率响应法主要通过开环频率特性的图形对系统进行分析，因而具有形象直观和 计算量少的特点。 （ 3）频率响应法不仅适用于线性定常系统，而且还适用于传递函数不是有理 数的纯滞后系统 和 部分非线性系统的分析。 三、 （本题 10 分） 四、 （本题 15 分） )()(1)()()(43212124324321 GGGHGGHGGG GGGGsR sC ststs Sr )8.2(17.2,65.0,178.0 13 五、 （本题 15 分） ess=2 六、（本题 15 分） 1）稳定 . 2）稳定。 七、 （本题 15 分） sssG c 01 58.01 06 32.01)( 5、重庆三峡学院 06至 07学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 A卷（ 04 级 电信 1、 2、 3 班 ) 一、（本题 20 分）填空题 l自动控制是指 。 2开环对数幅频特性的低频段反映了系统的 ，中频段反映了系统的 和 ， 高频段反映了系统 。 3系统的频率特性是指 。 4根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 5非线性特性的描述函数定义为 。 6采样系统的脉冲传递函数定义为 。 7.开环幅相曲线的起始角为 ，终止角为 . 8.根据开环频率特性曲线绘制闭环频率特性曲线的方法有 ， ， 。 9. 若系统的线性部分的频率特性为 ()Gj ，非线性部分的描述函数为 ()NX，则由上面两个部分 构成的单位反馈 系统的特征方程为： 。 10.主导极点是指 。 五、 （本题 20 分） 选择题 1.若系统的相位截止频率为g，增益 截止频率为c，则 系统的幅值裕度为： a） 1( ) ( )ggG j H j； b） 1( ) ( )ccG j H j； c） 2 0 l g | ( ) ( ) |ccG j H j； d） 2 0 l g | ( ) ( ) |ggG j H j 2.控制系统的闭环频率特性指标为： a） c ； b）b ； c） | (0)|M ； d）mM。 3.对于标准的二阶系统，若n为定植，则当系统的阻尼比 增大时， 系统的上升时间rt将 a） 增大； b）减小 ； c）变长； d）缩短 14 4.串联迟后校正网络有： a） 1( ) , 11C b T sG s bTs； b） 1( ) , 11C b T sG s bTs； c） 1()CpiG s K Ts； d） ()c p dG s K K s 5. 对一个二阶系统来说，系统的最佳阻尼比为： a） 0 ； b） 1/ 2 ； c） 1； d） -0.707。 6.若系统的传递函数为 11()()mjjnvviiK s ss s s，则系统有 个无穷零点。 a） 0 ； b） n ； c） m ； d） nm . 7.PD控制器的表达式为： a） 12(1 )k k s ； b）12(1 )k k s ； c）121(1 )kks； d）1 2 3 1(1 )k k s k s 。 8. 二阶系统在谐振频率m处的 谐振峰值 ()mA为： a） 12 ； b） 212n ； c）2121； d） 21n。 9.消除系统结构不稳定的措施有： a） 改变积分性质； b）引入比例微分控制； c）引入速度反馈； d）减小开环系数。 10.下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯特图， P 为 G(s)的正实部极点数目，则其闭环系统 a） 稳定； b）不稳定； c）临界稳定； d）都不对。 二、（本题 15 分） 系统结构图如图所示，试求系统的闭环传递函数 C（ S） /R（ S） 。 1()Gs 2()Gs 4()Gs 3()Gs 15 ()Cs ()Rs 六、 （本题 15 分）闭环系统的动态结构图如图所示。 a) 若系统在单位阶跃输入时， 2 0 % , 1 . 8psMt，试确定参数 ,K 的取值； b) 若系统输入信号为 ( ) (1 )1( )r t t t ，试求系统稳态误差sse。 五、（本题 15 分）如图所示为实验获得的某个单位反馈（最小相位）系统的开环幅频特性曲线的渐近线，试确定系统的传递函数，并判断系统的稳定性。 六、（本题 15 分）已知单位反馈系统的开环传递函数为： () ( 0 . 2 1 ) ( 0 . 5 1 )KGs s s s 试设计一个串联校正装置，使校正后系统在斜波输入时的稳态误差 0.1sse ，相角裕量 50 ，3 .5 /C rad s 。 20 /dB dec40 /dB dec60 /dB dec()L2340lg 32K21ss()Rs ()Cs 16 重庆三峡学院 2006 至 2007 学年度 第 2 期 自动控制原理 课程考试试题 A卷评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 04 级 电子信息工程 专业 1、 2、 3 班（本科） 一、 （本题 20 分） 29、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。 30、 稳态精度，平稳性、快速性，对输入端高频信号的抑制能力。 31、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 32、 111miiniiK s zsp ， ,2,1,0,)12()()(11kkpszs ni imi i 5、11212111 ar c t a n BAX BAXYN 6、 ()() ()CzGz Rz 7、 ( / 2)v ， ( ) / 2nm 。 8、向量法， 等 M圆、等 N圆， Nichole图。 9、 1 ( ) ( ) 0N X G j 10、 如果系统中有一个极点（或一对复数极点）距虚轴最近，且附近没有闭环零点；而其它闭环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大 5 倍以上，则此系统的响应可近似地视为由这个（或这对）极点所产生。 二、 （本题 20 分） 1. a、 d ； 2. b、 c、 d ； 3. a、 c ； 4、 b、 c ； 5. b ； 6. d ； 7. b ； 8. c ； 9. a、 b ； 10. b 三、 （本题 15 分）2 4 3 4 1 2 42 3 2 4()( ) 1G G G G G G GCsR s G G G G 17 四、（本题 15 分） 1 3 . 3 6 , 0 . 2 , 0 . 2ssKe 五、（本题 15 分） 23()31( 1 ) ( 1 )2 23Gss s s 六、（本题 15 分） ( 0 . 6 3 9 1 ) (1 0 1 )()( 0 . 0 2 4 1 ) ( 2 4 1 )c ssGs 6、重庆三峡学院 06至 07学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 B卷（ 04 级 电信 1、 2、 3 班） 一、（本题 30 分）填空 l自动控制是指 。 2开环对数幅频特性的低频段反映了系统的 ，中频段反映了系统的 和 ， 高频段反映了系统 。 3系统的频率特性是指 。 4根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 5非线性特性的描述函数定义为 。 6采样系统的脉冲传递函数定义为 。 7.开环幅相曲线的起始角为 ，终止角为 . 8.根据开环频率特性曲线绘制闭环频率特性曲线的方法有 ， ， 。 9. 若系统的线性部分的频率特性为 ()Gj ，非线性部分的描述函数为 ()NX，则由上面两个部分 构成的单位反馈 系统的特征方程为： 。 10.主导极点是指 。 11.若系统的相位截止频率为g，则 系统的幅值裕度为 。 12.常用的系统闭环频率特性指标有 。 13. 对于标准二阶系统来说，系统的最佳阻尼比为： 。 14.已知某调速系统的特征方程式为： 4 3 22 3 4 5 0s s s s ，则特征方程有 个正实部的根。 15.二阶系统在谐振频率m处的 谐振峰值 ()mA为： 。 18 二、（本题 10 分）简述绘制系统根轨迹图的步骤。 三、（本题 15 分） 系统结构图如图所示，试求系统的闭环传递函数 C（ S） /R（ S） 。 四、（本题 15 分）已知系统的结构图，单位阶跃响应的超调量 % 16.3% ，峰值时间 1pt 秒。 试求： 1、确定参数 K 和 。 2、当输入信号为 ( ) 1.5r t t 时，系统的稳态误差。 五、（本题 15 分）如图所示为实验获得的幅值随频率变化的渐近线，试确定系统的传递函数。 L（ w） dB -20dB/dec 40 -40dB/dec 2.5 w 40lg0.625 -60dB/dec 六、（本题 15 分）已知单位反馈系统的开环传递函数为： () ( 0 .5 1 )KGs ss 试设计一个串联 校正装置，使校正后系统在斜波输入时的稳态误差 0.05sse ，相角裕量 50 。 K 10( 1)sss()Rs ()Cs-Rs() Cs()1Gs() 2Gs()1Hs()- 19 重庆三峡学院 2006 至 2007 学年度 第 2 期 自动控制原理 课程考试试题 B卷评分标准（ 04 级 电信 1、 2 班 ） 一、 （本题 30 分）填空 1、在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。 2、稳态精度，平稳性、快速性，对输入端高频信号的抑制能力。 3、线性 定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 4、 111miiniiK s zsp ， ,2,1,0,)12()()(11kkpszs ni imi i 5、11212111 ar c t a n BAX BAXYN 6、 ()() ()CzGz Rz 7、 ( / 2)v ， ( ) / 2nm 。改变积分性质，引入比例 -微分控制 8、向量法， 等 M圆、等 N圆， Nichole图。 9、 1 ( ) ( ) 0N X G j 10、 如果系统中有一个极点（或一对复数极点）距虚轴最近，且附近没有闭环零点；而其它闭环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大 5 倍以上，则此系统的响应可近似地视为由这个（或这对）极点所产生。 11. 2 0 l g | ( ) ( ) |ggG j H j. 12.b 、 | (0)|M 、mM. 13.1/ 2 . 14.2 个 . 15.2121. 二、 （本题 10 分） 答：分支数；连续性与对称性；起点与终点；实轴上的根轨迹；根轨迹的渐近线 20 根轨迹与实轴的交点；出射角、入射角；根轨迹与虚轴交点；（ 9)闭环极点和与积。 三、 （本题 15 分）12121211)( )( HGGGG GGsR sC 四、（本题 15 分） 1 . 3 1 6 , 0 . 2 6 3K 、 0.413sse 五、（本题 15 分）)0 2 5.01)(4.0( 2 5 0)( sssssG 六、（本题 15 分） ( 0 . 2 2 7 1 )()( 0 . 0 4 5 1 )c sGs s 7、重庆三峡学院 07 至 08学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 A卷（ 05 级 电信 1、 2、 3) 一、（本题 10 分）问答题 1）自动控制系统由哪几部分组成？ 2）自动控制系统的基本要求是什么？ 3）举一个自动控制在实际工程中应用的例子，并简单的说明其工作原理。 二、（本题 30 分）填空题 1. 标准二阶系统的最佳阻尼比为 。 a） 0 ； b） 1/ 2 ； c） 1； d） -0.707。 2.若系统的传递函数为11( ) ( ) / ( )m n vvjijiG s K s s s s s ，则系统有 个无穷零点。 a） 0 ； b） n ； c） m ； d） nm . 3.PD控制器可以表达为 。 a）12(1 )k k s； b）12(1 )k k s ； c）121(1 )kks； d）1 2 3 1(1 )k k s k s 。 4. 二阶系统在谐振频率m处的 谐振峰值 ()mA为 。 a） 1/2 ； b） 212n ； c） 21 / 2 1 ； d） 21n。 5.若一系统开环传递函数 G(s) 正实部极点数目为 1，半个奈奎斯特图绕（ -1， j0）点的圈数为 1，则其闭环系统 。 a）稳定； b）不稳定； c）临界稳定； d）都不对 6开环对数幅频特性的低频段反映了系统的 。 a)稳态精度； b)平稳性、快速性； c)对输入端高频信号的抑制能力； d)相位裕量 7 根轨迹的模值方程为 。 21 a) 111miiniiK s zsp； b) 11()1()miiniiK s zsp； c） 11()0()miiniiK s zsp； d） 110miiniiK s zsp 8设某系统传递函数11( ) ( ) / ( )m n vvjijiG s K s s s s s ，则开环幅相曲线的起始角为 。 a) ( / 2)v ； b) ( ) / 2nm ； c) /2 ； d) 00 9. 若非线性特性的描述函数为 ()NX， 线性部分的频率特性是 ()Gj ，则系统的闭环特征方程为 。 a） 1 ( ) ( ) 0N X G j； b） 1 ( ) ( ) 0N s G s ； c） 1 ( ) ( ) 0H s G s； d） 1 ( ) ( ) 0N j G j 10. 控制系统的闭环频 率特性指标是 。 a） c ； b）b ； c） ； d） % 。 11.若系统的相位截止频率为g，增益 截止频率为c，则 系统的幅值裕度为 。 a） 1( ) ( )ggG j H j； b） 1( ) ( )ccG j H j； c） 2 0 l g | ( ) ( ) |ccG j H j； d） 2 0 l g | ( ) ( ) |ggG j H j 12. 采样控制系统常用 进行描述。 a)传递函数； b) 描述函数； c）脉冲传递函数； d）差分方程。 13. 控制系统常见的非线性特性有 。 a)不灵敏区； b)饱和； c)间隙； d)摩擦 14.串联迟后 校正网络是 。 a） 1( ) , 11C b T sG s bTs； b） 1( ) , 11C b T sG s bTs； c） 1()CpiG s K Ts； d） ()c p dG s K K s 15.消除系统结构不稳定的措施有 。 a） 改变积分性质； b）引入比例微分控制； c）引入速度反馈； d）减小开环系数。 三、（本题 15 分）已知一系统由如下方程组组成： 1 1 1 7 82 2 1 6 31 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) X s G s R G s G s G s C sX s G s X s G s X s 3 2 5 3433 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )4 ) ( ) ( ) ( )X s X s G s C s G sC s G s X s 试绘制系统 系统结构图，并求出系统的闭环传递函数： ( ) / ( )C s R s 。 四、（本题 15 分）闭环系统的动态结构图如图所示。 c) 若系统在单位阶跃输入时， 2 0 % , 1 . 8psMt，试确定参数 ,K 的取值； d) 若系统输入信号为 ( ) (1 )1( )r t t t ，试求系统稳态误差sse。 22 五 、（本题 15 分）已知一单位反馈系统对数幅频特性渐近线曲线如下，要求： 1）确定系统的传递函数，并判断系统的稳定性。 2）若将对数幅频特性渐近线曲线向右平移 10 倍频程，讨论对系统阶跃响应的影响。 六、（本题 15 分）已知一单位反馈系统的开环传递函数为： ()( 1)KGs ss ，设计一个串联超前校正装置对系统进行校正。根据计算回答下列问题 : 1) 若要求系统校正后 ,系统在斜波输入时的稳态 误差 0.067sse ,则 K 值应为多少 ? 2) 若原系统 ()Gs开环频率特性的截止频率 3.9c , 系统能满足 45 的相位裕量吗 ?说明理由。 3) 若不满足 45 的相位裕量 , 试计算串联超前校正装置的分度系数 a . 4) 若校正装置之后 ,系统新的截止频率 5.7c , 试计算校正装置的时间常数 T . 20 /dB dec40 /dB dec40 /dB dec()L0.1200.2 14K21ss()Rs ()Cs 23 重庆三峡学院 2007 至 2008 学年度 第 2 期 自动控制原理 课程考试试题 A卷评分标准（ 05 级 电信 1、 2、 3 班） 一、 （本题 10 分） 1）控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象等。 2）稳定性、快速性、准确性。 3）如温度、压力控制，计算机磁盘控制等。 二、 （本题 30 分） 1. b ； 2. d ； 3. b ； 4. c ； 5. b； 6. a ； 7. a ； 8. a ； 9. a； 10.b； 11. ad ； 12. cd ； 13. abcd ； 14、 bc ； 15. ab 三、 （本题 15 分）1 2 3 42 8 6 3 4 5 1 2 3 4 7 8()( ) 1 ( )G G G GCsR s G G G G G G G G G G G G 四、（本题 15 分） 1 3 . 3 6 , 0 . 2 , 0 . 2ssKe 五、（本题 15 分） 2 ( 5 1 )()( 1 0 1 ) ( 0 . 2 5 1 )sGs s s s ，稳定， ,% 不变。 六、（本题 15 分） 15K ； 不能 ； 4.3a ； 0.08T . 24 8、重庆三峡学院 2007 至 2008 学年度第 2 期 自动控制原理 课程考试试题册 B卷（ 05 级 电信 1、 2、 3 班 ) 一、（本题 10 分）问答题 1、什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 2、什么是奈魁斯特判剧？ 二、（本题 30 分）填空题 1. 标准二阶系统的传递函数为： 221 / ( 2 1 )T s T s，则二阶系统的转则频率为 。 a） T ； b） 1/T ； c）n； d） 1/n。 2.若系统的传递函数为2( 3 )( 1)( 4 )Kss s s，则系统有 个无穷零点。 a） 0 ； b） 1 ； c） 2； d） 3. 3.设某个三型系统的开环增益为 K ，则该 系统 Bode图起始段渐进线与横轴交于 点 。 a） 3K ； b） K ； c） K ； d） 20lgK 。 4. 二阶系统在n处的幅值 ()nA为 。 a） 12 ； b） 212n ； c）2121； d） 21n。 5. 已知系统的闭环特征方程为： 5 4 3 2 16 3 2 0s s s s s s ，则该系统 。 a） 稳定； b）不稳定； c）临界稳定； d）都不对。 6非线性特性的描述函数定义为 。 a) 2211 11a r c t a nAB AN XB, b) ()() ()CzNz Rz, c) ()() ()CsNs Rs, d) 2211ABN X 25 7. 设某系统传递函数11( ) ( ) / ( )m n vvjijiG s K s s s s s ，则开环幅相曲线的终止角为 . a） ( / 2)v ； b） ( ) / 2nm ； c） /2n ； d） /2m 。 ， 8.控制系统的闭环频率特性指标为： a） c ； b）b ； c） % ； d） 。 9.对于标准的二阶系统，若n为定植，则当系统的阻尼比 增大时， 系 统的上升时间rt将 a） 增大； b）减小 ； c）不变； d）缩短 10.消除系统结构不稳定的措施有： a）增大开环增益系数； b）引入比例微分控制； c）引入速度反馈； d）减小开环增益系数。 11. 开环对数幅频特性中频段反映了系统的 。 a)稳态精度； b)平稳性、快速性； c)抑制高频干扰的能力； d)稳定性 12设系统的传递函数为 ()s ，则 系统的频率特性是 。 a) ()s ； b) ()j ； c) ()j ； d) ()j 13 若一系统开环传递函数 G(s) 正实部极点数目为 1，半个奈奎斯特图绕（ -1， j0）点的圈数为 1，则其闭环系统 。 a）稳定； b）不稳定； c）临界稳定； d）都不对 14.根据开环频率特性曲线绘制闭环频率特性曲线的方法有 。 a)向量法； b)等 M圆、等 N圆； c)Nichole图； d)根轨迹法 15、 如果系统中有一个极点（或一对复数极点）距虚轴最近，且附近没有闭环零点；而其它闭环极点与虚轴的距离都比该极点与虚轴距离大 5 倍以上，则此系统的响应可近似地视为由这个（或这对）极点所产生。这种分析系统的方法称为 。 a)时域分析法； b) 频域分析法 ； c)主导极点法； d)根轨迹法 三、（本题 15 分）已知系统的微分方程如下： 112 1 13 2 51)2)3)x r c nx K xx x x 435 4 2 2054)5)6)T x xx x K nK x c c 式中，0 1 2, , ,K K K T为正常数，要求： 1）建立 系统结构图； 2）求出系统的 闭环 传递函数： ( ) / ( )C s R s 。 26 四、 （本题 15 分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为： () ( 1 0 )KGs s T s 1）当 160K ， 0.25T 时，试求系统的的阻尼比 、无阻尼自然频率n和动态性能指标 % 和 st 。 2）当输入信号为 2( ) 1 2r t t t 时，试求系统稳态误差。 五、（本题 15 分）已知某个单位反馈系统的开环传递函 数为 : 27 . 5 ( / 3 1 )() ( / 2 1 ) ( / 2 / 2 1 )sGs s s s s , 试绘制： 1）开环幅频特性曲线的渐近线图； 2）开环相频特性曲线的概略图；。 六、（本题 15 分）已知单位反馈系统的开环传递函数为： )2( 4)( ss KsG 试设计一个串联超前校正环节，使校正后系统的速度误差系数 120 sKv，相角裕量 50 。 27 重庆三峡学院 07至 08学年度 第 2 期 自动 控制原理 课程考试试题 B卷评分标准（ 05 级 电信 1、 2、 3 班） 一、 （本题 20 分） 、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制。 特点： 1）由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制； 2）对系统外界扰动和内部参数变化具有一定的抑制能力，因而控制精度较高； 3）若系统内部元件参数配合不当，可能产生振荡。 2、如果开环传递函 )()( sGsH 在 s右半平面内有 k个极点，并且 常数 )()(1lim sHsGs，则为了使闭环系统稳定，当 从 变到 时， )()( jHjG 的轨迹必须反时针包围 -1+j0 点 k 次（ Z=P-N）。 二、 （本题 20 分） 1. b ； 2. d ； 3. a ； 4. a ； 5. b； 6. b ； 7. b ； 8. b ； 9. a ； 10. b； 11. b ； 12. d ； 13. b ； 14、 abc ； 15. b 三、 （本题 15 分）103210()( ) ( 1 )KKCsR s T s T s s K K 四、（本题 15 分） 2 5 . 3 , 0 . 7 9 , 0 . 2 , 0 . 4 1 , 1 . 7 %n p rtt ，sse 五、（本题 15 分） 六、（本题 15 分）sssssG 0 54.01 2 77.014.18 4.42.4)( 28 9、重庆三峡学院 2008 至 2009 学年度第 1 期 自动控制原理 课程考试试题册 A卷 （ 06 级 化工工艺） 一、（本题 20 分）填空题 l 自动控制是指 。 2开环对数幅频特性的低频段反映了系统的 ，中频段反映了系统的 和 ， 高频段反映了系统 。 3系统的频率特性是指 。 4根轨迹的 模值方程为 ,相角方程为 。 5非线性特性的描述函数定义为 。 6.采样系统的脉冲传递函数定义为 。 7.开环幅相曲线的起始角为 ，终止角为 . 8.根据开环频率特性曲线绘制闭环频率特性曲线的方法有 ， ， 。 9.若系统的线性部分的频率特性为 ()Gj ，非线性部分的描述函数为 ()NX，则由上面两个部分 构成的单位反馈 系统的特征方程为： 。 10. 判断 采样系统 稳定性方法有： 。 二 、（ 本题 20 分） 完成下列两题： 1） 某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压rU是系统的输入量，箱体内液体的实际温度 为输出量，插入箱体内的热电偶的输出 U与 成正比。试分析该系统的工作原理并画出方框图。 2） 系统结构图如图所示，试求系统的闭环传递函数 C（ S） /R（ S） 。 R（ S） C（ S） 三 、（本题 20 分） 系统结构如图所示，试求系统的超调量 % 和调节时间st。 H1 H2 G1 G1 G4 G2 G3 G1 H3 29 四、（本题 20 分 ） 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ()( 0 . 1 1 ) ( 0 . 2 1 )KGSs s s ， 试求： 1）使系 统稳定的 K 值； 2）若 r(t) = 2t 2 时，要求系统的稳态误差为 0.25，问 K 应取何值？ 五、（本题 20 分） 已知最小相位系统的开环对数幅频特性 )(L 和串联校正装置的对数幅频特性 ()cL ，如图所示： （ 1） 写出原系统的开环传递函数 ()Gs， 并求其相角裕度； （ 2） 写出校正 装置的传递函数 ()CGs； （ 3） 画出校正后系统的开环对数幅频特性 )(L ，并求其相角裕度 。 )(L 50db -20 40db 30db 10db -40 0 0.01 0.1 0.32 1 10 20 -20db -60 -30db -40db )(C L C（ S） )5(25ss R（ S） 30 重庆三峡学院 2008 至 2009 学年度 第 1 期 自动控制原理 课程考试试题 A卷评分标准 命题人 廖祥学 使用于 化 工 院（系） 05 级 化工工艺 专业 1 班（本科） 一、 （本题 20 分） 1、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运 行，使之达到一定的状态和性能。 2、稳态精度，平稳性、快速性，对输入端高频信号的抑制能力。 3、线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 4、 111miiniiK s zsp ， ,2,1,0,)12()()(11kkpszs ni imi i 5、11212111 ar c t a n BAX BAXYN 6、 ()() ()CzGz Rz 7、 ( / 2)v ， ( ) / 2nm 。 8、向量法， 等 M圆、等 N圆， Nichole图。 9、 1 ( ) ( ) 0N X G j 10、朱利判据、劳斯判据 。 二、 （本题 20 分） 1） 2） 3432123214343211)( )( HGGGGHGGHGG GGGGsR sC 三、 （本题 20 分） % 1 6 . 3 1 . 4 s s t 四、 （本题 20 分） （ 1） 0 15K ， （ 2） K=8 五、（本题 20 分） （ 1） ( 1 ) ( 1 )1 0 2 0KGSSS K=100 033.4 ； (2) 3 .1 2 5 11 0 0 1c SG S (3) 01 0 0 ( 3 . 1 2 5 1 ) , 5 7 . 7( 1 ) ( 1 ) ( 1 0 0 1 )1 0 2 0cSGGSSSS 。 31 重庆三峡学院 2008 至 2009 学年度第 1 期 自动控制原理 课程考查试题册 B卷 （ 06 级 化工工艺 ） 一、（本题 20 分）填空题 l什么是自动控制 ? 一个自动控制系统由哪几部分组成 ? 2 什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 3. 开环对数幅频特性的低频段、中频段和高频段与系统的性能有什么联系 ? 4. 简述控制系统串联超前校正装置设计的步 骤。 二、 （本题 20 分） 1）设某系统的特征方程式为： 0103.25175.41 423 sss ，试用劳斯判据判别系统的稳定性。 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯待图， P 为 G(s)的正实部极点数目，判定闭环系统的稳定性。 三、（本题 20 分 ）已知单位反馈系统的开环传递函数为 )1( 1)( sssG 试求该系统的上升时间 rt 、峰值时间pt、超调量 % 和调整时间st。 四 、 （本题 20 分 ） 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 ()( 0 . 1 1 ) ( 0 . 2 1 )KGSs s s ， 试求： 1）使系统稳定的 K 值； 2）若 r(t) = 2t 2 时，要求系统的稳态误差为 0.25，问 K 应取何值 。 五、（本题 20 分） 已知一单位反馈系统的开环传递函数为： ()( 1)KGs ss ,根据计算回答下列问题 : 1) 若要求系统校正后 ,系统在斜波输入时的稳态误差 0.067sse ,则 K 值应为多少 ? 2) 若原系统 ()Gs开环频率特性的截止频率 3.9c , 系统能满足 45 的相位裕量吗 ?说明其中的理由。 32 重庆三峡学院 2008 至 2009 学年度 第 1 期 自动控制原理 课程考查试题 B卷评分标准 命题人 廖祥学 使用于 化 工 院（系） 06 级 化工工艺 专业 1 班（本科） 一、 （本题 20 分） 1、答：在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一定的状态和性能。稳态精度，平稳性、快速性，对输入端高频信号的抑制能力。 2、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制。 闭环控制系统的特点是： 1）由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制； 2）对系统外界扰动和内部参数变化具有一定的抑制能力，因而控制精度较高； 3）若系统内部元件参数配 合不当，可能产生振荡。 3、答：线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 4、答：）根据系统对稳态指标的要求确定开环增益； ）根据确定的定开环增益，绘制原系统 Bode 图，并确定其相位裕量 ； ）根据性能指标要求的相位裕量 和实际的相位裕量 ，确定最大超前相角 m； ）根据确定的m，按式：mm sin1 sin1 ，计算出 。 ）在未校正系统对数幅频特性曲线上找到幅频值为 20lg 的点，选定对应的频率为超前校正装置的m( )。 ）根据确定的m，确定校正装置的转折频率 : ,1 m ,/2 m）校验系统的相位裕量，若不满足要求，则增大，从）重新计算。 二、 （本题 20 分） 1）不稳定， 2）不稳定。 三、 （本题 20 分） str 42.2 、 stp 63.3、 %16% 、 sts 6或 sts 8 四、 （本题 20 分） （ 1） 0 15K （ 2） K=8 五、（本题 20 分） 15K ； 不能 ； 33 第二章 补考试题 1、 自动控制原理 05至 06学年度第 2 期 02 级 课程补考试题册 一、（本题 20 分）填空 l自动控制是 。 2一个反馈控制系统通常由 、 、 、 、 、 等几个部分组成。 3按给定量的运动规律，控制系统可分为 、 、 。 4系统的频率特性是指 。 5 PID控制器输入输出关系表达使为： u（ t） = 。 二、（本题 30 分）简单回答下列问题 1、什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 2、 Bode 图的 低频段、中频段、高频段反映了 控制 系统 的什么特性？ 3、简述控制系统串联超前校正装置设计的步骤。 三、（本题 10 分） 某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压 ur是系统的输入量，箱体内液体的实际温度为输出量，插入箱体内的热电偶的输出 U 与成正比。试分析该系统的工作原理并画出方框图。 三、（本题 10 分）已知系统的闭环特征方程为， 0236 12345 ssssss 四、 （本题 15 分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 34 )5.34( 1000)( sssG 试求系 统的 %., sp tt 五、（本题 15 分）某系统的开环传递函数为： )11.0)(12( )15.0(100)( sss ssG 试画出系统的 Bode 图。 35 自动控制原理 05至 06学年度第 2 期 02 级 课程补考试题评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 03 级 应用电子技术 专业 1 班（专科 ） 一、 （ 本题 20 分） 33、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一 定的状态和性能。 34、 控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。 35、 随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统。 36、 稳定性、快速性、准确性。 37、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响应中起主导作用，而其它极点 距离虚轴较远，可以近似忽略。 、稳态精度，平稳性、快速性，对输入段高频信号的抑制能力。 、 串联校正，反馈校正。 9、 G（ Z） =C（ Z） /R（ Z） 。 10、 )()()()(0 teKdeKteKtu dtdDtIP 二、 （本题 40 分） 、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制。 闭环控制系统的特点是： 1）由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制； 2）对系统外界扰动和内部参 数变化具有一定的抑制能力，因而控制精度较高； 3）若系统内部元件参数配合不当，可能产生振荡。 2、答： PID 控制就是对偏差信号 e(t)进行比例、积分、微分运算后，形成 的一种控制规律。它的特点是： ）在系统的低频段， PID 控制器中积分器部分的作用，将使对数幅频特性的斜率增加，使系统无静差度提高，从而改善系统的稳态性能 .）在系统的中频段， PID 控制器中微分器部分的作用，将使系统相位裕量增加，也使得系统的穿越频率增加，从而改善系统的动态性能 .）在系统的高频段， PID控制器中微分器部分的作用，将使系统的高频幅值增加，抗高频干扰的能力降低。 3、答： 1）串联超前校正主要针对系统频率特性的中频段进行校正，使校正后幅频特性曲线的中频段斜率为 -20dB/dec，并有足够的相 位裕量。 2）串联超前校正会使系统的穿越频率增加，这表明校正后系统的频带变宽，瞬态响应速度变快，但系统抗高频干扰的能力也变差。 3）串联超前校正很难使原系统的低频特性得到改善，若想用提高增益的办法使低频段上移，则由于整个幅频特性曲线的上移，将使系统的平稳性变差，抗高频噪声的能力也将被削弱。 4）当未校正系统的相频特性曲线在穿越频率附近急剧下降时，由穿越频率的增加而带来的系统相角滞后量，将超过由相位超前特性所引起的相角超前量。此时，若用单级的超前校正网络来校正，收效不大。 5）串联超前校正主要用于系统的稳态性能已符合 要求，而动态性能有待改善的场合。 4、答：）根据系统对稳态指标的要求确定开环增益；）根据确定的定开环增益，绘制原系统 Bode图，并确定其相位裕量 ；）根据性能指标要求的相位裕量 和实际的相位裕量 ，确定最大超前相角 m；）根据确定的m，按式：mm sin1 sin1 ，计算出 。）在未校正系统对数幅频特性曲线上找到幅频值为 20lg 的点，选定对应的频率为超前校正装置的m( )。）根据确定的m，确定校正装置的转折频率 : ,1 m ,/2 m）校验系统的相位裕量，若不满足要 求，则增大， 36 从）重新计算。 四、 （本题 15 分）不稳定。 五、 （本题 15 分） 0.12； 0.17； 13%。 六、 （本题 10 分） 2、重庆三峡学院 2006 至 2007 学年度第 1 期 自动控制原理 课程重修考试题册 03 级 试题使用对象 ： 物理与电子信息 院（系） 电子信息工程 专业（本科 ) 命题人： 廖祥学 考试用时 120 分钟 答题方式采用： 闭卷 说明： 1、答题请使用黑色或蓝色的钢笔、圆珠笔在答题纸上书写工整。 2、考生应在答题纸上答题，在此卷上答题作废。 七、 （本题 20 分）填空 l自动控制是 。 2反馈控制的基本原理是 。 3一个反馈控制系统通常由 、 、 、 、 、 等几个部分组成。 4按给定量的运动规律，控制系统可分为 、 、 。 5系统的频率特性是指 。 6一个设计性能良好的控制系统，应当满足 、 、 三个方面的要求。 7根轨迹的模值方程为 ,相角方程为 。 8对于高阶系统，系统主导极点是指 。 9采样系统的脉冲传递函数定义为： 。 10 PID控制器输入输出关系表达使为： u（ t） = 。 二、（本题 30 分）简单回答下列问题 37 1、什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 2、 Bode 图的 低频段、中频段、高频段反映了 控制 系统 的什么特性？ 3、简述控制系统串联超前校正装置设计的步骤。 三、（本题 10 分） 某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压 ur是系统的输入量，箱体内液体的实际温度为输出量，插入箱体内的热电偶的输出 U 与成正比。试分析该系统的工作原理并画出方框图。 三、（本题 10 分）已知系统的闭环特征方程为， 0236 12345 ssssss 四、 （本题 15 分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： )5.34( 1000)( sssG 试求系统的 %., sp tt 五、（本题 15 分）某系统的开环传递函数为： )11.0)(12( )15.0(100)( sss ssG 试画出系统的 Bode 图。 38 重庆三峡学院 2005 至 2006 学年度 第 1 期 自动控制原理 课程补考试 题评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 03 级 应用电子技术 专业 1 班（专科 ） 一、 （本题 20 分） 38、 在没有人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一 定的状态和性能。 39、 控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。 40、 随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统。 41、 稳定性、快速性、准确性。 42、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响 应中起主导作用，而其它极点 距离虚轴较远，可以近似忽略。 、稳态精度，平稳性、快速性，对输入段高频信号的抑制能力。 、串联校正，反馈校正。 9、 G（ Z） =C（ Z） /R（ Z） 。 10、 )()()()(0 teKdeKteKtu dtdDtIP 二、 （本题 40 分） 、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制。 闭环控制系统的特点是： 1）由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制； 2）对系统外界扰动和内部参 数变化具有一定的抑制能力，因而控制精度较高 ； 3）若系统内部元件参数配合不当，可能产生振荡。 2、答： PID 控制就是对偏差信号 e(t)进行比例、积分、微分运算后，形成的一种控制规律。它的特点是： ）在系统的低频段， PID 控制器中积分器部分的作用，将使对数幅频特性的斜率增加，使系统无静差度提高，从而改善系统的稳态性能 .）在系统的中频段， PID 控制器中微分器部分的作用，将使系统相位裕量增加，也使得系统的穿越频率增加，从而改善系统的动态性能 .）在系统的高频段， PID控制器中微分器部分的作用，将使系统的高频幅值增加，抗高频干扰的能力降低。 39 3、答 ： 1）串联超前校正主要针对系统频率特性的中频段进行校正，使校正后幅频特性曲线的中频段斜率为 -20dB/dec，并有足够的相位裕量。 2）串联超前校正会使系统的穿越频率增加，这表明校正后系统的频带变宽，瞬态响应速度变快，但系统抗高频干扰的能力也变差。 3）串联超前校正很难使原系统的低频特性得到改善，若想用提高增益的办法使低频段上移，则由于整个幅频特性曲线的上移，将使系统的平稳性变差，抗高频噪声的能力也将被削弱。 4）当未校正系统的相频特性曲线在穿越频率附近急剧下降时，由穿越频率的增加而带来的系统相角滞后量，将超过由 相位超前特性所引起的相角超前量。此时，若用单级的超前校正网络来校正，收效不大。 5）串联超前校正主要用于系统的稳态性能已符合要求，而动态性能有待改善的场合。 4、答：）根据系统对稳态指标的要求确定开环增益；）根据确定的定开环增益，绘制原系统 Bode图，并确定其相位裕量 ；）根据性能指标要求的相位裕量 和实际的相位裕量 ，确定最大超前相角 m；）根据确定的m，按式：mm sin1 sin1 ，计算出 。）在未校正系统对数幅频特性曲线上找到幅频值为 20lg 的点，选定对应的频率为超前校正装置的m( )。）根据确定的m，确定校正装置的转折频率 : ,1 m ,/2 m）校验系统的相位裕量，若不满足要求，则增大，从）重新计算。 四、 （本题 15 分）不稳定。 五、 （本题 15 分） 0.12； 0.17； 13%。 六、 （本题 10 分） 3、重庆三峡学院 2007 至 2008 学年度第 1 期 自动控制原理 课程补考试题册 04 级 一、填空（本题共 30 分） l自动控制是 。 2一个反馈控制系统通常由 、 、 、 、 、 等几个部分组成。 3按给定量的运动规律，控制系统可分为 、 、 。 4系统的频率特性是指 。 6对于高阶系统，系统主导极点 是指 。 7开环对数频率特性的低频段反映了系统的 ，中频段反映了系统的 和 ，高频段反映了系统 。 8控制系统校正的主要方法有： 和 。 9采样系统的脉冲传递函数定义： 。 10 PID控制器的表达 式为： u（ t） = 。 40 二、（本题 20 分）简单回答下列问题 1、什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 2、简述控制系统串联超前校正装置设计的步骤。 3、控制系统稳定性的含义是什么？如何判断系统的稳定性？ 三、 （本题 10 分） 某工业过程温度控制系统如图所示，电位器上设定的电压 ur是系统的输入量，箱体内液体的实际温度为输出量，插入箱体内的热电偶的输出 U 与成正比。试分析该系统的工作原理，并画出系统的方框图。 四、（本题 10 分） 系统结构图如图所示，试 求系统的闭环传递函数 C（ S） /R（ S） 。 五、（本题 15 分）已知系统的闭环传递函数为：2() (1 )dKs s K K s K ，若系统在单位阶跃输入时的超调量 % 为 0.2，峰值时间pt为 1 秒，试确定系统参数 K 和dK的数值，并计算此时系统的上升时间rt和调节时间st。 六、（本题 15 分）已知最小相位系统的开环传递函数为：21 0 ( 0 . 2 )() ( 0 . 1 ) 1 5sGs s s s （）， 试画出系统对数幅频特性渐近曲线图。 -Rs() Cs()1Gs() 2Gs()1Hs()- 41 重庆三峡学院 2005 至 2006 学年度 第 1 期 自动控制原理 课程补考试题评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 03 级 应用电子技术 专业 1 班（专科 ） 一、 （本题 20 分） 43、 在没有 人直接干预的情况下，通过控制装置使被控对象或过程自动按照预定的规律运行，使之达到一 定的状态和性能。 44、 控制器、测量装置、比较装置、参考输入变换装置、执行机构、被控对象。 45、 随动控制系统、定值控制系统、程序控制系统。 46、 稳定性、快速性、准确性。 47、 线性定常系统，在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的复数比。 、有一个或两个闭环极点距离虚轴最近，这些极点在该高阶系统时间响应中起主导作用，而其它极点 距离虚轴较远，可以近似忽略。 、稳态精度，平稳性、快速性，对输入段高频信号的抑制能力。 、串联校正，反馈校正。 9、 G（ Z） =C（ Z） /R（ Z） 。 10、 )()()()(0 teKdeKteKtu dtdDtIP 二、 （本题 20 分） 、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制。 闭环控制系统的特点是： 1）由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制； 2）对系统外界扰动和内部参 数变化具有一定的抑制能力，因而控制精度较高； 3）若系统内部元件参数配合不当，可能产生振荡。 42 2、答：）根据系统对稳态指标的要求确定开环增益；）根据确定的定开环增益，绘制原系统 Bode图，并确定其相位裕量 ；）根据性能指标要求的相位裕量 和实际的相位裕量 ，确定最大超前相角 m；）根据确定的m，按式：mm sin1 sin1 ，计算出 。）在未校正系统对数幅频特性曲线上找到幅频值为 20lg 的点，选定对应的频率为超前校正装置的m( )。）根据确定的m，确定校正装置的转折频率 : ,1 m ,/2 m）校验系统的相位裕量，若不满足要求，则增大，从）重新计算。 三、 （本题 15 分） 0 . 1 7 8 , 1 2 . 5dKK 四、（本题 15 分）12121211)( )( HGGGG GGsR sC 五、 （本题 15 分） 0.05sse 六、 （本题 15 分） 4、重庆三峡学院 2007 至 2008 学年度第 2 期 自动控制原理 课程毕业生清理考试试题册 04 级 八、 （本题 20 分）简单回答下列问题 1、什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 2、简述控制系统串联超前校正装置设计的步骤。 九、 （本题 15 分）设位置控制系统的闭环传递函数为： 21000() 3 4 . 5 1 0 0 0s ss 试求系统的上升时间 rt 、峰值时间pt、超调量 % 和调整时间st。 三、 （本题 15 分）试判断下列问题闭环系统的稳定性 : 1) 设某系统的特征方程式为： 4322 4 8 1 0 0s s s s ， 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯待图， P 为 G(s)的正实部极点数目。 43 四、（本题 15 分）已知单位反馈系统的开传递函数为：1210() ( 1 ) ( 1 )Gs s T s T s ，试计算在参考输入信号 ( ) 0.5r t a t 作用下的稳态误差。 五、（本题 15 分）已知某个单位反馈系统的开环传递函数为 :20 . 1 (1 0 1 )() ( 1 )sGs ss , 试画出系统的开环幅频特性曲线的渐近线图。 六、（本题分）已知系统的开环幅率特性曲线如图所示，试求系统的开环传递函数，并计算系统 的相位裕量。 L(w)dB -40dB/dec 20lg4 -20dB/dec 100 w 20 -40dB/dec 44 重庆三峡学院 2005 至 2006 学年度 第 1 期 自动控制原理 课程补考试题评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 03 级 应用电子技术 专业 1 班（专科 ） 一、 （本题 20 分） 、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制。 闭环控制系统的特点是： 1）由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制； 2）对系统外界扰动和内部参 数变化具有一定的抑制能力，因而控制精度较高； 3）若系统内部元件参数配合不当，可能产生振荡。 2、答：）根据系统对稳态指标的要求确定开环增益；）根据确定的定开环增益，绘制原系统 Bode图，并确定其相位裕量 ；）根据性能指标要求的相位裕量 和实际的相位裕量 ，确定最大超前相角 m；）根据确定的m，按式：mm sin1 sin1 ，计算出 。）在未校正系统对数幅频特性曲线上找到幅频值为 20lg 的点，选定对应的频率为超前校正装置的m( )。）根据确定的m，确定校正装置的转折频率 : ,1 m ,/2 m）校验系统的相位裕量，若不满足要求，则增大，从）重新计算。 二、 （本题 15 分） str 081.0 、 stp 119.0、 %13% 、 sts 174.0。 三、（本题 15 分）不稳定 ,不稳定 四、 （本题 15 分） 0.05sse 五、（本题 15 分） 六、 （本题 20 分）)101.0( )11.0(400)( 2 ss ssG 2.54 45 重庆三峡学院 2007 至 2008 学年度第 2 期 自动控制原理 课程毕业生清理考试试题册 试题使用对象 ： 物理与电子信息 院（系） 04 级 电子信息工程 专业（本科 ) 命题人： 廖祥学 考试用时 120 分钟 答题方式采用： 闭卷 说明： 1、答题请使用黑色或蓝色的钢笔、圆珠笔在答题纸上书写工整。 2、考生应在答题纸上答题，在此卷上答题作废。 十、 （本题 20 分）简单回答下列问题 1、什么是闭环控制？闭环控制有什么优缺点？ 2、简述控制系统串联超前校正装置设计的步骤。 十一、 （本题 15 分）设位置控制系统的闭环传递函数为： 21000() 3 4 . 5 1 0 0 0s ss 试求系统的上升时间 rt 、峰值时间pt、超调量 % 和调整时间st。 三、 （本题 15 分）试判断下列问题闭环系统的稳定性 : 1) 设某系统的特征方程式为： 4322 4 8 1 0 0s s s s ， 2）下图表示开环传递函数 G(s)的奈奎斯待图， P 为 G(s)的正实部极点数目。 四、（本题 15 分）已知单位反馈系统的开环传递函数为：1210() ( 1 ) ( 1 )Gs s T s T s ，试计算在参考输入信号 ( ) 0.5r t a t 作用下 的稳态误差。 46 五、（本题 15 分）已知某个单位反馈系统的开环传递函数为 :20 . 1 (1 0 1 )() ( 1 )sGs ss , 试画出系统的开环幅频特性曲线的渐近线图。 六、（本题 20 分）已知系统的开环幅率特性曲线如图所示，试求系统的开环传递函数，并计算系统 的相位裕量。 L(w)dB -40dB/dec 20lg4 -20dB/dec 100 w 20 -40dB/dec 47 重庆三峡学院 2007 至 2008 学年度 第 2 期 自动控制原理 课程补考试题评分标准 命题人 廖祥学 使用于 物理与电子信息 院（系） 04 级 应用电子技术 专业 1 班（本科 ） 一、 （本题 20 分） 、答：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，即有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环 控制。 闭环控制系统的特点是： 1）由负反馈构成闭