自动控制原理题目含问题详解

1、实用标准自动控制原理复习参考资料、基本知识11、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 输入量与反馈量的差值进行的。2、闭环控制系统又称为 反馈控制系统。3、在经典控制理论中主要采用的数学模型是微分方程、传递函数、结构框图和文案大全信号流图。4、自动控制系统按输入量的变化规律可分为恒值控制系统、随动控制系统与程序控制系统。5、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。6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。7、两个传递函数分别为G(s)与G(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递

2、函数为G(s)*G 2(s)。8、系统前向通道传递函数为 G( s)，其正反馈的传递函数为H( s)，则其闭环传 递函数为 G (S)/(1- G (S) H (S)。9、单位负反馈系统的前向通道传递函数为G(S)，则闭环传递函数为G(S)/(1 +10、典型二阶系统中，£ =0.707时，称该系统处于 二阶工程最佳 状态，此时超调量为 4.3%。11、应用劳斯判据判断系统稳定性,劳斯表中第一列数据 全部为正数，则系统稳 定。12、线性系统稳定的充要条件是所有闭环特征方程的根的实部均为负，即都分布 在S平面的左平面。13、随动系统的稳态误差主要来源于 给定信号，恒值系统的稳态误差主要

3、来源于 扰动信号。14、对于有稳态误差的系统，在前向通道中串联 比例积分环节，系统误差将变为 零。15、系统稳态误差分为 给定稳态误差和扰动稳态误差 两种。16、对于一个有稳态误差的系统， 增大系统增益则稳态误差将减小。17、对于典型二阶系统， 惯性时间常数T愈大则系统的快速性愈差。18、应用频域分析法，穿越频率越大，则对应时域指标 ts越小，即快速性越好 19最小相位系统 是指S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点。20、按照校正装置在系统中的不同位置，系统校正可分为串联校正、反馈校正、 补偿校正与复合校正四种。21、对于线性系统，相位裕量愈大则系统的相对稳定性越好 。22、根据校正装置的

4、相位特性，比例微分调节器属于相位超前校正装置，比例积 分调节器属于相位滞后校正装置，PID调节器属于相位滞后-超前校正装置。23、PID调节中的P指的是比例控制器，I是积分控制器，D是微分控制器。24、离散系统中信号的最高频谱为3max则采样频率3 s应保证s>=2 max 条件。26、在离散控制系统分析方法中，把差分方程变为代数方程的数学方法为 Z变换。27、离散系统中，两个传递函数分别为 G(s)与G(s)的环节，以串联方式连接,连接点有采样开关，其等效传递脉冲函数为Q(z)G2(z);连接点没有采样开关, 其等效传递脉冲函数为G_G。28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开

5、环控制系统与闭环控制系统。29、家用空调温度控制、电梯速度控制等系统属于闭环控制系统:30、经典控制理论的分析方法主要有时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、基本知识21、开环控制系统的的特征是没有(A.执行环节B.给定环节2、A、3、C.反馈环节D.放大环节闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的(低频段B、中频段C 、咼频段、均无关若系统的开环传递函数为5050 ，则它的开环增益为(s(5s +10)A.5B.10C.50D.1004、已知系统的开环传递函数为丽爺），则该系统的开环增益为（）5、A、6、50、25、10开环频域性能指标中的相角裕度Y对应时域性能指标（超调b% B 、稳

6、态误差ess C、调整时间tsD、峰值时间t p一般为使系统有较好的稳定性，希望相位裕量Y为（7、D.60。90°A.0 15°B.15。30°C.30。60° 若系统的传递函数在右半S平面上没有零点和极点，则该系统称作（A.非最小相位系统B.最小相位系统C.不稳定系统D.振荡系统8、关于传递函数，错误的说法是（）传递函数只适用于线性定常系统;传递函数不仅取决于系统的结构与参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响;传递函数一般是为复变量s的真分式;闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。9、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 （）A、增加积分环节、提高系统

7、的开环增益C、增加微分环节、引入扰动补偿10、某系统的传递函数是G（s）=1Y，则该可看成由（A.比例、延时B.11、某系统的传递函数是A.比例、积分B.e2s +1惯性、导前 C.惯性、延时1Gfe ）=，则可等效为（s（s + 1）积分、惯性 C.惯性、微分）环节串联而成。D.D.惯性、比例）环节串联。微分、比例）进行校正。12、为了消除存在稳态误差的系统的误差，可采用串联（A.比例校正装置B.比例微分校正装置C.微分校正装置D.比例积分校正装置13、若某最小相位系统的相角裕度丫 >0，则下列说法正确的是（）。A、不稳定;、只有当幅值裕度kg：>1时才稳定;C、稳定;、不能判用

8、相角裕度判断系统的稳定性。14、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15、稳态误差ess与误差信号E（s）的函数关系为（）A. ess =lim E(s) s*B.ess = lim sE(s)C. ess =lim E(s)D.essismsE(s)16、若某串联校正装置的传递函数为A超前校正B 、滞后校正101，则该校正装置属于（）。100S + 1C 、滞后-超前校正 D 、不能判断17、对于离散控制系统，下例说法错误的是（A.计算机控制系统是离散控制系统的一种形式B.脉冲传递函数与采样开关的位置有关C. Z变换是拉普拉斯变换的一

9、种特殊形式D.零阶保持器是信号采样装置18、对于离散控制系统，下例说法错误的是A.脉冲传递函数与采样开关的位置有关B.零阶保持器是信号复现元件C.拉普拉斯变换的定理不适用于 Z变换D.采样定理又称香农定理19、.当输入为单位斜坡且系统为单位负反馈时，对于II型系统其稳态误差为A.OB.0.1/C.1/D.20、II型系统的对数幅频特性的低频段渐近线斜率为（A. - 60 (dB/dec) B. - 40 (dB/dec) C. - 20 (dB/dec)D.0(dB/dec)21、某串联校正装置的传递函数为瓷#，当卩>1时'该装置为（校正装置。A.相位超前B.相位滞后C.相位滞后

10、-超前22、开环频域性能指标中的相角裕度D.参数量过少，无法判定Y对应时域性能指标（）。A、超调b % B 、稳态误差ess C 、调整时间ts D、峰值时间t p23、若某最小相位系统的相角裕度>0'，则下列说法正确的是（）。A、不稳定;、只有当幅值裕度kg A 1时才稳定;C稳定;、不能判用相角裕度判断系统的稳定性。24、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果A增加开环极点；C增加开环零点；D25. 最小相位系统的开环增益越大，其(A.振荡次数越多、在积分环节外加单位负反馈;、引入串联超前校正装置。26. 稳态误差ess与误差信号B.稳定裕量越大E(s)的函数关系为(C.)相

11、位变化越小D.)稳态误差越小A. ess = lim E(s)B.ess=lim sE(s)C. ess = lim E(s)s-pCD.ess二 smsE(s)27. 一阶微分环节 G(s)=1+Ts，当频率A.45 °B.-45°C.9028. 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.29. 某典型环节的传递函数是G(s)=15s + 11=时，则相频特性OZG(jc)为(D.-90)反馈元件，则该环节是(A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.30. 在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的(A.是一种相位超前校正装置C.使系统的稳定性能

12、得到改善D.放大元件微分环节)B.能影响系统开环幅频特性的高频段D.使系统的稳态精度得到改善三、读图分析能力1、从工作原理角度来说，闭环控制系统由哪些元件或装置组成？指出图示闭环 控制系统中1-7各部件分属什么元件或装置？闭环控制系统中的信号有哪些?指出图示闭环控制系统中信号a-e分属什么信号?信号鲁信号b（参考分析例题：教材书第5页）2、衡量一个自动控制系统的性能指标有哪些？下图为某自动控制系统启动时的 动态曲线，估算出它们的动态指标。（参考分析例题：教材书第95页，实验二、实验三）(1)格【捉/二二二峠(4)3、自动控制系统实物装置的定性分析。（1）指出系统的被控量、给定量、扰动 量、反馈

13、量、偏差量；（2）分析其工作原理；（3）从给定量或扰动量变化开始, 结合各环节功能与参数变化趋势，分析系统如何自动调节。（1）_（巴）丁11打幵门 1 大门关门图1-18仓库大门控制系统K塾电阻堂图LT电炉箱恒温自动控制系统出呑元件对应的实潮 j分析该控制至统的工作原理 久当加入工件时，盂财1河训节無现恒定温度,实用标准Oi浮球XTA水箱RPn用水开关F亠变®箱Um I+电动机/Or用水a图17水位控制系统（参考分析例题：教材书第10页，例1-5）文案大全四、计算与作图1数学模型的建立与分析(考核内容：数学模型的建立、实验电路的构建、系统框图作图、伯德图的绘制)2、建立下图电路的数学

14、模型、系统框图、伯德图10Bode 图。s(0.1s+1)3、系统的传递函数 G(s)=-,，试分析系统由哪些环节组成并画出系统的4、系统误差分析，已知某负反馈系统的输入r(t)=2+4t ，计算系统的稳态误差。2 sfS+io)F100(参考：教材书第151-153页，本系统输入信号可分解为一个阶跃信号与一个斜坡信号的叠 加，分别计算两个信号的误差，再相加即为总误差。注意本系统为非单位负反馈)1055、系统结构如图，其中G1s) = F，GNs)=，H(s)=2，又设r(t) = 2t ，d(t) = 0.5? 1(t)，求系统的稳态误差。ELC(s)B(s)(参考：分别计算给定误差与扰动误

15、差，再相加即为总误差。本系统为非单位负反馈)五、系统分析题1、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Lc)如下图所示，原系统的幅值穿越频率为 轨=24.3rad/s :写出原系统的开环传递函数Go (s),并求其相角裕度丫0，并判断其稳定性;2、写出校正装置的传递函数Gc(s)； 3、写出校正后的开环传递函数G0(s)Gc(s)，画出校正后系统的开环对数幅频特性Lgc (豹)。实用标准2、G2 Cs）：求：（1）写出系统枝正前后的开环传递函数（5）,<2）求出串联校正装置的传递函数S Cs）,并设计该调节器 的线路与参数；（3）求出校正前后的相

16、位裕量；<4）分析校正对系统的动态，稳态性能的彩响3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线 Log）如图所示:1、写出该系统的开环传递函数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。Go（s）；3、求系统的相角裕度丫。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?自动控制原理复习参考资料部分题目参考答案二、选择题：1-5，CBACA 6-10，CBBCC 11-15，BDCDB 16-20，BDCAB四、计算题：1、解系统框图如下图所示:PI调解器惯性比例比例微分积分（1）图中G1&）为比例系数可调的比例积分（PI）调节器，其传递函数文案大全f阻分

17、压后的"o 。J CO.33.6)KQ5 =由图可见，此运放反馈回路取样电压不是“0，而是经3.3kQ 电位器与3OoQ电3.6KO5 -（五反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为（12 T 倍，因此其增益为其时间常数 £ =xlxio =51x10-2 sG/s）为比例环节G/s)=疋2 "2凤=lOOKQ/lOKQ = 10。为比例微分环节GjC）二也掘+1），式中直二 RRQ = 2bKQ他KQ 二 2,：3 =氏心二 10x1 卩 xO.lxl呼=1x106E（S）为惯性环节弘）=語，式中7； = &C=47x1Lx2x1=9.4x10%为积分环节盼护

18、¥式中由于（沪Gj（s）均为反相输入端输入，G（s）中均应带一负号，由于书中约定,位二石=(10x10x1x10)廿 ° ° /V由分压为简化起见，一般将此负号省略，最终极性有实际状况确定。此处由五个（奇数）环节，所以极性应变号，因此，此为负反馈。其反馈系数电路可知 y = ° IKQ/L0'09。2、系统由比例环节、积分环节、惯性环节串联，形成单位负反馈，单独计算各环节 计算过程略，系统框图略，伯德图参考如下33、解：系统有一比例环节:K =1020log10=20（1.5 分）积分环节:（1 分）（1.5 分）惯性环节:转折频率为1/T=10

19、0.1S+1四、系统分析题解：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KG0（s）=:s（s+1）（s + 1） 叫 2由图可知：© =1处的纵坐标为40dB,则L(1) = 20lg K =40,得 K =1001 =10和2 =20故原系统的开环传函为G0（s）=S（脊十1“药+ 1）100"s（0.1s+1）（0.05s + 1）求原系统的相角裕度工：（s） = 90'-tg'0.佃-tg40.05co由题知原系统的幅值穿越频率为o24.3rad /s半0(肌)= -90'-tg0.1

20、71;c -tg0.050c = -2o8Yo =180+% (轨)=18O2o8 = 28对最小相位系统 =_28 <0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丄s+1Gc(s)=丄s+1«1'丄s+10.32丄s + 10.01_3 . 1 051-100S+13、校正后的开环传递函数G0(s)Gc(s)为1003.125s + 1100(3.125s + 1)Go(s)Gc(s) "s(0.1s+1)(0.05s + 1) 100s+1 - s(0.1s+1)(0.05s + 1)(100s + 1)画出校正后系统的开环对数幅频特性Lgc ()3 =1/0.1 =10(惯性环节),豹4 =1/0.05 =20 (惯性环节)10答：(1)"'4 CO. 15+ 1)(0.025+1)30%) s(0.025+1)获)=%)x(2)3(0.01s + 1)0.3(0 As + 1)在式中 K=Q3,T = His,，此为PI调节器。其电路图所示。则 Ri = K傀二 03x20KQ = 6KQ(取 6.2总)仃 2C,二二=