自动控制原理题目(含答案)

《自动控制原理》复习参考资料一、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G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为G1(s)+G2(s)，以串联方式连接，其等效传递函数为G1(s)*G2(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+G（s）)。10、典型二阶系统中，ξ=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ωmax，则采样频率ωs应保证ωs>=2ωmax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G1(s)与G2(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G1(z)G2(z)；连接点没有采样开关，其等效传递脉冲函数为G1G2(z)。28、根据系统的输出量是否反馈至输入端，可分为开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。二、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C.反馈环节D.放大环节2、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、中频段C、高频段D、均无关3、若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为（）A.5B.10C.50D.100A、不稳定；B、只有当幅值裕度时才稳定；C、稳定；D、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；B、在积分环节外加单位负反馈；C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。25.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26.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为（）A.B.C.D.27.一阶微分环节，当频率时，则相频特性为（）A.45°B.-45°C.90°D.-90°28.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29.某典型环节的传递函数是，则该环节是（）A.比例环节B.积分环节C.惯性环节D.微分环节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B.能影响系统开环幅频特性的高频段C.使系统的稳定性能得到改善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？（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）

（2）（3）(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）(2)(3)(4)（参考分析例题：教材书第10页，例1-5）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模型、系统框图、伯德图（R0=100KΩ、R1=1MΩ、R2=200KΩ、C1=2uF、C2=0.25uF）3、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。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。（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）

5、系统结构如图，其中，，H(s)=2，又设r(t)=2t，d(t)=0.5•1(t)，求系统的稳态误差。（参考：分别计算给定误差与扰动误差，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和串联校正装置的对数幅频特性如下图所示，原系统的幅值穿越频率为：1、写出原系统的开环传递函数,并求其相角裕度，并判断其稳定性；2、写出校正装置的传递函数；0.010.11101000.320.010.11101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decL()L0Lc

2、3、某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如图所示：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。3、求系统的相角裕度。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：

(1)图中为比例系数可调的比例积分（PI）调节器，其传递函数。

由图可见，此运放反馈回路取样电压不是，而是经3.3K电位器与300电阻分压后的。

反馈电压的减小，相当反馈电阻增大为倍，因此其增益为

其时间常数s

(2)为比例环节

。

(3)为比例微分环节

，式中

，

(4)为惯性环节

，式中

，

(5)为积分环节

，式中

(6)由于均为反相输入端输入，中均应带一负号，由于书中约定，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。其反馈系数由分压电路可知。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

3、解：系统有一比例环节：（1.5分）积分环节：（1分）惯性环节：转折频率为1/T=10（1.5分）20LogG(jω)4020[-20]00.1110ω-20[-40]-40∠G（jω）00.1110ω-450-900-1350-1800四、系统分析题第1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由图可知：处的纵坐标为40dB,则,得故原系统的开环传函为求原系统的相角裕度：由题知原系统的幅值穿越频率为对最小相位系统不稳定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3、校正后的开环传递函数为画出校正后系统的开环对数幅频特性L(L()-20-20-40-404040-20-20-400.32201010.10.01-400.32201010.10.01-60-60起始斜率:-20dB/dec(一个积分环节)（1分）转折频率:(惯性环节),(一阶微分环节),(惯性环节),(惯性环节)第2题答：（1）（2）在式中,此为PI调节器。其电路图所示。若选取则(取)由有,(取)(3)第3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由图可知：处的纵坐标为40dB,则,得（2分）故系统的开环传函