自动控制技术试卷
机械工程控制基础期末考试题
一、填空题：（每题2分，共20分）
1 在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为___________。
2 若前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ），则闭环传递函数为___________。
3齿轮副中，以主动轮角速度ω为输入，以被动轮转角θ为输出，则这个装置为________________环节。
4 Bode 图中对数相频特性图上的－180o
线对应于奈奎斯特图中的___________。 5 自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是____________，另
一个是__________分量。
在斜坡函数的输入作用下，___________型系统的稳态误差为零。 6 惯性环节的传递函数
1
1
+Ts ，它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。 7 函数()()
213
)(+++=
s s s s F 的拉式反变换是____________________。
8已知单位反馈系统的开环传递函数()()
204.015.030
)(++=
s s s G ，试求出系统在单位阶
跃输入下的稳态误差____________________。 9 已知系统的单位阶跃响应为t t
e e
t x 106002.12.01)(---+=，此系统的闭环传递函数为___
_________________，系统的阻尼比ξ是____________________
闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s 平面的______半平面。1．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、________和准确性。 2．反馈控制系统是根据输入量和_________的偏差进行调节的控制系统。
3．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是_______时，系统是稳定的。 4．方块图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和_______连接。
5．线性定常系统的传递函数，是在___________________时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。
6．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__________。
7．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为_______dB ／dec 。 8．单位斜坡函数t 的拉氏变换为_______。
9．分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…，这是按系统开环传递函数所含_______环节的数目来分类的。
10．二阶系统的阻尼系数ξ=_______时，为最佳阻尼系数，这时系统的平稳性与快速性都较理想。
11．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss =________。
12．线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为____________，横坐标为____________。 13．奈奎斯特稳定性判据是利用系统的_______________来判断闭环系统稳定性的准则。 2.选择题：（共计15题）
1．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
2．引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上 。 （ ）
A.并联越过的方块图单元
B.并联越过的方块图单元的倒数
C.串联越过的方块图单元
D.串联越过的方块图单元的倒数
3．时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 。 （ ）
A ．脉冲函数
B ．斜坡函数
C ．抛物线函数
D ．阶跃函数
4．系统的传递函数())
4)(1(5
2++=
s s s s G ，其系统的增益和型次为 。 （ ）
A.5，2
B.5/4，2
C.5，4
D.5/4，4 5．一阶微分环节Ts s G +=1)(，当频率T
1
=
ω时，则)(ωj G ∠为 。 （ ） A.45° B.-45° C.90° D.-90°
6．采用负反馈连接时，如向前通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其闭环传递函数为 。 （ ）
A.)s (G 1)
s (G +
B.)s (H )s (G 11
+
C.
)
s (H )s (G 1)
s (G +
D.
)
s (H )s (G 1)
s (G -
7．已知)
45(3
2)(2
2++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )( 。 （ ） A.0 B.∞ C.0.75 D.3
8．梅逊公式主要用来 。 （ ） A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹
9．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 10．二阶系统的传递函数5
2 5
)(2++=
s s s G ，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
11．正弦函数cos t ω的拉氏变换是 。 （ ）
A.
ω+s 1
B.2
2s ω+ω
C.2
2s s ω
+
D.
2
2
s 1ω
+
12．已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为 。（ ）
A.0.6
B.0.707
C.0
D.1
13．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
B.提高系统的开环增益K
C.增加微分环节
D.引入扰动补偿
14．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为 。 （ ）
A.比较元件
B.给定元件
C.反馈元件
D.放大元件
15．在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短与 指标密切相关。（ ）
A.允许的稳态误差
B.允许的超调量
C.允许的上升时间
D.允许的峰值时间 16．设一阶系统的传递函数为2
7
)(+=
s s G ，其阶跃响应曲线在t =0处的切线斜率为 。 （ ）
A.7
B.2
C.27
D.2
1
17、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ ）。 (A)
()()12151
++-s s s
(B)
Ts Ts +-11
（T>0）
(C)
()()
13121
+++s s s
(D)
()()232
-++s s s s
18.对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数G(s)为( )
A. 1+Ts
B. 11+Ts
C.
1Ts
D. (1+Ts)2
10.若系统的Bode 图在ω=5处出现转折(如图所示)，这说明系统中有( )环节。
A. 5s+1
B. (5s+1)2
C. 0.2s+1
D.
10212
(.)s +
20.已知系统的传递函数G(s)=s
e Ts
K τ-+1，其幅频特性｜G(j ω)｜应为
( ) A.
K
T e 1+-ω
τ
B.
K
T e 1+-ω
τω
C.
K T e
22
2
1+-ω
τω
D. K T 12
2
+ω
21.已知系统的频率特性为G(j ω)=ω
+jT 1k
，则频率特性的虚部为( )。
A.
ω
T +1k
B.
2)(1k ωT +
C. - 2
)(1k ωT T
+ D. -2)(1k ωωT T + 22.设系统开环传递函数为s s G 3.01)
(+=，其（ ）
A ．幅相特性曲线是一条与虚轴平行的直线
B ．幅相特性曲线是一条与实轴平行的直线
C ．幅相特性曲线是一条s 上半平面的半圆线
D ．幅相特性曲线是一条s 下半平面的半圆线 23、已知系统频率特性为
1
5+ωj
，则该系统可表示为（ ）
（A ）ω
jarctg e
5 （B ）
ω
ωjarctg e
-+1
5
2
（C ）
ω
jarctg e
-5 （D ）
ω
ωjarctg e
1
5
2
+
24、已知系统频率特性为
1
51
+ωj ，当输入为
()t t x 2sin =时，
系统的稳态输出为（ ） （A ）()ω52sin arctg t +
（B ）
()ωω52sin 1
1
2
arctg t ++
（C ）
()ω52sin arctg t -
（D ）
1
2512
+ω()
ω52sin arctg t -
25. 微分环节的对数幅频特性曲线是一条（ ）。
A.水平线
B.垂直线
C.斜率为20dB/dec 的直线
D.斜率为10db/dec 的直线
26. 已知最小相位系统的Bode 图如图所示，
则此系统包含的积分环节为：（
）
A.0个
B.1个 C ．2个
D.3个
27. 比例环节的对数幅频特性曲线是一条（ ）。
A.水平线
B.垂直线
C.斜率为-20db/dec 的直线
D.斜率为-10db/dec 的直线 26.对于传递函数11
)(21++=s T s T s G ，(021
>>T T )的系统，其相频特性为
( ) A. )()()(21ωωω?T arctg T arctg -=
B. )()()(21ωωπω?T arctg T arctg --=
C. )()()(21ωωω?T arctg T arctg --=
D.
)()()(21ωωπω?T arctg T arctg -+=
29. 设反馈系统的传递函数为
2
1+s ，当系统的输入
()()?+=452sin t t r 时，求系统的稳态输出（ ）。
A ．t 2sin 2
1 B. t 2sin 221 C. t sin 221 D.
t sin 21
30．下列Nyquist 图所对应的传递函数中包含积分环节的是（ ）
D.以上三项都不包含积分环节
三、名词解释（每题5分，共计2题10分） 1.传递函数 2.主导极点 3.偶极子
4.最小相位系统
三、计算题（每题10分，共计50分）
1.已知系统的开环传递函数如下：
)
1)(1)(1()()(321+++=
s T s T s T K
s H s G
试绘制系统的开环Nyquist 图。
2. 已知系统的开环传递函数如下：
)
3)(2)(1(100
)()(+++=
s s s s H s G
试绘制系统的开环Nyquist 图。 3. 已知如下列传递函数的系统：
)
2)(1(1
)(212
1++=s T s T s s G
)
1)(2)(1(1
)(3212
3+++=T s T s T s s G
试绘制系统的开环Nyquist 图。 4. 设开环系统的频率特性为
)
05.01)(125.01)(101()()1001(10)(22
3ωωωωωωj j j j j j G K ++++=-
试绘制系统的对数幅频特性图 5. 设系统的传递函数为
1
+Ts K
，式中，时间常数T ＝0-5秒，放大系数K ＝10。求在频率f=1Hz ，幅值R ＝10的正弦输入信号作用下，系统稳态输出)
(t x o
的幅值与相位。
6. 设单位负反馈系统开环传递函数。 (1)21
)(s
as s G +=
试确定使相角裕量等于45的α值。 8. 若二阶系统的单位阶跃响应为
t t t h 1060e 2.1e 2.01)(---+= t ≥0
3） 试求其闭环传递函数；
(2) 确定其阻尼比ξ和无阻尼固有频率ωn 。 9. 设单位反馈系统的开环传递函数
)
11.0(100
)(+=
s s s G
试求当输入信号t t r 21)(+=时，系统的稳态误差。
10．某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线()L ω如下图所示：
写出该系统的开环传递函数()G s ，并求系统的相位裕量γ。（10分） 11．已知某单位反馈闭环系统的开环传递函数为：1
()()1
G s H s s =
+，当系统的输入信号为()sin(230)i x t t =+时，求系统的稳态输出。
12．某系统方块图如下图所示，试求其无阻尼自然频率n ω，阻尼比ξ，最大超调量Mp ，峰值时间p t ，调整时间s t (△= 0.02)。（10分）
13、已知最小相位系统Bode 图如下图所示（10分）(必须有求解过程)
（1） 写出系统开环传递函数(8分)；（2）利用相位裕量判断系统稳定性；（2分）
14、设某系统的特征方程式为
0161620128223456=++++++s s s s s s
求其特征根，并判断系统的稳定性。（10分） 15.已知单位反馈系统的开环传递函数()()
s T s T K
s G 2111)(++=
试绘制奈奎斯特曲线，并利
用奈氏判据判断其稳定性。（10分）。
注：绘出正确曲线得5分，判断正确得5分）
16. 已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=
)
50)(10(50000
++s s s ：
① 在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性； ② 由图解求取其幅值穿越频率ωc （近似值）；
③ 由
公式求取相位裕量γ，并由此判断该系统的稳定性。
17. 已知某
单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=
)
105.0)(11.0)(12()
1(10++++s s s s ：
① 在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性； ② 由图解求取其幅值穿越频率ωc （近似值）；
③ 由公式求取相位裕量γ，并由此判断该系统的稳定性。
18 某最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，要求：
(1) 写出系统开环传递函数；(2) 利用相位裕量判断系统稳定性； (3) 将其对数幅频特性向右平移十倍频，试讨论对系统性能的影响。
解：（1）由图可以写出系统开环传递函数如下：
)120
)(11.0(10
)(++=
s s s s G
（2）系统的开环相频特性为：
20
arctan
1
.0arctan
90)(ω
ω
ω?--?-=
截止频率：1101.0=?=c ω
相角裕度：?=+?=85.2)(180c ω?γ，故系统稳定。
（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数
)
1200
)(1(100
)(++=s
s s s G 其截止频率：10101==c c ωω
而相角裕度：?=+?=85.2)(18011c ω?γγ=故系统稳定性不变。
由时域指标估算公式可得：)1sin 1
(
4.016.0-+=γ
σ
o o
=o o 1σ c
s K t ωπ
0=
11
01.010s c t K ==ωπ 所以，系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应加快。
9 单位反馈控制系统的开环传递函数1
10
)(+=
s s G ，当下列信号作用在系统输入端时，求系统的稳态输出。
(1) )30sin()(?+=t t r (2) )452cos(2)(?-=t t r (3) )452cos(2)30sin()(?--?+=t t t r
解：
本题注意事项：一定要用闭环传递函数求模求角，计算角度一定要看象限
（1）11
10
)(+=
Φs s ，1110)(+=Φωωj j ，
?-∠=-∠=+=
Φ-19.5905.0111
122
101110)1(1tg j j )8.24sin(905.0)19.530sin(905.0)(?+=?-?+=t t t c ss
(2)?-∠=+=
Φ3.10894.011
210
)2(j j
)3.552cos(788.1)(?-=t t c ss
（3）)3.552cos(788.1)8.24sin(905.0?--?+=t t c ss
20 设控制系统的开环传递函数如下，试绘制各系统的开环幅相频率特性曲线和开
环对数频率特性曲线。 (1))15)(5(750)(++=
s s s s G (2) )1008()1(1000)(2
+++=s s s s s G (3) 1
31
10)(++=s s s G 解： （1）起点
s 10，?-∞∠90；终点3750
s ，?-∠2700；交点5.0)75(-=j G （2）起点s 10，?-∞∠90；终点21000
s
，?-∠1800；
交点)
100927()1(1000)(2
32-++-=s s s s s s G ， )]
92()1007[()
1(1000)(2
22ωωωωωω--++=j j j G ，03.13)92(j j G -= （3）起点1；终点，3.33，与坐标轴无交点；曲线在第一象限
自动控制元件及线路课后答案
自动控制元件部分课后题答案 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90V Ea=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。Ea =Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50Ea =50+3000 50×180=53空载Uo =Ea =53第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答:5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360NZr 360 1.5°T emA =-T jmax sin(Θe )T emB =-T jmax sin(Θe -52π)T emC =-T jmax sin(Θe -5 4π)
自动控制原理试卷有参考答案
一、填空题（每空1分，共15分） 1、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。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω 1.414， 阻尼比=ξ0.707， 该系统的特征方程为2220s s ++=， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、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 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、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。 3、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。 4、传递函数是指在 零初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换与 输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为2(1)(1)K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为222221 1 K T τωωω++； 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+)。 6、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穿越频率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 .
专升本《自动控制理论》试卷有答案
专升本《自动控制理论》 一、（共34题,共154分） 1. 洗衣机是将洗涤、漂洗、脱水三个过程按设定的程序流程，顺序控制相应的进水阀门开通或关断、电机的启动，正反转和停止等操作，达到洗涤衣物的目的。其控制方式为：( ) （4分） A.反馈控制 B.开环控制 C.复合控制 D.变频控制 .标准答案：B 2. 传递函数是一种用系统参数表示输入量与输出量之间关系的表达式，它取决于：( ) （4分） A.输入量的形式 B.输出量的形式 C.系统的结构和参数 D.系统的初始条件 .标准答案：C 3. 图1所示的系统方框图对应的系统闭环传递函数为( ) 图1 （4分） A. B. C. D. .标准答案：B 4. 控制系统的性能分动态性能和稳态性能两类，以下选项中( )不属于系统在阶跃信号下的动态性能指标。（4分） A.超调量 B.峰值时间 C.调节时间 D.精度 .标准答案：D 5. 典型二阶控制系统的阻尼比决定了系统的阻尼程度，当阻尼比为0时，该系统的单位阶跃响应会是：( ) （4分） A.等幅振荡 B.衰减振荡 C.发散振荡 D.单调上升 .标准答案：A 6. 已知一系统的闭环传递函数，其主导极点为( ) （4分） A.-1 B.-3 C.-1+j, -1-j D.-10 .标准答案：C 7. 控制系统如图2所示图2 系统稳定时K值范围为( ) （4分） A.K >10 B.0 .标准答案：A 8. {系统的根轨迹，如图3所示，（4分） A. B. C. D. .标准答案：B 9. 某最小相位系统的开环幅相曲线如图4所示( ) 图4 （4分） A.相角裕度PM B.相角裕度PM C.相角裕度PM>0，系统稳定。 D.相角裕度PM>0，系统不稳定。 .标准答案：C 10. 已知一最小相位校正器的开环幅频特性曲线如图4所示。
(完整word版)自动控制元件及线路试题及答案,推荐文档
自动控制元件 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼 e t K K 、大，电枢扁平状。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r 1'2上的热损耗表示什么？
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) F- =ω表示什么磁场？为什么？ A sin(x t 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线 ( U /) (s ( ) 的关系。
6．绘出三相异步电动机 从基频向下变频调速时 的机械特性。 7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说 明。 8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？ 为什么？ 三、（7分） 1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。 2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。 3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能 自行起动并具有较大的起动转矩？ （） 绘出它的机械特性曲线。
自动控制原理试题库(含答案)
一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、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。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω2， 阻尼比=ξ，20.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、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 +++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1()[()()]p u t K e t e t dt T =+?， 其相应的传递函数为1[1]p K Ts +，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性 能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。 2、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。 3、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。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉
自动控制原理试题及答案
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，阻尼器系数为μ牛顿秒/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)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 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） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。
四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两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） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, 1s t ?= 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2o ，求： 1） 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； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） L ()/ -20 5c
自动控制原理试卷及答案
课程名称: 自动控制理论 （A/B 卷 闭卷） 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为 （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 5、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 。 6、根轨迹起始于 ，终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 。 8、PI 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 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。 二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一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。 2、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。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( )
自动控制元件(第四版)习题答案资料
自动控制元件(第四版) 习题答案
部分习题答案，仅供参考！ 直流测速发电机 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S 极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S 极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab 处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相
反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时）
最新自动控制系统试卷资料教学文案
一、填空题（本题30分，每空1.5分） 1.在直流电机调压调速系统中，电动机的最高转速为n N，调速范围、静差率和额定转速降之间应满足的关系是：。 2.闭环系统可以获得比开环系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定的要求下，能够提高调速范围，为此所付出的代价是，须增设装置和电压放大器。 3. 综合了比例控制和积分控制两种规律的优点，比例部分能迅速响应 ，积分部分在最终消除。 4.转速、电流双闭环调速系统的静特性在时表现为转速无静差，这时，起主要调节作用。 5.工程设计方法的基本思路是，把调节器的设计方法分作两步：第一步，先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足所需的；第二步，再选择调节器的参数，以满足。 6. 有环流可逆直流调速系统的典型控制方式是，即 工作制。 7.当一组晶闸管整流工作时，让另一组晶闸管处在，但两组触发脉冲的错开得比较远，彻底杜绝了瞬时的产生，这就是错位控制的无环流可逆系统。 8.脉宽调制器是一个装置，由电流调节器ACR输出的控制电压进行控制。
9. 串级调速系统可以实现异步电机的调速，而且具有高效率的调速性能，但所付出的代价是，增设。 10.在s值很小的范围内，只要能够保持不变，异步电动机的转矩就近似与成正比，这就是转差频率控制系统的基本概念。 二、判断题（本题10分，每小题1分） 1. 自动控制的直流调速系统，往往以调节电枢供电电压为主。（） 2.在V-M系统中，设置平波电抗器可以抑制电流脉动。（） 3. 在电流断续时，V-M系统机械特性很软，理想空载转速翘得很高。（） 4.与晶闸管-电动机调速系统相比，直流脉宽调速系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都小。（） 5.转速、电流双闭环直流调速系统中，当电动机过载甚至堵转时，转速调节器可以限制电枢电流最大值，其快速自动保护作用。（） 6. 按照典型II型系统设计转速调节器时，中频宽h可以任意选择。（） 7.按照典型II型系统设计转速调节器时，由典型II型系统的开环传递函数可知，K、T、τ都是待定符号。（） 8. 转速、电流双闭环直流调速系统中，对负载变化起抗扰作用的是转速调节器。（） 9.积分控制可以使直流调速系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。（） 10. 闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流或转矩间的稳定关系。（） 三、简答题（本题24分，每小题8分） 1. 试述转速反馈闭环调速系统的三个基本特征。 2. 试述双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段和三个特点，以及动态性能。 3. 试回答三相异步电机应如何通过坐标变换等效成直流电机？ 试题参考答案 一、填空题（本题30分，每空1.5分） 1. 2. 静差率检测与反馈3. 比例积分控制控制作用稳态偏差 4.负载 电流小于I d 转速负反馈 5. 稳态精度动态性能指标 6.配he控制α=β7. 待逆变状态零位脉动环流8. 电压-脉冲变换9. 平滑无级串级调速装置 10. 气隙磁通转差角频率 二、判断题（本题10分，每小题1分） 1. √ 2. √ 3. √ 4. √ 5. ╳ 6. ╳ 7. ╳ 8. √ 9. √ 10√ 三、简答题（本题24分，每小题8分） 1. 试述转速反馈闭环调速系统的三个基本特征。 （1）具有比例放大器的反馈中系统其被调量总是有静差的； （2）抵抗扰动与服从给定； （3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。 2. 试述双闭环直流调速系统起动过程的三个阶段和三个特点，以及动态性能。 （1）三个阶段：第1阶段为电流上升阶段，第2阶段为恒流升速阶段，第3阶段为转速调节阶段。 （2）三个特点：饱和非线性控制，准时间最优控制，转速超调。 （3）动态性能：动态跟随性能；动态抗扰性能。 3. 试回答三相异步电机应如何通过坐标变换等效成直流电机？ 三相电机的电流i A,i B,i C,通过三相-二相变换，可以等效成两相静止坐标系下的交流iα1，iβ1；
自动控制元件及线路试题及答案
自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=?=?=?，， （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=?=， （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 答案：33024V 1.8N m U T ==?， （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。 答案： （4） 2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041 a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 答案： 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 答案：
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ . 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 5.减小涡流损耗。 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 6.钕铁硼。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 7.e t K K 、大，电枢扁平状。 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r -1' 2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 答案.两相电流相位差：090θ<< 两相电压相位差90o，幅值不等。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 4.绘出圆形旋转磁场时异步电 动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其 中的参数与静态特性曲线的关系。 答案： d (,)d T J U T t ωωω==?，
自动控制原理模拟试卷四及答案
《自动控制原理》模拟试卷四 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
自动控制原理试题库含答案
自动控制原理试题库含 答案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、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。 2、复合控制有两种基本形式：即按输入的前馈复合控制和按扰动的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G1(s)+G2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率 n ω 阻尼比=ξ，0.7072 = 该系统的特征方程为2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡。 5、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 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传 递函数为(1) (1)K s s Ts τ++。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 1 ()[()()]p u t K e t e t dt T =+ ?， 其相应的传递函数为 1 [1] p K Ts + ，由于积分环节的引入，可以改善系统的稳态性能。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为水温。
2、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。 3、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。 4、传递函数是指在零初始条件下、线性定常控制系统的输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。 5、设系统的开环传递函数为 2(1)(1) K s s Ts τ++ 为arctan 180arctan T τωω--。 6、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穿越频率 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。 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。一阶系统传函标准形式是1 ()1 G s Ts = +，二阶系统传函标准形式是22 2 ()2n n n G s s s ωζωω=++。 3、在经典控制理论中，可采用劳斯判据、根轨迹法或奈奎斯特判据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。
自动控制原理试卷及答案
自动控制原理试题及答案 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为 （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 5、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 。 6、根轨迹起始于 ，终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函 数为 。 8、PI 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 ，由于积分环节的引入，可以改善系统的 性能。 二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一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。 2、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。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( ) A 、 型别2 自动控制理论试卷A 答案 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、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、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为 G 1(s)+G 2(s) （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、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 。 5、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 +++ 。 6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。 7、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。一阶系统传函标准形式是1()1 G s Ts = +，二阶系统传函标准形式是 222()2n n n G s s s ωζωω=++ 。 8、在经典控制理论中，可采用 时域法 、 根轨迹 法或 频域法 等方法判断线性控制系统稳定性。 9、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。 10、在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱 ，被控量为 水温 。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( D ) A 、一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。 2、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。 自动控制原理试卷有参 考答案 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN# 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、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。 2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为 ()G s ，则G(s)为G 1(s)+G 2(s)（用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 2220s s ++= ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 衰减振荡 。 5、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 105 0.20.5s s s s + ++。 6、根轨迹起始于 开环极点 ，终止于 开环零点 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系统的开环传递函数为 (1) (1) K s s Ts τ++。 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为水箱，被控量为 水温 。 2、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 。 3、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。 4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。 5、设系统的开环传递函数为 2(1)(1)K s s Ts τ++ 相频特性为arctan 180arctan T τωω--(或：2 180arctan 1T T τωω τω---+) 。 6、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穿越频率 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 . 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。一阶系统传函标准形式是1 ()1 G s Ts = + ，二阶系统传函标准形式是 2 2 2 ()2n n n G s s s ωζωω=++(或：221()21G s T s T s ζ=++。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据 、根轨迹法或奈奎斯特判据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，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 (或：右半S 平面的开环极点个数) ，Z 是指闭环传函中具有正实部的极点的 自动控制元件 部分课后题答案 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓ 自动控制理论试卷B 答案 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、在水箱水温控制系统中，受控对象为 水箱 ，被控量为 水温 。 2、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 。 3、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 。 4、传递函数是指在 零 初始条件下、线性定常控制系统的 输出的拉氏变换 与 输入拉氏变换 之比。 5、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。 6、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调节时间 。%σ是 超调量 。 7、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、 快速性 、和 准确性 ，其中最基本的要求是 稳定性 。 8、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 ()G s 。 ~ 9、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 微分方程 、 传递函数 等。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、关于传递函数，错误的说法是 ( B ) A 传递函数只适用于线性定常系统； B 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C 传递函数一般是为复变量s 的真分式； D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 2、已知单位负反馈系统的开环传递函数为221 ()6100 s G s s s +=++，则该系统的闭环 特征方程为 ( B )。 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（ A ）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（ C ） 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（ B ） 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 10+s s ，则它的开环增益为（ C ） A.1 B.2 C.5 D.10 7. 二阶系统的传递函数5 2 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T 1=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 ） 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 k s G ，当k =（ C ）时，闭环系统临界稳定。 A.10 B.20 C.30 D.40 13.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 ） A.0 B.1 C.2 D.3 14.单位反馈系统开环传递函数为()s s s s G ++=652，当输入为单位阶跃时，则其位置误差为（ C ） A.2 B.0.2 C.0.5 D.0.05 浙江大学远程教育学院 《自动控制元件》课程作业 姓名： 陈阳阳 学 号： 712030202013 年级： 12秋电气工程及其自动化 学习中心： 合肥学习中心 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：1. 由T em =C m ΦI a 可知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 2. 由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：1. 电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩不变; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变; 2. KeKt RaTem Ke Ua n -=可见U a 升高使得理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm 所以Cm Φ=90/0.105/3600= 0.238; T em =T 0 +T 2=CmΦIa , 所以T 2=CmΦIa -T 0 =0.4*0.238 – 15*10-3=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓;2020年自动控制理论试卷A答案
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