自动控制原理1-3章测验题答案

第三章 线性系统的时域分析与校正

习题及答案

3-1 已知系统脉冲响应

k(t)?0.0125e?1.25t

试求系统闭环传递函数?(s)。

解 ?(s)?Lk(t)?0.012/5(s?1.25) 3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程

Tc(t)?c(t)??r(t)?r(t)

近似描述，其中，0?(T??)?1。试证系统的动态性能指标为 td??0.693?ln??????T??????T

?T?? tr?2.2T ts??3?ln(T??T???)?T ?1 s解 设单位阶跃输入R(s)?当初始条件为0时有：

C(s)?s?1? R(s)Ts?11T???

Ts?1ssTs?1T???t/TC(t)?h(t)?1?e

T1) 当 t?td 时

T???td/te h(t)?0.5?1?T ?C(s)??s?11??

1T???td/T?T???td?e ; ?ln2?ln??? 2T?T?T??T????td?T?ln2?ln???

T???? ? 26

2) 求tr（即c(t)从0.1到0.9所需时间)

第三章 线性系统的时域分析与校正

习题及答案

3-1 已知系统脉冲响应

k(t)?0.0125e?1.25t

试求系统闭环传递函数?(s)。

解 ?(s)?Lk(t)?0.012/5(s?1.25) 3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程

Tc(t)?c(t)??r(t)?r(t)

近似描述，其中，0?(T??)?1。试证系统的动态性能指标为 td??0.693?ln??????T??????T

?T?? tr?2.2T ts??3?ln(T??T???)?T ?1 s解 设单位阶跃输入R(s)?当初始条件为0时有：

C(s)?s?1? R(s)Ts?11T???

Ts?1ssTs?1T???t/TC(t)?h(t)?1?e

T1) 当 t?td 时

T???td/te h(t)?0.5?1?T ?C(s)??s?11??

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2) 求tr（即c(t)从0.1到0.9所需时间)

1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；

受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程

扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。

给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值

参考输入即为给定值。

反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。

2 请说明自动控制系统的基本组成部分。

解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：

①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；

②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元

件有阀、电动机、液压马达等。

③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）；

④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，

求出它们之间的偏差。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电

桥等。

⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，

一般需要将其转换成为电量。常用的测量元部件

自动控制原理基本知识测试题 第一章 自动控制的一般概念

二、单项选择题

1.下列系统中属于开环控制的为（ ）。

A.自动跟踪雷达 B.无人驾驶车 C.普通车床 D.家用空调器 2.下列系统属于闭环控制系统的为（ ）。

A.自动流水线 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.家用电冰箱 3.下列系统属于定值控制系统的为（ ）。

A.自动化流水线 B.自动跟踪雷达 C.家用电冰箱 D.家用微波炉 4.下列系统属于随动控制系统的为（ ）。

A.自动化流水线 B.火炮自动跟踪系统 C.家用空调器 D.家用电冰箱 5.下列系统属于程序控制系统的为（ ）。

A.家用空调器 B.传统交通红绿灯控制 C.普通车床 D.火炮自动跟踪系统 6.（ ）为按照系统给定值信号特点定义的控制系统。

A.连续控制系统 B.离散控制系统 C.随动控制系统 D.线性控制系统 7.下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（ ）。 A.稳定性 B.复现性 C.快速性

1 请解释下列名字术语：自动控制系统、受控对象、扰动、给定值、参考输入、反馈。解：自动控制系统：能够实现自动控制任务的系统，由控制装置与被控对象组成；

受控对象：要求实现自动控制的机器、设备或生产过程

扰动：扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。

给定值：受控对象的物理量在控制系统中应保持的期望值

参考输入即为给定值。

反馈：将系统的输出量馈送到参考输入端，并与参考输入进行比较的过程。

2 请说明自动控制系统的基本组成部分。

解：作为一个完整的控制系统，应该由如下几个部分组成：

①被控对象：所谓被控对象就是整个控制系统的控制对象；

②执行部件：根据所接收到的相关信号，使得被控对象产生相应的动作；常用的执行元

件有阀、电动机、液压马达等。

③给定元件：给定元件的职能就是给出与期望的被控量相对应的系统输入量（即参考量）；

④比较元件：把测量元件检测到的被控量的实际值与给定元件给出的参考值进行比较，

求出它们之间的偏差。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置和电

桥等。

⑤测量反馈元件：该元部件的职能就是测量被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，

一般需要将其转换成为电量。常用的测量元部件

一、填空（15分）

1、自动控制系统按给定值分类可分为恒值控制系统 、 和 三种类型。

2、对自动控制系统的性能要求主要包括 、 、 三个方面，其中 是系统能正常工作的首要条件。

3、连续系统的运动状态一般用 方程来描述；而离散系统的运动状态一般用 方程来描述。

4、典型惯性环节的传递函数是 ；典型振荡环节的传递函数是 ；延迟环节的传递函数是 。

5、控制系统动态结构图由 、 、 和 四种基本单元组成。

二、已知系统的动态结构图如下，分别用动态结构图的等效变换法和Mason增益公式两种方法求出该系统的传递函数。（13分）

三、已知系统的特征方程为s5+s4+2s3+2s2+3s+5=0，试用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，并说明系统特征根在s平面的分布情况。（12分）

四、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?10，

s(0.1s?1)

自动控制原理 试题

一 填空题(每空2分，共 30 分)

1、对自动控制系统的性能评价主要有、

。 2、

s-6

3、已知系统的传递函数为G(S)=2，则零点为 、极点为

s 4s 3

。

4、一个闭环系统里，不同输入与输出之间的传递函数分母

5、二阶系统的最佳阻尼比为。 6、一个二阶系统，当阻尼比为0<§<1,则其闭环极点位于 7、自动控制系统的基本控制方式为 和 。 8、下图为二阶系统的单位阶跃响应曲线，从该曲线的形状可知它的阻尼

比§_______。

9、系统的扰动分为和。

10、线性控制系统是指。

二 名词解释(每题 6分，共 30 分)

1、什么是闭环控制系统？闭环控制系统的特点是什么？

2、控制系统动态指标常用单位阶跃响应曲线上的tp、ts， %表示，试在图上标出上述三个指标。

3、什么是系统的频率特性？频率特性包括什么？

4、什么是系统的稳定性？线性系统稳定的充分必要条件是什么？ 5、什么是自动控制？

三 计算题(每题 10分，共40 分)

1、画出惯性环节G(S)=

1

的Bode图。 5s+1

2、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(S)=

统稳定，确定K的取值范围。

k

,为使系

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一、填空（每空1分，共18分）

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)+0.5C(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(0.1s?2)(0.02s?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 0.1 [-20] ωC ω 6．相位滞后校正装置

试卷（A）

一、

选择题（共计10分，每题2分）

1．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（D ） A．系统输出信号与输入信号之比 B．系统输入信号与输出信号之比

C．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 D．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 2．控制系统的稳态误差ess反映了系统的（A ） A．稳态控制精度 C．快速性

3. 设控制系统的开环传递函数为G(s)=A．0型系统 C．II型系统 4. 一阶系统G(s)?（ A ） A．越短

B．越长

KTs?1B．相对稳定性 D．平稳性 10s(s?1)(s?2)，该系统为( B )

B．I型系统 D．III型系统

的时间常数T越小，则系统的响应曲线达到稳态值的时间

C．不变 D．不定

5. 当二阶系统特征方程的两个根为具有负实部的共轭复数根时，系统的阻尼比为（C ） A．ζ<0 C．0<ζ<1

B．ζ＝0 D．ζ≥1

二、 填空题（共计10分，每题2分）

1. 利用代数方法判别闭环控制系统稳定性的方法有_劳斯判据__________和赫尔维茨

判据两种。

2. 从控制系统稳定性要求来看，系统一般是具有负___反馈形式的系统。

3. 线性系统稳定的充要条件是：闭环系统的所有特征根

第三章习题及答案

3-1 已知系统脉冲响应如下，试求系统闭环传递函数Φ(s)。

k(t)?0.0125e?1.25t

解 ?(s)?Lk(t)?0.012/5(s?1.25)

3-2 设某高阶系统可用下列一阶微分方程近似描述

Tc(t)?c(t)??r(t)?r(t)

其中，0<(T-τ)<1。试证系统的动态性能指标为 td??0.693?ln??????T??????T

?T?? tr?2.2T ts??3?ln(T??T???)?T ?1 s解 设单位阶跃输入R(s)?当初始条件为0时有:

C(s)?s?1? R(s)Ts?1C(s)?1T???

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