自动控制原理课后题答案北京科技大学

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2018年北京科技大学自动化学院851自动控制原理考研核心题库（一） (2)

2018年北京科技大学自动化学院851自动控制原理考研核心题库（二） (15)

2018年北京科技大学自动化学院851自动控制原理考研核心题库（三） (28)

2018年北京科技大学自动化学院851自动控制原理考研核心题库（四） (41)

2018年北京科技大学自动化学院851自动控制原理考研核心题库（五） (54)

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第 2 页，共 65 页 2018年北京科技大学自动化学院851自动控制原理考研核心题库（一）

说明：本套核心题库按照考试大纲、历年真题、指定参考书等结合考试侧重点和难度，精心整理编写。核心题库更突出针对性和实战性，考研冲刺必备资料。

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一、综合题

1． 判断如图1所示各系统是否稳定，并判断与的交点是否为自振点。

图1

【答案】（1）先将图1中各图的稳定区标出来，如图2所示。

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第

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图2 （2）按图示各种情况，分别说明：

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

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

二○一三～二○一四学年第 一 学期

信息科学与工程学院

课程设计报告书

课程名称： 自动控制原理课程设计 班 级： 自动化1106 学 号： 姓 名： 指导教师： 熊 凌

二○一三 年 十二 月

一 题目、任务及要求

已知：某负反馈系统的开环传递函数 G?s?H?s??K，利用时域分析法，根

?s?s?s?1???1??10?轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。

一、根轨迹法

1）.绘制系统根轨迹图。

2）利用根轨迹图，求系统临界稳定时的K值。

3）应用主导极点的概念，计算ξ=1/2时，系统的超调量和调节时间。

二、时域分析法

1）.利用劳斯判据，判断K的稳定域。

2）计算当K=5时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。

3）当输入为单位斜坡信号时，计算系统的稳态误差。

三、频域分析法

1） 当K=5时，绘制系统开环幅相特性，应用奈氏判据判定系统的稳定性。

2） 当K=5时，绘制系统对数频率特性曲线，并计算相应裕量和增益裕量，并根据相

自动

自测题（a）

一、 填空题（３０分）（其余每大题１０分）

１、自动控制系统的两种基本形式是 控制和 控制。 ２、闭环控制优点有 和 。 ３、在控制系统分析中对非线性系统在一定的条件下可近似

为 来分析。

４、系统的输出量不仅与 有关还与 特性有关。 ５、频率分析法适用于 系统。

６、根轨迹起点由系统的 决定，终点由 决定。

二、求f(t)之拉氏变换，设f(t)＝Sin(5t+)。

??

三、应用等效变换法化简系统结构图。

四、 如图所示电路系统当输入u1(t)=1(t)时， 5K 求u2(t)和系统的调节时间ts(Δ=±2%)

+ U1(t) - +

1μ

R A B C + X C

+ + - X U2(t)

5K -

五、 设系统的开环传递函数Go(s) =

试用劳斯判据判别其稳定性。 9s?200 2s(s?20)

六、 设系统传递函数，

G(s)=1S ，试画出其波特图。 七、

第 一 章

1-1 图1-2是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度c维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。

图1-2 液位自动控制系统

解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位位的希望值不变。

ur（表征液

cr）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度

ur）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的

cr，一旦流入水量或流出水量

工作原理：当电位电刷位于中点（对应

开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度

发生变化时，液面高度就会偏离给定高度r。

当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度r。

反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度r。

系统方块图如图所示：

ccc

1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试

【教材习题及解答】

4-1 【答】所谓根轨迹，是指系统开环传递函数的某一参量从零变化到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s平面上变化而形成的轨迹。

根轨迹反映了闭环系统特征根在s平面上的位置以及变化情况，所以应用根轨迹可以直观地分析参数变化对系统动态性能的影响，以及要满足系统动态要求，应如何配置系统的开环零极点，获得期望的根轨迹走向与分布。

4-2【答】运用相角条件可以确定s平面上的点是否在根轨迹上；运用幅值条件可以确定根轨迹上的点所对应的参数值。

4-3【答】考察开环放大系数或根轨迹增益变化时得到的闭环特征根移动轨迹称为常规根轨迹。除开环放大系数或根轨迹增益变化之外的根轨迹称为广义根轨迹，如系统的参数根轨迹、正反馈系统根轨迹和零度根轨迹等。

绘制参数根轨迹须通过闭环特征方程式的等效变换，将要考察的参数变换到开环传递函数中开环放大系数或根轨迹增益的位置上，才可应用根轨迹绘制规则绘制参数变化时的根轨迹图。

正反馈系统的闭环特征方程1－G(s)H(s)=0与负反馈系统的闭环特征方程1+G(s)H(s)=0存在一个符号差别。因此，正反馈系统的幅值条件与负反馈系统的幅值条件一致，而正反馈系统的相角条件与负反馈系统的相角条件反向。负反馈系统的相

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2018年内蒙古科技大学943自动控制原理复试仿真模拟三套题（一） (2)

2018年内蒙古科技大学943自动控制原理复试仿真模拟三套题（二） (9)

2018年内蒙古科技大学943自动控制原理复试仿真模拟三套题（三） (15)

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第 2 页，共 20 页 2018年内蒙古科技大学943自动控制原理复试仿真模拟三套题（一）

特别说明：

1-本资料为2018复试学员内部使用，严格按照2018复试常考题型及难度全真模拟预测。

2-资料仅供复试复习参考，与目标学校及研究生院官方无关，如有侵权、请联系我们立即处理。 ————————————————————————————————————————

一、分析计算题

1． 单位负反馈系统的开环传递函数为

(1)试绘制G(s)对数渐近幅频特性曲线和相频特性曲线；

(2)运用对数频率稳定判据判别闭环系统的稳定性:如果闭环稳定,试求相角稳定裕度y 和幅值稳定裕度h.

【答案】(1)系统对数渐近幅频特性曲线和相频特性曲线如图所示。

图

(2)系统的相角裕度为,幅值裕度为,说明系统是稳定的。

2． 已知某系统的开环传递函数为

。 (1)分析

2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：金属学

试卷四

--------------------------------------------------------------------------- 适用专业：材料学、材料科学与工程、材料加工工程

说 明：统考生做一至九题；单考生做一至六和十至十二题 一、晶体结构(20分)

1．什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面?

2．面心立方结构金属的［100]和正［111]晶向间的夹角是多少?｛100｝面间距是多少?

3．面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。

二、合金相(15分)

1．解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。

2．为什么固溶体的强度常比纯金属高?

三、晶体缺陷(15分)

1．晶体内若有较多的线缺陷(位错)或面缺陷(晶界、孪晶界等)，其强度会明显升高，这些现象称为什么?强度提高的原因是什么?

2．上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?举例说明如何提高这些缺陷的数目?

四、相图热力学(10分)

利用图10-1的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些

2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：金属学

试卷四

--------------------------------------------------------------------------- 适用专业：材料学、材料科学与工程、材料加工工程

说 明：统考生做一至九题；单考生做一至六和十至十二题 一、晶体结构(20分)

1．什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面?

2．面心立方结构金属的［100]和正［111]晶向间的夹角是多少?｛100｝面间距是多少?

3．面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。

二、合金相(15分)

1．解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。

2．为什么固溶体的强度常比纯金属高?

三、晶体缺陷(15分)

1．晶体内若有较多的线缺陷(位错)或面缺陷(晶界、孪晶界等)，其强度会明显升高，这些现象称为什么?强度提高的原因是什么?

2．上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?举例说明如何提高这些缺陷的数目?

四、相图热力学(10分)

利用图10-1的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些