自控11-13-15试卷题整理(考试重点)

1、自动控制原理课程试题红色为广海2016年考过的1、 填空题（每空1分，共10分）1自动控制的性能要求是： 稳定性 、 准确性 和 快速性 。2若原函数为指数3，则拉氏变换后的象函数为： 。3有一用运算放大器组成的环节如图所示，该环节是 。比例环节积分环节微分环节惯性环节4在比例控制器中，比例带PB越大，则比例控制的作用就越 弱 ，静态偏差越 大 。5有一个负反馈控制系统，其前向通道是放大倍数很大的比例环节K，反馈通道的传递函数是H(s)，则该控制系统的传递函数G(s)可近似表示为 。6采用 比例积分 调节器的控制系统，稳态时无静态偏差。7在自动控制系统中， 阶跃 输入可以产生最严重的扰动。1自

2、动控制系统按结构可以分成： 执行元件 、 测量元件 和 控制元件 。2若原函数为6，则拉氏变换后的象函数为： 。4比较单容与双容对象（液箱），由于前置水箱的容积系数和阻力所产生的惯性使主水箱输入作用的变化在时间上落后于前置水箱的输入作用，这种现象叫做 传输迟延 现象。5理想的积分环节是输出量与 输入量的变化率 成正比。6按照系统是否满足叠加原理，系统可分为线性系统和非线性系统两类。如果线性系统中的参数不随时间变化，则称为 线性时不变 系统，否则称为 线性时变 系统 。7由闭环控制系统特征方程确定的系统稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根部都具有负实部。1.经典控制理论以 传递函数 为基础，主

3、要研究以 单 输入 单 输出系统的分析和设计。2.开环控制系统和闭环控制系统的区别是看其是否存在 反馈环节 。3.一般而言，加到反馈控制系统上的外作用有两种类型，一种是 输入 ，一种是 扰动 。5.线性连续系统在时域内的数学模型是 微分方程 ，在复数域中的数学模型是 传递函数 。6.在经典控制理论中，常用 劳斯判据 法、 根轨迹 法和 奈奎斯特 法来分析线性控制系统的性能。7.在典型输入作用下，任何一个控制系统的时间响应都由 过渡 过程和 稳态 过程两部分组成。8.在改善二阶系统性能的方法中， 比例-微分控制 和 测速反馈控制 是两种常用的方法。9.频域的相对稳定性即稳定裕度常用 相位裕度 和

4、 频率 来度量。10.按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统矫正方式可分为 串联矫正 、 反馈校正 、 前馈校正 和 复合矫正 四种。11.一般来说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的 稳定 性能，中频段表征了闭环系统的 动态 性能,高频段表征了闭环系统的 复杂性 和 噪声抑制能力 。12. 采样器 和 保持器 是采样控制系统中的两个特殊环节； 数/模转换器 和 模/数转换器 是计算机控制系统中的两个特殊环节。三、简答题（共2题，每题10分，共20分）1随动控制系统给定输入阶跃变化时的过渡过程曲线如图所示，写出衰减率、衰减比N、最大超调量max（%）的表达式，在图上标出峰值时间tp、过渡过

5、程时间ts和静态误差y，并说明对随动控制系统过渡过程品质有何要求。2试用方块图变换法求图中所示系统方块图的传递函数。2试用方块图变换法求图中所示系统方块图的传递函数。2一阶系统结构图如所示。试求该系统单位阶跃响应的调节时间ts（=5%）。若要求调节时间ts0.3s，试求系统的反馈系数应取何值?1. 用结构图等效变换的方法求下列结构图所示连续系统的闭环传递函数（s）2. 求下列结构图所示连续系统的闭环传递函数（s）3. 化简并求出下列结构图所示离散系统的闭环脉冲传递函数（z）4. 化简并求出下列结构图所示离散系统的输出C（z）3 简答题1. 什么是闭环系统控制，简述对控制系统的三个基本要求。输出

6、端反馈输入端，参与再控制稳定性、准确性、快速性稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，准确性对系统过渡过程的形式和快慢提出要求，过渡过程结束后，被控达到的稳态值应与期望值一致。2. 什么是根轨迹？什么是闭环系统的主导极点、偶极子？写出一般系统的根轨迹方程。根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环系统特征方程式的根在s平面上变化的轨迹。主导极点是指在系统所有的闭环极点中，距离虚轴最近且周围无闭环零点的极点在高阶系统的阶跃响应中，如果某对靠近的闭环极点和闭环零点之间的距离比起它们与其他零、极点之间的距离小一个数量级，则称该对闭环零、极点为闭环偶极子一般系统的根轨迹方程3. Nyqu

7、ist判据是在频域内利用开环系统的频率特征来判断闭环系统稳定性，其表达式为Z=P-R，分别写出其中三个变量表示的含义。按顺时针方向沿Ls变化一周时，F(s)将绕原点顺时针旋转N周，即包围原点N次。N=Z-PZ：Ls内的F(s)的零点数 P：Ls内的F(s)的极点数4. 什么是PID控制？写出其运动方程及相应的传递函数，并说明PID控制是否会改变系统的数型比例、积分、微分控制。运动方程：传递函数：5. 线性连续系统稳定的充分必要条件是什么？Z域中离散系统稳定的充分必要条件是什么？劳斯表中第一列各值为正。如果劳斯表第一列中出现小于零的数值，系统就不稳定，且第一列各系数符号的改变次数，代表特征方程的

8、正实部根的数目。当且仅当离散特征方程的全部特征根z平面的单位圆内，或者所有特征根的模均小于1，即|zi|<1。四、计算题（共2题，每题10分，共20分）1. 试判别某控制系统的稳定性。其特征方程为。S4+2S3+3S2+4S+5=02已知某闭环负反馈系统如图所示，计算阶跃输入r(t)=1、速度输入r(t)=t、加速度输入r(t)=t2/2下，该系统的稳态误差。1试确定使系统稳定的开环放大倍数K的取值范围。已知单位负反馈系统的开环传递函数为。五、画图题（10分）1.系统的开环传递函数为，试绘制系统的根轨迹，若系统稳定，k的取值应该是多大？2.系统的开环传递函数为 试绘制系统的根轨迹；若系统

9、稳定，K*的取值范围是多少。1. 系统结构图如下图所示（1） 欲确保系统稳定，K应取何值？（2） 欲使系统特征根全部位于S平面S=-1的左侧，K应取何值？（3） 若输入r(t)=2t+2时，要求系统稳态误差ess0.25，K应取值？S(0.2S+1)(0.2S+1)2.系统结构图如下图所示（4） 欲确保系统稳定，K应取何值？（5） 欲使系统特征根全部位于S平面S=-1的左侧，K应取何值？（6） 若输入r(t)=2t+2时，要求系统稳态误差ess0.25，K应取值？五、已知系统的开环传递函数为(1)绘制闭环系统的根轨迹(2)根据所绘制的根轨迹，确定使闭环系统稳定的开环增益K的范围。五、已知单位反馈控制系统的开环传递函数为(1)绘制闭环系统的概略根轨迹(2)根据所绘制的根轨迹，确定使闭环系统稳定的开环增益K的范围。六、某最小相位系