自动控制原理题库(经典部分)要点

自动控制原理题目（含答案）

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1

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、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。

《自动控制原理》题库

一、解释下面基本概念

1、控制系统的基本控制方式有哪些？

2、什么是开环控制系统？

答：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。

3、什么是自动控制？

答：自动控制就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。

4、控制系统的基本任务是什么？

5、什么是反馈控制原理？

6、什么是线性定常控制系统？

7、什么是线性时变控制系统？

8、什么是离散控制系统？

9、什么是闭环控制系统？

10、将组成系统的元件按职能分类，反馈控制系统由哪些基本元件组成？

11、组成控制系统的元件按职能分类有哪几种？

12、典型控制环节有哪几个？

13、典型控制信号有哪几种？

14、控制系统的动态性能指标通常是指？

15、对控制系统的基本要求是哪几项？

16、在典型信号作用下，控制系统的时间响应由哪两部分组成?

17、什么是控制系统时间响应的动态过程？

18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？

19、控制系统的动态性能指标有哪几个？

20、控制系统的稳态性能指标是什么？

21、什么是控制系统的数学模型？

22、控制系统的数学模型有：

23、什么是控制系统的传递函数？

24、建立数学模型的方法有?

25、经典控制理论中，控制系统的数学模型有?

26、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么? 27、控制系统的分析法有哪些？ 28、系统信号流图是由哪二个元素构成？ 29、系统结构图是由哪四个元素组成？ 30、系统结构图基本连接方式有几种？

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 ϕωτωω--=--，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 ( )

自动控制原理考试试题

自动控制原理考试试题

自动控制原理是现代工程领域中的重要学科，它涉及到许多基础理论和实际应用。在工程师的培养过程中，掌握自动控制原理是必不可少的一环。为了更好地检验学生对自动控制原理的理解和应用能力，教师们设计了各种各样的考试试题。下面我们就来看一些典型的自动控制原理考试试题。

第一题：请简述反馈控制系统的基本原理。

反馈控制系统是一种通过测量输出信号并与期望值进行比较，然后根据比较结果对输入信号进行调整的系统。其基本原理是通过不断地比较实际输出与期望输出之间的差异，从而通过调整输入信号来使输出尽可能接近期望值。在反馈控制系统中，一般包括传感器、执行器、控制器和被控对象等组成部分。传感器用于测量被控对象的输出信号，控制器根据测量结果和期望值计算出控制信号，然后通过执行器作用于被控对象，使其输出信号逐渐趋近期望值。

第二题：请解释比例控制器、积分控制器和微分控制器的工作原理。

比例控制器根据被控对象的输出与期望值之间的差异，通过乘以一个比例系数来调整控制信号。当输出与期望值之间的差异较大时，比例控制器会产生较大的调整量，从而加快系统的响应速度。然而，比例控制器无法完全消除稳态误差，因为它只考虑了当前时刻的差异。

积分控制器通过累积输出与期望值之间的差异，来调整控制信号。积分控制器可以消除稳态误差，因为它考虑了过去所有时刻的差异。然而，积分控制器容易引起系统的超调和震荡，因此需要合理选择积分时间常数。

微分控制器根据输出与期望值的变化率来调整控制信号。微分控制器可以提高

系统的稳定性和响应速度，因为它能够预测输出的变化趋势并作出相应调整。

⾃动控制原理题库（经典部分）要点

《⾃动控制原理》题库

⼀、解释下⾯基本概念

1、控制系统的基本控制⽅式有哪些？

2、什么是开环控制系统？

答：在控制器与被控对象之间只有正向控制作⽤⽽没有反馈控制作⽤，即系统的输出量对控制量没有影响。

3、什么是⾃动控制？

答：⾃动控制就是采⽤控制装置使被控对象⾃动地按照给定的规律运⾏，使被控对象的⼀个或数个物理量能够在⼀定的精度范围内按照给定的规律变化。

4、控制系统的基本任务是什么？

5、什么是反馈控制原理？

6、什么是线性定常控制系统？

7、什么是线性时变控制系统？

8、什么是离散控制系统？

9、什么是闭环控制系统？

10、将组成系统的元件按职能分类，反馈控制系统由哪些基本元件组成？

11、组成控制系统的元件按职能分类有哪⼏种？

12、典型控制环节有哪⼏个？

13、典型控制信号有哪⼏种？

14、控制系统的动态性能指标通常是指？

15、对控制系统的基本要求是哪⼏项？

16、在典型信号作⽤下，控制系统的时间响应由哪两部分组成?

17、什么是控制系统时间响应的动态过程？

18、什么是控制系统时间响应的稳态过程？

19、控制系统的动态性能指标有哪⼏个？

20、控制系统的稳态性能指标是什么？

21、什么是控制系统的数学模型？

22、控制系统的数学模型有：

23、什么是控制系统的传递函数？

24、建⽴数学模型的⽅法有?

25、经典控制理论中，控制系统的数学模型有?

26、系统的物理构成不同，其传递函数可能相同吗?为什么? 27、控制系统的分析法有哪些？ 28、系统信号流图是由哪⼆个元素构成？ 29、系统结构图是由哪四个元素组成？ 30、系统结构图基本连接⽅式有⼏种？

《 自动控制原理

》典型考试试题

（时间120分钟）

院/系 专业 姓名 学号

第二章：主要是化简系统结构图求系统的传递函数，可以用化简，也可以用梅逊公式来求

一、（共15分）已知系统的结构图如图所示。请写出系统在输入r(t)和扰动n(t)同时作用下的输出C(s)的表达式。

G4

H1G3

G1

G 2

N(s)C(s)

R(s)

-

-+

+

+

二 、（共15分）已知系统的结构图如图所示。

试求传递函数

)()(s R s C ，)

()

(s N s C 。 三、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)。

G1

G2

R(s)

-

+

+

C(s)

-

+

四、（共15分）系统结构图如图所示，求X(s)的表达式

G4(s)G6(s)

G5(s)G1(s)

G2(s)

N(s)

C(s)

R(s)

--

G3(s)

X(s)

五、（共15分）已知系统的结构图如图所示。 试确定系统的闭环传递函数C(s)/R(s)和C(s)/D(s)。

G1

G2

R(s)

-

+

+

C(s)

-+

D(s)

G3G4

六、（共15分）系统的结构图如图所示，试求该系统的闭环传递函数

)

()

(s R s C 。

七、（15分）试用结构图等效化简求题图所示各系统的传递函数

)

()

(s R s C

一、（共15分）某控制系统的方框图如图所示，欲保证阻尼比ξ=0.7和响应单位斜坡函数的稳态误差为ss e =0.25,试确定系统参数K 、τ。

二、（共10分）设图（a ）所示系统的单位阶跃响应如图（b ）所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。

三、（共15分）已知系统结构图如下所示。求系统在输入r(t)=t 和扰动信号d(t)=1(t)作用下的稳态误差和稳态输出)(∞C

自动控制原理简答题要点

三.名词解释

47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。

48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。

49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。

50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系：ωs ≥2ωmax 。

51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。

52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。

53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。

54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。

55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()()

C z G z R z =。

56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时，Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣

燕山大学试卷密封线共8 页第7 页

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精品资料

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，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)

(合计20分)

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）

2）

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） （合计20分, 共2个小题，每题10

分） [

,

最大输出速度为2 r/min

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；

(rad/s)

（合计20分, 共2个小题，每题10分）

自动控制原理模拟试题3答案

答案

一、简答题

1．如果二阶控制系统阻尼比小，会影响时域指标中的超调量和频域指标中的相位裕量。根据超调量和相位裕量的计算

公式可以得出结论。

2．

之间。

3．

二、

系统的微分方程为 ()()y t y t ky μ++

因此

所以由系统得响应曲线可知，

由

二

阶

系

统

性

能

指

标

的

计

算

公

式

解得

由响应曲线得，峰值时间为3s ，所以由

第 1 页

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：

dt

t dc )

(+0.5C(t)=2r(t)。则该系统的闭环传递函数 Φ(s)= ；该系统超调σ%= ；调节时间t s (Δ=2%)= 。 4．某单位反馈系统G(s)=

)

402.0)(21.0()

5(1002

+++s s s s ，则该系统是 阶 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 = 。

6．相位滞后校正装置又称为 调节器，其校正作用是 。

7．采样器的作用是 ，某离散控制系统

)

()1()

1()(10210T

T e Z Z e Z G -----=（单位反馈T=0.1）当输入r(t)=t 时.该系统稳态误差为 。 二. 1.

求：)

()

(S R S C （10分）

R(s)

第2页

2.求图示系统输出C（Z）的表达式。（4分）

四．反馈校正系统如图所示（12分）

求：（1）K f=0时，系统的ξ，ωn和在单位斜坡输入下的稳态误差e ss.

（2）若使系统ξ=0.707，k f应取何值？单位斜坡输入下e ss.=？

第 3 页

（1） （2） （3）

五.已知某系统L （ω）曲线，（12分）

（1）写出系统开环传递函数G （s ） （2）求其相位裕度γ

（3）欲使该系统成为三阶最佳系统.求其K=？，γ

max =?

六、已知控制系统开环频率特性曲线如图示。P 为开环右极点个数。г为积分环节个数。判别系统闭环后的稳定性。

三.名词解释

47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。

48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。

49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。

50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。

51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。

52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。

53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。

54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。

55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()()

C z G z R z =。

56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣

自动控制原理简答题要

点

集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

三.名词解释

47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。

48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。

49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。

50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。

51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。

52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。

53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。

54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。

55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()()

C z G z R z =。 56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即

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

三.名词解释

47、传递函数：传递函数是指在零初始条件下，系统输出量的拉式变换与系统输入量的拉式变换之比。

48、系统校正：为了使系统达到我们的要求，给系统加入特定的环节，使系统达到我们的要求，这个过程叫系统校正。

49、主导极点：如果系统闭环极点中有一个极点或一对复数极点据虚轴最近且附近没有其他闭环零点，则它在响应中起主导作用称为主导极点。

50、香农定理：要求离散频谱各分量不出现重叠,即要求采样角频率满足如下关系： ωs ≥2ωmax 。

51、状态转移矩阵：()At t e φ=，描述系统从某一初始时刻向任一时刻的转移。

52、峰值时间：系统输出超过稳态值达到第一个峰值所需的时间为峰值时间。

53、动态结构图：把系统中所有环节或元件的传递函数填在系统原理方块图的方块中，并把相应的输入、输出信号分别以拉氏变换来表示，从而得到的传递函数方块图就称为动态结构图。

54、根轨迹的渐近线：当开环极点数 n 大于开环零点数 m 时，系统有n-m 条根轨迹终止于 S 平面的无穷远处，且它们交于实轴上的一点，这 n-m 条根轨迹变化趋向的直线叫做根轨迹的渐近线。

55、脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的z 变换()C z 与输入离散信号的z 变换()R z 之比，即()()()

C z G z R z =。

56、Nyquist 判据（或奈氏判据）：当ω由-∞变化到+∞时， Nyquist 曲线（极坐标图）逆时针包围（-1，j0）点的圈数N ，等于系统G(s)H(s)位于s 右半平面的极点数P ，即N=P ，则闭环系统稳定；否则（N ≠P ）闭环系统不稳定，且闭环系统位于s 右半平面的极点数Z 为：Z=∣P-N ∣

自动控制原理考试试题

一、选择题

1. 下列哪种传感器可以将物理量转换为电信号？

A. 电容传感器

B. 气敏传感器

C. 光电传感器

D. 磁致伸缩传感器

2. 以下哪种方式不是对传感器信号进行放大的方法？

A. 运放电路放大

B. 离散元件放大

C. 变阻器调节

D. 数字信号放大

3. PID控制器的全称是什么？

A. 比例-微分-积分控制器

B. 位置-速度-偏差控制器

C. 压力-温度-湿度控制器

D. 功率-电流-电压控制器

4. 下列哪种不是控制系统常用的执行元件？

A. 电动执行器

B. 电磁铁

C. 电磁阀

D. 电位器

5. 以下哪种不是常见的控制系统？

A. 开环控制系统

B. 闭环控制系统

C. 自适应控制系统

D. 否定控制系统

二、填空题

6. 在控制系统中，__________是接收来自传感器的信号并进行处理的部分。

7. 在PID控制器中，比例项系数通常记作_____，积分项系数记作_____，微分项系数记作_____。

8. 控制系统中用于对执行元件输出信号进行放大的元件是_____。

9. PID控制器中的微分项的主要作用是______。

10. 控制系统中用于产生控制误差信号的元件是_____。

三、简答题

11. 请简要描述开环控制系统和闭环控制系统的区别及各自的优缺点。

12. 什么是控制系统的稳定性？如何判断控制系统的稳定性？

13. PID控制器中的比例、积分、微分三个部分分别代表什么含义？

14. 举例说明控制系统中的负反馈结构是如何工作的？

15. 控制系统中的传感器发挥着怎样的作用？传感器选择应考虑哪

些因素？