《自動控制原理》期末復習試題19套含答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.自動控制系統中的反饋環節通常是指（）A.輸入信號B.輸出信號C.控制信號D.干擾信號2.系統的穩定性取決于（）A.系統的增益B.系統的相位C.系統的極點D.系統的零點3.滯后校正的作用是（）A.提高系統的穩定性B.提高系統的快速性C.減小系統的超調量D.增加系統的相位裕度4.對于二階系統，當阻尼比ξ=0.707時，系統的性能指標為（）A.過渡過程時間最短B.超調量最小C.穩態誤差最小D.相位裕度最大5.系統的穩態誤差取決于（）A.系統的增益B.系統的相位C.系統的輸入信號D.系統的輸出信號6.比例控制器的作用是（）A.提高系統的穩定性B.提高系統的快速性C.減小系統的穩態誤差D.增加系統的相位裕度7.積分控制器的作用是（）A.提高系統的穩定性B.提高系統的快速性C.減小系統的穩態誤差D.增加系統的相位裕度8.微分控制器的作用是（）A.提高系統的穩定性B.提高系統的快速性C.減小系統的超調量D.增加系統的相位裕度9.在根軌跡分析中，若系統開環傳遞函數的極點全部位于左半平面，則系統（）A.必然穩定B.必然不穩定C.可能穩定，也可能不穩定D.與系統的增益無關10.在伯德圖分析中，若系統的相位裕度為正值，則系統（）A.必然穩定B.必然不穩定C.可能穩定，也可能不穩定D.與系統的增益無關二、填空題（每題2分，共20分）1.自動控制系統通常由____、____、____和____四個基本環節組成。2.系統的穩定性可以通過____分析、____分析和____分析等方法進行判斷。3.滯后校正通常采用____校正網絡實現，而超前校正通常采用____校正網絡實現。4.對于二階系統，當阻尼比ξ=0.707時，系統的過渡過程時間最短，此時系統的超調量為____。5.系統的穩態誤差與系統的____和____有關。6.比例控制器的作用是____，積分控制器的作用是____，微分控制器的作用是____。7.在根軌跡分析中，若系統開環傳遞函數的極點全部位于左半平面，則系統的根軌跡____。8.在伯德圖分析中，若系統的相位裕度為正值，則系統的相位裕度越大，系統的穩定性越____。9.系統的帶寬是指系統頻率響應下降到____時的頻率。10.系統的穩態誤差可以通過____分析、____分析和____分析等方法進行計算。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述自動控制系統的基本概念及其分類。2.簡述根軌跡分析的基本原理及其應用。3.簡述伯德圖分析的基本原理及其應用。四、計算題（每題10分，共30分）1.已知二階系統的開環傳遞函數為G(s)=1/(s^2+2ξω_ns+ω_n^2)，求系統的阻尼比ξ和自然頻率ω_n。2.已知系統的開環傳遞函數為G(s)=K/(s+1)，求系統在單位階躍輸入下的穩態誤差。3.已知系統的開環傳遞函數為G(s)=K/(s^2+2ξω_ns+ω_n^2)，求系統在單位階躍輸入下的過渡過程時間、超調量和穩態誤差。答案部分：一、選擇題答案：1.B2.C3.D4.B5.A6.C7.C8.C9.A10.A二、填空題答案：1.輸入環節、控制器、執行環節、反饋環節2.穩定性分析、根軌跡分析、伯德圖分析3.PI校正網絡、PD校正網絡4.4.3%5.系統的增益、系統的輸入信號6.提高系統的快速性、減小系統的穩態誤差、減小系統的超調量7.全部位于左半平面8.高9.0.70710.穩態誤差分析、根軌跡分析、伯德圖分析三、簡答題答案：1.自動控制系統是指利用控制器、執行器、反饋環節等基本環節，對被控對象進行自動控制的系統。自動控制系統通常分為開環控制系統和閉環控制系統兩大類。2.根軌跡分析是一種用于分析系統穩定性的方法，通過繪制系統的根軌跡圖，可以直觀地了解系統參數變化對系統穩定性的影響。3.伯德圖分析是一種用于分析系統頻率響應的方法，通過繪制系統的伯德圖，可以直觀地了解系統在不同頻率下的幅值和相位特性。四、計算題答案：1.ξ=0.5，ω_n=22.穩態誤差為1/K3.過渡過程時間為4/ξω_n，超調量為e^(ξπ/√(1ξ^2))，穩態誤差為0《自動控制原理》期末復習試題19套含答案三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述自動控制系統的基本概念及其分類。自動控制系統是一種通過控制器對被控對象進行自動控制的系統，其目的是使被控對象按照預定的要求進行工作。自動控制系統可以分為開環控制系統和閉環控制系統兩大類。開環控制系統是指系統的輸出信號不依賴于輸入信號的系統，閉環控制系統是指系統的輸出信號依賴于輸入信號的系統。2.簡述根軌跡分析的基本原理及其應用。根軌跡分析是一種用于分析系統穩定性的方法，其基本原理是通過繪制系統的根軌跡圖，直觀地了解系統參數變化對系統穩定性的影響。根軌跡圖可以顯示系統極點隨參數變化的軌跡，從而判斷系統的穩定性。根軌跡分析廣泛應用于系統設計、參數調整和穩定性分析等方面。3.簡述伯德圖分析的基本原理及其應用。伯德圖分析是一種用于分析系統頻率響應的方法，其基本原理是通過繪制系統的伯德圖，直觀地了解系統在不同頻率下的幅值和相位特性。伯德圖包括幅頻特性和相頻特性兩部分，可以反映系統的穩定性和快速性。伯德圖分析廣泛應用于系統設計、參數調整和穩定性分析等方面。四、計算題（每題10分，共30分）1.已知二階系統的開環傳遞函數為G(s)=1/(s^2+2ξω_ns+ω_n^2)，求系統的阻尼比ξ和自然頻率ω_n。解：根據開環傳遞函數，可以得出系統的特征方程為s^2+2ξω_ns+ω_n^2=0。根據特征方程，可以得出系統的阻尼比ξ和自然頻率ω_n分別為ξ=0.5，ω_n=2。2.已知系統的開環傳遞函數為G(s)=K/(s+1)，求系統在單位階躍輸入下的穩態誤差。解：穩態誤差是指系統在單位階躍輸入下，輸出信號與輸入信號之間的差值。根據開環傳遞函數，可以得出系統的穩態誤差為1/K。3.已知系統的開環傳遞函數為G(s)=K/(s^2+2ξω_ns+ω_n^2)，求系統在單位階躍輸入下的過渡過程時間、超調量和穩態誤差。解：過渡過程時間是指系統從初始狀態到穩定狀態所需的時間。根據開環傳遞函數，可以得出系統的過渡過程時間為4/ξω_n。超調量是指系統在過渡過程中，輸出信號超過穩態值的最大幅度。根據開環傳遞函數，可以得出系統的超調量為e^(ξπ/√(1ξ^2))。穩態誤差是指系統在單位階躍輸入下，輸出信號與輸入信號之間的差值。根據開環傳遞函數，可以得出系統的穩態誤差為0。《自動控制原理》期末復習試題19套含答案五、分析題（每題10分，共20分）1.分析一個典型的自動控制系統，包括其組成部分、工作原理及特點。解：一個典型的自動控制系統通常包括輸入環節、控制器、執行環節和反饋環節。輸入環節負責接收外部信號，控制器根據輸入信號和反饋信號控制信號，執行環節根據控制信號對被控對象進行操作，反饋環節將輸出信號反饋給控制器，以便進行閉環控制。該系統具有實時性、準確性和穩定性等特點。2.分析比例、積分、微分控制器在自動控制系統中的作用及其應用場景。解：比例控制器主要作用是提高系統的快速性，適用于對系統快速性要求較高的場合。積分控制器主要作用是減小系統的穩態誤差，適用于對系統穩態精度要求較高的場合。微分控制器主要作用是減小系統的超調量，適用于對系統超調量要求較低的場合。在實際應用中，根據系統的需求，可以選擇合適的控制器或控制器組合，以實現最佳的控制效果。六、設計題（每題10分，共20分）1.設計一個溫度控制系統，要求溫度控制在20°C±1°C范圍內。請給出系統的組成部分、控制器參數及調試方法。解：系統組成部分：溫度傳感器、控制器、執行器（如加熱器或冷卻器）。控制器參數：根據溫度控制要求，可以選擇比例、積分、微分控制器組合。例如，可以采用PI控制器，其中比例系數Kp為10，積分系數Ki為1。調試方法：將控制器參數設置為初始值，然后通過溫度傳感器實時監測溫度變化，根據實際溫度與設定溫度的偏差，調整控制器參數，直至溫度控制在20°C±1°C范圍內。2.設計一個位置控制系統，要求位置控制在±0.1mm范圍內。請給出系統的組成部分、控制器參數及調