自动控制原理期末考试试题及答案解析

"自动控制原理期末考试题.doc" 自动控制原理是控制工程领域中的核心课程，涉及控制系统的设计、分析和优化。这份期末考试题涵盖了自动控制的一些基本概念和关键知识点。 1. **闭环控制系统与开环控制系统**： 开环控制系统不包含反馈环节，其输出不受输入信号影响的修正。而闭环控制系统包括反馈回路，能够根据系统的输出与期望值之间的偏差进行调整，以提高系统的性能。 2. **传递函数**： 传递函数是线性定常系统动态特性的一种表示方法，它描述了系统输出与输入之间的关系。传递函数通常是一个复变量s的分式，且只适用于线性定常系统。系统的稳定性、快速性和准确性都与其传递函数的极点和零点位置有关。 3. **稳定性分析**： 系统的稳定性可以通过闭环传递函数的特征方程来判断。特征方程的根位于s平面的右半平面时，系统是不稳定的；所有根都在左半平面则系统稳定；根位于虚轴上则系统临界稳定。 4. **系统阶跃响应**： 一阶系统的阶跃响应无超调，而超调通常发生在高阶系统中。时间常数较大的系统响应慢，但稳定性好；时间常数较小的系统响应快，可能产生超调。 5. **系统类型与稳态误差**： 系统的类型决定了其在不同输入信号下的稳态误差。0型系统在单位斜坡输入下的稳态误差为无穷大。型别越高，对斜坡输入的稳态误差越小。 6. **梅逊公式**： 梅逊公式用于求解复杂控制系统中任意两点间的传递函数，通过对系统结构图的简化来计算。 7. **根轨迹法**： 根轨迹法是分析系统稳定性及动态性能的一种图形方法，它显示了闭环特征方程根随系统参数变化的轨迹。根轨迹的起点是开环传递函数的极点。 8. **控制系统的性能指标**： 自动控制系统的性能要求通常包括稳定性、快速性和准确性。稳定性是指系统在扰动或参数变化下仍能保持稳定运行的能力；快速性指的是系统从一种状态过渡到另一种状态的速度；准确性则是指系统输出与期望值的接近程度。 9. **系统建模**： 同一控制系统可以用不同的数学模型描述，如传递函数、微分方程、状态空间模型等，这些模型反映了系统在不同角度的动态行为。 10. **水温控制系统**： 在水温控制系统中，温度传感器检测实际水温并与给定温度比较，通过蒸汽阀门控制蒸汽流量来调节水温。流量计测量冷水流量变化，影响温度控制器的决策。被控对象是水温，控制装置是蒸汽阀门和温度控制器。 这些题目覆盖了自动控制原理的基础理论，包括系统分类、传递函数、稳定性分析、系统响应、控制策略和具体应用实例，旨在检验学生对这些概念的理解和应用能力。