南京高等职业技术学校
2009年～2010年第一学期期中考试
班级 507211、502212 、507213 自动控制原理期中考试题（闭卷）系电气系班级姓名学号
一、填空题（每格1分，共32分）
1、古典控制理论只涉及单输入、单输出系统，对于多输入、多输出系统就无能为力了。

由于具有多输入和多输出的现代设备变得愈来愈复杂，所以需要大量方程来描述现代控制系统。

2、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。

3、反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比较，并力图保持两者之间的既定关系的系统，它利用输出量与输入量的偏差来进行控制。

4、当自动调整系统的输出量是温度、压力、流量、液面或PH值（氢离子浓度）等这样一些变量时，就叫过程控制系统。

5、对自动控制系统性能的基本要求
可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。

稳定性：对恒值系统要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。

对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。

稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。

稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。

快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。

稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。

准确性：用稳态误差来表示。

如果在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。

显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。

6、系统最基本的数学模型是它的微分方程式。

建立微分方程的步骤如下：①确定系统的输入量和输出量②将系统划分为若干环节，从输入端开始，按信号传递的顺序，依据各变量所遵循的物理学定律，列出各环节的线性化原始方程。

③消去中间变量，写出仅包含输入、输出变量的微分方程式。

7、拉氏变换定义设函数f(t)满足①t<0时 f(t)=0
② t>0时，f(t)分段连续
∞
<⎰∞-dt
e
t
f st
)(
则f(t)的拉氏变换存在，其表达式记作
dt
e t
f t f L s F st ⎰∞
-==0
)()]([)(
8、拉氏变换基本定理
·线性定理 )()()]()([22112211s F a s F a t f a t f a L +=+
·位移定理
)()]([a s F t f e L at +=- ·延迟定理
)()]([s F e t f L s ττ-=- ·终值定理 )
(lim )(lim 0
s sF t f s t −→−∞−→−
= ·初值定理 )
(lim )(lim 0s sF t f s t ∞
−→−−→−
=
·微分定理
)0()(])
([
f s sF dt t df L -=
)0()0()(])(['22
2f sf s F s dt t f d L --=
9、是在用拉氏变换求解线性常微分方程的过程中引申出来的概念。

微分方程是在时域中
描述系统动态性能的数学模型，在给定外作用和初使条件下，解微分方程可以得到系统的输出响应。

系统结构和参数变化是分析较麻烦。

用拉氏变化法求结微分方程时，可以得到控制系统在复数域的数学模型－传递函数。

定义：线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

10、典型环节及其传递函数
任何一个复杂系统都是由有限个典型环节组合而成的。

典型环节通常分为
以下六种：
1 比例环节 K s G =)(，
2 惯性环节
1
1
)(+=TS s G
3 微分环节
理想微分 KS s G =)( 一阶微分 1)(+=S s G τ
二阶微分 12)(22++=S S s G ξττ
4 积分环节
S
s G 1)(=
第 1 页（共4 页）
二、作图题：（20分）
1、画出一阶单位反馈系统动态结构图
2、写下图的传递函数。

3、试简化图中的系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s )和C(s)/N(s)。

三、计算题（48分）
1、设系统的微分方程式如下：0.04 c (t) + 0.24c (t) + c(t) = r(t)试求系统的单位阶跃响应h(t)。

2、设图是简化的飞行控制系统结构图，试选择参数K１和Kt，使系统ωｎ＝６、ζ＝１。

3、由运算放大器组成的控制系统模拟电路如图所示，试求闭环传递函数Uｃ(ｓ)／Ｕｒ(ｓ)。

4、已知下列拉氏变换F(s)，求出时间表达式f(t)。

5、
求时间函数f (t)的拉氏变换F (s)。