《自动控制原理》期末考试模拟试卷+答案

《自动控制原理》期末考试模拟试卷+答案 对于自动控制原理的学习，我们都深知这是一门需要扎实理论基础和灵活应用能力的学科。期末考试的模拟试卷，不仅仅是为了检验你对关键概念的掌握程度，更重要的是检验你在实际问题解决过程中的思考能力和逻辑表达能力。本次模拟试卷涵盖了自动控制原理的核心内容，希望能够帮助你提前熟悉考试题型，查漏补缺，为期末考试做好充分准备。 第一部分：概念理解 (占20%) 1. 定义：什么是负回授控制系统？简述其作用。 2. 状态空间表示：解释状态空间表示在自动控制系统分析中的重要性。 3. 稳定性：什么是闭环系统稳定性？列举三种判断闭环系统稳定性的方法。 第二部分：计算题 (占60%) 1. PID控制器的设计：设计一个用于控制温度的PID控制器，要求给出比例、积分、微分参数的取值建议，并说明选择依据。 2. 状态空间分析：一个线性时不变系统由以下状态方程描述：x’(t) + 2x(t) + 3x(t) = 0。求该系统的特征函数，判断其稳定性。 第三部分：简答题 (占20%) 1. 回授与无回授：比较回授控制系统和无回授控制系统在精度、鲁棒性等方面的差异。 2. 控制器的选择：在控制一个机械臂的运动时，你认为应该选择哪种控制方式？说明理由。 答案 (仅供参考) 第一部分：概念理解 1. 负回授控制系统：通过将输出信号的一部分反馈到输入端，与输入信号进行比较，从而产生一个误差信号，并利用该误差信号来调整输入信号，以使输出信号跟踪目标信号。 2. 状态空间表示： 能够直接描述系统的状态变量和输入输出关系，是分析复杂控制系统（如非线性系统、多输入多输出系统）的有效工具。 3. 稳定性： 判别方法包括： (1) 根轨迹法 (2) 闭环根轨迹法 (3) 时域根轨迹法 第二部分：计算题 1. PID控制器设计： 参数取值建议： Kp > 0， Ki > 0， Kd > 0，具体取值需根据系统特性调整，保证快速响应和稳定控制。 2. 稳定性： 特征函数为： 1 - 2s - 3s² ， 根轨迹位于复平面的右半平面， 闭环系统是稳定的。 第三部分：简答题 1. 回授：提高精度，但会引入延迟和补偿量，鲁棒性较差。无回授：精度低，但鲁棒性好，易于实现。 希望这份模拟试卷和答案能够帮助你在期末考试中取得优异成绩！ 祝你学习进步！ 展开