自动装置简答题
问答第一章
绪论 1.AAT装置的用途？
1.电力系统自动化答：当工作电源或工作设备因故障被断开后，能自动答包括电力系统装置自动化和电力系统调度自动化。迅速地将备用设备或备用电源投入工作，或将负荷
2.电力系统自动装置包括哪些类型的装置（或设备）？切到备用设备上。
答备用电源和备用设备自动投入、输电线路自动重对AAT装置的接线要求？答：1应保证工作电源
合闸、同步发电机自动并列、同步发电机励磁自动或工作设备被断开后，才能投入备用电源或设备；调节及强行励磁、自动低频减负荷、电力系统频率2工作母线电压不论因何种原因消失时，AAT装置和有功功率自动调节、故障录波装置、自动解列等。均动作；3AA T装置应保证只动作一次；
4发电厂厂用备用电源自动投入装置应同时满足几对应措施1AA T装置的断路器合闸部分应由供电个工作电源的备用要求5发电厂备用电源自动投入装元件受电侧断路器的常闭辅助触点起动
置应满足切换方式的要求6当备用电源或设备投入过2AAT装置设有独立的低电压起动部分并设有备用负荷时，AAT应通过减负荷保证备用电源或备用设备用母线电压监视继电器；3控制AAT装置发出的的安全，以及电动机的自起动。7当AAT动作时如果合闸脉冲时间，使之只能合闸一次而不是两次
备用电源或设备投入于故障，应使其继电保护加速动作4其含义有两个：其一在必要时一个备用电源
8电压互感器二次侧熔断时AAT不应动作能够同时代替几个工作电源；其二在有两个备用电源
情况下，各备用电源应装设独立的AA T装置，当任一3为什么要求AAT装置在动作电源断开后才将备用备用电源作为全厂工作电源备用时，AAT装置应使任电源投入
一备用电源自动投入。5发电厂AA T装置在条件可能答：防止备用电源或设备投入到故障线路造成AAT 时，可采用带有检定同步的快速切换方式；也可采用投入失败甚至扩大故障损坏设备
带母线闭锁的慢速切换方式及长延时切换方式
6AA T的备用电源装有自动减负荷装置
4确定AAT动作时间是应考虑哪些因素：答：1低压起动部分工作母线失去电压时将工作电答：1电动机自起动时间2 故障点去游离时间3与线源或工作设备断开2自动重合闸部分：当工作电路继电保护想配合源断开后将备用电源或备用设备自动合闸
5为什么要求AAT只动作一次7哪些装置应装AAT？答装有备用电源的发电厂厂答：当工作线路发生永久性故障时防止AAT二次动作用电和变电所所用电；由双电源供电另一电源断开，使备用电源或备用设备受到二次冲击备用；降压变电所内备用变压器或互为备用母线段；有6.AAT装置由哪两部分组成及作用备用机组的某些重要辅机。
第二章自动重合闸
8什么是电容充电式自动重合闸的复归时间证断路器切断能力的恢复当线路再次发生故障
？整定时应考虑哪些因素？时能够可靠切断短路电流
答复归时间：电容C上的电压从零充电到能 9综合自动合闸比三相合闸考虑的特殊因素？
够使中间继电器动作的电压所需要的时间。需要装设接地故障判别元件和故障选相元件。考虑非全
考虑因素：1重合到永久故障时，由最长时限相运行对继电保护的影响。考虑潜供电流对重合闸影响
的继电保护切除故障时，断路器不能再次重合若单相合闸不成功，根据需要线路转入长期非全相运行时。即保证重合闸只动作一次；2重合成功后保需考虑的问题
9.输电线装设自动重合闸的作用？10重合闸重合于永久故障时的不良影响？
答1提高输电线路的供电可靠答1使电力系统以及一些电气设备再次受到故障冲击；
2对双端供电的输电线路提高并2使断路器的负担加重，因为在很短的时间里两次
列运行的稳定性从而提高线路容量切断短路电流
3可以补救由于人为误碰、断路器
机构不良或继电保护误动引起的断
路器跳闸4与继电保护配合在很多情况下能够加速切除故障.
12.自动重合闸装置中（1）充电电容C绝答：（1）运行中将发生电容C不能正常充电
缘电阻下降严重，已经降至R4数值以下，不能实现重合闸。因为C的充电回路主要是C
，运行中会有什么现象发生，为什么？和R4串联，C的绝缘电阻已经降至R4数值以下时，（2）若更换R4电阻时，误将3.4MΩ换最终C分到电压不到电源电压的一半，当重合闸启动时
为3.4KΩ，运行时有什么现象，为什么？C的两端电压不能使KM动作，显然不能实现重合闸。（2）3.4M换成3.4K运行中将发生重合闸11.自动重合闸的基本要求？
复归时间变短，永久性故障时出现连续重合。答1自动重合闸可按控制开关位置与断路器位置不对应起因为充电回路中C值不变，R4决定充电时的动2用控制开关或通过遥控装置将断路器断开，或将断器时间常数，换成3.4K后，充电时间常数将减投入故障线路上，继电保护将其跳开，自动重合闸均不动少到原来的十分之一，只要大于15---25ms，作3在任何情况下自动重合闸的动作次数应符合预先规定C可获得电源电压，当永久性故障时保护切4自动重合闸装置动作后能自动复位，准备好再次动作除故障的时间大于15--26ms，因此出现连续5自动重合闸装置应具有接受外来闭锁信号的功能
重合。6自动重合闸装置应能在重合闸后加速继电保护动作，必
要时可进行前加速保护时间短，电压低，不能够使中间继电器动作，断
7在双侧电源线路上实现自动重合闸，应考路器不能再次重合，保证了断路器只重合一次
虑合闸时两侧电源间的同步问题9.自动重合闸装置中1KM为什么要自保持？
7.三相一次重合闸怎么保证只重合一次？答：由于C对1KM电压线圈放电只是短时起动，
答：当发生线路故障时，重合闸装置启动一不能保证1KM一直处在动作状态，于是通过自保持电次，充电电容C已经放电启动中间继电器，如流线圈使1KM在合闸过程中一直处于动作状态，从果是永久性故障，断路器再次跳闸，自动重合闸而使断路器可靠合闸
再次启动，由于上次重合时间过短，电容C充电
10.双侧电源线路装设自动重合闸有什么特11.三相自动重合闸类型？
殊问题需要考虑？答：1）故障点的断电问题。答三相快速自动重合闸、非同步自动重合闸、无压检为保证重合闸成功，需要给故障点足够的电弧定和同步检定自动重合闸、其他类型重合闸（检定
熄灭和去游离时间，再次进行重合。2）同步平行线路电流的自动重合闸、自动解列重合闸和自
问题，应考虑两侧电源是否处于同步状态，或同步重合闸）
是否允许非同步合闸。
8.（1）对于无压侧检定和同步检定重合闸，为（2）如果两侧的无压连接片都投入或都不投入，
什么在无压侧还要装设同步检定继电器？运行中有什么问题
答：当线路发生永久故障时，无压侧将连续两答：两侧无压连接片都投入，当线路发生故障时，
次切换短路电流，为使断路器的工作条件趋于两侧保护先后动作使QF跳闸后，线路失压，
平衡，同步侧也张社了无压检顶继电器，两侧定两侧KV检定线路无压重合，造成非同步合闸
期轮换无压侧和同步侧。两侧无压连接片都不投入，当线路发生故障时；两侧线路保护先后动作将QF切除，线路失去电压，两
侧KV无法检定同期使QF合闸。
19并列操作可采用那些方法，及优点，适合什么场合
20发电机并列时，不满足并列条件会产生什么后果：为什么
21发电机准同步并列操作时产生冲击电流的原因荡冲击。严重时将导致失步。如果断路器存在动作误差，为什么要检查并列合闸时的滑差？答：产生较大的滑差造成相角误差，相应地产生冲击电流
冲击电流的原因：并列瞬间存在电压差，频率 20利用正弦整步电压如何检测发电机是否满足准同步并差，相位差。检查滑差的原因：如果发电机在列条件？答：正弦整步电压含有电压差、频率差和相位
滑差不为0时并入系统，将立即周期性带上正差的信息，正弦整步电压的最小值是电压差，其周期是滑负有功功率，对转子产生制动、加速力矩，使差周期，能够反应频差大小，正弦整步电压随时间变化过发电机产生震动，使发电机产生震动。遭受震程，所以利用正弦整步电压最小值检测是否满足电压差条件，利用其周期检测是否满足频差条件，利用压随时间变化的过程对应相位随时间变化过程。所以利用正弦整步电压随时间变化确定合闸时刻，使频线性整步电压的周期判断是否满足频差条件，利用线性整率满足条件。步电压随时间变化确定合闸时刻，但需要用其他方法检查9.如何利用线性整步电压检测发电机是否满足电压差是否满足条件。
准同步条件？答：线性整步电压含有频率差、相
位差信息但不含有电压差信息，线性整步电压的
周期是滑差周期，能反映频差大小，线性整步电
10.线性整步电压的最小值不为零，对恒定导前时流或电压不受影响，从而造成产生的恒定导前时间出现间有影响吗？为什么？答：最小值不为零，对恒误差。30.自动准同步装置的主要输入输出信号有哪些？定导前时间有影响，将使恒定导前时间增大。因为输入发电机电压Ug系统电压Usys,状态量tad,ωad, 由于恒定导前时间获得采用比例微分电路，如果线 Uset等并列点数字量，工作状态和复位按钮输出合闸性整步电压最小值不为零相当于比例电路形成的电脉冲及信号增速脉冲及信号减速脉冲及信号升压脉冲流或电压上叠加了一个直流分量，而微分电路的电及信号；降压脉冲及信号；
20同步信号自动准同步装置的导前时间的整定原则 是什么?答整定的导前时间，准同步装置及断路器当0<δ<180,[Usys]后沿落在[Ug]的低电为区时 的误差时间Fg>Fsys 21检查频差是否满足条件的方法：Fg发电机频率2直接利用发电机方波电压[Ug]和系统方波电压 Fsys系统电压频率答：1利用发电机方波电压[Ug] [Usys]周期鉴别频差方向 和系统方波电压[Usys]鉴别频差方向原理微机应用可以实现对[Ug]和[Usys]周期的直接 当0<δ<180,[Usys]后沿落在[Ug]的高电为区时Fg 记数测量比较，完成对频差大小和方向的鉴别。 22自动准同步装置一般由哪几部分组成及作用答 11.自动准同步装置的压差方向鉴别方法及原理>Uact电平检测2动作，发出升压命令； 答：直接比较法实现压差方向鉴别。原理设|ΔU| 23.恒定导前时间式自动准同步装置中为什么有恒定12.=|Ug-Usys|；当|ΔU|-Uset 1、2不动作动作，表示压差满足条件，允许合闸答：因为合闸逻辑部分需要Utab和Uδab出现的先 当|ΔU|-Uset>Uact时压差不满足条件，闭锁合闸后顺序检查频差是否满足要求。 脉冲。Ug-Usys>0且Ug-Usys-Uset>Uact电平检测1 动作，发出降压命令；Usys-Ug>0且Usys-Ug-Uset 13.线性整步电压如何获得及特点答：通过整形电路，是恒定的2其周期为滑差周期3线性整步电压产生、相敏电路及滤波电路获得。整形电路将发电机和系电路输入-Ug和Usys时整步电压与δ=180度对应；统的正弦电压转换成频率和相位相同的方波；相敏电输入电压为Ug和Usys时整步电压与δ=0度对应；路同时通过同或门，二者电平相同输出高电平，否则 4线性整步电压斜率与频差成正比。 低电平；滤波电路由低通滤波和射极跟随器组成，获ZZQ-5输入的Ug和Usys两个输入接错有什么后果？得线性整步电压和相角差的线性波形特点1线性整步答：若Ug和Usys互换，则电压频率向相反方向调整电压最大值最小值不随发电机和系统电压、频率变化，即压差、频差变大；无法实现并列 25.若Ug和Usys的一个极性接反有核后果，如果两右输出低电位允许调频。3对调压部分无影响 个接反有什么影响？答：Ug极性反接产生的线性整步26.调压部分与压差检查部分作用重复吗？ 电压Uzb的移相180度，即Uzbmax对应δ=180度1 答：不重复。压差检查部分作用是检测待并列侧和对合闸部分影响：造成Utab和Uδab在180前出现，系统电压之差的大小，压差小于允许值时，允许发如果此时合闸将产生很大的冲击电流。2对调频部分出合闸脉冲；反之闭锁脉冲。 影响：[Ug]和[Usys]后沿与[Ug]和[Usys]高低电位关调压部分作用是当发电机电压高于或低于系统电压系也移相180，调频不受影响，但区间在180+50度左时，降低或升高发电机电压。 14.ZZQ5调压部分中R314作用？ 答：R314调整电平检测回路的动作门槛。速脉冲宽度可调，以满足不同调速机构的需要增大R314使Ug、Usys在比例系数增大，使得电平检 测1的动作电压增大，上在压差不满足时不动作而电平 检测2回路可能动作，使得压差变大无法并列。 15.简述准同步装置中（调速）脉冲展宽电路的作用。 答将调频脉冲电路输出的低电位窄脉冲展宽，实现调 第四章励磁系统调节器的工作区内，当Ug升高，Iaer 就急剧减小，当Ug 1.同步发电机励磁自动调节包括：降低，Iaer就急剧增加，使发电机端电压趋近于额定电压 答：励磁调节器AER、继电强行励磁装置AEI ．在工作区内发电机电压变化极小，所以励磁调节器有维、自动灭磁装置AEA等。持机端电压保持不变的能力。另外，当电力系统发生短路2.根据励磁调节器的静态工作特性，分析励磁故障时，机端电压极度降低，此时Iaer迅速增大，起到调节器是如何具有维持机端电压保持不变的能力？强励作用. 答：由励磁调节器的静态工作特性可知，在 3.为什么说交流励磁机经静止晶闸管整流的励磁机，加长了发电机主轴长度。4仍有转动部分，需要一方式中的励磁机容量相对要求大些？定维护量. 答提供较大的励磁功率；提供较强的强励能力。5.简述强励的作用：及指标是什么 4.简述交流励磁机经静止二极管整流的励磁方式答1有利于继电保护的正确动作； 2有利于电力系统的的特点。答：1主励磁机和副励磁机同轴，是独稳定运行3有利于缩短电力系统故障切除后母线电压恢立的励磁电源系统，不受电力系统干扰2励磁系复时间；4有利于用户电动机的自起动过程。 统的响应速度较慢3采用同轴交流励磁机副励磁指标强励倍数和励磁响应比 6.何谓强励？比例型和补偿型调节器如何实现强补偿型励磁调节器：机端短路上电流剧增，输入到补偿励作用，效果如何？答电力系统短路故障母线电型励磁调节器，经整流后励磁电流也增大，实现强励。压降低时，为提高系统稳定性，应迅速将发电机效果：比例型效果好于补偿型励磁调节器。 励磁电流增加到最大值，称为强励。7.为什么说采用微机型自动励磁调节器便于实现全电厂比例型励磁调节器：机端短路使电压降低，输入到的自动化答：1硬件简单，可靠性高；2便于实现复杂比例型励磁调节器，增大输出调节励磁电流，实现的控制方式3硬件易实现标准话，便于更新换代； 强励。 4显示直观；5通信方便。 8列出励磁系统中三相全控桥的六个晶闸管的触发组间无功负荷3提高发电机静稳定性4提高系统动态导通顺序，并说明各管持续导通角度是多少? 稳定5发电机故障或发电机-变压器组单元接线的变压答：导通顺序VOS1-VOS2-VOS3-VOS4-VOS5-VOS6，器故障时对发电机实行快速灭磁以降低损坏程度。 各晶闸管间隔60度电角度 10简述自并励励磁方式的优点？答励磁系统接线和设备9.同步发电机励磁自动调节的作用？比较简单无转动部分维护费用低可靠性高；不需要同轴励答：1电力系统正常运行时维持发电机或系统某磁机可缩短主机长度节省建设投资；直接用晶闸管控制点电压水平2在并列运行发电机之间合理分配机励磁电压励磁响应速度快；甩负荷时机组的过电压较低。11同步发电机励磁方式有几种及特点？闸管整流，特点：励磁响应速度快，适合稳定要求高答1直流励磁机供电方式，系统简单，应用于125 的系统中。交流励磁机经旋转二极管整流，特点：取MW及以下发电机，有转动部件维护复杂，可靠性低。消了接触部件，适合较恶劣的工作环境。3静止电源2交流励磁机经半导体整流器供电的励磁方式，其中供电的励磁方式。特点励磁系统设备简单，无转动包括交流励磁机经静止二极管整流，特点主副励磁机部分，可靠性高，维护费用低；无需同轴励磁机， 不受电力系统干扰是独立系统；励磁系统响应速度慢缩短了主机长度；直接用晶闸管控制励磁电压，励磁；加长了主轴；仍有旋转部件。交流励磁机经静止晶响应速度快。 13同步发电机的励磁调节方式及区别（励磁调节器14什么是复式励磁和相位式励磁及区别答1复式励 按其调节原理分类，可分为哪两类？）磁：若将发电机定子电流整流后共给发电机励磁，则答1按电压偏差的比例调节2按定子电流、功率因数可以补偿定子电流对端电压影响，这种方式称为复式的补偿调节励磁。2相位式励磁：整流用的输入电流不仅反映发区别：按电压偏差调节是将被调量与给定值比较得到电机电压电流，而且还与功率因数有关.区别：复式的偏差电压放大后，作用于调节对象，力求偏差趋近励磁主要补偿定子电流对端电压的影响，但由于造于零，是一种负反馈无差调节方式，而补偿型励磁调成端电压变化的包含定子电流和功率因数两个主要节，输入量并非被调量，它只补偿定子电流和功率因因素，因此复式励磁并不理想；相位式励磁补偿了数引起的电压变化，调节结果是有差的。这两个因素，效果好于复式励磁 15励磁系统中可控整流的作用： 16什么是三相全控整流逆变，实现条件？ 答将交流电压变换为直流电压供给发电机励磁绕组答当控制角a>90度时，整流桥输出电压平均值Umnav 或励磁机的励磁绕组；实现逆变灭磁，减少故障程为负值，其作用是将输出的直流电压再转换为交流电度。11.三相半控整流和三相全控整流的输出电压压，将负载电感L中储存的能量反馈给交流电源 平均值与控制角的关系？实现条件：控制角90 答三相半控Umnav=1.35Upp(1+cosa)/2 整流桥原来工作于整流状态；交流侧电源不能消失。 三相全控Umnav=1.35Uppcosa 17半导体调节器有哪些单元。其作用 答两大部分1基本控制部分，包括↓ 2辅助控制单元。改善电力系统稳定，改善励磁单元调节的动态特性。 18对称比较电路原理答1保证发电机在投入和退出电网时能平稳的转移 答KUg 电位，ΔUg=KUg 20什么是逆变角。逆变角过小时有何现象?答逆变状态KUg>Uvs时V1,V2击穿,ΔUg=Uset-k1Ug输出电压下逆变角β=180-a，a为控制角。最小逆变角为30度ΔUg与Ug呈线性关系。，过小则逆变失败 19对励磁调节器特性调整的基本要求？ 21在励磁调节器中为什么要设置调差单元？荷，减少对系统的冲击 答由于发电机端电压变化主要由其无功电流引起的23引入调差单元后，是不是其维持机端电压的能力差，故要求调差元件对无功电流变化能灵敏的加以反了？答不是，若无调差单元，其自然调差系数小于1 映，实现发电机外特性调差系数的调整，满足并联且不可调，不利于并联运行和无功负荷的合理分配 运行对发电机外特性的要求。也不利于维持机端电压。引入调差单元后，可以人为22平移发电机外特性有何作用？的改变调差系数，稳定并联机组间无功功率的合理分答保证发电机在投入和退出说能平稳地转移无功负。配，提高维持机端电压水平的能力。 24为何负调差系数的发电机不能直接并联运行而上上仍有可调性，能稳定运行，提高并联点电压水平。 58.经变压器运行？答负调差特性发电机在直接并联运 24何谓灭磁？三种灭磁方法上什么加以比较 行时，当无功电流上升时，调节器感受到电压下降，灭磁是使发电机励磁绕组的磁场尽快的消失 于是调节装置增加了发电机的励磁电流，驱使发电机采用常数电阻灭磁储能变成热量消耗在电阻上 电压升高，导致发电机无功电流进一步上升，所以不采用非线性电阻灭磁能快速灭磁但在励磁电流较小能直接并联运行。当经变压器后并联时由于Usys=Ug- 时容易灭磁失败 IgqXn，能够补偿变压器阻抗上的压降，在并联点整流桥逆变灭磁储能馈送给励磁电源，快速灭磁25强励的接线原则是什么？的配合上的复杂性，及提高强励装置的灵敏度，可采答1并列运行各机组的继电强行励磁装置应分别接入用正序电压或复合电压启动强励装置 不同名的相间电压上，以保证发生任何类型的相间故 4电压互感器一次侧或二次侧发生断线故障时，强励障时，均有一定数量的机组能进行强行励磁。装置不应误动作。5当备用励磁机代替工作励磁机时2在某些类型相间短路情况下若自动调节励磁装置不继电强行励磁装置应切换到备用励磁机上。 能保证强行励磁，则继电强行励磁装置所接的相别， 应优先选择这些失灵故障形式，以便自动励磁装置不 能反映时，继电强行励磁装置能够动作 3为避免继电强行励磁装置与自动励磁装置电压相别 26.微机型励磁调节器的特点及半导体调节器特点 27微机励磁调节器的主程序一般包括哪几个模块？ 答微机特点：硬件简单可靠性高；具有强大的计算答控制调节软件、限制及保护模块、数据采集及信号功能便于实现复杂控制；硬件容易实现标准化便于处理模块、移相及触发脉冲模块、手动/自动跟踪系统更新换代；显示直观；通信方便；、电压跟踪模块和双机通信模块 半导体调节特点：功能齐全性能稳定；调节质量高， 动作迅速，调整方便；造价低噪音小；故障相对较低 自动控制原理试题 一、填空题 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和。 2、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。 3、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。 4、根轨迹起始于，终止于。 5、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： 1、下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是( ) A、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的 B、反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动 C、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定 D、系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 2、转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是( ) A．PID B．PI C．P D．PD 3、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是( ) A、饱和非线性控制 B、转速超调 C、准时间最优控制 D、饱和线性控制 4、静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率( ) A．越小B．越大C．不变D．不确定 5、普通逻辑无环流（既无推β又无准备）可逆调速系统中换向时待工作组投入工作时，电动机处于（）状态。 A、回馈制动 B、反接制动 C、能耗制动 D、自由停车 6、在交—直—交变频装置中，若采用不控整流，则PWN逆变器的作用是（）。 A、调压 B、调频 C、调压调频 D、调频与逆变 7、下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是（）。 A、降电压调速 B、变极对数调速 C、变压变频调速 D、转 单选题 1．下列情况中(B )属于疏忽误差。 A.算错数造成的误差； B.记录错误造成的误差； C.安装错误造成的误差； D.看错刻度造成的误差2．仪表的精度级别是指仪表的(E )。 A．误差；B.基本误差；C．最大误差；D．允许误差；E．基本误差和最大允许值 3．仪表的精度与(B )有关。 A．相对误差；B．绝对误差；C．测量范围；D基本误差 4. 我们无法控制的误差是(D )。 A．疏忽误差；D，缓变误差；C．随机误差；D系统误差 5．由仪表内部元件老化过程所引起的误差称为( B )。 A．疏忽误差；B．缓变误差；C．随机误差；D．系统误差 6．可编程序控制器的简称是( D )。 A．DCS；B．BMS；C．CRT； D. PLC 7．压力表在现场的安装需( A )。 A．垂直；B.倾斜；C．水平；D．任意角度 8．测4~20mA电流信号时用以下哪些工具：（B） A．螺丝刀B．万用表C．校验仪（气压）D．试电笔 9．220V AC电压可用以下工具测量其电压值：（C） A．24V直流电源B．电笔C．万用表AC~档D．校验仪（气压） 10.测量仪表按测量方式分类：（A） A．直接测量B．接触式测量C．非接触式测量 11．1~5VDC用以下供电。（C） A．24V直流电源B．万用表C．1~24V直流电源D．24V交流电源 12．直流电与交流电说的是：（C） A．24V 电B．220V电C．经过整流滤波后的交流电为直流电 13．温度测量仪表中，红外线测温仪属于（Ｄ） A．热电偶温度计B．热电阻温度计C．光学高温计D．辐射高温计 14．仪表量程为8 MPa，当变送器显示50%时，测量输出值应为；（D） A．1MPa B．2MPa C．3MPa D．4MPa 15．压力的单位是（C）。 A．N牛顿B．Kg公斤C．Pa帕斯卡D．千克 16．密度的基本单位（A） A．Kg/m3 B．N/cm3 C．Kg/m2 D．P/m2 17．压力表的使用范围一般在它量程的１／３－２／３处，如果低于１／３则（C ） A．精度等级下降B．因压力过低而没指示C．相对误差增加。D．相对误差减小。 18．我们常提到的PLC是（ B ）。 A．可编程序调节器B．可编程序控制器C．集散控制系统 19．调节系统在受干扰作用后，在调节器的控制下被调参数随时间而变化。这个过程（D ） A．逐渐增大B．逐渐减小C．不变化D．衰减振荡 20、指单位时间内流过管道某一截面的流体的体积或质量，测量的是（C ） A．压力B．温度C．流量D．液位 多选题 1.按误差数值表示的方法，误差可以分为（A、B、C） A.绝对误差 B.相对误差 C.引用误差 D.系统误差 学习中心 姓 名 学 号 电子科技大学网络与继续教育学院 《自动控制原理》模拟试题一 一、简答题（共25分） 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。( 8分) 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。( 10分) 3、串联校正的特点及其分类？( 7分) 二、已知某单位负反馈系统的开环传递函数为) 42()(2++= s s s K s G K ，试确定使系统产生持续振荡的K 值，并求振荡频率ω。( 15分) 三、设某系统的结构及其单位阶跃响应如图所示。试确定系统参数,1K 2K 和a 。( 15分) 四、某最小相角系统的开环对数幅频特性如图示。要求（20分） 1）写出系统开环传递函数； 2）利用相角裕度判断系统的稳定性； 3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。 五、设单位反馈系统的开环传递函数为 ) 1()(+=s s K s G 试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：（25分） （1）在单位斜坡输入下的稳态误差151 ss e ； （2）截止频率ωc ≥7.5(rad/s)； （3）相角裕度γ≥45°。 模拟试题一参考答案： 一、简答题 1、简述闭环系统的特点，并绘制闭环系统的结构框图。 解： 闭环系统的结构框图如图： 闭环系统的特点： 闭环控制系统的最大特点是检测偏差、 纠正偏差。 1) 由于增加了反馈通道, 系统的控制精度得到了提高。 2) 由于存在系统的反馈, 可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性。 3) 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。 2、简要画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 解： 《 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 2/(1+0.1s) R(s) - C(s) 4/s(s+2) E(s) D(s) 四、（共10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为： 2()(2)(4)(625) K G s s s s s = ++++ 试确定引起闭环系统等幅振荡时的K 值和相应的振荡频率ω 五、（15分）设单位反馈系统的开环传递函数为 1 2 ) 1()(23++++=s s s s K s G α 若系统以2rad/s 频率持续振荡，试确定相应的K 和α值 第三章：主要包括稳、准、快3个方面 稳定性有2题，绝对稳定性判断，主要是用劳斯判据，特别是临界稳定中出现全零行问题。 相对稳定性判断，主要是稳定度问题，就是要求所有极点均在s=-a 垂线左测问题，就是将s=w-a 代入D(s)=0中，再判断稳定 快速性主要是要记住二阶系统在0<ξ<1时的单位阶跃响应公式以及指标求取的公式。 准确性主要是稳态误差的公式以及动态误差级数两方面 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 给定值 与反馈量的差值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 输入 的前馈复合控制和按 扰动 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 G 1(s)+G 2(s)（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 极点 ，终止于 零点或无穷远 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，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 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 计算机基础知识 2.计算机有哪些基本特点? 答：1.运算速度快 2.存储容量大 3.计算精度高 4.逻辑判断力强 5.自动化程度高 3.简述计算机的四个发展阶段? 答：第一代 1946年－1953年电子管 第二代 1954年－1964年晶体管 第三代 1965年－1970年集成电路 第四代 1971年至今大规模和超大规模集成电路 简述计算机的发展情况。 答：1946年2月，美国的宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台计算机——ENIAC至今，按计算机所采用的电子元件的变化来划分计算机的发展阶段，大致可分为四代： 第一代为电子管计算机（1946——1958）计算机所采用的主要电子元件是电子管。 第二代为晶体管计算机（1959——1964）计算机所采用的主要电子元件是晶体管，这一时期了出现了管理程序及某些高级语言。 第三代为集成电路计算机（1965——1970）计算机所采用的主要电子元件是中小规模集成电路，出现操作系统，出现了分时操作系统和实时操作系统等。 第四代为大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）计算机所采用的主要电子元件是大规模、超大规模集成电路，出现了微型计算机及巨型计算机等多种类型的计算机，并向微型化、巨型化、智能化和多媒体化方向发展。 简述计算机的发展过程以及各阶段所采用的元器件和主要特点、作用。 答：计算机的发展过程主要有如下四代： 第一代（1946-1957）电子管计算机，主要特点：以电子管为基本电子器件。主要作用：用于科学计算； 第二代(1958年～1963年)是晶体管计算机，主要特点：主要元件由晶体管代替了电子管。主要作用：用于工业自动化控制； 第三代(1964年～1971年)是小规模集成电路计算机，主要特点：逻辑元件采用小规模集成电路，这种电路器件是把几十或几百个独立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅芯片上。主要作用：文字、图像、通信；第四代(1971年～至今)是大规模集成电路计算机，主要特 一、 填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_， 极点为_-2__， 增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是： 信号线、比较点、传递环节的方框和引出点 。 4、我们将 一对靠得很近的闭环零、极点 称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为 。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_幅值条件__确定根轨迹上各 点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是： A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面， 在阶跃 响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统 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 ∣ 57、程序控制系统: 输入信号是一个已知的函数，系统的控制过程按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，这样的自动控制系统称为程序控制系统。 1.现场总线的定义及特点 定义：现场总线是实现自动化控制系统现场设备或仪表之间互连的通信网络， 应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行节点数字通信的系统。也可称为开放式、数字、多点通信的底层控制网络。 特点：除了它的数字化、节点智能化、开发式、互换性能好、布线简单的特征外，其最大优点表现在既可以把系统对各节点的控制功能和权利充分下放给节点本身的微处理器，必要时又可以由监控中心的虚拟控制平台实施集中控制，同时它又可以使得各节点之间直接通信。 9. PROFIBUS家族构成及各自应用方面？ PROFIBUS由三个兼容部分组成：PROFIBUS-DP（分布式外围设备）；PROFIBUS-PA过程自 动化 )；PROFIBUS-FMS(现场总线报文规范 )。 (1) PROFIBUS-DP：定义了第一、二层和用户接口。第三到七层未加描述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。 (2) PROFIBUS-FMS：定义了第一、二、七层，应用层包括现场总线信息规范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低层接口（Lower Layer Interface—LLI）。FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第二层访问接口。 (3) PROFIBUS-PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS-DP协议。另外，PA还描述了现 场设备行为的PA行规。根据IEC1158-2标准，PA的传输技术可确保其本征安全性，而 且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。 10.PROFIBUS总线存取协议及传输特点？ (1) 三种PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的总线存取协议。该协议是通过OSI 参考模型第二层（数据链路层）来实现的。它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。 (2) 在PROFIBUS中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link—FDL）。介质存取控制（Medium Access Control—MAC）具体控制数据传输的程序，MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。 (3）PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求： 在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。在复杂的程序控制器和简单的I/O设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。因此，PROFIBUS总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。 (4) 令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌）。在PROFIBUS中，令牌传递仅在各主站之间进行，海明距离HD = 4。 13.DP设备类型及各自作用？ 设备类型：第二类DP主站（DPM2）是可进行编程、组态、诊断的设备。第一类DP主站 模拟试题(自动控制原理) 1. 本试卷共六大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷； 第一部分：选择题 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题3分，共45分） 2.衡量系统稳态精度的重要指标时（ C ）。 A．稳定性 B．快速性 C．准确性 D．安全性 2.火炮自动瞄准系统的输入信号是任意函数，这就要求被控量高精度地跟随给定值变化，这种控制系统叫（ C ）。 A.恒值调节系统 B.离散系统 C.随动控制系统 D.数字控制系统 3.某典型环节的传递函数是，则该环节是（ D ）。 A．积分环节 B．比例环节 C．微分环节 D．惯性环节 4. 关于传递函数，错误的说法是（ D ）。 A.传递函数只适用于线性定常系统 B.传递函数完全取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数没有影响 C.传递函数一般是为复变量s的真分式 D.闭环传递函数的零点决定了系统的稳定性 5.高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( C )。 A．准确度越高B．准确度越低 C．响应速度越慢 D．响应速度越快 6.系统渐近线与实轴正方向夹角为（ B ）。 A、90° B、90°、270° C、270° D、无法确定 7.已知单位负反馈系统的开环传开环传递函数为，则当K为下列哪个选项时系统不稳定（ D ）。 A.5 B. 10 C. 13 D. 16 8.对于绘制根轨迹的基本法则，以下说法不正确的是（ C ）。 A.根轨迹对称于实轴 B.根轨迹的分支数等于系统的阶数 C. 根轨迹以开环零点为起点，以开环极点为终点 D. 根轨迹与虚轴相交意味着闭环特征方程出现纯虚根 9.某闭环系统的开环传递函数为，则该系统为（ D ）。 A.0型系统，开环放大系数K=8 B.0型系统，开环放大系数K=2 C.I型系统，开环放大系数K=8 D.I型系统，开环放大系数K=2 10.系统的开环传递函数如下所以，其中属于最小相位系统的是（ A ）。 11.关于线性系统稳态误差，正确的说法是( A )。 A.增加系统前向通道中的积分环节个数可以提高系统的无稳态误差的等级 B.I型系统在跟踪斜坡输入信号时无误差 C.减小系统开环增益K可以减小稳态误差 D.增加积分环节可以消除稳态误差，而且不会影响系统稳定性 12.已知单位反馈系统的开环传递函数为，则根据频率特性的物理意义，该闭环系统输入信号为r(t)=sin3t 时系统的稳态输出为（ B ）。 A. 0.354sin3t B.0.354sin(3t-450) C. 0.354sin(3t+450) D.0.354sin(t-450) 洛阳理工学院 2010/2011 学年第二学期自动控制原理期末考试试题卷（B） 适用班级：B 考试日期时间：适用班级： 一、判断题。正确的打√，错误的打×。(每小题1分，共10分) 1.传递函数是线性定常系统的一种内部描述模型。（） 2.劳斯判据是判断线性定常系统稳定性的一种代数判据。（） 3.频域分析法是根据闭环系统的频率特性研究闭环系统性能的一种图解方法。( ) 4.频率响应是系统在正弦输入信号下的全部响应。（） 5.绘制系统Bode图时，低频段曲线由系统中的比例环节（放大环节）和微积分环节决定( ) 6.对于线性定常系统，若开环传递函数不包括积分和微分环节，则当0 ω=时，开环幅相特性曲线（Nyquist图）从正虚轴开始。（） 7.开环控制系统的控制器和控制对象之间只有正向作用，系统输出量不会对控制器产生任何影响。（） 8.Ⅰ型系统，当过渡过程结束后，系统对斜坡输入信号的跟踪误差为零。（） 9.控制系统分析方法中，经典控制理论的分析方法有频域分析法、根轨迹分析法、时域分析法。（） 10.已知某校正网络传递函数为 1 () 1 s G s as + = + ，当满足a>1条件时，则该校正网络为滞后校正网络。（） 二、单选题(每小题2分，共20分) 1.下述（）属于对闭环控制系统的基本要求。 （A）稳定性（B）准确性（C）快速性（D）前面三个都是 2.分析线性控制系统动态性能时，最常用的典型输入信号是（）。 （A）单位脉冲函数（B）单位阶跃函数 （C）单位斜坡函数（D）单位加速度函数 3.典型二阶系统阻尼比等于1时，称该系统处于（）状态。 （A）无阻尼（B）欠阻尼（C）临界阻尼（D）系统不稳定或临界稳定 4.稳定最小相位系统的Nyquist图，其增益（幅值）裕度（）。 （A）0 hdB<（B）0 hdB>（C）1 hdB<（D）1 hdB> 5.单位反馈控制系统的开环传递函数为 4 () (5) G s s s = + ，则系统在()2 r t t =输入作用下，其稳态误差为（）。 （A）10 4 （B） 5 4 （C） 4 5 （D）0 6.一个线性系统的稳定性取决于（）。 （A）系统的输入（B）系统本身的结构和参数 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，阻尼器系数为μ牛顿秒/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)所示。求m 、k 和μ的值。(合计20分) F ) t 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） 确定该系统在输入信号()1()r t t =下的时域性能指标：超调量%σ，调 节时间s t 和峰值时间p t ； 2） 当()21(),()4sin3r t t n t t =?=时，求系统的稳态误差。 四、已知最小相位系统的开环对数幅频特性渐近线如图所示，c ω位于两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） 计算超调量%σ和调节时间s t 。（合计20分, 共2个小题，每题10分） [ 1 %0.160.4( 1)sin σγ =+-, s t = 五、某火炮指挥系统结构如下图所示，()(0.21)(0.51) K G s s s s = ++系统最 大输出速度为2 r/min ，输出位置的容许误差小于2，求： 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； 2） 前向通路中串联超前校正网络0.41 ()0.081 c s G s s +=+，试计算相位裕量。 （合计20分, 共2个小题，每题10分） (rad/s) 得分统计表： 题号一二三四五六七八九十总分 得分 一、填空题：（每空1分，共30分） 2、编程的程序结构有线性编程、分部式编程、结构化编程三种。 3、STEP7的数据类型分为基本数据类型、复式数据类型、参数类型等三种。 4、S7-300 PLC中的CPU313模块有STOP、RUN、RUN-P、MRES等工作方式，其中STOP 和RUN-P 方式可用于程序下载。 5、S7-300 PLC的寻址方式可分为立即寻址、存储器直接寻址、存储器间接寻址、寄存器间接寻址。 6、DP总线的设备类型有1类DP主站DPM1、2类主站DPM2、DP从站等三种。 8、PROFIBUS的应用层由FMS或现场总线规范、LLI或低层接口组成。 9、连接到PROFIBUS网络的主站是按其总线地址的升序组成一个逻辑令牌环。 10、中继器适用于使用相同介质访问控制方法及数据传输速率的局域网中。 11、为了实现WINCC与PLC之间的数据交互，应在创建的用户项目变量管理中添加新驱动程序SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE 。 12、WINCC中消息块由系统块、用户文本块、过程值块组成。 二、判断题（每题1分，共10分）1、在STEP7硬件组态中第三槽既可用于扩展通信模块也可用于输入输出模块。（） 2、网关适用于不同通信协议的网络之间或异种网络操作系统的网络之间的互联。（） 3、背景数据块与共享数据块除了用途不同外，它们的打开方式是相同的。（） 4、波特率和比特率是等价的关系。（） 5、WINCC仿真器不仅能仿真内部变量也能仿真过程变量。（） 6、通信方式有同步与异步、并行与串行、单工与双工之分。（） 7、实令牌和虚令牌是两种不同的令牌帧。（） 8、SIMATIC S7 DP从站设备有紧凑型和智能型两种。（） 9、函数DeactivateRTProject ()和HMIRuntime.stop所执行的结果是完全相同的。（） 10、平衡差分电路是EIA-485的最大特点，一根导线上的电压是另一根导线上的电压值取反。接收器的输入电压为这两根导线电压的差值。（） 三、简答题（每题5分,共20分） 1、给出CSMA/CD的中文含义并简述它的工作原理。 1、? 2、√ 3、? 4、? 5、? 6、√ 7、√8、?9、√ 10、√ 2、给出PROFIBUS的三个组成部分以及它们的适用场合。 专业：电气工程及其自 动化 课程名称：工业自动化网络学分3. 5 试卷编号（04） 课程编号：122105 考试方式：闭卷考试时间：120 分钟拟卷人(签字)：拟卷日期：审核人(签字)： 得分 阅卷人 得分阅卷人 得分阅卷人 《 自动控制原理B 》 试题A 卷答案 一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．若某负反馈控制系统的开环传递函数为 5 (1) s s +，则该系统的闭环特征方程为 ( D )。 A ．(1)0s s += B. (1)50s s ++= C.(1)10s s ++= D.与是否为单位反馈系统有关 2．梅逊公式主要用来（ C ）。 A.判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹 3．关于传递函数，错误的说法是 ( B )。 A.传递函数只适用于线性定常系统； B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响； C.传递函数一般是为复变量s 的真分式； D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 4．一阶系统的阶跃响应（ C ）。 A ．当时间常数较大时有超调 B ．有超调 C ．无超调 D ．当时间常数较小时有超调 5. 如果输入信号为单位斜坡函数时，系统的稳态误差为无穷大，则此系统为（ A ） A ． 0型系统 B. I 型系统 C. II 型系统 D. III 型系统 二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共10分） 1．一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：___稳定性、快速性、__准确性___。 2.对控制系统建模而言，同一个控制系统可以用不同的 数学模型 来描述。 3. 控制系统的基本控制方式为 开环控制 和 闭环控制 。 4. 某负反馈控制系统前向通路的传递函数为()G s ，反馈通路的传递函数为()H s ，则系统 的开环传递函数为()()G s H s ，系统的闭环传递函数为 () 1()() G s G s H s + 。 5 开环传递函数为2(2)(1) ()()(4)(22) K s s G s H s s s s s ++= +++，其根轨迹的起点为0,4,1j --±。 6. 当欠阻尼二阶系统的阻尼比减小时，在单位阶跃输入信号作用下，最大超调量将 增大 。 7.串联方框图的等效传递函数等于各串联传递函数之 积 。 三、简答题（本题10分） 图1为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ A 卷 一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。 2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。 3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、 PID 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 。 5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、 设系统的传递函数为G （S ）＝1 52512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25 1 2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、 伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。 A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．抗高频干扰能力 D ．.以上都不是 4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定 自动控制原理简答 1、简要论述自动控制理论的分类及其研究基础、研究的方法。 自动控制理论分为“经典控制理论”和“现代控制理论”。“经典控制理论”以递函数为基础，以时域法、根轨迹法、频域法为基本方法，“现代控制理论”以状态空间法为基础，以频率法和根轨迹法为基本方法。 2、在经典控制理论中用来分析系统性能的常用工程方法有那些？分析内容有那些？ 常用的工程方法：时域分析法、根轨迹法、频率特性法； 分析内容：瞬态性能、稳态性能、稳定性。 3、相比较经典控制理论，在现代控制理论中出现了哪些新的概念？ 系统的运动分析，能控性，能观性，极点配置，观测器设计，跟踪器等。 4、人闭上眼见很难达到预定的目的试从控制系统的角度进行分析。 人闭上眼睛相当于系统断开反馈，没有反馈就不知道偏差有多大，并给予及时修正。所以人闭上眼睛很难到达预定目标。 5、试分析汽车行驶原理 首先，人要用眼睛连续目测预定的行车路线，并将信息输入大脑（给定值），然后与实际测量的行车路线相比较，获得行驶偏差。通过手来操作方向盘，调节汽车，使其按照预定行车路线行驶。 6、对飞机与轮船运行原理加以分析 飞机和轮船在行驶时，都会发射无线电信号来进行定位，无线电信号通过雷达反射到计算机中央处理器中。进行对比得出误差，再将误差发射，进入雷达反射到飞机和轮船的接收器中，计算机收到信号后可还原为数据，进而可知偏差而及时修正，这是时刻都进行的。所以飞机，轮船都能保持预定航向行驶。 7、从元件的功能分类，控制元件主要包括哪些类型的元件？ 控制元件主要包括放大元件、执行元件、测量元件、补偿元件。 8、线性定常系统的传递函数定义 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。 9、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？ 有以下三种：（1机理分析法：机理明确，应用面广，但需要对象特性清晰 （2实验测试法：不需要对象特性清晰，只要有输入输出数据即可，但适用面受限 （3以上两种方法的结合:通常是机理分析确定结构，实验测试法确定参数，发挥了各自的优点，克服了相应的缺点 10、自动控制系统的数学模型有哪些 自动控制系统的数学模型有微分方程、传递函数、频率特性、结构图。 11、离散系统的数学模型 （1 差分方程 Z变换将差分变成代数方程 （2 脉冲传递函数脉冲传递函数：零初始条件下，输出离散时间信号的 z 变换 C z 与输入离散信号的变 C z换 R z 之比，即 G z /R z （3 离散空间表达式 12、定值控制系统、伺服控制系统各有什么特点？ 定值控制系统为给定值恒定，反馈信号和给定信号比较后控制输出信号；伺服控制系统为输入信号是时刻变化的，输入信号的变化以适应输出信 1人工智能是人造智能，即计算机模拟或实现的智能，它是关于人造物的智能行为，而智能行为包括知觉、推理、学习、交流和复杂环境中的行为。 2图灵测试的做法：让一位测试者分别与一台计算机和一个人进行交谈，而测试者事先并不知道哪一个是测试者，哪一个是计算机。若果交谈后测试者分不出哪一个被测者是人，哪一个是计算机，则可以认为这台被测的计算机具有智能。 3人脑的智能及其发生过程都是在其心理层面上可见的，即以某种心理活动和思维过程表现的。这就是说，基于宏观心理层次，我们可以定义智能和研究智能。基于这一认识，我们把脑（主要指人脑）的这种宏观心理层次的智能表现成为脑智能。把这种有群体行为所表现的智能称为群智能。 区别与联系：它们都属于不同层次的智能。脑智能是一种个体智能，而群智能是一种社会智慧，但对于人脑来说，宏观心理层次上的脑智能与神经元层次上的群智能又有密切关系，正是围观生理层次上低级的神经元的群智能形成宏观心理层次上高级的智能。 4 从感觉到记忆到思维这一过程，称为智慧，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称智能。 5符号智能：就是符号人工智能，它是模拟脑智能的人工智能，也就是所说的传统人工智能或经典人工智能。符号智能以符号形式的知识和信息为基础，主要通过逻辑推理，运用知识进行问题求解，符号智能的主要智能包括知识获取，知识表示，知识组织与管理和知识运用等技术（这些构成了所谓的知识工程）以及基于知识的智能系统等。 6计算智能：也就是计算人工智能，它是模拟群智能的人工智能，计算智能以数值数据为基础，主要通过数组计算，运用算法进行问题求解，计算智能的主要内容：神经网络，进化计算（亦称演化计算，包括遗传算法，进化规划，进化策略），免疫计算，粒群计算，蚁群计算，自然计算以及人工生命等。 7人工智能的研究内容：搜索与求解：许多人工智能活动（包括脑智能和群智能）的过程，都可以看成或者抽象为一个基于搜索的问题求解过程。学习与发现：指机器的知识学习和规律发现。知识与推理：知识表示要求便于计算机的接受，存储，处理和运用，机器的推理方式与知识的表示又息息相关。发明与创造：发明创造不仅包括我们平时所说的发明创造，也包括创新性软件，它不仅需要知识和推理，还需要想象和灵感。感知与交流：指计算机对外部信息的直接感知和人机之间，智能体之间的直接信息交流，机器感知就是计算机直接感知周围世界。记忆与联想：记忆是智能的基本条件，联想与许多智能技术息息相关，联想的前提是联想记忆与联想存储。系统与建造：智能系统的设计和实现技术。应用与工程：人工智能的应用和工程研究，这是人工智能的技术与实际应用的接口。 8人工智能的研究途径和方法：心理模拟，符号推演（从人脑的宏观心理层面入手，一智能行为的心理模型为依据，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号推演的方法，模拟人脑的逻辑思维过程，实现人工智能）、生理模拟，神经计算（从人脑的生理层面，以智能行为的生理模型为依据，采用数值计算的方法，模拟脑神经网络工作过程，实现人工智能）、行为模拟，控制进化（用模拟人和动物在与环境的交互、控制过程中智能活动和行为特性）、群体模拟，仿生计算（模拟生物群落的群体智能行为）、博采广签，自然计算（模拟借鉴自然界的某种机理而设计计算模型）、原理分析，数学建模（通过对智能本质和原理的分析，直接采用某种数学方法来建立智能行为模型）。 9人工智能应用：难题求解；自动规划、调度与配置；机器定理证明；自动程序设计；机器翻译；智能控制；智能管理；智能决策；智能通信；智能仿真；智能CAD；智能制造；智能CAI；智能人机接口；模式识别；数据挖掘与数据库中的知识发现；计算机辅助创新，计算 自动控制原理模拟试题6 一、简答（本题共6道小题，每题5分，共30分） 1、画出二阶系统特征根的位置与响应曲线之间的关系。 2、通过二阶系统的根轨迹说明，增加开环零点和增加开环极点对系统根轨迹走向的影响。 3、已知某环节的频率特性曲线如下，求当x(t)=10sin5t 输入该环节的时候，系统的输出解析表达式是什么？ 4、通常希望系统的开环对数频率特性，在低频段和高频段有较大的斜率，为什么？ 5、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。 6、最小相位系统的Nyquist 图如下所示，画出图示系统对应的 Bode 图，并判断系统的稳定性。 二、改错（本题共5道小题，每题5分，共25分） 1. 微分方程的拉氏变换可以得到系统的传递函数，系统传递函数的拉氏反变换是微分方程。 2. 传递函数描述系统的固有特性。其系数和阶次都是实数，只与系统内部结构参数有关而与输入量初始条件等外部因素无关。 3. 频率法不仅研究一个系统对不同频率的正弦波输入时的响应特性，也研究系统对阶跃信号的响应特性。 4. 系统开环对数频率特性的中频段的长度对相位裕量有很大影响，中频段越长，相位裕量越小。 W k (j 40 20 - π/2 - π ?(ω) 5. Nyquist 图中()1k W j ω>的部分对应Bode 图中0dB 线以下的区段，Nyquist 图中的实 轴对应Bode 图中的π-线。 三、 设单位反馈系统的开环传递函数（本题20分） i s T s K s T K K s G m m f f 1)1(1)(0?+?+?= 输入信号为 )(1)()(t bt a t r ?+= 其中0K , m K , f K , i, f T , m T 均为正数 ，a 和b 为已知正常数。如果要求闭环系统稳 定，并且稳态误差ss e <0ε, 其中0ε>0, 试求系统各参数满足的条件。 四、试用梅逊增益公式求下图中各系统信号流图的传递函 数C(s)/R(s)。（15分） 五、（本题20分） 设单位反馈控制系统的开环传递函数 )102.0)(101.0()(++=s s s K s G 要求： (1) 画出准确根轨迹(至少校验三点，包括与虚轴交点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ； （3）当一个闭环极点是－5的时候，确定此时的其他极点。 六、已知最小相位系统的对数幅频渐近特性曲线如图所示， 1） 试确定系统的开环传递函数； 2） 求解系统的相位裕量，并判断稳定性； 3） （本卷考试时间150分钟）（工业自动化专业） 一、填空题（每空格1分，共31分） 1．晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的有螺栓式与＿＿＿＿＿＿＿。 2．晶闸管象二极管一样，具有可控＿＿＿＿＿＿＿特性。 3．为了保证晶闸管可靠与迅速地关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，加一段时间的＿＿＿＿电压。 4．选用晶闸管的额定电压值应比实际工作时的最大电压大＿＿＿＿＿＿＿倍，使其有一定的电压裕量。 5．选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以＿＿＿＿＿＿＿。 6．在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是＿＿＿＿＿＿＿极。 7．单相半波可控整流电路，当电感性负载接续流二极管时，控制角的移相范围为＿＿＿＿＿＿＿。 8．在反电动势负载时，只有＿＿＿＿＿＿＿的瞬时值大于负载的反电动势，整流桥路中的晶闸管才能随受正压而触发导通。 9．把晶闸管承受正压起到触发导通之间的电角度称为＿＿＿＿＿＿＿。 10．＿＿＿＿＿＿＿可控整流电路，是三相可控整流电路最基本的组成形式。 11．三相半波可控整流电路，带大电感负载时的移相范围为＿＿＿＿＿＿＿。 12．采用晶闸管共阳极接法的缺点是：要求三个触发电路的输出线圈＿＿＿＿＿＿＿。 13．触发脉冲可采取宽脉冲触发与双窄脉冲冲触发两种方法，目前采用较多的是＿＿ 14．由于电路中共阴极与共阳极组换流点相隔60。，所以每隔60。有一次＿＿＿＿＿＿＿。 15．三相桥式整流电路控制角α的起算点，如α＝30。，在对应的线电压波形上脉冲距波形原点为＿＿＿＿＿＿＿。 16．双窄脉冲触发是在触发某一号晶闸管时，触发电路同时给＿＿＿＿＿＿＿一号晶闸管补表一个脉冲。 17．在三相可控整流电路中，α＝0。的地方（自然换相点）为相邻线电压的交点，它距对应线电压波形 的原点为＿＿＿＿＿＿＿。 18．在三相半波可控整流电路中，电阻性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿＿时，电流连续。 19．在三相半波可控整流电路中，电感性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿＿时，输出电压波形出现负值，因而常加续流二级管。 20．三相桥式全控整流电路，电阻性负载，当控制角＿＿＿＿＿＿＿时，电流连续。 21．三相桥式可控整流电路适宜在＿＿＿＿＿＿＿电压而电流不太大的场合使用。 22．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是由两组三相半波可控整流电路＿＿＿＿＿＿＿组成。 23．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，在换相过程期间，两个相邻的晶闸管同时导通，对应的电角度称为＿＿＿＿＿＿＿。 24．考虑变压器漏抗的可控整流电路中，如与不考虑漏坑的相比，则使输出电压平均自动控制原理试题
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