河北工业大学控制工程基础考研历年试题

河北工业大学2000年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 512 共 2 页 适用专业 机制、机设、机电 、汽车

注：所有试题答案一律写在答题纸上，答案写在试卷、草稿纸上一律无效。

一、回答下列问题

1、试述一个控制系统稳定的充分必要条件。 2、控制系统按反馈情况如何分类？

3、已知某一阶系统G(S)=1/(TS+1)，在单位阶跃信号作用下，在0.5分钟内能达到稳态值的98.2% ，试求此一阶系统的时间常数T，并求当t=T时的响应值。 4、说明如何测量未知系统的频率特性。 5、分析图示系统随下列两个条件变化时，系统的稳态误差和稳定性的变化情况（定性说明）。

未完，就不一一列举，只是给出试题部分样本，同是考研人，我不会拿考生的时间金钱以及未来开玩笑，我明白考研学生的种种需求,所以花大力气整理我所收集到的资料，助君一臂之力，（每年都会更新当年试题）……

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联系方式QQ：594235252（蓝） 910674507（太公望） 暂用电话：15830067659

（1）G1(S)分别为1,1/S， 1/S2； （2）K分别为10，50,100。

6、若给惯性环节G(S)=1/(TS+1)输入一个正弦信号Aisinωt，求其稳态输出。 7、分析图示系统当测速反馈环节KfS存在与不存在时，分别对阻尼ξ最大超调量Mp及相应裕量γ值有何影响？

＋ ＋ + G1(S) - K Ts?1图1 题二河北工业大学2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 512 共 2 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

注：所有试题答案一律写在答题纸上，答案写在试卷、草稿纸上一律无效。

一、简答题

1、试述反馈及反馈控制的含义。

2、闭环控制系统主要有哪两大部分组成？各自的功能是什么？ 3、试述传递函数的定义及其特点。

4、何谓控制系统的稳态误差？它受哪些因素的影响？如何影响的？ 5、试分析分别改变二阶系统的参数?和ωn对二阶系统的性能指标

tp、tr、Mp和Mr有何影响？ 6、试述系统中分别串联相位超前校正环节、相位滞后校正环节、相位滞后-超前校正环节的主要作用。

二、已知控制系统的方框图如图所示，逐步简化方框图，并求系统的传递函数G(S)=Xo(S)/Xi(S)。

Xi（s） ＋ － G1 ＋ － G2 ＋ － G3 ＋ ＋ G4 G5 G6 Xo（s)

三、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(S)=K/S(S+3)

要求：1、如果要求系统在单位阶跃输入作用下的最大超调量为Mp=20%，试确

定K值；

2、取上一步确定的K值，求出系统在单位阶跃输入作用下的调整时间

河北工业大学2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 406 共 2 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

注：所有试题答案一律写在答题纸上，答案写在试卷、草稿纸上一律无效。

一、简答题

1、蒸汽机离心调速系统为什么能在工作负荷不同时保持输出轴转速不变？ 2、试述对控制系统的基本要求。

3、最小相位系统的概念是什么？它表现在对数幅频特性曲线和对数相频特性曲线的关系有何特征？

4、已知系统的传递函数为G(s)?K(b1s-1)(b2s?1)，其中K及各项系数均

(a1s?1)(a2s?1)(a3s?1)为正，试找出其零点和极点，并说明在[s]平面上极点分布对稳定性的影响。

5、何谓控制系统校正？串联校正按校正环节的性质可为哪几种情况？ 6、工程上满意的稳定性储备一般应是多少？其对应的对数幅频特性曲线在穿越频率处的斜率一般应为多大？

二、已知控制系统的方框图如下图所示，逐步简化方框图，并求系统的传递函数G(S)=Xo(S)/Xi(S)。

G5 Xi（s） ＋ － ＋ ＋ G2 － G4 G6 G3 ＋ ＋ Xo(s) G1 河北工业大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 407 共 2 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、简答题

1、说明典型闭环控制系统的基本组成，并绘制典型闭环控制系统的方框图。 2、试比较开环控系统和闭环控制系统的优缺点。 3、说明用实验方法如何求取频率特性。

4、对系统稳定性有影响的因素有哪些？如何影响的？

5、对于某控制系统G(s)=K/(Ts+1)，若分别位置反馈校正G(s)=1和速度反馈校正G(s)=as，系统的参数

和特性将发生哪些变化？

6、分析二阶系统时间域指标、频率域指标与系统参数的关系？

二、已知控制系统的方框图如下所示，求系统的传递函数G(s)=Xo(s)/Xi(s)。

G7(s) Xi（s） ＋ － G1(s) － ＋ ＋ G8(s) G6(s) G2(s) G3(s) G4(s) ＋ － Xo(s) G5(s)

三、已知单位负反馈系统的闭环传递函数G(s)?抛物线函数输入时的稳态误差。

5s?6，求斜坡函数输入和

s3?4s2?5s?6河北工业大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 406 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、回答下列各题

1、如果过给某系统分别输入阶跃信号、斜坡信号、抛物线信号，系统的传递函数是否改变，为什么？

2、已知某一阶系统G(s)=1/(Ts+1)在单位阶跃信号作用下，在0.6分钟内能达到稳态值的98.2%，试求此一阶系统的时间常数T，并求当t=T时的响应值。 3、若传递函数为G(s)?系统？

4、试分析对数频率特性曲线的幅值交界频率ωc大小及该点处的斜率大小对系统响应快速性能和稳定性能的影响？ 5、系统的闭环传递函数为G(s)?816，问该系统是否

(s?2.74)(s?0.2?0.3j)(s?0.2-0.3j)2(s?3)(2s?1)求其零点和极点，并说明是否为最小相位，(5s?1)(10s-1)存在主导极点？若存在，求出主导极点。

6、具有单位负反馈的系统，开环传递函数为G(s)?2s?1，试求当?分别?2s(s?3s?3)为1和2时，系统的位置、速度和加速度误差系数。说明积分环节的个数对稳态误差的影响？

7、设某系统的闭环床底函数为GB(s)?xi(t)=2sint时，试求系统的稳态输出。

8、说明无源校正装置中的相位超前校正环节串联在系统的前向通道中的主要作用及注意事项。有源校正装置的PD调节器、PI调节器、PID调节器分别串联在系统前向通道中的主要作用是什么？

10(0.1s?1)，当系统作用的输入信号为

3s?1

河北工业大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 411 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、回答下述各题

1、绘制闭环控制系统的基本组成框图，说明对控制系统的基本要求。 2、已知某一阶系统G(s)=1/(Ts+1)在单位阶跃信号作用下，在0.6分钟内能达到稳态值的95%，试求此一阶系统的时间常数T。说明一阶系统时间常数T的改变对响应速度的影响。

3、设某系统的闭环传递函数为GB(s)?K(T2s?1)，当系统作用的输入信号为

T1s?1xi(t)=Rsinωt时，试求该系统的稳态输出。

4、试判别分别具有传递函数G1(s)?(s?2)(s?2)、G2(s)?的两系统是否为最(5s?2)(5s?2)小相位系统？说明相角变化范围哪一个最小？其相角与对数幅频特性图斜率有什么样的大致对应关系？

ωn15、试分别求一阶系统G(s)?和二阶系统G(s)?2在单位斜坡2(Ts?1)s?2?ωns?ωn2函数r(t)=t输入下的稳态误差。

6、试分别画出二阶系统在阻尼比为0<ξ<1、ξ=1、ξ>1时的单位阶跃响应曲线。分析在0<ξ<1条件下，ξ值变化对系统最大超调量和谐振峰值的影响。

7、系统各在何种情况下采用相位超前校正、相位滞后校正、相位之后超前校正？说明为什么。

8、试说明高阶系统主导极点的概念及其确定方法。

河北工业大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 408 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、简答题

1、什么是闭环系统的开环传递函数？什么是闭环系统的闭环传递函数？分别写出他们的表达式。

2、为什么比例负反馈可以改变一阶系统的阶跃响应的快慢？

3、试分析自动控制系统中积分环节个数的增加和增益的增大对系统准确性和稳定性的影响？

4、设某系统为单位负反馈控制系统，其开环传递函数为Gk(s)?作用的输入信号为xi(t)=2sint时，试求系统的稳态输出。

5、说明用实验方法如何求取频率特性，从而写出系统的数学模型。 6、相位滞后校正环节的相位角是滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕量，其校正机理是什么？

二、已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?要求：（1）绘制其开环Nyquist曲线；

（2）在图中标注幅值裕量Kg和相位裕量γ； （3）用Nyquist稳定性判据判定系统的稳定性。

三、已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?要求：（1）绘制K=1时系统的开环Bode图；

K，

s(0.1s?1)(0.2s?1)100，

s(0.8s?1)(0.25s?1)10，当系统3s?1河北工业大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 405 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、简答题

1、名词解释

（a）闭环控制系统 （b）传递函数 （c）稳定性 2、分别说明什么是恒值控制系统、随动系统。

3、绘制二阶欠阻尼系统（阻尼比0<ξ<1）的单位阶跃响应曲线，在曲线上标注性能指标：上升时间tr、峰值时间tp和最大超调量Mp,分析阻尼比ξ和固有频率ωn的变化对上述性能指标的影响。

4、绘制一阶系统G(s)?1的单位阶跃响应曲线，说明系统响应值为稳态值Ts?195%和98.2%时的时间分别是多少？说明时间常数T的大小对响应速度的影响。

5、何谓控制系统的稳态误差？它受哪些因素的影响？如何影响的？ 6、某系统的传递函数为G(s)?点和主导极点。

二、已知控制系统的方框图如图1所示， 要求：（1）求传递函数Xo(s)/Xi(s)；

（2）求系统的传递函数Xo(s)/N(s)；

（3）若要消除扰动对输出的影响，试求G7(s)。

80，试确定该系统的极

[s?(0.6?2j)][s?(6?j)](s?8)河北工业大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 821 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

注：所有试题答案一律写在答题纸上，答案写在试卷、草稿纸上一律无效。

一、问答题

1、写出相位超前校正环节的传递函数，并说明在系统中加入相位超前校正环节，会对系统产生哪些主要作用？

2、反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构参数，试说明在图1所示系 统中，如果G(s)分别为G(s)?KK时，加入比例反馈，即Gc(s)=Kh，系、G(s)?sTs?1统动态特性有何改变，为什么？

Xi(s) ＋ － ＋ － Gc(s) 图1 Xo(s) G1(s) 3、何谓反馈？正负反馈对系统的作用有何不同？

4、试分析二阶振荡环节随着阻尼ξ的增大，最大超调量Mp、谐振峰值Mr、相位裕量γ各有何变化？

5、何谓系统的稳定性？系统稳定的充分必要条件是什么？写出三种常用的系统稳定性判据。

6、名词解释。

（a）反馈控制原理 （b）频率特性 （c）开环控制系统

二、已知离散控制系统如图2所示，求系统的输出信号的Z变换Xo(z)=?

河北工业大学年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 821 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、问答题

1、名词解释

（a）输出量 （b）闭环控制系统 （c）程序控制系统 （d）主导极点

2、控制系统稳定性包括两方面含义，分别说明其含义。

3、绘制闭环控制系统的基本组成方框图，说明其中任意两种元件的主要功能。 4、分别说明二阶系统阻尼比ξ=0、0<ξ>1、ξ=1、ξ>1时，时间响应曲线的特点。

5、说明如何用实验方法测量一个系统的频率特性？

6、分别说明有源校正中的PI调节器、PD调节器、PID调节器串联导系统前向通道的前端可能产生什么

作用？

7、说明最小相位系统对数幅频特性曲线斜率与对数相频特性曲线相角关系，并说明工程上要求相位裕量

为30°～60°。相当于要求对数幅频特性曲线幅值交界频率处的斜率应为

多少？

二、已知控制系统的方框图如图1 所示，求统的传递函数Xo(s)/Xi(s)。

河北工业大学2010年攻读硕士学位研究生入学考试试题 [A]卷

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 821 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

注：所有试题答案一律写在答题纸上，答案写在试卷、草稿纸上一律无效。

一、简答题

1、图1所示是自动控制的恒温箱。在这个系统中，被控制对象为恒温箱，被控制量为恒温箱内的温度，系统的任务是克服外来干扰（电源电压波动、环境温度变化等）保持恒温箱内温度恒定。请说明该控制系统的工作原理，并绘制职能方框图。

2、说明控制系统快速性的定义，并说明快速性有哪两方面的含义？ 3、请从时间响应指标和频率域特性指标综合分析，二阶系统的最佳阻尼比为什么选为ξ=0.707。

4、说明连续系统的传递函数定义及离散系统的Z传递函数定义。

5、试说明控制系统为什么要进行校正，采用有源校正PD调节器与无源校正中的相位超前校正有什么相同点和不同点？

6、请说明离散控制系统的采样过程以及采样原理。

7、说明控制系统的准确性与哪些因素有何种关系？如果使控制系统的稳态误差为零，什么措施？

8、说明一阶系统在单位阶跃信号作用下的响应快速性与时间常数T的关系：在单位斜坡信号作用下该系统准确性与时间常数T的关系。

G6(s)

河北工业大学2010年攻读硕士学位研究生入学考试试题[B]卷

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 826 共 2 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

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一、问答题

1、解释下列名词

（a）采样定理 （b）开环传递函数 （c）随动系统 （d）稳态误差 2、控制系统的相对稳定性及其表达式？ 3、闭环控系统的基本组成元件及其功能？

4、二阶振荡系统的无阻尼自然频率和阻尼比的变化与系统时间响应的关系？ 5、用实验方法测量系统频率特性的原理和方法？

6、工程上要求系统的相位裕量一般为多少？相当于要求其对数幅频特性曲线的幅值交界频率处的斜率应为多少？

7、相位超前校正环节串联到单位反馈系统前向通道前端可能产生什么作用？ 二、已知控制系统的方框图如图1所示，求系统的传递函数GB(s)=Xo(s)/Xi(s)。

Xi（s） ＋ － G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) ＋ ＋ G5(s) Xo(s) 三、已知一单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?20，

s(3s?1)(2s?1)SS

要求：1、求系统在xi(t)=2+2t作用下的稳态误差ε；

2、求系统在xi(t)=3+t2作用下的稳态偏差eSS 。

河北工业大学2011年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 机械工程控制基础 科目代码 821 共 3 页 适用专业 机制、机设、机电、汽车

注：所有试题答案一律写在答题纸上，答案写在试卷、草稿纸上一律无效。

一、简答题

1、说明控制系统按照其有无反馈作用可以分为几类，请分别说明各自的定义。 2、请分别说明连续控制系统和离散控制系统的定义，在分析问题使两者所采取的数学方法有何不同？

3、当二阶系统阻尼比分别为ξ=0.707和ξ=0.3时，情分析比较哪一个系统更适合作为测试装置？为什么？

4、说明连续系统的传递函数定义及性质。

5、试说明校正装置按照其在系统内的连接方式分类有哪几种？系统中分别串联无源校正中的相位滞后超前校正与有源校正PID调节器有什么相同点和不同点？

6、请说明二阶系统G(s)?ωn222s?2ξωns?ωn，参数ξ和ωn与系统时域指标tP、Mp、

eSS的关系？与频域指标Mr和γ之间的关系？

7、说明控制系统稳态误差的定义？在什么情况下稳态误差和稳态偏差相等？写出稳态偏差的计算公式。

二、已知控制系统的方框图如图2所示，求闭环系统的传递函数Xo(s)/Xi(s)(要求有解题步骤)。

0.1KA(s?1)2三、已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为GK(s)?，

s(s2?0.09)要求：1、确定闭环系统稳定时KA值的范围；

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