控制工程基础复习题

控制工程基础复习题

一、填空题

1. 在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。 2．控制系统的基本要求主要有：、、。 3．机械控制系统的核心是：、。

4、在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。

5、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。

6、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用 ；在频域分析中采用 。 7. 已知系统的微分方程为3??0?t??6x?0?t??2x0?t??2xi?t?，则系统的传递函数是。 x8. 设一阶系统的传递G(s)?7，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为。 s?29. 线性系统稳定的充分必要条件是闭环传递函数的极点均严格位于s______________半平面。 10. 在二阶系统中引入比例-微分控制会使系统的阻尼系数________________。 11、串联滞后校正利用滞后网络的高频幅值_______________特性。

11、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率?c对应时域性能指标，它们反映了系统动态过程的 。 12．在最小相位系统中，其零点和极点应分别满足条件：、。

13. 反馈控制系统的核心是，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。 14、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。

15. 频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的和时域性能指标，都

反映了系统动态过程的快速性。

16. 系统及其输入输出间有动态关系的根本原因是，其实质是信息的。

17.系统传递函数的零点、极点和放大系数对系统性能有重要影响。零点影响系统瞬态响应曲

线的形状。极点分布决定系统的，放大系数决定系统的。 18. 若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以为。

19. 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。 20.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为。

21. 已知系统的单位脉冲响应函数是y?t??0.1t2，则系统的传递函数是为。 22. 一阶微分环节G(s)?1?Ts，当频率??23. 已知系统传递函数G(s)?相位为。

24. 已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)?系统的稳态误差是。

K，则其频率特性幅值A(?)=。 s126.二阶系统的传递函数G?s??2，其阻尼比ζ是。

4s?2s?1210(2s?1)，当输入信号是时，r(t)?2?2t?t22s(s?6s?100)147.3(s?1.5)s(s2?2s?5)(s?1.7)1时，则相频特性?G(j?)为。 T，在其频率特性图上，在频率为∞时，其幅值为，

25.设积分环节的传递函数为G(s)?27、设系统的开环传递函数为

K(?s?1)，则其开环幅频特性为，相频特性为。 2s(Ts?1)28、设系统的开环传递函数为

K，则其开环幅频特性为，相频特性为。

s(T1s?1)(T2s?1)29、若某系统的单位脉冲响应为g(t)?10e?0.2t?5e?0.5t，则该系统的传递函数G(s)为。 30.设某最小相位系统的相频特性为?(?)?tg?1(??)?900?tg?1(T?)，则该系统的开环传递函数为。

31．已知系统传递函数GK(s)?1/[s(Ts?1)]，该系统可以看成由和两环节串联而成，其单位脉

冲响应为。

32．已知系统的传递函数为G(s)?Ke??s，则其幅频特性。

s(Ts?1)233. 已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数Gk?10/(5s?2)，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ess分别、、。 33. 设系统的闭环传递函数为：G(s)?500，则系统的主导极点为。

(s2?10s?50)(s?15)34. 某系统传递函数为1/s2，在输入r(t)=3sin2t作用下，输出稳态分量的幅值为、相位为。 35. 若系统的开环传递函数为

10，则它的开环增益为。

s(5s?2)36.设系统的特征方程为D?s??3s4?10s3?5s2?s?2?0，则此系统中包含正实部特征的个数有为。

37.设系统的特征方程为D?s??s4?8s3?17s2?16s?5?0，则此系统为。 38、若单位某负反馈控制系统的开环传递函数为为 。

39.某单位反馈系统的开环传递函数为：G?s??定。

40.某系统的闭环传递函数为：GB?s??s?2k，当k=（）时，闭环系统临界稳定。

s3?3s2?4s?2k5，则该系统的闭环特征方程

s(s?1)k，当k=（）时，闭环系统临界稳

s(s?1)(s?5)41.某反馈系统的开环传递函数为：G?s??(?2s?1)，当时，闭环系统稳定。

s2(T1s?1)44.系统的传递函数G?s??5，其系统的增益和型次为。

s2(s?1)(s?4)2s?1，其最大超前角所对应的频率?m?。

0.32s?146.二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为频率。

247.设一阶系统的传递函数是G?s??，且容许误差为5%，则其调整时间为。

s?1100s?150.某校正环节传递函数Gc(s)?，则其频率特性的奈氏图终点坐标为。

10s?145.已知超前校正装置的传递函数为Gc(s)?s2?2s?351. 已知F(s)?，其原函数的终值f(t)?。 2t??s(s?5s?4)3，且容许误差为2%，则其调整时间为。 s?253.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率ωd、无阻尼固有频率ωn和谐振频率ωr比较。

52 .设一阶系统的传递函数是G?s??54.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于II型系统其稳态误差为。

255.若已知某串联校正装置的传递函数为Gc(s)?，则它是一种。

s156. 某环节的传递函数是G?s??3s?7?，则该环节可看成由环节串联而组成。

s?5s2?2s?357. 已知F(s)?，其原函数的终值f(t)?。 2t??s(s?5s?4)58. 已知系统的单位斜坡响应函数是x0?t??t?0.5?0.5e?2t，则系统的稳态误差是。 59.某环节的传递函数为

K，它的对数幅频率特性L(?)随K值增加而。 Ts?160、已知单位反馈系统的开环传递函数G(s)?差为_________。

61、已知系统的开环传递函数为

50，则在斜坡信号作用下的稳态误

s(0.1s?1)(s?5)50，则该系统的开环增益为。

(2s?1)(s?5)62、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。

63、某一个控制系统的单位阶跃响应为：C(t)?1?2e?2t?e?t，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。

64、一个控制系统的单位脉冲响应为C(t)?4e?2t?e?t，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。

二、选择题

1、关于传递函数，错误的说法是 ( ) 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。 2、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 ( )。

A、增加积分环节 B、提高系统的开环增益K C、增加微分环节 D、引入扰动补偿

?的关系，通常是（） 3.进行串联超前校正前的穿越频率?c与校正后的穿越频率?c? B.?c>?c? C.?c

A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量 5、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的 ( ) 。

A、准确度越高 B、准确度越低 C、响应速度越快 D、响应速度越慢

6、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统( ) 。

A、含两个理想微分环节 B、含两个积分环节 C、位置误差系数为0 D、速度误差系数为0

7、开环频域性能指标中的相角裕度?对应时域性能指标( ) 。 A、超调?% B、稳态误差essC、调整时间tsD、峰值时间tp 8、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、

K(2?s)K(s?1)KK(1?s) B 、?C 、D、

s(s?5）s(s2－s?1)s(s?1)s(2?s)9、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。

A、可改善系统的快速性及平稳性； B、会增加系统的信噪比；

C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动； D、可增加系统的稳定裕度。

10、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的( )。

A、稳态精度 B、稳定裕度 C、抗干扰性能 D、快速性 11、下列系统中属于不稳定的系统是( )。

A、闭环极点为s1,2??1?j2的系统 B、闭环特征方程为s2?2s?1?0的系统 C、阶跃响应为c(t)?20(1?e?0.4t)的系统 D、脉冲响应为h(t)?8e0.4t的系统 13、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：

A、低频段 B、开环增益 C、高频段 D、中频段 14、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)?时，系统的稳态误差是( )

A、 0 ； B、 ∞ ； C、 10 ； D、 20 15、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( )

A 、如果闭环极点全部位于S左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；

B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的； C 、超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关； D、如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。 16、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。 17、系统特征方程为D(s)?s3?2s2?3s?6?0，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Z?2。

10(2s?1)，当输入信号是r(t)?2?2t?t222s(s?6s?100)

7、系统结构如下图所示，求系统的超调量?%和调节时间ts。

8. 已知系统的结构如下图所示，其中G(s)?k(0.5s?1)，输入信号为单位斜坡函数，求系

s(s?1)(2s?1)R(s) 25s(s?5)C(s) 统的稳态误差。分析能否通过调节增益k，使稳态误差小于 0.2。

9. 设负反馈系统如下图，前向通道传递函数为G(s)?讨论ks大小对系统性能的影响。

R(s) G(s) 一 H (s) C(s) R(s) G(s) 一 C(s) 10，若采用测速负反馈H(s)?1?kss，

s(s?2)

10. 已知系统开环传递函数为G(s)H(s)?断系统稳定性。

10.已知反馈系统的开环传递函数为G(s)H(s)?K/[s(s?1)]，求：

(1) 用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；

(2) 若给定输入r(t) = 2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。

11. 机械振动系统如图1所示，一滑轮悬挂质量-阻尼-弹簧系统置于轨道内，轨道有三部分组

成：两端水平轨道、一段与水平方向成45度的斜面轨道，尺寸如图所示，假定滑轮质量与质量块m相比可以忽略不计，并设滑轮在轨道内运动时的摩擦可以忽略。设m=4kg,c=40N.s/m,k=400N/m，重轮在斜面最高点由静止开始运质量块的位移y(t)为输出量，试

力加速度取10 N/kg，滑动，以x(t)作为输入量，分析y(t)及其传递函数。

k(1??s),k,?,T均大于0 ，试用奈奎斯特稳定判据判

s(Ts?1)

12. 系统结构图如图2所示，试确定G(s)，使干扰n(t)对系统输出xo(t)无影响。

四、计算题

1、某控制系统的方框图如图所示，试求

图 2

1、写出闭环传递函数?(s)?C(s)表达式； R(s)2、要使系统满足条件：??0.707,?n?2,试确定相应的参数K和?； 3、求此时系统的动态性能指标?00,ts；

4、r(t)?2t时，求系统由r(t)产生的稳态误差ess； 5、确定Gn(s)，使干扰n(t)对系统输出c(t)无影响。

2、某控制系统的方框图如图所示，试求 (1) 该系统的开环传递函数Gk(s)、闭环传递函数

C(s)E(s)和误差传递函数。 R(s)R(s)(2) 若保证阻尼比??0.7和单位斜坡函数的稳态误差为ess?0.25，求系统?。

(3) 计算超调量和调节时间。

3. 已知单位反馈系统如图6所示，G1(s)?25，G2(s)?，H(s)=1,其中输入信号为

0.2s?1s(s?1)xi(t)?t，扰动信号n(t)?1(t)，求系统的稳态偏差。

X(s)iE(s)N(s)G(s)1H(s)G(s)2X(s)o图 6

5、已知最小相位系统的开环对数幅频特性L0(?)和串联校正装置的对数幅频特性Lc(?)如下图所示，原系统的幅值穿越频率为?c?24.3rad/s：

1、写出原系统的开环传递函数G0(s),并求其相角裕度?0，判断系统的稳定性； 2、写出校正装置的传递函数Gc(s)；

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