控制工程基础答案

控制工程基础考试卷及答案

西北工业大学考试题（A卷） （考试时间120分钟）

学院： 专业： 姓名： 学号：

题号 得分

8. 系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位于s的左半平面。P101 9. 系统误差的定义为被控量期望值与实际值之差。P105 10.

开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定特性，中频段表征了闭环

系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。P117

一 二 三 四 总分 二． 判断题（共20分，每空2分）

1. 实现自动控制的装置可以不同，但反馈控制的原理却是相同的。P3（√） 2. 结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变。P22（√）

3. 稳态响应是指时间t趋向于无穷小时，系统的输出状态。P35 （×） 4. 开环对数幅频特性的渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统积分个

一． 填空题（共24分，每空1.5分）

1. 实现恒温控制有两种方法：人工控制和自动控制。P2

2. 若一个元件的输入和输出的关系曲线为

控制工程基础考试卷及答案

1.

2.

3.

4.在控制工程中，一般需要确定信号流图中输出和输入间

的关系，即系统的闭环传递函数。P27

5.动态响应是指系统在某一信号的作用下，其输出量从初

P55

s

P105 性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了

相同的。P3（√）

2. 结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变。P22（√）

3. 稳态响应是指时间t 态。P35 （×）

4. 的开环系统积分个（√）

5. 对于稳定的系统，(G 闭

环

系

统

稳

（×）

6. 对于一个稳定系统，推移逐渐减（√）

7. 差与系统的结构、参数和给定信号的形成有关。P107 （√）

8. 为满足稳态精度要求，要保持系统有一定的开环增益，（×）

I/O 模型可以

-输出

是输入量。P146

8分）

P10

2）从系统的输入端开始，根据各元件或环节所遵循

的物理规律，依此列写它们的微分方程。

3）将各元件或环节的微分方程联立起来消去

中间变量，求取一个仅含有系统的输入量和输出

量的微分方程。

4）将该方程整理成标准形式。即把与输入量

有关的各项放在方程的右边，把与输出量有关的

各项放在方程的左边，各导数项按降幂排列，并

将方程式中的系数化为

控制工程基础习题

《控制工程基础》习题集

第一部分 单项选择题

1.闭环控制系统的主反馈取自【 】

A.给定输入端 B.干扰输入端 C.控制器输出端 D.系统输出端 2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 】

A.数学模型 B.被控对象 C.被控参量 D.结构参数

3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【 A.Xi(s)－H(s)X0(s) B.Xi(s)－X0(s) C.Xor(s)－X0(s) D.Xor(s)－H(s)X0(s)

3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【A.Xi(s)－H(s)X0(s) B.Xi(s)－X0(s) C.Xor(s)－X0(s) D.Xor(s)－H(s)X0(s) 4.微分环节使系统【 】

A.输出提前 B.输出滞后 C.输出大于输入 D.输出小于输入 5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【 】

A.正弦曲线变化 B.指数曲线变化 C

控制工程基础习题

《控制工程基础》习题集

第一部分 单项选择题

1.闭环控制系统的主反馈取自【 】

A.给定输入端 B.干扰输入端 C.控制器输出端 D.系统输出端 2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 】

A.数学模型 B.被控对象 C.被控参量 D.结构参数

3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【 A.Xi(s)－H(s)X0(s) B.Xi(s)－X0(s) C.Xor(s)－X0(s) D.Xor(s)－H(s)X0(s)

3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【A.Xi(s)－H(s)X0(s) B.Xi(s)－X0(s) C.Xor(s)－X0(s) D.Xor(s)－H(s)X0(s) 4.微分环节使系统【 】

A.输出提前 B.输出滞后 C.输出大于输入 D.输出小于输入 5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【 】

A.正弦曲线变化 B.指数曲线变化 C

第2章系统的数学模型 (习题答案)

2.1什么是系统的数学模型？常用的数学模型有哪些？

解：数学模型就是根据系统运动过程的物理、化学等规律，所写出的描述系统运动规律、特性、输出与输入关系的数学表达式。常用的数学模型有微分方程、传递函数、状态空间模型等。

2.2 什么是线性系统？其最重要的特性是什么？

解：凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要的特性就是它满足叠加原理。

2.3 图( 题2.3) 中三图分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程, 图中xi表示输入位移, xo表示输出位移, 假设输出端无负载效应。

题图2.3

解：①图(a)：由牛顿第二运动定律，在不计重力时，可得

整理得

将上式进行拉氏变换，并注意到运动由静止开始，即初始条件全部为零，可得

[

于是传递函数为

]

②图(b)：其上半部弹簧与阻尼器之间，取辅助点A，并设A点位移为x，方向朝下；而在其下半部工。引出点处取为辅助点B。则由弹簧力与阻尼力平衡的原则，从A和B两点可以分别列出如下原始方程：

消去中间变量x，可得系统微分方程

对上式取拉氏变换，并记其初始条件为零，得系统传递函数为

③图(c)：以的引出点作为辅助点，根据力的平衡原则，可列出如下原始方

学 院 姓 名 专 业 年级班级 代码（学号） 辽东学院《 控制工程基础 》期末考试答案A

2008~ 2009 学年 第一学期

（本卷共 6 页，考试时间：120 分钟，考试对象：08级机械设制造专业）

题号 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分

得分 评卷人 一 填空题（每题1分，共20分）

1． 控制理论发展过程可以分为（ 经典控制理论 ）、（ 现代控制

理论 ）、 （ 大系统理论和智能控制理论 ）三个阶段。

2对控制系统的基本要求一般可归结为（ 稳定性 ）、（ 快速性 ）、 （ 准确性 ）三个方面。

3．比例环节的传递函数G（S）=（ K ）、惯性环节G（S）=（ K/TS+1 ）、积分环节G（S）=（ TS ）、微分环节G（S）

=（ 1/TS ）、震荡环节G（S）=（1/K（ωn2/S2+2ζωn S + ωn2

）、

延时环节 G（S）= （ e-Τ

s ）。

4．工程上常采用的稳定性判据有（ 劳斯-

《控制工程基础》习题集

第一部分 单项选择题

1.闭环控制系统的主反馈取自【 】

A.给定输入端 B.干扰输入端 C.控制器输出端 D.系统输出端 2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 】

A.数学模型 B.被控对象 C.被控参量 D.结构参数

3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【 】

A.Xi(s)－H(s)X0(s) B.Xi(s)－X0(s) C.Xor(s)－X0(s) D.Xor(s)－H(s)X0(s) 3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【 】

A.Xi(s)－H(s)X0(s) B.Xi(s)－X0(s) C.Xor(s)－X0(s) D.Xor(s)－H(s)X0(s) 4.微分环节使系统【 】

A.输出提前 B.输出滞后 C.输出大于输入 D.输出小于输入 5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【 】

A.正弦曲线变化 B.指数曲线变化

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

第一章 概 论

本章要求学生了解控制系统的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类，开环控制与闭环控制的区别；闭环控制系统的基本原理和组成环节。学会将简单系统原理图抽象成职能方块图。

例1 例图1-1a为晶体管直流稳压电源电路图。试画出其系统方块图。

例图1-1a 晶体管稳压电源电路图

解：在抽象出闭环系统方块图时，首先要抓住比较点，搞清比较的是什么量；对于恒值系统，要明确基准是什么量；还应当清楚输入和输出量是什么。对于本题，可画出方块图如例图1-1b。

例图1-1b 晶体管稳压电源方块图

本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过R3和R4分压后与稳压管的电压Uw比较，如果输出电压偏高，则经R3和R4分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极电流增大，集电极电流随之增大，降在Rc两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。

例2 例图1-2a为一种简单液压系统工作原理图。其中，X为输入位移，Y为输出位移，试画出该

《控制工程基础》期末复习题答案

一、选择题

1、设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（2）

（1）1阶；（2）2阶；（3）3阶；（4）4阶

2、一阶系统的传递函数为

1

5

3

+

s

；其单位阶跃响应为（ 2）（1）5

1

t

e-

-；（2）5

3

3

t

e-

-；（3）5

5

5

t

e-

-；（4）5

3

t

e-

-

3、已知道系统输出的拉氏变换为()2

2

2

.2

)

(

n

n

n

s

s

s

Y

ω

ω

ω

+

+

= ,那么系统处于（ 1 ）

（1）欠阻尼；（2）过阻尼；（3）临界阻尼；（4）无阻尼

4、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ 3 ）。

(1)

)12)(15(1++-s s s ； (2)s T Ts 111+- （T>0）； (3))13)(12(1+++s s s ；(4))2)(3(2

-++s s s s

5、已知系统频率特性为

151+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳

态输出为（ 4 ） （1）)52sin(1ω-+tg t ；（2）)52sin(1

1

12ωω-++tg t ； （3）)52sin(1ω--tg