控制工程基礎模擬試卷二及答案

1、控制工程基礎模擬試卷二一、填空題(每空1分，共20分)1 .傳遞函數(shù)的定義是對于線性定常系統(tǒng)，在初始條件為零的條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。2 .瞬態(tài)響應是系統(tǒng)受到外加作用激勵后，從初始狀態(tài)到最終或穩(wěn)定狀態(tài)的響應過程。3 .判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點是系統(tǒng)特征方程的根必須為負實根或負實部的復數(shù)根,即系統(tǒng)的特征根必須全部在復平面的左半平面是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。4 .I型系統(tǒng)G(s)在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0，在單位加速度輸入s(s2)下，穩(wěn)態(tài)誤差為_8_。5 .頻率響應是系統(tǒng)對正弦輸入穩(wěn)態(tài)響應,頻率特性包括幅頻和相頻兩種特性。6 .如果系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失

2、后，系統(tǒng)能自動恢復到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是(漸進)穩(wěn)定的系統(tǒng)。7 .傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號無關(guān)，僅僅決定于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù),并且只適于零初始條件下的線性定常系統(tǒng)。8 .系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號的形式及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)或系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)有關(guān)。9 .如果在系統(tǒng)中只有離散信號而沒有連續(xù)信號，則稱此系統(tǒng)為離散（數(shù)字）控制系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。10 .反饋控制系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性三頻段的劃分是以00c（截止頻率）附近的區(qū)段為中頻段，該段著重反映系統(tǒng)階躍響應的穩(wěn)定性和快速性；而低頻段主要表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。11 .對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)

3、定性、快速性和精確或準確性。二.設有一個系統(tǒng)如圖1所示，ki=1000N/m,k2=2000N/m,D=10N/（m/s）,當系統(tǒng)受到輸入信號xi（t）5sint的作用時，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出xo（t）。（15分）解.Xosk1Ds0.01sXisk1k2Dsk1k20.015s1然后通過頻率特性求出xot0.025sint89.14三.一個未知傳遞函數(shù)的被控系統(tǒng)，構(gòu)成單位反饋閉環(huán)。經(jīng)過測試，得知閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應如圖2所示。（10分）問：（1）系統(tǒng)的開環(huán)低頻增益K是多少？（5分）（2）如果用主導極點的概念用低階系統(tǒng)近似該系統(tǒng)，試寫出其近似閉環(huán)傳遞函數(shù)；（5分）解：(1)-,Ko71Ko8(

4、2)Xos7Xis0.025s8四.已知開環(huán)最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如圖3所示。（10分）1 .寫出開環(huán)傳遞函數(shù)G（s）的表達式；（5分）2 .概略繪制系統(tǒng)的Nyquist圖。（5分）1.G(s)100s(s0.01)(s100)2五.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，試求：（15分）1 .繪制系統(tǒng)的信號流圖。（5分）2 .求傳遞函數(shù)X_0及XM。（10分）Xi（s）N（s）六.系統(tǒng)如圖5所示，r(t)1(t)為單位階躍函數(shù)，試求：(10分)eg1 .系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自然頻率n。(5分)2 .動態(tài)性能指標：超調(diào)量M和調(diào)節(jié)時間ts(5%)。(5分)S(S2)s(s2n)122.IM。e'1100%16.5%p七.如圖6所示系統(tǒng)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定且在單位斜坡輸入下ess<2.25時，K的數(shù)值。(10第一列系數(shù)大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定得0K54又有：ess9<2.25K可得：K>44<K<54八.已知單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)(s),試求系統(tǒng)