控制工程基礎(chǔ)

控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題 A）單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）1.圖示系統(tǒng)的階次是（）A1階；B2階；C3階；D4階。2.控制系統(tǒng)能夠正常工作的首要條件是（）A穩(wěn)定；B精度高；C響應(yīng)快；D抗干擾能力強(qiáng)。3.在圖中，K1、K2滿足什么條件，回路是負(fù)反饋？（）題1圖AK1>0，K2>0BK1<0，K題1圖CK1>0，K2<0DK1<0，K2=04.通過(guò)直接觀察，下列閉環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)是（）A；－K1－－K1－K2－－題3圖C；D。5.已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，其高頻段的相位角為（）A0°；B－90°；C－180°；D－270°。6.在控制系統(tǒng)下列性能指標(biāo)中，表示快速性的一個(gè)是（）A振蕩次數(shù)；B延遲時(shí)間；C超調(diào)量；D相位裕量。7.某典型環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系曲線是一條經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，那么該典型環(huán)節(jié)是（）A比例環(huán)節(jié)；B振蕩環(huán)節(jié)；C微分環(huán)節(jié)；D積分環(huán)節(jié)。8.控制系統(tǒng)的超調(diào)量與下列哪個(gè)因素有關(guān)？（）A穩(wěn)態(tài)誤差；B穩(wěn)定性；C系統(tǒng)阻尼；D開環(huán)增益。9.如果二階系統(tǒng)的無(wú)阻尼固有頻率為8Hz，阻尼比為0.5，允許誤差為2%，那么，該系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)具有的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間為（）A0.5s；B1s；C2.5s；D5s。10.從線性系統(tǒng)的頻率特性來(lái)看，下列說(shuō)法正確的是（）A相對(duì)于輸入信號(hào)而言，輸出信號(hào)的幅值和相位都沒有變化；B相對(duì)于輸入信號(hào)而言，輸出信號(hào)的幅值增大相位滯后；C相對(duì)于輸入信號(hào)而言，輸出信號(hào)的幅值和相位都有變化，變化規(guī)律取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；D相對(duì)于輸入信號(hào)而言，輸出信號(hào)的幅值改變但相位不變。多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）11.關(guān)于線性系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的有（）A線性系統(tǒng)的本質(zhì)特征是滿足疊加原理；B線性系統(tǒng)的輸入與輸出成線性關(guān)系；C描述線性系統(tǒng)的微分方程中，各項(xiàng)系數(shù)均與系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)及其導(dǎo)數(shù)無(wú)關(guān)；D描述線性系統(tǒng)的微分方程中，各項(xiàng)系數(shù)均與時(shí)間無(wú)關(guān)；E線性系統(tǒng)都可以用傳遞函數(shù)描述。12.關(guān)于傳遞函數(shù)，下列說(shuō)法正確的有（）A它是輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比；B它是以復(fù)變數(shù)s為自變量的有理真分式；C它不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，還與輸入作用的形式有關(guān)；D它可以有系統(tǒng)的微分方程轉(zhuǎn)換得到；E它是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的內(nèi)部描述。13.關(guān)于二階系統(tǒng)對(duì)單位階躍信號(hào)的響應(yīng)，下列說(shuō)法正確有（）A二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)都是二次函數(shù)；B當(dāng)兩個(gè)極點(diǎn)都在s平面的負(fù)實(shí)軸上時(shí)，沒有超調(diào)量；C當(dāng)兩個(gè)極點(diǎn)都在s平面的虛軸上時(shí)，沒有超調(diào)量；D當(dāng)兩個(gè)極點(diǎn)都在s平面的第二、三象限時(shí)，響應(yīng)是等幅振蕩；E當(dāng)阻尼比在（0，1）內(nèi)時(shí)，響應(yīng)是有振幅衰減的振蕩。14.對(duì)于頻率特性，下列說(shuō)法正確的有（）A是系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的富利葉變換；B是系統(tǒng)對(duì)頻率的響應(yīng)；C是系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)分量對(duì)輸入的正弦信號(hào)的頻率的關(guān)系；D頻率特性并不反映系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性；E頻率特性取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。15.對(duì)于圖所示的系統(tǒng)，以下傳遞函數(shù)正確的有A；B；C；D；E。GG1G2R1(s)－H1H2＋－R2(s)Y2(s)Y1(s)題15圖＋名詞解釋（每小題2分，共10分）16.閉環(huán)控制17.極點(diǎn)18.超調(diào)量19.穩(wěn)定性20.零輸入響應(yīng)題22圖判斷說(shuō)明題（每小題3分，共15分，判斷正誤1分，解釋說(shuō)明題22圖21.開環(huán)傳遞函數(shù)就是開環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。22.在圖示的控制系統(tǒng)中，被控制量是水箱輸出的熱水流量。23.控制系統(tǒng)校正的目的主要是改善其穩(wěn)定性。24.傳遞函數(shù)是系統(tǒng)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)在零初始條件下的拉氏變換之比，所以外界作用形式將影響傳遞函數(shù)的形式。25.閉環(huán)控制具有抑制干擾引起控制誤差的能力。題題26圖簡(jiǎn)答題（每小題3分，共15分）26.瓦特發(fā)明的離心調(diào)速器原理如圖所示。它是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？如果是閉環(huán)控制，那么其反饋量是什么？被控制量是什么？27.什么是根軌跡？28.什么是穩(wěn)態(tài)加速度誤差？29.簡(jiǎn)要說(shuō)明三頻段中的中頻段對(duì)控制系統(tǒng)的性能有什么影響？30.超前校正對(duì)控制系統(tǒng)的性能有什么影響？綜合題（共6小題，共40分）31.已知某控制系統(tǒng)的特征方程為，其在虛軸右側(cè)的極點(diǎn)有多少個(gè)？（5分）32.已知系統(tǒng)在單位階躍作用下，零初始條件時(shí)的輸出為，試求該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。（5分）33.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制其奈奎斯特軌跡，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5分）34.控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制其Bode圖，在Bode圖上標(biāo)出相位裕量和增益裕量（標(biāo)明正、負(fù)，但不需求值）。（7分）35.在圖所示的系統(tǒng)中，當(dāng)K1取何值時(shí)該系統(tǒng)穩(wěn)定？（8分）題題35圖36.已知系統(tǒng)的框圖如下題題36圖+－++－+如果輸入信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)分別為r(t)=2+0.5t和n(t)=0.1×1(t)。求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題A）參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）12345678910BACDDBACBC二、多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）1112131415ACBDBEACECD三、名詞解釋（每小題2分，共10分）16.控制器與控制對(duì)象之間既有順向作用又有反向聯(lián)系的控制過(guò)程（2分）。17.使傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式值為0的s的值（2分）。18.控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)的最大值與穩(wěn)態(tài)值之差除以穩(wěn)態(tài)值，反映了系統(tǒng)響應(yīng)振蕩的劇烈程度（2分）。19.穩(wěn)定性是指系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)受到擾動(dòng)作用后，恢復(fù)原有平衡狀態(tài)的能力。（2分）20.零輸入響應(yīng)是指控制系統(tǒng)在無(wú)輸入作用的條件下對(duì)非零初始條件的時(shí)間響應(yīng)。（2分）四、判斷說(shuō)明題（每小題3分，共15分）21.錯(cuò)誤。（1分）開環(huán)傳遞函數(shù)時(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信號(hào)的拉氏變換與控制信號(hào)的拉氏變換之比。（2分）22.錯(cuò)誤。（1分）系統(tǒng)地被控制量是水的溫度（1分），熱水的流量是擾動(dòng)信號(hào)（1分）。23.錯(cuò)誤。（1分）控制系統(tǒng)校正的目的是改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，包括改善穩(wěn)定性。（2分）24.錯(cuò)誤。（1分）傳遞函數(shù)由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與輸入信號(hào)的形式無(wú)關(guān)。（2分）25.正確。（1分）閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制作用是根據(jù)誤差產(chǎn)生的，并力圖不斷地利用誤差來(lái)消除誤差。（2分）五、簡(jiǎn)答題（每小題3分，共15分）26.是閉環(huán)控制；反饋量是調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速，被控制量是蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速（各1分）。27.根軌跡是指系統(tǒng)某參數(shù)變化時(shí)其閉環(huán)特征根在s平面上所形成的軌跡。（3分）28.穩(wěn)態(tài)加速度誤差是指系統(tǒng)受到加速度輸入信號(hào)作用時(shí)被控制量的穩(wěn)態(tài)誤差。（3分）29.中頻段與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性有關(guān)（1分）。此段特性主要反映了閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。希望此段中的斜率為-20Db/dec，并且截止頻率大，這樣系統(tǒng)響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)過(guò)程中的超調(diào)量小、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短（2分）。30.超前校正裝置對(duì)系統(tǒng)的影響是：減小超調(diào)量；提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，改善動(dòng)態(tài)性能；使系統(tǒng)開環(huán)增益有所降低；降低系統(tǒng)抗高頻干擾的能力。（每對(duì)1點(diǎn)給1分，對(duì)3點(diǎn)即可給3分。）六、綜合題（共6小題，共40分）31．列Routh表如下：（3分）Routh表第一列的元素有兩次符號(hào)改變（1分），因此原系統(tǒng)在虛軸右側(cè)有兩個(gè)極點(diǎn)（1分）。32.（1分）而（1分）根據(jù)傳遞函數(shù)的定義有：（3分）33．系統(tǒng)開環(huán)頻率特性可表示為（1分）當(dāng)ω=0時(shí)，|G(jω)|→+/－∞,相位角為－180°；當(dāng)ω→+∞時(shí)，|G(jω)|=0，相位角為90°。系統(tǒng)開環(huán)奈奎斯特軌跡如右圖所示。（2分，只要求找到這兩個(gè)特殊點(diǎn)并正確確定走向即可給全分）系統(tǒng)開環(huán)沒有右極點(diǎn)（1分），而奈奎斯特軌跡沒有包圍點(diǎn)（-1，j0），因此閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定（1分）。34．系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可規(guī)范化為（1分）可見，系統(tǒng)開環(huán)由5個(gè)典型環(huán)節(jié)構(gòu)成：比例環(huán)節(jié)K=250、積分環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)折頻率為ω1=0.4Hz的慣性環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)折頻率為ω2=2Hz的微分環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)折頻率為ω3=4Hz的振蕩環(huán)節(jié)。（1分）20lgK=48，系統(tǒng)開環(huán)Bode圖如下：（注意：圖形部分給分標(biāo)準(zhǔn)如下：對(duì)數(shù)幅頻特性圖中，各段漸進(jìn)線斜率標(biāo)注正確，給1分；漸進(jìn)線斜率標(biāo)注正確，給1分；5個(gè)環(huán)節(jié)的相頻特性曲線及總相位的變化趨勢(shì)正確，給2分；相位裕量和增益裕量的位置標(biāo)注及正負(fù)判斷均正確，給1分。由于作圖誤差的原因，導(dǎo)致相位裕量和增益裕量的位置有差異，只要不影響對(duì)概念理解和判斷，仍應(yīng)給分。）35．系統(tǒng)閉環(huán)特征多項(xiàng)式為（3分）由系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)可列Routh表如下180171000K1+10001000K1+1000（3分）由Routh判據(jù)可知，系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為：Routh表第一列元素同號(hào)，即>01000K1+100>0（2分）解得－0.1<K<1.26。36.該系統(tǒng)是二階的，且各項(xiàng)系數(shù)為正，故而該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（2分）對(duì)于輸入信號(hào)引起的穩(wěn)態(tài)誤差，可以用穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算。系統(tǒng)為I型，開環(huán)增益為K1=10。穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)為Kv=10，所以由輸入信號(hào)引起的穩(wěn)態(tài)誤差為0.05。（3分）由擾動(dòng)引起的誤差只能根據(jù)定義計(jì)算。擾動(dòng)引起的輸出全部是誤差，即（2分）所以，（2分）根據(jù)疊加原理，系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)誤差為0.05－0.1=－0.05(1分)控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題B）單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）1.在下列各項(xiàng)中，能描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的是（）A精度；B穩(wěn)態(tài)誤差；C開環(huán)截止頻率；D穩(wěn)定裕量。2.如圖所示系統(tǒng)的階次是（）題2圖A一階；B二階；C三階；題2圖3.有一種典型環(huán)節(jié)，其輸出信號(hào)在相位上比輸入信號(hào)超前90?，這種典型環(huán)節(jié)是（）A微分環(huán)節(jié)；B比例環(huán)節(jié)；C積分環(huán)節(jié)；D慣性環(huán)節(jié)。K1－K1－K2＋－題4圖（）AK1>0，K2>0；BK1>0，K2<0；CK1<0，K2<0；DK1>0，K2=0。5.通過(guò)直接觀察，下列閉環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)是（）A；B；C；D。6.在控制系統(tǒng)下列性能指標(biāo)中，描述系統(tǒng)平穩(wěn)性的一個(gè)是()A幅值裕量；B諧振頻率；C穩(wěn)態(tài)誤差；D振蕩次數(shù)。7.如果二階系統(tǒng)的無(wú)阻尼固有頻率為12Hz，阻尼比為0.5，允許誤差為5%，那么，該系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)具有的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間為（）A0.5s；B1s；C2s；D3s。8.關(guān)于線性系統(tǒng)的本質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（）A線性系統(tǒng)的輸入與輸出成線性關(guān)系；B可以用傳遞函數(shù)描述；C滿足疊加原理；D各項(xiàng)系數(shù)均與時(shí)間無(wú)關(guān)。9.二階系統(tǒng)的阻尼比位0.75，受到單位階躍輸入作用，那么下列說(shuō)法正確的是（）A兩個(gè)極點(diǎn)都位于虛軸上，且響應(yīng)是等幅振蕩的；B兩個(gè)極點(diǎn)都位于原點(diǎn)，且響應(yīng)迅速衰減到0；C兩個(gè)極點(diǎn)都位于s平面右半面，且響應(yīng)是發(fā)散的；D兩個(gè)極點(diǎn)都位于s平面左半面，且響應(yīng)幾乎沒有超調(diào)量。10.下列關(guān)于頻率特性的說(shuō)法中，正確的是（）A是系統(tǒng)對(duì)頻率的響應(yīng)；B是系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的富利葉變換；C是系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)分量對(duì)輸入的正弦信號(hào)的頻率的關(guān)系；D頻率特性并不反映系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性。多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）11.下列關(guān)于傳遞函數(shù)的說(shuō)法，正確的有（）A傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的；B傳遞函數(shù)不僅與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，而且與輸入信號(hào)有關(guān)；C傳遞函數(shù)總是具有s的有理真分式形式；D傳遞函數(shù)是系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的拉氏變換；E傳遞函數(shù)的量綱取決于輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的量綱。12.根據(jù)如圖所示的二階系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)曲線，下列結(jié)論正確的有（）題12圖A超調(diào)量為18%；B穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為2.00；C上升時(shí)間0.8s；D超調(diào)量為0.09；E延遲時(shí)間題12圖13.下列典型環(huán)節(jié)中，有相位滯后的有（）A微分環(huán)節(jié)；B積分環(huán)節(jié)；C慣性環(huán)節(jié)；D比例環(huán)節(jié)；E延遲環(huán)節(jié)。14.根據(jù)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性，下列說(shuō)法正確的有A開環(huán)增益K和系統(tǒng)型號(hào)γ決定系統(tǒng)的低頻特性；B中頻段斜率為-20dB/dec且穿越頻率ωc高，則系統(tǒng)響應(yīng)速度快；C高頻段的對(duì)數(shù)幅頻值越小，則系統(tǒng)抗高頻干擾的能力越強(qiáng)；D根據(jù)對(duì)數(shù)頻率特性圖可以判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性；E三頻段的特性是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。15.對(duì)于最小相位系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的有（）A最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性圖與相頻特性圖有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系；B最小相位系統(tǒng)是穩(wěn)定的；C最小相位系統(tǒng)具有最小的相位角；D最小相位系統(tǒng)具有最小的穩(wěn)態(tài)誤差；E最小相位系統(tǒng)在s平面的右半面沒有極點(diǎn)但可以有零點(diǎn)。名詞解釋（每小題2分，共10分）16．零點(diǎn)17．頻率特性18．零狀態(tài)響應(yīng)19．穩(wěn)定裕量題22圖題22圖判斷說(shuō)明題（每小題3分，共15分）21．如果系統(tǒng)閉環(huán)特征多項(xiàng)式的系數(shù)都是負(fù)數(shù)，那么該系統(tǒng)一定不穩(wěn)定。22．根據(jù)如圖所示的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型是三階的。題26圖浮球23.題26圖浮球24．復(fù)合控制的目的是為了改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。25．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是穩(wěn)定系統(tǒng)的響應(yīng)。簡(jiǎn)答題（每小題3分，共15分）26．在如圖所示的液位控制系統(tǒng)中，“浮球”起什么作用？“氣動(dòng)閥門”起什么作用？27．什么是根軌跡？28.什么是穩(wěn)態(tài)速度誤差？29.簡(jiǎn)要說(shuō)明三頻段中的低頻段對(duì)控制系統(tǒng)的性能有什么影響？30.滯后校正對(duì)控制系統(tǒng)的性能有什么影響？綜合題（共6小題，共40分）題32圖31．已知系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號(hào)為r(t)=2sin10t時(shí)，求其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。（5題32圖32．單位反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，試求使系統(tǒng)穩(wěn)定的K、ξ值。（5分）題35圖33．某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制其奈奎斯特軌跡，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5題35圖34．控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制Bode圖，在Bode圖上標(biāo)出相位裕量和增益裕量（標(biāo)明正、負(fù)，但不需求值）。（7分）35．已知具有單位負(fù)反饋的二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖所示，試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(計(jì)算中可能用到的公式：，)（8分）題36圖36．已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。若r(t)=1(t)+t，n(t)=0.01×1(t)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（題36圖控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題B）參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）12345678910CBABADACDB二、多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）1112131415ACDEBDBCEABCDAC三、名詞解釋（每小題2分，共10分）16．使傳遞函數(shù)分子多項(xiàng)式為0的s的值。（2分）17．當(dāng)諧波信號(hào)作用于穩(wěn)定的線性系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的復(fù)數(shù)比。（2分）。18．控制系統(tǒng)在零初始條件下對(duì)輸入信號(hào)的時(shí)間響應(yīng)。（2分）19．控制系統(tǒng)在幅值和相位上偏離臨界穩(wěn)定值的大小。（2分）20．時(shí)間序列是指系統(tǒng)按量測(cè)時(shí)間(或空間)先后順序排列的一組輸出隨機(jī)數(shù)據(jù)。（2分）四、判斷說(shuō)明題（每小題3分，共15分）21．錯(cuò)誤。（1分）系統(tǒng)閉環(huán)特征多項(xiàng)式的系數(shù)都是負(fù)數(shù)，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件；（1分）如果勞斯表的第一列也都為負(fù)，則該閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。（1分）22．錯(cuò)誤。（1分）由于C2、C3是并聯(lián)的，并非獨(dú)立的儲(chǔ)能元件，所以，該系統(tǒng)是二階的。（2分）23．正確。（1分）滯后-超前校正利用滯后部分的幅值衰減特性提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度（1分），利用超前部分的相位超前特性提高相位裕量（1分）。24．錯(cuò)誤。（1分）復(fù)合控制的目的是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。（2分）25．錯(cuò)誤。（1分）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指當(dāng)時(shí)間t趨近于無(wú)窮大時(shí)，穩(wěn)定系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)。（2分）五、簡(jiǎn)答題（每小題3分，共15分）26．“浮球”用于測(cè)量液面位置以用作反饋。（1分）“氣動(dòng)閥門”是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1分），控制流入的水的流量（1分）。27．根軌跡是指當(dāng)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)由0到無(wú)窮大變化時(shí)，閉環(huán)特征方程的根在s平面上移動(dòng)的軌跡。（3分）28．穩(wěn)態(tài)速度誤差是指系統(tǒng)受到斜坡輸入信號(hào)作用時(shí)被控制量的穩(wěn)態(tài)誤差。（3分）29．低頻段通常是指開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線的漸進(jìn)線的第一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率之前的頻段。其特性完全由系統(tǒng)型號(hào)和開環(huán)增益決定。可利用此段確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（3分）30．減小穿越頻率，提高相位裕量，抑制高頻噪聲。（3分）六、綜合題（共6小題，共40分）31．輸入信號(hào)是諧波信號(hào)，可以利用頻率特性的概念計(jì)算穩(wěn)態(tài)輸出。系統(tǒng)的幅頻特性為：（2分）相頻特性為：（2分）所以，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為：（1分）32．由圖可得到系統(tǒng)閉環(huán)特征多項(xiàng)式為（1分）可見，要使系統(tǒng)穩(wěn)定，必有。（1分）勞斯表如下：（1分）由>0，得K<20ξ（1分）所以，ξ>0，0<K<20ξ。（1分）33．系統(tǒng)開環(huán)頻率特性可表示為（1分）當(dāng)ω=0時(shí)，|G(jω)|→∞,相位角為90°；當(dāng)ω→+∞時(shí)，|G(jω)|=0，相位角為0°。系統(tǒng)開環(huán)奈奎斯特軌跡如圖所示。（2分）系統(tǒng)開環(huán)沒有右極點(diǎn)（1分），而奈奎斯特軌跡沒有包圍點(diǎn)（-1，j0），因此閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定（1分）。34．系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可規(guī)范化為（1分）可見，系統(tǒng)開環(huán)由5個(gè)典型環(huán)節(jié)構(gòu)成：比例環(huán)節(jié)K=100、積分環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)折頻率為ω1=1Hz的慣性環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)折頻率為ω2=4Hz的微分環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)折頻率為ω3=2Hz的振蕩環(huán)節(jié)。（1分）20lgK=40，系統(tǒng)開環(huán)Bode圖如下。（注意：圖形部分給分標(biāo)準(zhǔn)如下：對(duì)數(shù)幅頻特性圖中，各段漸進(jìn)線斜率標(biāo)注正確，給1分；漸進(jìn)線斜率標(biāo)注正確，給1分；5個(gè)環(huán)節(jié)的相頻特性曲線及總相位的變化趨勢(shì)正確，給2分；相位裕量和增益裕量的位置標(biāo)注及正負(fù)判斷均正確，給1分。由于作圖誤差的原因，導(dǎo)致相位裕量和增益裕量的位置有差異，只要不影響對(duì)概念理解和判斷，仍應(yīng)給分。）35．由圖可知，該系統(tǒng)為欠阻尼二階系統(tǒng)，且Mp=30%，tp=0.1s。（1分）根據(jù)所給計(jì)算公式計(jì)算得到：系統(tǒng)的阻尼比為ξ=0.358（2分）無(wú)阻尼固有頻率為ωn=33.65Hz（2分）因此，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為（3分）36．該系統(tǒng)是二階的，且各項(xiàng)系數(shù)為正，故而該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（2分）對(duì)于輸入信號(hào)引起的穩(wěn)態(tài)誤差，可以用穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)計(jì)算。系統(tǒng)為I型，開環(huán)增益為K1=200。穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)為Kv=200，所以由輸入信號(hào)引起的穩(wěn)態(tài)誤差為1/200=0.005。（3分）由擾動(dòng)引起的誤差只能根據(jù)定義計(jì)算。擾動(dòng)引起的輸出全部是誤差，即（2分）所以，（2分）根據(jù)疊加原理，系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)誤差為0.005－0.01=－0.005(1分)控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題C）單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）1.下列表達(dá)式描述線性定常系統(tǒng)的是（）A；B;CD。2.關(guān)于傳遞函數(shù)，正確的說(shuō)法是（）A傳遞函數(shù)可以用于描述線性時(shí)變系統(tǒng)；B不同屬性的物理系統(tǒng)的傳遞函數(shù)形式也不同；C傳遞函數(shù)可以描述動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部特性；D傳遞函數(shù)是系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的拉氏變換。3.在圖所示回路中，已知K1<0，K2>0，哪個(gè)回路是負(fù)反饋回路？（）K1K1K－－－K1－K2＋－AB－K－K1－K2＋＋－K1－K2－＋CD題3圖4.直接觀察判斷下列系統(tǒng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定的一個(gè)是（）A；B；C；D。5.如果一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)為0.02s，允許誤差為2%，那么，該系統(tǒng)對(duì)單位脈沖輸入的響應(yīng)具有的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間為()A0.06s；B0.08s；C0.1s；D0.12s。6.在控制系統(tǒng)下列性能指標(biāo)中，可以描述系統(tǒng)快速性的一個(gè)是()A振蕩次數(shù)；B最大超調(diào)量；C增益裕量；D開環(huán)截止頻率。7.關(guān)于慣性環(huán)節(jié)，正確的描述是()A輸出信號(hào)與輸入信號(hào)形狀完全相同且沒有滯后；B輸出信號(hào)無(wú)限接近輸入信號(hào)的形狀且沒有滯后；C輸出信號(hào)與輸入信號(hào)形狀不同且有滯后；D輸出信號(hào)與輸入信號(hào)形狀相同且有滯后。8.關(guān)于開環(huán)放大系數(shù)K，下列說(shuō)法正確的是()AK越大，穩(wěn)態(tài)誤差越?。籅K越大，閉環(huán)穩(wěn)定性越好；CK越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢；DK越大，系統(tǒng)響應(yīng)越平穩(wěn)。9.某校正裝置的Bode圖如圖所示，該校正裝置是()1/T11/T11/T290o-90o題9圖AP校正裝置；BPID校正裝置；CPD校正裝置；DPI校正裝置。10.從系統(tǒng)的頻率特性來(lái)看，反映系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)能力的是()A零頻值；B低頻段；C中頻段；D高頻段。多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）11.在控制系統(tǒng)的性能中，表示相對(duì)穩(wěn)定性的有()A超調(diào)量；B增益裕量；C相位裕量；D峰值時(shí)間；E開環(huán)截止頻率。12.關(guān)于反饋，下列說(shuō)法正確的有()A加入反饋后，必須校驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；B加入反饋后，可提高系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性；C加入反饋后，可提高系統(tǒng)的控制精度；D加入反饋后，可抑制干擾信號(hào)引起的誤差；E加入反饋后，可提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。13.不會(huì)引起系統(tǒng)輸出信號(hào)相位滯后的典型環(huán)節(jié)有（）A慣性環(huán)節(jié)；B振蕩環(huán)節(jié)；C積分環(huán)節(jié)；D微分環(huán)節(jié)；E比例環(huán)節(jié)。14.在如圖所示的系統(tǒng)中，下列傳遞函數(shù)正確的有()G1（s）GG1（s）G2（s）H（s）+++-Xi（s）E（s）Xo（s）B（s）D（s）A；B；C；D；E。15.下列各項(xiàng)中，能作為系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型使用的有()A微分方程B方框圖；C穩(wěn)態(tài)誤差；D傳遞函數(shù)；E頻率特性。名詞解釋（每小題2分，共10分）16.傳遞函數(shù)17.過(guò)渡過(guò)程時(shí)間18.頻率特性19.最小相位系統(tǒng)20.白噪聲判斷說(shuō)明題（每小題3分，共15分）21.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)。22.線性系統(tǒng)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間具有確定的比例關(guān)系。23.通常情況下，微分方程是根據(jù)系統(tǒng)的物理原理建立起來(lái)的，因此它反映了系統(tǒng)的內(nèi)部特性。24.在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)要檢查必要和充分條件。25.控制系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)是不相關(guān)的。簡(jiǎn)答題（每小題3分，共15分）題26圖26.在圖所示的直流電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)中，請(qǐng)指出參考輸入信號(hào)和控制信號(hào)各是什么？負(fù)載轉(zhuǎn)矩M題26圖27.什么是時(shí)間響應(yīng)？28.控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是什么？29.穩(wěn)態(tài)誤差與哪些因素有關(guān)？30.如何理解系統(tǒng)校正的物理實(shí)質(zhì)？綜合題（共6小題，共40分）31.已知某控制系統(tǒng)的特征方程為，其在虛軸右側(cè)的極點(diǎn)有多少個(gè)？（5分）32.已知系統(tǒng)在單位脈沖作用下，零初始條件時(shí)的輸出為，試求該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。（5分）33.某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制其奈奎斯特軌跡，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（5分）34.控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，試?yán)L制Bode圖，并在Bode圖上標(biāo)出相位裕量和增益裕量（標(biāo)明正、負(fù)，但不需求值）。（7分）35.在圖所示的系統(tǒng)中，，當(dāng)K取何值時(shí)該系統(tǒng)穩(wěn)定？（8分）G(s)G(s)K/s＋＋＋－R(s)C(s)題35圖36.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。（1）當(dāng)Kf=0時(shí)，請(qǐng)確定系統(tǒng)在單位速度輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。（2）當(dāng)ξ=0.6時(shí)，試確定Kf的值及在單位速度輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。（10分）KKfs10－＋＋－R(s)C(s)題36圖控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題C）參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）12345678910CDCABDBABA二、多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分）1112131415BCACDDEADEABDE三、名詞解釋（每小題2分，共10分）16.零初始條件下，控制系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換的比值叫做系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（2分）17.又稱為調(diào)整時(shí)間，是指系統(tǒng)的響應(yīng)到達(dá)并保持在終值的一定誤差范圍內(nèi)（如2%、5%等）所需的最小時(shí)間（2分）。18.系統(tǒng)在諧波信號(hào)作用下，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率從0→∞變化時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與輸入信號(hào)的復(fù)數(shù)比（2分）。19.當(dāng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)在s平面右半面沒有零點(diǎn)、極點(diǎn)時(shí)，其相位最?。?分）；具有最小相位傳遞函數(shù)的系統(tǒng)就是最小相位系統(tǒng)。（1分）。20.不相關(guān)的、服從正態(tài)分布的平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)稱為白噪聲。（2分）四、判斷說(shuō)明題（每小題3分，共15分）21.錯(cuò)誤。（1分）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指在典型輸入信號(hào)作用下，當(dāng)t趨近于無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)的表現(xiàn)形式（2分）。22.錯(cuò)誤。（1分）線性系統(tǒng)是滿足疊加原理的系統(tǒng)（1分），靜態(tài)的線性系統(tǒng)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間具有確定的線性關(guān)系，動(dòng)態(tài)的線性系統(tǒng)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間不具有確定的線性關(guān)系（1分）。23.錯(cuò)誤。（1分）用微分方程來(lái)描述動(dòng)態(tài)系統(tǒng)時(shí)，只描述了系統(tǒng)的輸出與輸入間的關(guān)系，即只描述了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的外部特性。（2分）24.正確。（1分）在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，首先應(yīng)檢查閉環(huán)特征多項(xiàng)式的系數(shù)是否同符號(hào)，如果相同，則說(shuō)明滿足必要條件，（1分）；然后再檢查勞斯表第一列的系數(shù)有無(wú)符號(hào)改變，如果沒有，則說(shuō)明系統(tǒng)沒有閉環(huán)右極點(diǎn)，控制系統(tǒng)穩(wěn)定。（1分）25.錯(cuò)誤。（1分）控制系統(tǒng)的性能歸根決底取決于控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)（1分），時(shí)域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)都是控制系統(tǒng)內(nèi)在品質(zhì)的反映，因此，都可以用來(lái)評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)的性能（1分）。五、簡(jiǎn)答題（每小題3分，共15分）26.參考輸入信號(hào)是ue，控制信號(hào)是u=ue－uf，負(fù)載轉(zhuǎn)矩是干擾信號(hào)。（各1分）27.時(shí)間響應(yīng)是指控制系統(tǒng)在輸入作用下在時(shí)間域內(nèi)的變化規(guī)律。（3分）28.控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：控制系統(tǒng)的全部閉環(huán)極點(diǎn)位于s平面的右半面。（3分）29.穩(wěn)態(tài)誤差不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，（2分）而且與外作用的形式、作用點(diǎn)、大小等有關(guān)。（1分）30.控制系統(tǒng)校正的物理實(shí)質(zhì)是配置系統(tǒng)零點(diǎn)、極點(diǎn)（1分）的數(shù)量（1分）和位置（1分）。六、綜合題（共6小題，共40分）31．列Routh表如下：（3分）對(duì)于無(wú)窮小的正數(shù)，恒為負(fù)，則Routh表第一列的元素有兩次符號(hào)改變（1分），因此系統(tǒng)在虛軸右側(cè)有兩個(gè)極點(diǎn)（1分）。32.（1分