控制工程基礎(chǔ)試題一套

1、控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題A）一、 單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）1. 圖示系統(tǒng)的階次是 （ ）A 1階； B 2階； C 3階； D 4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A K1>0，K2>0 B K1<0，K2<0C K1>0，K2<0 D K1<0，K2=04. 通過直接觀察，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 ；K1K2題3圖B ；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 （

2、） A 0°； 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)具有的過渡過程時(shí)間

3、為 （ ）A 0.5s； B 1s； C 2.5s； D 5s。10. 從線性系統(tǒng)的頻率特性來看，下列說法正確的是 （ ）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。二、 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)

4、及其導(dǎo)數(shù)無關(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)

5、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 。G1G2R1(s)H1H2R2(s)Y2(s)Y1(s)題15圖三、 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圖四、 判斷說明題（每小題3分

6、，共15分，判斷正誤1分，解釋說明2分。）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26圖五、 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)要說明三頻段中的中頻段

7、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？六、 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35圖36. 已知系統(tǒng)的框圖如下題36圖+如果

8、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）1112131415A C B DB EA C EC D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

9、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)的形式無關(guān)。（2分）25. 正確。（1分） 閉環(huán)控

10、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)過程中的超調(diào)量小、過渡過程時(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

11、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)=0時(shí)，|G(j)| +/, 相位角為180°；當(dāng)+時(shí)，|G(j)|=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

12、），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1=0.4Hz的慣性環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)折頻率為2=2Hz的微分環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)折頻率為3=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：Ø 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；Ø 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；Ø 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

13、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 1 80 17 1000K1+100 0 1000K1+100 0 （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 >0 1000K1+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

14、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0.050.1=0.05 (1分)控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題B）七、 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； D 四階。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)。K1K

15、2題4圖4. 如圖所示的回路是負(fù)反饋回路的條件是 （ ）A K1>0，K2>0；B K1>0，K2<0；C K1<0，K2<0；D K1>0，K2=0。5. 通過直接觀察，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)具有的過渡過程時(shí)間為 （ ）A 0.5s； B 1s； C 2s； D 3s。

16、8. 關(guān)于線性系統(tǒng)的本質(zhì)，下列說法正確的是 （ ）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

17、率的關(guān)系； D 頻率特性并不反映系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性。八、 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0.8s。13. 下列典型環(huán)節(jié)中

18、，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，下列說法正確的有A 開環(huán)增益K和系統(tǒng)型號(hào)決定系統(tǒng)的低頻特性；B 中頻段斜率為-20dB/dec且穿越頻率c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

19、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)。九、 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20時(shí)間序列十、 判斷說明題（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. 滯后-超前校正可以同時(shí)改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。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)。十一、 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

20、么是根軌跡？28. 什么是穩(wěn)態(tài)速度誤差？29. 簡(jiǎn)要說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？十二、 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分）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、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分）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

21、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。（10分）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）1112131415A C D EB DB C EA B C DA C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

22、）。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

23、）。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?？衫么硕未_

24、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<20 （1分）所以，>0， 0<K<20。 （1分）33系統(tǒng)開環(huán)頻率特性可表示為 （1分）當(dāng)=0時(shí)，|G(j)| , 相位角為90°；當(dāng)+時(shí)，|G(j)|=0，相位角為0°。系統(tǒng)

25、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1=1Hz的慣性環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)折頻率為2=4Hz的微分環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)折頻率為3=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：Ø 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；Ø 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

26、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 =0.358 （2分）無阻尼固有頻率為 n=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

27、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0.0050.01=0.005 (1分)控制工程基礎(chǔ)（自測(cè)題C）十三、 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 ;C D 。2. 關(guān)于傳遞函數(shù)，正確的說法是 （ ）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？ （ ） K1 K2K1K2A B

28、K1K2K1K2C D 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)具有的過渡過程時(shí)間為 ( ) A 0.06s； B 0.08s； C 0.1s； D 0.12s。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

29、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，下列說法正確的是 ( )A K越大，穩(wěn)態(tài)誤差越?。?B K越大，閉環(huán)穩(wěn)定性越好；C K越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢； D K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/T290º-90º 題9圖A P校正裝置； B PID校正裝置； C PD校正裝置； D PI校正裝置。10. 從系統(tǒng)的頻率特性來看，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。十四、 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)

30、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）G2（s）H（s）+-Xi（s）E（s）Xo（s）B（s）D（s

31、） 題14圖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。十五、 名詞解釋（每小題2分，共10分）16. 傳遞函數(shù)17. 過渡過程時(shí)間18. 頻率特性19. 最小相位系統(tǒng)20. 白噪聲十六、 判斷說明題（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

32、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。十七、 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ML起什么作用？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)？十八、 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)

33、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)K/sR(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)=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）Kfs10R(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

34、分）1112131415B C A C DD EA D EA B D E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

35、聲。（2分）四、判斷說明題（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)有無符號(hào)改變，如果沒有，則說明系統(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=ueuf，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