武漢理工大學材料成型控制工程基礎試題

1、控制工程基礎（自測題A）一、 單項選擇題（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 響應快；D 抗干擾能力強。3. 在圖中，K1、K2滿足什么條件，回路是負反饋？ （ ）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)下列性能指標中，表示快速性的一個是 （ ） A 振蕩次數(shù)； B 延遲時間； C超調量； D 相位裕量。7. 某典型環(huán)節(jié)的輸入輸出關系曲線是一條經過坐標原點的直線，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)的超調量與下列哪個因素有關？ （ ）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)對單位階躍輸入的響應具有的過渡過程時間

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 相對于輸入信號而言，輸出信號的幅值和相位都沒有變化； B 相對于輸入信號而言，輸出信號的幅值增大相位滯后； C 相對于輸入信號而言，輸出信號的幅值和相位都有變化，變化規(guī)律取決于系統(tǒng)的結構和參數(shù)； D 相對于輸入信號而言，輸出信號的幅值改變但相位不變。二、 多項選擇題（每小題2分，共10分）11. 關于線性系統(tǒng)，下列說法正確的有 （ ）A 線性系統(tǒng)的本質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系； C 描述線性系統(tǒng)的微分方程中，各項系數(shù)均與系統(tǒng)的輸入輸出信號

4、及其導數(shù)無關；D 描述線性系統(tǒng)的微分方程中，各項系數(shù)均與時間無關； E 線性系統(tǒng)都可以用傳遞函數(shù)描述。12. 關于傳遞函數(shù)，下列說法正確的有 （ ）A 它是輸出信號與輸入信號之比； B 它是以復變數(shù)s為自變量的有理真分式；C 它不僅與系統(tǒng)的結構和參數(shù)有關，還與輸入作用的形式有關；D 它可以有系統(tǒng)的微分方程轉換得到； E 它是系統(tǒng)動態(tài)特性的內部描述。13. 關于二階系統(tǒng)對單位階躍信號的響應，下列說法正確有 （ ）A 二階系統(tǒng)的時間響應都是二次函數(shù)； B 當兩個極點都在s平面的負實軸上時，沒有超調量； C 當兩個極點都在s平面的虛軸上時，沒有超調量； D 當兩個極點都在s平面的第二、三象限時，響應

5、是等幅振蕩；E 當阻尼比在（0，1）內時，響應是有振幅衰減的振蕩。14. 對于頻率特性，下列說法正確的有 （ ）A 是系統(tǒng)單位脈沖響應函數(shù)的富利葉變換；B 是系統(tǒng)對頻率的響應； C 是系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)分量對輸入的正弦信號的頻率的關系；D 頻率特性并不反映系統(tǒng)的運動特性； E 頻率特性取決于系統(tǒng)的結構和參數(shù)。15. 對于圖所示的系統(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、 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，其在虛軸右側的極點有多少個？（5分）32. 已知系統(tǒng)在單位階躍作用下，零初始條

6、件時的輸出為，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，試繪制其奈奎斯特軌跡，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 ，試繪制其Bode圖，在Bode圖上標出相位裕量和增益裕量（標明正、負，但不需求值）。（7分）35. 在圖所示的系統(tǒng)中，當K1取何值時該系統(tǒng)穩(wěn)定？ （8分）題35圖36. 已知系統(tǒng)的框圖如下題36圖+如果輸入信號和擾動信號分別為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（自測題A）參考答案與評分標準一、單項選擇題（每小題1分，共10分）12345678910B

7、ACDDBACBC 二、多項選擇題（每小題2分，共10分）1112131415A C B DB EA C EC D三、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改變（1分），因此原系統(tǒng)在虛軸右側有兩個極點（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=0時，|G(j)| +/, 相位角為180°；當+時，|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，只要求找到這兩個特殊點并正確確定走向即可給全分）系統(tǒng)開環(huán)沒有右極點（1分），而奈

8、奎斯特軌跡沒有包圍點（-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個典型環(huán)節(jié)構成：比例環(huán)節(jié)K=250、積分環(huán)節(jié)、轉折頻率為1=0.4Hz的慣性環(huán)節(jié)、轉折頻率為2=2Hz的微分環(huán)節(jié)和轉折頻率為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：圖形部分給分標準如下：Ø 對數(shù)幅頻特性圖中，各段漸進線斜率標注正確，給1分；漸進線斜率標注正確，給1分；Ø 5個環(huán)節(jié)的相頻特性曲線及總相位的變化趨勢正確，給2分；Ø 相位裕量和增益裕量的位置標注及正負判斷均正確，給1分。由于作圖誤差的原因，導致相位裕量和增益裕量的位置有差異，只要不影響對概念理解和判斷，仍應給分。）35系統(tǒng)閉環(huán)特征多項式為 （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，即 >0 1000K1+100>0 （2分） 解得 0.1<K<1.26。36. 該系統(tǒng)是二階的，且各項系數(shù)為正，故而該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（2分）對于輸入信號引起的穩(wěn)態(tài)誤差，可以用穩(wěn)態(tài)