控制工程基础2010试题及答案.docx

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1、一、填空题(每空1分，15题共20分)1 .控制系统由控制对象和控制器两部分组成。2 .建立系统数学模型的方法有分析法、实验法两种。3 .按其数学模型星否满足叠加性，控制系统可分为线性系统和非线性系统。4 .随动系统易指在外界作用下，系统的输出能相应于输入在广阔范围内按任意规律变化的系统5 .系统传递函数与其单位脉冲响应函数的关系是拉氏反变换.6 .系统稳定的充要条件是一闭环系统特征根具有负实部7 .某线性定常系统的单位斜坡响应为y(t)=t+e-2t,t0o其单位阶跃响应为1-2=2t8 .在工程控制实践中,为使系统有满意的稳定性储备，一般其幅值裕度应满足.大于6dB或大于2。9 .最小相位

2、系统是指传递函数所有零点和极点均在复平面S的左半平面内10 .已知系统开环传递函数为G(S)=_!_,则系统的固有频率、阻尼比以及单位Ks(s+1)斜坡输入所引起的稳态误差分别为3、1/6.、1/9O11 .最小相位系统是指系统的冬点和极点都位于S平面的右半平面o、K12、已知系统的传递函数为G(S)=S2(Ts+1)e-，则其幅频特性G(j)=K0)2,(T(O)2+113、某系统传递函数为Js2，在输入r(t)=3sin2t作用下，输出稳态分量的幅值为3/4o14、线性系统的频率响应是指系统在谐波信号作用下，系统的稳态输出。15、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S平面，其开环频率特性曲

3、线如图15所示，则该系统位于右半S平面的极点数有0个。16、一阶系统传递函数G(S)=，该系统可以看成Ks(Ts+1)由积分和惯性两环节串联而成。17、控制系统的基本要求主要有：稳定性，快速性，准确性。18、系统输出能够以不同方式作用于系统，就称为反馈。二、单项选择题(每题2分，10题共20分)1 .下面关于微分环节的控制作用描述中正确的是：(D)(A)使相位滞后(B)减小系统的阻尼(C)抗高频干扰(D)使相位超前2 .稳态误差除了与系统的型别、传递函数有关外，还与下述哪一项有关？(D)(A)阶次(B)振荡频率(C)阻尼比(D)输入信号类型3 .二阶振荡系统幅值衰减的快慢取决于：(C)(a)(

4、B)E(0特征根实部绝对值(D)特征根虚部的分布情况dn4 .系统输出的拉氏变换完全取决于：(A)系统的传递函数的极点位置(C)系统的传递函数5 .相位滞后校正环节相当于：(A)低通滤波器(B)高通滤波器(B)(B)系统的初始状态、输入及其传递函数(D)系统的固有特性(A)(C)带通滤波器(D)带阻滤波器6.下图为一阶系统单位脉冲响应曲线，则下列说明正确的是:或(，)(B)(A)系统的输出为(t)=2e-2t,to(B)系统的输出为(t)=e-t,tNO(C)系统传递函数为G(S)=I/(2s+1)(D)系统单位脉冲响应调整时间为2s7 .PI控制类似于：(C)(A)增益调整(B)相位超前校正

5、(C)相位滞后校正(D)相位滞后-超前校正8 .某单位反馈系统的闭环传递函数为G(S)=I4S+2),则输入r(t)=2sin2t时稳态输出的幅值为(D)(A)F(B)#/2(C)2(D)19 .已知下列系统的开环传递函数为G(S)=1J!%16_(所有参S(TIS1)(Ts1)(Ts1)(Ts+1)数均大于0),则下图中所给幅相曲线中正确的是：(A)10 .用NyqUiSt稳定判据判断上面第9小题所给开环系统所对应的闭环系统的稳定性,所得结论正确的是：(D)(A)P=0,Z=1；不稳定(B)P=0,Z=2；不稳定(C)P=0,Z=1；稳定(D)P=0,Z=Oi稳定三、计算题(4题共30分)1

6、 .(4分)系统传递函数方框图如下所示，求其传递函数，要求写出结果即可。解CG(S)G(S)G(s)G(S)G(s)1G(s)G(S)H2(s)Gs)G)H?(s)G(s)b(s)G(s)G(s)G(s)Hji)2 .(10分)已知最小相位系统开环对数幅频特性曲线如下图所示。试给出系统开环传递函数G(S),并计算其相位裕量。若上图为校正后的系统对数幅频特性曲线图，而原有系统的开环传递函数为100(10.1s),求串联校正装置的传递函数G(s)c。(2分)解:W(S)=K+K(,+DS2(S+1)21)201gk-401g=40,所以K=Io0。*W(S)=K(2分)10(X0.2551)52(

7、0O1v+1)iOOc法近拟计算：A()=4=Incu=25(2分)C2.1CC=18Oo(25)=18Oo-18Oo+tan-10.2525-tan-0.0125=66.9o(2分)(法二较准确计算：由图知当3=100时有：IOa025x100)2+1A(100)=201g前S2W=IOo(I+01s)1002x(0.01x100)2+1-100：40(dB)W=I00(0.25s+1)追，后一S2(0.01s+1)、=201g-!=-15.05dB42g100-Igco15.0551_a.=3=17.68Ig100-Ig140C=18Oo-(17.68)=tan-0.2517.68-tan

8、-0.0117.68=67.22o)0.25s+12分)(0.01s+1)(0.1S+1)2、系统结构图如下图所示，求四(15分)R(s)解：C(S)G(s)G(s)G(s)G(s)G(S)G(s)+?(s)(s)G(s)G(s)=1234R(S)1G(S)G(s)G(s)G(s)3、已知单位反馈系统的开环传递函数为G(S)=02K(s+1),确定使系统Ks2(s-5)(s+7)稳定时参数K的取值范围。(15分)解：闭环传递函数为：G(S)=02K(s+1)Bs4+2s3-35s2+0.2Ks+0.2K无论K取何值，闭环系统都不稳定。4、系统方框图如右图所示，要求超调量%=16.3%,峰值时间

9、tp=1秒，求放大器放大倍数K和反馈校正微分时间常数T。(15分)(提示：e-(/6)16.3%)解：闭环传递函数为：八/、10KG(s)=BS2+(1+10T)s+10K；O=TOK;G=1dJon2/10K则G%=e=16.3%=e飞=0.5,110K(1-0.25)5、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G（S）Js（025sd）2求系统的幅值穿越频率、相位穿越频率、幅值裕度、相位裕度、并判断闭环系统的稳定性。（15分）-25=4解：ZG(jco)=-2arctan(O.25co)=-则g2gj,2.5IGRJ=b(k)I0.2521=1则：=2CCr=-2arcta(0.25co)=2-2arctan0.52c251K1Gdw)1：1644/2.5,2.624gIg)0.221|gg