控制工程基礎(chǔ)練習題

1、階 次 是題1圖A穩(wěn)定;強。B精度高；C響應(yīng)快；D抗干擾能力ABCD(S)(S)(S)(S)i0(S 5)3S4s2s ；s 1(S1)(s24)10(S 5)3 S4s 3；10(S3)2(s1)*0八K i1K2v題3圖控制工程基礎(chǔ)練習題、單項選擇題1圖 示 系()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()3. 在圖中，Ki、K2滿足什么條件，回路是負反饋？()A Ki0，K20B Ki0，K20，K20D Ki0， K20； B Ki0， K20；C Ki0，K20，K2=0。15.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

2、(s)(riNh) ； B(S)s2(S)s 3(S 1)(s 4)；(s)s 10c 2-s 3s s 1 。16. 在控制系統(tǒng)下列性能指標中，描述系統(tǒng)平穩(wěn)性的一個是()0.5,允許誤差為5%，那么，該系 ()A 幅值裕量；B諧振頻率；C穩(wěn)態(tài)誤差；D振蕩次數(shù)。17. 如果二階系統(tǒng)的無阻尼固有頻率為12Hz，阻尼比為統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)具有的過渡過程時間為3s。()B 可以用傳遞函數(shù)描述；D 各項系數(shù)均與時間無關(guān)。A 0.5s；B 1s； C 2s；D18. 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；C滿足疊加原理；()19. 二階系統(tǒng)的阻尼比位0.75，受到單位

3、階躍輸入作用，那么下列說法正確的是A 兩個極點都位于虛軸上，且響應(yīng)是等幅振蕩的；B 兩個極點都位于原點，且響應(yīng)迅速衰減到0;C 兩個極點都位于 s平面右半面，且響應(yīng)是發(fā)散的;D 兩個極點都位于s平面左半面，且響應(yīng)幾乎沒有超調(diào)量。20. 下列關(guān)于頻率特性的說法中，正確的是()A 是系統(tǒng)對頻率的響應(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)分量對輸入的正弦信號的頻率的關(guān)系； D頻率特性并不反映系統(tǒng)的運動特性。21. 下列表達式描述線性定常系統(tǒng)的是()2A c(t) tc(t) t ；B 2c(t) 4c(t) tr(t)；C c(t)ac(t) bc(t) cr(t),其中a,b,

4、c為常數(shù)；D c(t) r2(t)。22. 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。23. 在圖所示回路中，已知 K10，哪個回路是負反饋回路？()題23圖24. 直接觀察判斷下列系統(tǒng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定的一個是（）(s)As 1(s 1)(s24)；B(s)10(s 5)s3 4 s2 s ；(s)10(s 5)(s)103亠3亠 2,Cs 4s 3 ；Ds 2s s 1。25.如果一階系統(tǒng)的時間常數(shù)為0.02s，允許誤差為2%,那么，該系統(tǒng)對單位脈

5、沖輸入的響應(yīng)具有的過渡過程時間為( )A 0.06s；B 0.08s；C 0.1s；D0.12s。26.在控制系統(tǒng)下列性能指標中,可以描述系統(tǒng)快速性的一個是()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。27. 關(guān)于慣性環(huán)節(jié)，正確的描述是（）A輸出信號與輸入信號形狀完全相同且沒有滯后；B輸出信號無限接近輸入信號的形狀且沒有滯后；C輸出信號與輸入信號形狀不同且有滯后；D 輸出信號與輸入信號形狀相同且有滯后。28. 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)。A P校正裝置；

6、B PID校正裝置；C PD校正裝置；D PI校正裝置。30. 從系統(tǒng)的頻率特性來看，反映系統(tǒng)復現(xiàn)輸入信號能力的是（）A 零頻值；B低頻段；C中頻段；D高頻段。二、多項選擇題31. 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，各項系數(shù)均與系統(tǒng)的輸入輸出信號及其導數(shù)無關(guān);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(guān)；E線性系統(tǒng)都可以用傳遞函數(shù)描述。32. 關(guān)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(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，還與輸入作用的形式

7、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)動態(tài)特性的內(nèi)部描述。33. 關(guān)于二階系統(tǒng)對單位階躍信號的響應(yīng)，下列說法正確有（）A二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)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(diào)量；C當兩個極點都在s平面的虛軸上時，沒有超調(diào)量；D當兩個極點都在s平面的第二、三象限時，響應(yīng)是等幅振蕩；E當阻尼比在（0，1）內(nèi)時，響應(yīng)是有振幅衰減的振蕩。34. 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(yīng)函數(shù)的富利葉變換；B是系統(tǒng)對頻率的響應(yīng)；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(guān)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(jié)構(gòu)和參數(shù)。35. 對于

8、圖所示的系統(tǒng)，以下傳遞函數(shù)正確的有Y1（s）G1Y2（s）AR1（s）1G1G2H1H2 BR1（s）Y1（s）G1G2 h 2Y2（s）CR2（s）1 g1g2h1h2 ；DR2（s）+ER1（S） Gi 0_ Yi（s）G1G21g1g2h1h2 ；G21 G1G2H1H2 R2 （s）G1G 2R1 （s）1 G1G2 H1H 211 / 15H2Hihp,-Y2（s） G2 R2（s）+題35圖3132333435A CB DB EA C EC D36. 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)，而且與輸入信號有關(guān)；C傳遞

9、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和輸出信號的量綱。37. 根據(jù)如圖所示的二階系統(tǒng)對單位階躍輸入的響應(yīng)曲線，下列結(jié)論正確的有題37圖）A超調(diào)量為18% ； B穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為2.00； C上升 時間0.8s； D超調(diào)量為0.09 ； E延遲時間0.8s。38. 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)。39. 根據(jù)開環(huán)對數(shù)頻率特性，下列說法正確的有A開環(huán)增益K和系統(tǒng)型號丫決定系統(tǒng)的低頻特性；B中頻段斜率為-20dB/dec且穿越頻率 a高，則系統(tǒng)響應(yīng)速度快;C高頻段的對數(shù)幅頻值

10、越小，則系統(tǒng)抗高頻干擾的能力越強；D根據(jù)對數(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)計的依據(jù)。40. 對于最小相位系統(tǒng)，下列說法正確的有()A最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性圖與相頻特性圖有唯一的對應(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但可以有零點。41. 在控制系統(tǒng)的性能中，表示相對穩(wěn)定性的有A超調(diào)量； B增益裕量；C相位裕量;42. 關(guān)于反饋，下列說法正確的有A加入反饋后，必須校驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性； B加入反饋后，可提高系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性； C加入反饋后，可提高系統(tǒng)的控制精度；D加入

11、反饋后，可抑制干擾信號引起的誤差； E力口入反饋后，可提高系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。43. 不會引起系統(tǒng)輸出信號相位滯后的典型環(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)；44. 在如圖所示的系統(tǒng)中，下列傳遞函數(shù)正確的有()D峰值時間;E開環(huán)截止頻率。()D微分環(huán)節(jié)；E比例環(huán)節(jié)。()題44圖B(s)X(s)G(s)G2(s)AE(s)Gi(S)G2(S)H (s)；BXi(s)1G1(s)G2(s)H(s).Xo(s)G1(S)G2(S)Xo(s)G2(s)CE(s)1G1(s)G2(s)H(s)；D D(s)1 G1(s)G2(s)H(s)；B(s)H(s)G2(s)ED(s)1G1(s)G2(s)H

12、(s)。45.卜列各項中，能作為系統(tǒng)數(shù)學模型使用的有( )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。三、名詞解釋46閉環(huán)控制47.極點48.超調(diào)量49.穩(wěn)定性50.零輸入響應(yīng)51.零點52.頻率特性53.零 狀態(tài)響應(yīng)54.穩(wěn)定裕量55 .傳遞函數(shù)56.過渡過程時間57.最小相位系統(tǒng)四、判斷說明題58. 開環(huán)傳遞函數(shù)就是開環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。59. 在圖示的控制系統(tǒng)中，被控制量是水箱輸出的熱水流 量。60. 控制系統(tǒng)校正的目的主要是改善其穩(wěn)定性。61傳遞函數(shù)是系統(tǒng)的輸出信號與輸入信號在零初始條件 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。62.閉環(huán)控制具有抑制干擾

13、引起控制誤差的能力。63如果系統(tǒng)閉環(huán)特征多項式的系數(shù)都是負數(shù)，那么該系統(tǒng)一定不穩(wěn)定。64. 根據(jù)如圖所示的無源網(wǎng)絡(luò)建立系統(tǒng)的動態(tài)模型是三階 的。65. 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是穩(wěn)定系統(tǒng)的響應(yīng)。66. 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)。67. 線性系統(tǒng)的輸出信號與輸入信號間具有確定的比例關(guān) 系。68. 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。69. 在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時要檢查必要和充分 條件。70. 控制系統(tǒng)的時域性能指標和頻域性能指標是不相 關(guān)的。五、簡答題71. 什么是穩(wěn)態(tài)加速度誤差？72. 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？

14、如果是閉環(huán)控制，那么其反饋量 是什么？被控制量是什么？73. 在如圖所示的液位控制系統(tǒng)中，“浮球”起什么作 用？ “氣動閥門”起什么作用？74. 什么是穩(wěn)態(tài)速度誤差？75在圖所示的直流電機閉環(huán)控制系統(tǒng)中， 請指出參考 輸入信號和控制信號各是什么？負載轉(zhuǎn)矩Ml起什么作用？76. 什么是時間響應(yīng)？G 二 Afl*題64圖78.穩(wěn)態(tài)誤差與哪些因素有關(guān)?忌:!.器浮球題73圖77. 控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是什么？六、綜合題43279.已知某控制系統(tǒng)的特征方程為s 2s 3s 4S 3 0，其在虛軸右側(cè)的極點有多少個？80已知在零初始條件下，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為c(t) 1 2e 2t e t，試求

15、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和脈沖響應(yīng)。81. 已知系統(tǒng)在單位階躍作用下，零初始條件時的輸出為Xo(t) 1 2e ，試求該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。1Gk(s)82. 某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(1 .1s)，試繪制其奈奎斯特軌跡，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。G(s)H(s)警J83. 控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為s(s .4)(s6s 16)，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)。84. 在圖所示的系統(tǒng)中，當 K1取何值時該系統(tǒng)穩(wěn)定？85.已知系統(tǒng)的框圖如下，如果輸入信號和擾動信號分別為r(t)=2+.5t和n (t)=.1 x 1(t)。求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Gb(

16、s)0.1 s 1 ,86. 已知系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為應(yīng)。87. 單位反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示， 定的K、E值。88. 控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為100(s 4)G(s)H(s)-s(s 1)(s 2s 4)試繪制Bode圖，在Bode圖上標出相位裕量和增益裕量(標明正、89. 已知具有單位負反饋的二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖所示，C試求使系統(tǒng)穩(wěn)| fl (GnOlS1+ 1 |當輸入信號為r(t)=2sin1t時，求其穩(wěn)態(tài)響題87圖負，但不需求值)。試求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。(計算中可能用到的公式M p e 1 2100%tp90.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。若求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Gk(s)91.某單位

17、反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 制其奈奎斯特軌跡，并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。s 5821 s ，試繪r(t)=1(t)+t , n(t)=0.01 x 1(t),題90圖G(s)H(s)92.控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為在Bode圖上標出相位裕量和增益裕量(標明正、640(s 4)2s(s 2)(s 8s 64)，試繪制 Bode 圖，并 負，但不需求值)。210，當K取何值時題93圖94.已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。（1 ）當Kf=0時，請確定系統(tǒng)在單位速度輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差。（2）當E =0.6時，試確定Kf的值及在單位速度輸入時的穩(wěn)態(tài)誤差?？刂乒こ袒A(chǔ)練習題答案、單項選擇題12345678910BACDDB

18、ACBC11121314151617181920CBABADACDB21222324252627282930CDCABDBABA、多項選擇題（每小題 2分，共10分）1112131415A CB DB EA C EC D3637383940A C D EB DB C EA B C DA C4142434445B CA C DD EA D EA B D E三、名詞解釋46. 控制器與控制對象之間既有順向作用又有反向聯(lián)系的控制過程。47. 使傳遞函數(shù)的分母多項式值為0的s的值。48. 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。49. 穩(wěn)定性是指系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時

19、受到擾動作用后，恢復原有平衡狀態(tài)的能力。50. 零輸入響應(yīng)是指控制系統(tǒng)在無輸入作用的條件下對非零初始條件的時間響應(yīng)。 51使傳遞函數(shù)分子多項式為 0的 s 的值。52. 系統(tǒng)在諧波信號作用下，當輸入信號的頻率從0is變化時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與輸入信號 的復數(shù)比。53. 控制系統(tǒng)在零初始條件下對輸入信號的時間響應(yīng)。54. 控制系統(tǒng)在幅值和相位上偏離臨界穩(wěn)定值的大小。55. 零初始條件下， 控制系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比值叫做系統(tǒng)的 傳遞函數(shù)。56. 又稱為調(diào)整時間， 是指系統(tǒng)的響應(yīng)到達并保持在終值的一定誤差范圍內(nèi) （如 2%、5%等） 所需的最小時間。57. 當系統(tǒng)傳遞函數(shù)在 s

20、平面右半面沒有零點、極點時，其相位最??；具有最小相位傳遞函 數(shù)的系統(tǒng)就是最小相位系統(tǒng)。四、判斷說明題58. 錯誤。 開環(huán)傳遞函數(shù)時閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋信號的拉氏變換與控制信號的拉氏變換之比。59. 錯誤。系統(tǒng)地被控制量是水的溫度，熱水的流量是擾動信號。60. 錯誤。 控制系統(tǒng)校正的目的是改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，包括改善穩(wěn)定性。61. 錯誤。 傳遞函數(shù)由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與輸入信號的形式無關(guān)。62. 正確。 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消除誤差。63. 錯誤。系統(tǒng)閉環(huán)特征多項式的系數(shù)都是負數(shù)， 滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件； 如果勞斯表的第一列 也都為負，則該

21、閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。64. 錯誤。由于 C2、 C3 是并聯(lián)的，并非獨立的儲能元件，所以，該系統(tǒng)是二階的。65. 錯誤。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指當時間 t 趨近于無窮大時，穩(wěn)定系統(tǒng)的時間響應(yīng)。66. 錯誤。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指在典型輸入信號作用下，當t趨近于無窮大時，系統(tǒng)輸出信號的表現(xiàn)形式）。67. 錯誤。線性系統(tǒng)是滿足疊加原理的系統(tǒng)， 靜態(tài)的線性系統(tǒng)的輸出信號與輸入信號間具有確定的 線性關(guān)系，動態(tài)的線性系統(tǒng)的輸出信號與輸入信號間不具有確定的線性關(guān)系。68. 錯誤。用微分方程來描述動態(tài)系統(tǒng)時， 只描述了系統(tǒng)的輸出與輸入間的關(guān)系， 即只描述了動態(tài) 系統(tǒng)的外部特性。69. 正確。 在用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時， 首先應(yīng)檢

22、查閉環(huán)特征多項式的系數(shù)是否同符號， 如 果相同， 則說明滿足必要條件， ；然后再檢查勞斯表第一列的系數(shù)有無符號改變， 如果沒有， 則說明系統(tǒng)沒有閉環(huán)右極點，控制系統(tǒng)穩(wěn)定。70. 錯誤?？刂葡到y(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)， 時域性能指標和頻域性能指標 都是控制系統(tǒng)內(nèi)在品質(zhì)的反映，因此，都可以用來評價控制系統(tǒng)的性能。五、簡答題71. 穩(wěn)態(tài)加速度誤差是指系統(tǒng)受到加速度輸入信號作用時被控制量的穩(wěn)態(tài)誤差。72. 是閉環(huán)控制；反饋量是調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速，被控制量是蒸汽機的轉(zhuǎn)速n。73. “浮球”用于測量液面位置以用作反饋。“氣動閥門”是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，控制流入的水 的流量。74 穩(wěn)態(tài)速度誤差是指系統(tǒng)

23、受到斜坡輸入信號作用時被控制量的穩(wěn)態(tài)誤差。75. 參考輸入信號是ue，控制信號是u=ue uf，負載轉(zhuǎn)矩是干擾信號。76. 時間響應(yīng)是指控制系統(tǒng)在輸入作用下在時間域內(nèi)的變化規(guī)律。77. 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)極點位于s平面的右半面。78. 穩(wěn)態(tài)誤差不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而且與外作用的形式、作用點、大小等有關(guān)。六、綜合題79. 列Routh表如下:4s3s2s1s0s12123Routh 表第一列的兀素有兩次符號改變，因此原系統(tǒng)在虛軸右側(cè)有兩個極點。R(s)80.單位階躍輸入時，有1s，依題意C(s)1 213s 21s s 2s 1(s1)(s 2) sG(s)C(s)3s 2R(s) (s1)(s2)11142t tk(t) L G(s) L4e es 1 s 281.u(t) 1u(t),U(s)1s1 2k Xo(s)而s s 1根據(jù)傳遞函數(shù)的定義有:Gb(s)Xo(s)s 3U(s)s 182.系統(tǒng)開環(huán)頻率特性可表示為Gk(j )1j (1 0-1jnyquist of 1/(0.1s 2+s)Real Axis3 =0 時，G(j 3)T -0.1/)