廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試卷和答案

1、廣東工業(yè)大學(xué)考試試卷 ( B )課程名稱: 控制工程 試卷滿分 100 分考試時(shí)間: 2011 年 12 月2 日 (第 14 周 星期 五) 題 號一二三四五六七八九十總分評卷得分評卷簽名復(fù)核得分復(fù)核簽名一、填空題（20分，每空1分，答案填在答題紙上）1、自動控制系統(tǒng)按輸出變化規(guī)律可分為 、 和 。2、某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ，其零點(diǎn)為 ，放大系數(shù)為 ，極點(diǎn)為 、 。 3、控制系統(tǒng)中常用的幾種典型的實(shí)驗(yàn)輸入信號為： 、 和 。4、微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 ，慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 。5、 和 總稱為系統(tǒng)的頻率特性。6、根據(jù)校正環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的連接方式，校正可分為： 、 和 。7、采用PI校正，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)

2、誤差 ，但相位裕度 ，穩(wěn)定程度 。二、（10分）求系統(tǒng)的微分方程，并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué) 號： 姓 名： 裝 訂 線三、（10分）通過方框圖的等效變換求取如下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)/R(s)，并繪制主要步驟的方框圖。四、（10分）已知某控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，試求時(shí)該系統(tǒng)的輸出。五、（10分）已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)的輸入信號為時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差？ 六、（10分）設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)作用輸入信號時(shí)，試求系統(tǒng)的頻率特性及穩(wěn)態(tài)輸出。七、（10分）試?yán)L制傳遞函數(shù)的系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。八、（10分）系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖如下圖所示, 已知

3、，試求閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并用Routh判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的K的取值范圍。九、已知兩個(gè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist圖如下圖所示，試用Nyquist判據(jù)判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定？并說明判斷的理由（其中，p、v分別為系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的不穩(wěn)定極點(diǎn)的個(gè)數(shù)和積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)）。(a) (b)附錄：拉氏變換表序號時(shí)間函數(shù)拉式變換1121345廣東工業(yè)大學(xué)考試試卷參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn) ( A )課程名稱: 控制工程 試卷滿分 100 分考試時(shí)間: 2011 年 12 月2 日 (第 14 周 星期 五) 1、 填空題（20分，每空1分）1、比較環(huán)節(jié)、測量環(huán)節(jié)、放大及運(yùn)算環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)。2、開環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)。3、

4、-40，10，-8，-4。4、，5、穩(wěn)態(tài)。6、增益調(diào)整，相位超前校正，相位滯后校正，相位滯后超前校正。7、增加，增強(qiáng)。二、（10分）求系統(tǒng)的微分方程，并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。解：輸出點(diǎn)處力平衡方程為： （2分）整理得：（2分，如果直接寫出正確形式的微分方程給4分）對上式兩邊做Laplace變化，得 （3分）整理上式得傳遞函數(shù)： （3分，如果直接寫出正確的傳遞函數(shù)給6分）學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué) 號： 姓 名： 裝 訂 線三、（10分）解： （2分）（2分）（2分）（4分）評分標(biāo)準(zhǔn)要點(diǎn)：1. 閱卷人員對照標(biāo)準(zhǔn)答案，按步驟評分。2. 若認(rèn)為與某一步驟相似，即可給該分?jǐn)?shù)；若認(rèn)為某一步驟不完全正確，可按步

5、驟減去一至二分，以后步驟均不給分。3. 步驟不完整，但是結(jié)果正確的，也可給滿分；結(jié)果錯(cuò)誤的，只給出正確的步驟分。4. 由于解法并不唯一，采用其它變化方法或梅遜公式的，結(jié)果正確也可給滿分，結(jié)果錯(cuò)誤的參照評分標(biāo)準(zhǔn)1給分。四 一階系統(tǒng)響應(yīng)四、（10分）已知某控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，試求時(shí)該系統(tǒng)的輸出。解：（1）求輸入時(shí)系統(tǒng)的輸出 （1分） (1分) 對進(jìn)行拉氏反變換可求得 (2分) （2）求輸入時(shí)系統(tǒng)的輸出 (1分) (1分) 對進(jìn)行拉氏反變換可求得 (2分) （3）根據(jù)疊加原理，可求得系統(tǒng)的輸出 (2分)評分標(biāo)準(zhǔn)：(1) 按答案后的分值給分； (2) 能求出輸出的拉斯變換的可得4分； (3) 輸出項(xiàng)

6、的系數(shù)錯(cuò)的，根據(jù)錯(cuò)的系數(shù)個(gè)數(shù)進(jìn)行扣分；五、（10分）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖如下圖所示，當(dāng)輸入時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。求值。解：系統(tǒng)為單位反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為： (2分)系統(tǒng)的開環(huán)增益，積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，為“I”型系統(tǒng)。 （1分）“I”型系統(tǒng)對單位斜坡輸入信號的穩(wěn)態(tài)偏差 。 （2分）則對斜坡輸入信號的穩(wěn)態(tài)偏差則為 （2分）由于該系統(tǒng)為單位反饋系統(tǒng)，則有 （2分）解得 （1分）評分標(biāo)準(zhǔn)：(1) 按答案后的分值給分； (2) 不說明穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)偏差關(guān)系的扣1分； (3) 輸入系數(shù)錯(cuò)導(dǎo)致結(jié)果為200，扣2分；六、(10分) 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，(1).求系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性；(2). 當(dāng)作用輸入信

7、號時(shí)的穩(wěn)態(tài)輸出。解：(1)求頻率特性（共6分） （2分，如果未寫此式，后續(xù)特性正確則將2分分解加入兩個(gè)特性中）， 幅頻特性為： （2分） 相頻特性為： （2分）（2）求穩(wěn)態(tài)輸出由輸入知：，所以，（1分） （3分）評分標(biāo)準(zhǔn)：幅度和相位各1.5分，如果不計(jì)算開根號和反三角函數(shù)，則必須和第二個(gè)等號后的式子完全一致；如果計(jì)算出小數(shù)，則要求小數(shù)點(diǎn)后1位符合即可，同時(shí)需要檢查是否有中間過程，不能體現(xiàn)頻率特性求解穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的過程，結(jié)果正確也扣2分。七、（10分）試?yán)L制傳遞函數(shù)的系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性曲線。解：（1） 化為標(biāo)準(zhǔn)形式 （2分）（2） 頻率特性為： （1分）（3）各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率為： 導(dǎo)前環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率

8、為： （1分）慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率為： （1分）慣性環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率為： （1分）（4）對數(shù)幅頻特性圖如下： （4分）評分標(biāo)準(zhǔn)：按步驟給分。在化為標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，若直接從頻率特性得出，第（1）、（2）步得滿分。在畫圖時(shí)，若有思路，但結(jié)果錯(cuò)誤，根據(jù)畫圖的情況考慮給1分或2分?？鄯旨?xì)則：1.若沒有寫出頻率特性，扣1分。2.在化為標(biāo)準(zhǔn)形式時(shí)，若思路正確，結(jié)果錯(cuò)誤，扣1分。3.在畫對數(shù)幅頻特性圖時(shí)，若轉(zhuǎn)角頻率的標(biāo)注位置有明顯錯(cuò)誤，扣1分。直線的斜率明顯不對，扣1分。在轉(zhuǎn)角頻率處，曲線不轉(zhuǎn)折，扣1分。若曲線的形狀基本正確，但畫圖時(shí)，將應(yīng)該在橫軸之上的曲線畫在橫軸之下，扣1分。若曲線的形狀基本正確，但坐標(biāo)軸的信息標(biāo)識不清楚，扣1分。八、(10分)已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù), 試用Routh判據(jù)求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的取值范圍。答:系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: (1分)其特征方程 (1分)建立Routh表格: (第一列每個(gè)1分)根據(jù)Routh判據(jù)要求: (2分)則可得到: (2分)九、（10分）已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試