《控制工程基礎(chǔ)》試卷及詳細(xì)答案

一、填空題（每題 1分，共15分）1、對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可 以概 括為 三個(gè)方 面，即： 、和 ，其中最基本的要求是 。2、若某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為G(s)，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 。3、能表達(dá)控制系統(tǒng)各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式或表示方法，叫系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在古典控制理論中系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有、等。4、判斷一個(gè)閉環(huán)線性控制系統(tǒng)是否 穩(wěn) 定 ， 可 采用 、 、等方法。5、自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種基本控制方式，當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時(shí)，稱為；當(dāng)控制裝置與受控對(duì)象之間不但有順向作用而且還有反向聯(lián)系時(shí)，稱為 。6、設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K，則其開環(huán)幅頻s(T1s 1)(T2s 1)特性為 ，相頻特性為 。7 、 最 小 相 位 系 統(tǒng) 是指。二、選擇題（每題2分，共20分）1、關(guān)于奈氏判據(jù)及其輔助函數(shù)F(s)=1+G(s)H(s)，錯(cuò)誤的說法是()A、F(s)的零點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)B、 F(s)的極點(diǎn)就是開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)C、 F(s)的零點(diǎn)數(shù)與極點(diǎn)數(shù)相同D、 F(s)的零點(diǎn)就是閉環(huán)傳遞函

數(shù)的極點(diǎn)2、已知負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)2s1，則該系統(tǒng)的閉環(huán)6s100s2特征方程為()。A、s26s1000B、(s26s100)(2s1)0C、s26s10010D、與是否為單位反饋系統(tǒng)有關(guān)3、一階系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)越靠近S平面原點(diǎn)，則()。A、準(zhǔn)確度越高B、準(zhǔn)確度越低C、響應(yīng)速度越快D、響應(yīng)速度越慢4、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為100，則該系統(tǒng)的開環(huán)增益(0.1s 1)(s 5)為()。A、100B、1000C、20D、不能確定5、若兩個(gè)系統(tǒng)的根軌跡相同，則有相同的：A、閉環(huán)零點(diǎn)和極點(diǎn) B、開環(huán)零點(diǎn)C、閉環(huán)極點(diǎn) D、階躍響應(yīng)6、下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在c1處提供最大相位超前角的是()。A、10s1B、10s1s10.1sC、12s10.1s10.5s1D、110s7、下列哪種措施對(duì)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有效果 ( )。A、增加開環(huán)極點(diǎn)； B 、在積分環(huán)節(jié)外加單位負(fù)反饋；C、增加開環(huán)零點(diǎn)； D 、引入串聯(lián)超前校正裝置。8、關(guān)于線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，下列觀點(diǎn)正確的是 ( )。、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)閉環(huán)特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都為正數(shù)；B、無論是開環(huán)極點(diǎn)或是閉環(huán)極點(diǎn)處于右半S平面，系統(tǒng)不穩(wěn)定；C、如果系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)特征方程某項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)不穩(wěn)定；D、當(dāng)系統(tǒng)的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時(shí)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。9、關(guān)于系統(tǒng)頻域校正，下列觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是( )、一個(gè)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，相角裕度應(yīng)為45度左右；、開環(huán)頻率特性，在中頻段對(duì)數(shù)幅頻特性斜率應(yīng)為20dB/dec；C、低頻段，系統(tǒng)的開環(huán)增益主要由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求決定；、利用超前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)校正，是利用超前網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性。10、已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)10(2s1)，s2(s2當(dāng)輸6s100)入信號(hào)是r(t)22tt2時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是()A、0B、∞C、10D、20三、（10分)建立圖示系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并以傳遞函數(shù)形式表示。

四、（20分））系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：C(s)1、寫出閉環(huán)傳遞函數(shù) (s) 表達(dá)R(s)式；（8分）2 、 要 使 系 統(tǒng) 滿 足 條 件 ：0.707, n 2,試確定相應(yīng)的參數(shù) K和 ；（6分）3、求此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)00,ts；（6分）五、(20分)已知系統(tǒng)的方框圖如下圖所示 。試求閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)/R(s)(提示：應(yīng)用信號(hào)流圖及梅森公式)六、(15分)設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開G環(huán)傳遞函數(shù)為2R(s)G1GＧ（Ｓ）＝++Ｓ（Ｓ＋１）試求當(dāng)-輸入信號(hào)-Hr(t)=2sin(t-45°)時(shí)，其閉環(huán)系統(tǒng)的H1穩(wěn)態(tài)輸出c(t)。+一填空：G1、穩(wěn)定性快速性準(zhǔn)確性穩(wěn)定性2、G(s)3、微分方程 傳遞函數(shù) （或結(jié)構(gòu)圖信號(hào)流圖）（任意兩個(gè)均可）4、勞思判據(jù) 根軌跡 奈奎斯特判據(jù)5、開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)6、A()K；(T1)2)21(T21()900tg1(T1)tg1(T2)7、S右半平面不存在系統(tǒng)的開環(huán)極點(diǎn)及開環(huán)零點(diǎn)二選擇1、A 2、B 3、D 4、C 5、C6、B 7、A 8、C 9、C 10、D三、解:四、解：1、KC(s)s2K(s)KKs2KsR(s)1s2sK22242、（4n分）K2n22K40.7073、（4分）00e124.3200五、解：繪制信號(hào)流圖[注]：別忘了標(biāo)注箭頭表示信號(hào)流向。R(s)2)應(yīng)用梅森公式求閉環(huán)傳遞函數(shù) :前向通道增益P1G1G2G3；P2G4G3；回路增益L1G2H2；L2G1G2G3H3H1；L3G5；L4G3G4H3H1特征式

K s2 2G4G1H1-G5

般余因子式不會(huì)直接等于1，不然太簡(jiǎn)單了閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s)(G1G2G4)G3(1G5)R(s)1G2H2G1G2G3H1H3G5G2G5H2六 、2C(s)=G(s)=s(s1)=R(s)12G(s)1(s1)s2s2s22C(j)=2n2R(j)2jns2nA(ω)=2φ2)2(22(ω)=arctg22r(t)=2sin(t-45°)=1A(ω)=2=2φ2(ω)=arctg1=-45°1G2c(t)=G32A(C(s)°+φω)sin[t-45-H2(ω)]=22si