控制工程基础答案

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《控制工程基础》试卷及详细答案

一、填空题（每题1分，共15分）1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、和，其中最基本的要求是。

2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ，则该系统的开环传递函数为。

3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。

4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、、等方法。

5、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为。

6、设系统的开环传递函数为12(1)(1)Ks T s T s ++，则其开环幅频特性为，相频特性为。

7、最小相位系统是指。

二、选择题（每题2分，共20分） 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1+ G(s)H(s)，错误的说法是 ( ) A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点C 、 F(s)的零点数与极点数相同D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、已知负反馈系统的开环传递函数为221()6100s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为 ( )。

A 、261000s s ++= B 、2(6100)(21)0s s s ++++=C 、2610010s s +++=D 、与是否为单位反馈系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，则 ( ) 。

A 、准确度越高B 、准确度越低C 、响应速度越快D 、响应速度越慢4、已知系统的开环传递函数为100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为( )。

A 、 100B 、1000C 、20D 、不能确定5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A 、闭环零点和极点B 、开环零点C 、闭环极点D 、阶跃响应6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是( )。

控制工程基础习题答案-清华大学出版社-沈艳-孙锐主编

控制工程基础习题答案第一章1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点？（略）1-2 日常生活中有许多闭环和开环控制系统。

试举几个具体例子，并说明它们的工作原理，画出结构方框图。

（略）1-3 图1.14是液面自动控制系统的两种原理示意图。

在运行中，希望液面高度H 0维持不变。

1．试说明各系统的工作原理。

2．画出各系统的方框图，并说明被控对象、给定值、被控量和干扰信号是什么?图1.14 液位自动控制系统解：()a 工作原理：出水量2θ与进水量一致，系统处于平衡状态，液位高度保持在0H 。

当出水量大于进水量，液位降低，浮子下沉，通过连杆使阀门1L 开大，使得进水量增大，液位逐渐回升；当出水量小于进水量，液位升高，浮子上升，通过连杆使阀门1关小，液位逐渐降低。

其中被控对象是水槽，给定值是液面高度希望值0H 。

被控量是液面实际高度，干扰量是出水量2θ。

()b 工作原理：出水量与进水量一致系统处于平衡状态，电位器滑动头位于中间位置，液面为给定高度0H 。

当出水量大于（小于）进水量，浮子下沉（上浮）带动电位器滑动头向上（下）移动，电位器输出一正（负）电压，使电动机正（反）转，通过减速器开大（关小）阀门1L ，使进水量增大（减小），液面高度升高（降低），当液面高度为0H 时，电位器滑动头处于中间位置，输出电压为零，电动机不转，系统又处于平衡状态。

其中被控对象是水槽，给定值为液面高度希望值0H ，被控量是液面实际高度，干扰量是出水量2θ。

()a ，()b 系统结构图如下图1-4 若将图1.14(a )系统结构改为图1.15。

试说明其工作原理。

并与图1.14(a )比较有何不同?对系统工作有何影响?解：若将1-17()a 系统结构图改为1-18，系统变成了正反馈，当出水量与进水量一致，液面高度为给定值0H 。

当出水量大于进水量，液面位降低，浮子下称，通过连杆使阀门1关小，进水量越来越小，液面高度不能保持给定高度0H ，同样当出水量小于进水量，浮子上浮，液位升高，使阀门1开大，进水量增大，液位越来越高，不可能维持在给定高度0H1-5 图1.16是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。

控制工程基础第三版机械工业出版社课后答案

For personal use only in study and research; not forcommercial useFor personal use only in study and research; not forcommercial use控制工程基础习题解答第一章1-5．图1-10为张力控制系统。

当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。

画出该控制系统的框图。

图1-10 题1-5图由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。

当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。

根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。

框图如图所示。

角位移题1-5 框图1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。

试说明该控制系统的作用情况。

敏感元件图1-13 题1-8图该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。

跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。

瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。

控制工程基础习题解答第二章2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。

(3). ()t e t f t 10cos 5.0-= 解：()[][]()1005.05.010cos 25.0+++==-s s t e L t f L t(5). ()⎪⎭⎫⎝⎛+=35sin πt t f 解：()[]()252355cos 235sin 2135sin 2++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s s t t L t L t f L π2-6．试求下列函数的拉氏反变换。

《控制工程基础》题集

《控制工程基础》题集一、选择题（每题5分，共50分）1.在控制系统中，被控对象是指：A. 控制器B. 被控制的设备或过程C. 执行器D. 传感器2.下列哪一项不是开环控制系统的特点？A. 结构简单B. 成本低C. 精度低D. 抗干扰能力强3.PID控制器中的“I”代表：A. 比例B. 积分C. 微分D. 增益4.下列哪种控制系统属于线性定常系统？A. 系统参数随时间变化的系统B. 系统输出与输入成正比的系统C. 系统输出与输入的平方成正比的系统D. 系统参数随温度变化的系统5.在阶跃响应中，上升时间是指：A. 输出从0上升到稳态值的时间B. 输出从10%上升到90%稳态值所需的时间C. 输出从5%上升到95%稳态值所需的时间D. 输出达到稳态值的时间6.下列哪种方法常用于控制系统的稳定性分析？A. 时域分析法B. 频域分析法C. 代数法D. A和B都是7.在频率响应中，相位裕度是指：A. 系统增益裕度对应的相位角B. 系统相位角为-180°时的增益裕度C. 系统开环频率响应相角曲线穿越-180°线时的增益与实际增益之差D. 系统闭环频率响应相角曲线穿越-180°线时的增益8.下列哪种控制策略常用于高精度位置控制？A. PID控制B. 前馈控制C. 反馈控制D. 最优控制9.在控制系统的设计中，鲁棒性是指：A. 系统对参数变化的敏感性B. 系统对外部干扰的抵抗能力C. 系统的稳定性D. 系统的快速性10.下列哪项不是现代控制理论的特点？A. 基于状态空间描述B. 主要研究单变量系统C. 适用于非线性系统D. 适用于时变系统二、填空题（每题5分，共50分）1.控制系统的基本组成包括控制器、和。

2.在PID控制中，比例作用主要用于提高系统的______，积分作用主要用于消除系统的______，微分作用主要用于改善系统的______。

3.线性系统的传递函数一般形式为G(s) = ______ / ______。

控制工程基础_课后答案

控制工程基础习题解答第一章1-5．图1-10为张力控制系统。

当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。

画出该控制系统的框图。

由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。

根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。

框图如图所示。

1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。

试说明该控制系统的作用情况。

题1-5 框图电动机给定值角位移误差张力-转速位移张紧轮滚轮输送带转速测量轮测量元件角位移角位移（电压等）放大电压测量元件>电动机角位移给定值电动机图1-10 题1-5图该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。

控制工程基础习题解答第二章2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。

(3). ()t et f t10cos 5.0-=解：()[][]()1005.05.010cos 25.0+++==-s s t e L t f L t(5). ()⎪⎭⎫⎝⎛+=35sin πt t f 图1-13 题1-8图敏感元件定位伺服机构（方位和仰角）计算机指挥仪目标方向跟踪环路跟踪误差瞄准环路火炮方向火炮瞄准命令--视线瞄准误差伺服机构（控制绕垂直轴转动）伺服机构（控制仰角）视线敏感元件计算机指挥仪解：()[]()252355cos 235sin 2135sin 2++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s s t t L t L t f L π2-6．试求下列函数的拉氏反变换。

控制工程基础课后习题解答

(R1
R2
)C
d dt
uo
(t
)
uo
(t
)
R2C
d dt
ui
(t
)
ui
(t)
xi
xo
K1 K2 B f)
K1(
xi
xo
)
K2
(
xo
x)
B
dx dt
(K1
K2)B
d dt
xo
(t)
K1K 2 xo
(t)
K1B
d dt
xi
(t)
K1K 2 xi
(t)
易见：a)与b)、c)与d)、e)与f)为相似系统。
第2章习题解答
dx2 dt
B2
dx2 dt
K 2 x2
m2
d 2x2 dt 2
第2章习题解答
m1m2
d 4x2 dt 4
(m1B2
m1B3
m2 B1
m2 B3 )
d 3x2 dt3
(m1K2
m2 K1
B1B2
B1B3
B2 B3 )
d 2x2 dt 2
( K1B2
K1B3
K 2 B1
K 2 B3 )
dx2 dt
故：G2 (s)
X o (s) Xi (s)
(B1s K1)(B2s K2 ) (B2s K2 )(B1s K1) K1B1s
B1 K1 s 1 B2 K2 s 1
B1 K1 s 1 B2 K2 s 1 B1 K2 s
显然：两系统具有相同形式的传递函数。
第2章习题解答
2-8 按信息传递和转换过程，绘出图示两机械系统的方框图。

控制工程基础第三章参考答案

控制工程基础第三章参考答案传递函数描述其特性，现在用温度计测量盛在容器内的水温。

发觉需要时刻才能指示出实际水温的98%的数值，试问该温度计指示出实际水温从10%变化到90%所需的时刻是多少?解： 41min, =0.25min T T = 1111()=1-e0.1, =ln 0.9t h t t T -=-T21T22()=0.9=1-e ln 0.1t h t t T -=-，210.9ln2.20.55min 0.1r t t t T T =-===2.某系统的微分方程为)(3)(2)(3)(t f t f t y t y +'=+'+''，初始条件2)0( , 1)0(='=--y y ，试求： ⑴系统的零输入响应y x (t )；⑵鼓舞f (t ) (t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )；⑶鼓舞f (t ) e 3t(t )时，系统的零状态响应y f (t )和全响应y (t )。

解：(1) 算子方程为：)()3()()2)(1(t f p t y p p +=++)()e 25e 223()()()( )()e 21e 223()()()( )()e e 2()(2112233)( )2(; 0 ,e 3e 4)( 34221e e )( 2x 2222x 212121221x t t y t y t y t t t h t y t t h p p p p p p H t t y A A A A A A A A t y t t t t t t f f t t t t εεεε------------+=+=+-==-=⇒+-+=+++=-=⇒⎩⎨⎧-==⇒⎩⎨⎧--=+=⇒+=∴* )()e4e 5()()()( )()e e ()(e )()( )3(2x 23t t y t y t y t t t h t y ttt t t f f εεε------=+=-==*3.某系统的微分方程为)(3)(')(2)(' 3)(" t f t f t y t y t y +=++，当鼓舞)(t f =)(e 4t tε-时，系统的全响应)()e 61e 27e314()(42t t y t t tε-----=。

《控制工程基础》第三版课后答案

控制工程基础习题解答第一章1-1．控制论的中心思想是什么？简述其发展过程。

维纳（N.Wiener）在“控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学”中提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三个要素，这就是控制论的中心思想控制论的发展经历了控制论的起步、经典控制理论发展和成熟、现代控制理论的发展、大系统理论和智能控制理论的发展等阶段。

具体表现为：1．1765年瓦特（Jams Watt）发明了蒸汽机，1788年发明了蒸汽机离心式飞球调速器，2．1868年麦克斯威尔（J.C.Maxwell）发表“论调速器”文章；从理论上加以提高，并首先提出了“反馈控制”的概念；3．劳斯（E.J.Routh）等提出了有关线性系统稳定性的判据4．20世纪30年代奈奎斯特（H.Nyquist）的稳定性判据，伯德（H.W.Bode）的负反馈放大器；5．二次世界大仗期间不断改进的飞机、火炮及雷达等，工业生产自动化程度也得到提高；6．1948年维纳（N.Wiener）通过研究火炮自动控制系统，发表了著名的“控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学”一文，奠定了控制论这门学科的基础，提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三要素；7．1954年钱学森发表“工程控制论”8．50年代末开始由于技术的进步和发展需要，并随着计算机技术的快速发展，使得现代控制理论发展很快，并逐渐形成了一些体系和新的分支。

9．当前现代控制理论正向智能化方向发展，同时正向非工程领域扩展（如生物系统、医学系统、经济系统、社会系统等），1-2．试述控制系统的工作原理。

控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。

它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。

人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。

自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。

它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差。

《控制工程基础》第二版课后习题答案

第一章习题解笞U]>U2 U\ U2第二章习题解答2-1a) b)d)f)L^f| 忙d)f\ — fl =^2X O严(f)=$(M+E ⑴虑如(f) =iQ)RRC^-u o (t)^u o (t) = RC^-u^t) at at fs (r)=B 低[xi (f) -曲(幼 j/B (t)=fK (t) = KXo(t) B dB d 『八10602斤不％()+%©二斤击可()占dR^c —% (0+ (*i + 心)％ ⑴=邛应 ~u i (0+ R 2u t (0 atati =i R +，C u o =IR?：R R 严冃3宙 % =gR\ +u oa)=K ］（旳一兀）+」:dx o ](J?l + J?2)C —«c (!)+ %("■ R Q C — Wj(O + tti (Oat at(K[ + K2)B — x o (t)+ K\K2X o (t)= K\R 〒曲(f)+ 琦心再(f)dt at10602a) b) c) Q © f)U Q —1/?2 + — j icit— Z/?| + iR-f H —J idte)dxK\% K i (兀 _ %) = K 》(兀)—x)=号二dtoB 2+ （®K° ++ B'B? + 场*3 + 水2〃?）& 2+ （K }B 2+K }B 3 + 心汝 + KM 巴2 + K }K 2X 2 dt3J S + 2用 + 8S-丘（$ + 2）（$戈+2$十4）广、■炉+ 5,2+9用+7E （$+恥 + 2）乡一rn\fU2K 2rdx { dx 2< dt dt ；/（O™-坷罕~_叭 dtdxj … 一 —- - K?x^ = m dtdx l dx 2dt dt护d 2x 2 2~d^ k,用典2+ （的+创坷+用2创+加2*3）；?7皿乔对）13173 G($)= --------------- —(£+。

控制工程基础

控制工程基础一、单选题1.反映系统动态精度的指标是A、超调量B、调整时间C、上升时间D、振荡次数答案：A2.把系统扰动作用后又重新平衡的偏差称为系统的A、静态误差B、稳态误差C、动态误差D、累计误差答案：B3.不同属性的物理系统可以有形式相同的（）A、数学模型B、被控对象C、被控参量D、结构参数答案：A4.控制系统的时域稳态响应是时间A、等于零的初值B、.趋于零的终值C、变化的过程值D、趋于无穷大时的终值答案：D5.控制系统含有的积分个数多，开环放大倍数大，则系统的A、稳态性能愈好B、动态性能愈好C、稳定性愈好D、稳态性能愈差答案：A6.闭环系统稳定的充分必要条件是其开环极坐标曲线逆时针围绕点（－1 ，j0 ）的圈数等于落在S 平面右半平面的A、闭环极点数B、闭环零点数C、开环极点数D、开环零点数答案：C7.Ⅰ型系统的速度静差系数等于（）A、0B、开环放大系数C、∞D、时间常数答案：B8.一阶系统的单位阶跃响应在t ＝0 处的斜率越大，系统的（）A、响应速度越快B、响应速度越慢C、响应速度不变D、响应速度趋于零答案：A9.同一系统由于研究目的的不同，可有不同的A、稳定性B、传递函数C、谐波函数D、脉冲函数答案：B10.控制框图的等效变换原则是变换前后的A、输入量和反馈量保持不变B、输出量和反馈量保持不变C、输入量和干扰量保持不变D、输入量和输出量保持不变答案：D11.频率响应是系统对不同频率正弦输入信号的A、脉冲响应B、阶跃响应C、瞬态响应D、稳态响应答案：D12.二阶临界阻尼系统的阶跃响应为（）A、单调上升曲线B、等幅振荡曲线C、衰减振荡曲线D、指数上升曲线答案：A13.传递函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为（）A、非最小相位系统B、最小相位系统C、无差系统D、有差系统答案：B14.线性控制系统A、一定是稳定系统B、是满足叠加原理的系统C、是稳态误差为零的系统D、是不满足叠加原理的系统答案：B15.微分环节可改善系统的稳定性并能A、增加其固有频率B、减小其固有频率C、增加其阻尼D、减小其阻尼答案：C16.惯性环节含有贮能元件数为A、2B、1C、0D、不确定答案：B17.闭环控制系统的主反馈取自A、给定输入端B、干扰输入端C、控制器输出端D、系统输出端答案：D18.线性定常二阶系统的输出量与输入量之间的关系是A、振荡衰减关系B、比例线性关系C、指数上升关系D、等幅振荡关系答案：B19.对于抗干扰能力强系统有A、开环系统B、闭环系统C、线性系统D、非线性系统答案：B20.以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为（）A、开环高B、闭环高C、相差不多D、一样高答案：B21.线性控制系统的频率响应是系统对输入A、阶跃信号的稳态响应B、脉冲信号的稳态响应C、斜坡信号的稳态响应D、正弦信号的稳态响应答案：D22.弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的A、相对位移成正比B、相对速度成正比C、相对加速度成正比D、相对作用力成正比答案：B23.比例环节能立即地响应A、输出量的变化B、输入量的变化C、误差量的变化D、反馈量的变化答案：B24.把系统从一个稳态过渡到新的稳态的偏差称为系统的A、静态误差B、稳态误差C、动态误差D、累计误差答案：B25.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) ，则其闭环系统的前向传递函数与A、反馈传递函数相同B、闭环传递函数相同C、开环传递函数相同D、误差传递函数相同答案：C26.欠阻尼二阶系统的输出信号的衰减振荡角频率为A、无阻尼固有频率B、有阻尼固有频率C、幅值穿越频率D、相位穿越频率答案：B27.积分调节器的输出量取决于A、干扰量对时间的积累过程B、输入量对时间的积累过程C、反馈量对时间的积累过程D、误差量对时间的积累过程答案：B28.对于二阶系统，加大增益将使系统的A、稳态性变差B、稳定性变差C、瞬态性变差D、快速性变差答案：B29.PID 调节器的比例部分主要调节系统的（）A、增益B、固有频率C、阻尼比D、相频特性答案：B30.可以用叠加原理的系统是A、开环控制系统B、闭环控制系统C、离散控制系统D、线性控制系统答案：D31.理想微分环节的输出量正比于A、反馈量的微分B、输入量的微分C、反馈量D、输入量答案：B32.串联环节的对数频率特性为各串联环节的对数频率特性的（）A、叠加B、相乘C、相除D、相减答案：A33.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s) ，其中H(s) 是反馈传递函数，则系统的偏差信号为A、X i ( s ) －H (s) X 0 ( s )B、X i ( s ) －X 0 ( s ) X or ( s ) －X 0 ( s )C、X or ( s ) －H ( s ) X 0 ( s )答案：A34.输出信号对控制作用有影响的系统为A、开环系统B、闭环系统C、局部反馈系统D、稳定系统答案：B35.传递函数的量纲是（）A、取决于输入与反馈信号的量纲B、取决于输出与输入信号的量纲C、取决于干扰与给定输入信号的量纲D、取决于系统的零点和极点配置答案：C36.要使自动调速系统实现无静差，则在扰动量作用点的前向通路中应含有A、微分环节B、积分环节C、惯性环节D、比例环节答案：B37.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为A、零C、单调上升曲线D、等幅衰减曲线答案：B38.比例积分微分(PID) 校正对应A、相位不变B、相位超前校正C、相位滞后校正D、相位滞后超前校正答案：D39.干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后A、将发散离开原来的平衡状态B、将衰减收敛回原来的平衡状态C、将在原平衡状态处等幅振荡D、将在偏离平衡状态处永远振荡答案：B二、判断题1.对于二阶系统，实际的工程常常设计成欠阻尼状态，且阻尼比ζ以选择在0.4〜1.0为宜。

1控制工程基础第三版课后答案 (孔祥东王益群著) 机械工业出版

T2(s)
1 θ0(s) J 2 s 2 + fs
θi(s)
k1 (J 2 s 2 + fs + k2 ) J1s 2 (J 2 s 2 + fs + k2 ) + k2 (J 2s 2 + fs) + k1 (J 2 s2 + fs + k2 )
k2 J 2 s + fs + k 2
2
θi(s)
θ0(s) k1 k 2 2 J 1 J 2 s + J 1 fs + (k1 J 2 + k 2 J 1 + k 2 J 2 )s + (k1 + k 2 ) fs + k1 k 2
I3
∝ +
C2
I2
U0( s )
Ui( s )
R1
+
I1
R0
b) 图 2-30 题 2-16 图
I3 =
Ui R2 C 2 s 2 R4 C 2 s + 1 + C1C 2 R2 R4 s + C1 R2 s R1
R4 C 2 s + 1 + C1C 2 R2 R4 s 2 + C1 R2 s + R2 C 2 s U i I2 = R1 R4 C 2 s + 1 + C1C 2 R2 R4 s 2 + C1 R2 s
⎡ ⎤ s 2 + 5s + 2 k1 = ⎢ ⎥ (s + 2 ) s = −2 = −2 2 ⎣ (s + 2 )(s + 2 s + 2)⎦ ⎡ ⎤ 2 s 2 + 5s + 2 k 2 s + k3 =⎢ s + 2s + 2 2 s = −1 − j ⎣ (s + 2 ) s + 2 s + 2 ⎥ s = −1 − j ⎦ −3−3j − k 2 + k 3 − jk 2 = = −3 j 1− j k2 = 3

控制工程基础第三版习题答案_清华大学出版社(1-8章)完全版

目录第一章 (1)第二章 (4)第三章 (21)第四章 (34)第五章 (41)第六章 (47)第七章 (61)第八章 (70)第一章1-1解：（1）B （2） B （3）B （4）A1-2解：解：（1）自行车打气如图1-1所示职能方块图，为闭环系统。

图1-1（2）普通电烙铁的职能方块图如图1-2所示，为开环系统。

图1-2（3）车玩具的职能方块图如图1-3所示，为开环系统。

图1-3（4）船自动舵的职能方块图如图1-4所示，为闭环系统。

图1-4（5）灯自动开关的职能方块图如图1-5所示，为开环系统。

图1-51-4解：系统输入量：被记录的电压信号U2优点缺点开环简单，不存在稳定性问题精度低，不抗干扰闭环精度高，抗干扰复杂，设计不当易振荡系统输出量：记录笔的位移L被控对象：记录笔1-5解：（a）：对于图（a）所示的系统，水箱中输出流量和输入流量决定了水箱的水位变化，水位的高低决定了浮球的位置，流量通过杠杆机械对应阀门的开启大小，阀门的大小决定输入流量补偿输出流量，最终水位保持一定值。

其职能方块图如下图所示：（b）：对于（b）图所示的系统，控制水位的过程与图（a）系统中浮球的位置通过杠杆机构操纵双向触点电开关，两个触点电机正、反转，电机的正、反转对应阀门的开大、开小，系统由于使用了电机，系统的反应加快，其职能方块图如下图所示：1-6：试画出实验室用恒温箱职能方块图。

解：根据一般实验室用恒温箱的工作原理图，画出其职能方块图如下：（注：1-5中有部分文学是根据上下文理解的，因为原版中缺失；1-6为类似书中原体，不是原体，请注意！）第二章2-1解：（1）: )](12[)](1[)](5[)]()4[()(t L t t L t L t t L S F ⋅+⋅++=δδ S SS S 215215022++=+++= （2）: )25(253)(2++=s s S F（3）: 11)(2++=-s e S F sπ（4）: )}(1)6(1)]6(2cos 4{[)(5t e t t L S F t ⋅+-⋅-=-ππ5144512426226+++=+++=--S s Se S s Se ss ππ（5）: Se S e S F ss 226600)(--+=+++= （6）: )]4(1)90453cos(6[)(π-⋅--=t t L S F οο9636)]4(1)4(3cos 6[24224+=+=-⋅-=--S SeS Se t t L S Sππππ（7）: )](18sin 25.0)(18cos [)(66t t e t t e L S F t t ⋅+⋅=--1001288)6(28)6(622222+++=++++++=S S S S S S（8）: 99)20(52022)(262++++++=-s es s S F sπ2-2 解：（1）: )(1)2()3221()(321t e e S S L t f t t ⋅+-=+++-=--- （2）: )(12sin 21)(t t t f ⋅=（3）: )(1)2sin 212(cos )(t t t e t f t ⋅+=（4）: )1(1)1()(11-⋅=-=---t e S e L t f t s（5）: )(1)22()(2t e e te t f t t t ⋅-+-=---（6）: )(1215sin 15158))215()21(21515158()(2221t t e S L t f t⋅=++⋅=-- （7）: )(1)3sin 313(cos )(t t t t f ⋅+=2-3 解：（1）对原方程取拉氏变换，得：SS X x S SX x Sx S X S 1)(8)]0()([6)0()0()(2=+-+--⋅• 将初始条件代入，得：61)()86(1)(86)(6)(22++=++=+-+-S SS X S S SS X S SX S S X S48724781)86(16)(22+-++=++++=S S S S S S S S S X 取拉氏反变换，得：t t e e t x 42874781)(---+=（2）当t=0时，将初始条件50)0(=•x 代入方程，得：50+100x(0)＝300 则x(0)=2.5对原方程取拉氏变换，得： sx(s)-x(0)+100x(s)=300/s 将x(0)=2.5代入，得：S300100X(S)2.5-SX(S)=+ 1005.03100)S(S 3002.5S X(S)+-=++=s s取拉氏反变换，得：-100t 0.5e -3x (t)=2-4解：该曲线表示的函数为：)0002.0(16)(-⋅=t t u则其拉氏变换为：se s U s0002.06)(-=2-5 解：)0()0()(3)(2)(2)(30100==+=+i i x y t x dtt dx t y dt t dy 将上式拉氏变换，得：2332)()()()32()()23()(3)(2)(2)(30000++=+=++=+S S S X S Y S X S S Y S S X S SX S Y S SY i i i i23-S 32-S Z p ==∴零点极点又当时)(1)(t t x i =SS X i 1)(=S S S S X S X S Y S Y i i 12332)()()()(00⋅++=⋅=3212332)()0(2312332)()(lim lim lim lim 000000=⋅++⋅=⋅=∴=⋅++⋅=⋅=∞∴∞→∞→→→S S S S S Y S y S S S S S Y S y s s s s2-6解：（a ）传递函数：132123233321123233321232333211111H G G G H G G H G G G G H H G G H G G G G H G G H G G G G R C+++=⋅++⋅+++⋅=（b）传递函数：（ｃ）传递函数：（ｄ）传递函数：32121212211211H G G H H G G H G H G G G R C++++= 2-7 解：通过方块图的变换，系统可等价为下图：2-8 解：2-9 解：（a）（c）（d）（f）(g)2-10 解：（a）（b）（c）2-11 解：（a）（b）（c）（d）2-12 解：（a）（b）（a）（b）2-15 解：（1）（2）2-17 解：以题可画出方块图如下：2-19解：2-20解：2-21解：（1）（2、3、4）缺2-22 以后缺第三章3-1解：3-23-3解：解：3-6 解：解：3-8 解：3-103-113-13 解：3-14解：3-153-163-17 解：3-183-20 解：3-22 解：3-23 解：3-243-25 解：3-26、3-27 缺3-28解：3-29、3-30 缺3-31解：3-32、3-33缺第四章4-1解：4-2解：4-4 解：4-6 解：（a）(c)(d)(e)4-74-8、4-9 缺4-10解：4-11解：4-12解：4-13、4-14、4-15 缺4-16解：4-17 缺4-18解：4-19、4-20、4-21 缺第五章5-15-2、5-3、5-4 缺5-55-6 缺5-75-85-9、5-10 缺5-125-13 缺5-15 缺5-16 解：5-17 缺5-18 解：解：5-20 解：5-21、5-22、5-23、5-24 缺 5-25 解：5-26 缺附题：设单位反馈的开环传递函数为)10)(2()5.0(10)(2+++=S S S S K S G试用乃氏判据确定该系统在K=1和K=10时的稳定性。

《控制工程基础》参考复习题及答案

《控制工程基础》参考复习题及习题解答第一部分单项选择题1.闭环控制系统的主反馈取自【 D 】A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【 A 】A.数学模型B.被控对象C.被控参量D.结构参数3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【 A 】A.X i (s )－H (s)X 0(s )B.X i (s )－X 0(s )C.X or (s )－X 0(s )D.X or (s )－H (s )X 0(s )3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【 A 】A.X i (s )－H (s)X 0(s )B.X i (s )－X 0(s )C.X or (s )－X 0(s )D.X or (s )－H (s )X 0(s )4.微分环节使系统【 A 】A.输出提前B.输出滞后C.输出大于输入D.输出小于输入5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【 B 】A.正弦曲线变化B.指数曲线变化C.斜坡曲线变化D.加速度曲线变化6.PID 调节器的微分部分可以【 A 】A.提高系统的快速响应性B.提高系统的稳态性C.降低系统的快速响应性D.降低系统的稳态性6－1.PID 调节器的微分部分可以【 A 】A.提高系统的稳定性B.提高系统的稳态性C.降低系统的稳定性D.降低系统的稳态性7.闭环系统前向传递函数是【 C 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比8.一阶系统的时间常数为T ，其脉冲响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T-1 D.T t Te T -+ 8－1.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T-1 D.T t Te T -+ 8－2.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应为【 C 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T-1 D.T t Te T -+ 8－3.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应的稳态误差为【C 】A.0B.TC.1TD.T t Te T -+ 8－4.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应的稳态误差为【 C 】 A.0 B.T C.1TD.T t Te T -+ 9.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线10.干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后【】A.将发散离开原来的平衡状态B.将衰减收敛回原来的平衡状态C.将在原平衡状态处等幅振荡D.将在偏离平衡状态处永远振荡11.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是【】A.1/sB.1C. 21sD.1+1/s12.线性控制系统的频率响应是系统对输入【】A.阶跃信号的稳态响应B.脉冲信号的稳态响应C.斜坡信号的稳态响应D.正弦信号的稳态响应13.积分环节的输出比输入滞后【】A.090-B.090C.0180-D.018014.奈魁斯特围线中所包围系统开环传递函数)(s G 的极点数为3个，系统闭环传递函数的极点数为2个，则映射到)(s G 复平面上的奈魁斯特曲线将【】A.逆时针围绕点（0，j0）1圈B.顺时针围绕点（0，j0）1圈C.逆时针围绕点（－1，j0）1圈D.顺时针围绕点（－1，j0）1圈15.最小相位系统稳定的条件是【】A.γ＞0和g L ＜0B.γ＜0和g K ＞1C.γ＞0和)(g L ω＜0D.γ＜0和)(g L ω＞016.若惯性环节的时间常数为T ，则将使系统的相位【】A.滞后1tan ()T ω-B.滞后1tan ω--C.超前1tan ()T ω-D.超前1tan ω-- 17.控制系统的误差是【】A.期望输出与实际输出之差B.给定输入与实际输出之差C.瞬态输出与稳态输出之差D.扰动输入与实际输出之差18.若闭环系统的特征式与开环传递函数的关系为)()(1)(s H s G s F +=，则【】A.)(s F 的零点就是系统闭环零点B.)(s F 的零点就是系统开环极点C.)(s F 的极点就是系统开环极点D.)(s F 的极点就是系统闭环极点19.要使自动调速系统实现无静差，则在扰动量作用点的前向通路中应含有【】A.微分环节B.积分环节C.惯性环节D.比例环节20.积分器的作用是直到输入信号消失为止，其输出量将【】A.直线上升B.垂直上升C.指数线上升D.保持水平线不变21.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除【】A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程22.系统输入输出关系为i o o o x x x x cos =++&&&，则该系统为【】A.线性系统B.非线性系统C.线性时变系统D.线性定常系统23.线性定常二阶系统的输出量与输入量之间的关系是【】A.振荡衰减关系B.比例线性关系C.指数上升关系D.等幅振荡关系24. 微分环节可改善系统的稳定性并能【】A.增加其固有频率B.减小其固有频率C.增加其阻尼D.减小其阻尼25.用终值定理可求得)8)(5(4)(++=s s s s F 的原函数f (s )的稳态值为【】A.∞ B ．4 C.0.1 D.026.可以用叠加原理的系统是【】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.离散控制系统D.线性控制系统27.惯性环节含有贮能元件数为【】A.2B.1C.0D.不确定28.一阶系统的单位阶跃响应在t ＝0处的斜率越大，系统的【】A.响应速度越快B.响应速度越慢C.响应速度不变D.响应速度趋于零29.临界阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线30.欠阻尼二阶系统的输出信号振幅的衰减速度取决于【】A.n ξωB.ξωC.g ξωD.c ξω31.单位加速度信号的拉氏变换为【】A.1B. s 1C. 21sD. 31s32.线性系统的输入信号为t t x i ωsin )(=，则其输出信号响应频率为【】A.ωB.n ωC.ωjD.n j ω33.微分环节的输出比输入超前【】A.090-B.090C.0180-D.018034.若闭环系统的特征式与开环传递函数的关系为)()(1)(s H s G s F +=，则【】A.)(s F 的极点就是系统开环零点B.)(s F 的零点就是系统开环极点C.)(s F 的零点就是系统闭环极点D.)(s F 的极点就是系统闭环极点35.系统开环传递函数为)11.0()14.0()(2++=s s s K s G 不用计算或作图，凭思考就能判断该闭环系统的稳定状况是【】A.稳定B.不稳定C.稳定边界D.取决于K 的大小36.为了保证系统有足够的稳定裕量，在设计自动控制系统时应使穿越频率附近)(ωL 的斜率为【】A.－40 dB/decB.－20 dB/decC.＋40 dB/decD.＋20 dB/dec37.线性定常系统的偏差信号就是误差信号的条件为【】A.反馈传递函数H(s)＝1B.反馈信号B(s)＝1C.开环传递函数G(s) H(s)＝1D.前向传递函数G(s)＝138.降低系统的增益将使系统的【】A.稳定性变差B.稳态精度变差C.超调量增大D.稳态精度变好39.含有扰动顺馈补偿的复合控制系统可以显著减小【】A.超调量B.开环增益C.扰动误差D.累计误差40.PID 调节器的微分部分可以【】A.改善系统的稳定性B.调节系统的增益C.消除系统的稳态误差D.减小系统的阻尼比41.一般情况下开环控制系统是【】A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统42.求线性定常系统的传递函数条件是【】A.稳定条件B.稳态条件C.零初始条件D.瞬态条件43.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环系统的前向传递函数与【】A.反馈传递函数相同B.闭环传递函数相同C.开环传递函数相同D.误差传递函数相同44.微分环节是高通滤波器，将使系统【】A.增大干扰误差B.减小干扰误差C.增大阶跃输入误差D.减小阶跃输入误差45.控制框图的等效变换原则是变换前后的【】A.输入量和反馈量保持不变B.输出量和反馈量保持不变C.输入量和干扰量保持不变D.输入量和输出量保持不变46.对于一个确定的系统，它的输入输出传递函数是【】A.唯一的B.不唯一的C.决定于输入信号的形式D.决定于具体的分析方法47.衡量惯性环节惯性大小的参数是【】A.固有频率B.阻尼比C.时间常数D.增益系数48.三个一阶系统的时间常数关系为T2＜T1＜T3，则【】A.T2系统响应快于T3系统B.T1系统响应快于T2系统C.T2系统响应慢于T1系统D.三个系统响应速度相等49.闭环控制系统的时域性能指标是【】A.相位裕量B.输入信号频率C.最大超调量D.系统带宽50.输入阶跃信号稳定的系统在输入脉冲信号时【】A ．将变成不稳定系统 B.其稳定性变好 C.其稳定性不变 D.其稳定性变差51.二阶欠阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线52.单位斜坡信号的拉氏变换为【】A.1B.s 1C.21sD.31s53.线性控制系统【】A.一定是稳定系统B.是满足叠加原理的系统C.是稳态误差为零的系统D.是不满足叠加原理的系统54.延迟环节Ts e s G -=)(的幅频特性为【】A.)(ωA ＝1B.)(ωA ＝0C.)(ωA ＜1D.)(ωA ＞155.闭环系统稳定的充分必要条件是其开环极坐标曲线逆时针围绕点（－1，j0）的圈数等于落在S 平面右半平面的【】 A.闭环极点数 B.闭环零点数 C.开环极点数 D.开环零点数56.频率响应是系统对不同频率正弦输入信号的【】A.脉冲响应B.阶跃响应C.瞬态响应D.稳态响应57.传递函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为【】A.非最小相位系统B.最小相位系统C.无差系统D.有差系统58.零型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 59.降低系统的增益将使系统的【】A.稳定性变差B.快速性变差C.超调量增大D.稳态精度变好60.把系统从一个稳态过渡到新的稳态的偏差称为系统的【】A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差61.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有【】A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节62.同一系统由于研究目的的不同，可有不同的【】A.稳定性B.传递函数C.谐波函数D.脉冲函数63.以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为【】A.开环高B.闭环高C.相差不多D.一样高64.积分环节的积分时间常数为T ，其脉冲响应为【】A.1B.1/TC.TD.1＋1/T65.串联环节的对数频率特性为各串联环节的对数频率特性的【】A.叠加B.相乘C.相除D.相减66.非线性系统的最主要特性是【】A.能应用叠加原理B.不能应用叠加原理C.能线性化D.不能线性化67.理想微分环节的输出量正比于【】A.反馈量的微分B.输入量的微分C.反馈量D.输入量68.若二阶系统的阻尼比和固有频率分别为ξ和n ω，则其共轭复数极点的实部为【】A.n ξωB.n ξω-C.d ξω-D.d ξω69.控制系统的时域稳态响应是时间【】A.等于零的初值B.趋于零的终值C.变化的过程值D.趋于无穷大时的终值70.一阶系统的时间常数T 越小，系统跟踪斜坡信号的【】A.稳定性越好B.稳定性越差C.稳态性越好D.稳态性越差71.二阶临界阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线72.线性系统的输入信号为t A t x i ωsin )(=，则其稳态输出响应相位【】A.等于输入信号相位B.一般为输入信号频率ω的函数C.大于输入信号相位D.小于输入信号相位73.延迟环节Ts es G -=)(的相频特性为【】 A.T ωωϕ1tan )(--= B.T ωωϕ1tan )(-=C. T ωωϕ=)(D. T ωωϕ-=)(74.Ⅱ型系统的开环传递函数在虚轴上从右侧环绕其极点的无穷小圆弧线所对应的开环极坐标曲线是半径为无穷大，且按顺时针方向旋转【】A.π2的圆弧线B.πv 的圆弧线C.－π2的圆弧线D.π的圆弧线75.闭环系统稳定的充要条件是系统开环对数幅频特性过零时，对应的相频特性【】A.ο180)(-<c ωϕB. ο180)(->c ωϕC. ο180)(>c ωϕ ο180)(<c ωϕ76.对于二阶系统，加大增益将使系统的【】A.稳态性变差B.稳定性变差C.瞬态性变差D.快速性变差77.Ⅰ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 78.控制系统含有的积分个数多，开环放大倍数大，则系统的【】A.稳态性能愈好B.动态性能愈好C.稳定性愈好D.稳态性能愈差79.控制系统的稳态误差主要取决于系统中的【】A.微分和比例环节B.惯性和比例环节C.比例和积分环节D.比例和延时环节80.比例积分微分(PID)校正对应【】A.相位不变 B ．相位超前校正 C ．相位滞后校正 D ．相位滞后超前校正81.闭环控制系统必须通过【】A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制82.不同属性的物理系统可以有形式相同的【】A.传递函数B.反函数C.正弦函数D.余弦函数83.输出信号对控制作用有影响的系统为【】A.开环系统B.闭环系统C.局部反馈系统D.稳定系统84.比例环节能立即地响应【】A.输出量的变化B.输入量的变化C.误差量的变化D.反馈量的变化85.满足叠加原理的系统是【】A.定常系统B.非定常系统C.线性系统D.非线性系统86.弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的【】A.相对位移成正比B.相对速度成正比C.相对加速度成正比D.相对作用力成正比87.当系统极点落在复平面S 的虚轴上时，其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比小于1大于0D.阻尼比小于088.控制系统的最大超调量【】A.只与阻尼比有关B.只与固有频率有关C.与阻尼比和固有频率都有关D.与阻尼比和固有频率都无关89.过阻尼的二阶系统与临界阻尼的二阶系统比较，其响应速度【】A.过阻尼的小于临界阻尼的B.过阻尼的大于临界阻尼的C.过阻尼的等于临界阻尼的D.过阻尼的反比于临界阻尼的90.二阶过阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调衰减曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线91.一阶系统在时间为T 时刻的单位阶跃响应为【】A. 1B. 0.98C. 0.95D. 0.63292.线性系统的输出信号完全能复现输入信号时，其幅频特性【】A.)(ωA ≥1B.)(ωA ＜1C. 0＜)(ωA ＜1D.)(ωA ≤093.Ⅱ型系统是定义于包含有两个积分环节的【】A.开环传递函数的系统B.闭环传递函数的系统C.偏差传递函数的系统D.扰动传递函数的系统94.系统的幅值穿越频率是开环极坐标曲线与【】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率94－1.系统的幅值穿越频率是对数频率特性曲线与【】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率95.系统的穿越频率越大，则其【】A.响应越快B.响应越慢C.稳定性越好D.稳定性越差96. 最小相位系统传递函数的【】A.零点和极点均在复平面的右侧B.零点在复平面的右侧而极点在左侧C.零点在复平面的左侧而极点在右侧D.零点和极点均在复平面的左侧97.Ⅰ型系统能够跟踪斜坡信号，但存在稳态误差，其稳态误差系数等于【】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数98.把系统扰动作用后又重新平衡的偏差称为系统的【】A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差99.0型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为【】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 100.PID 调节器的比例部分主要调节系统的【】A.增益B.固有频率C.阻尼比D.相频特性101.随动系统要求系统的输出信号能跟随【】A.反馈信号的变化B.干扰信号的变化C.输入信号的变化D.模拟信号的变化102.传递函数的量纲是【】A.取决于输入与反馈信号的量纲B.取决于输出与输入信号的量纲C.取决于干扰与给定输入信号的量纲D.取决于系统的零点和极点配置103.对于抗干扰能力强系统有【】A.开环系统B.闭环系统C.线性系统D.非线性系统104.积分调节器的输出量取决于【】A.干扰量对时间的积累过程B.输入量对时间的积累过程C.反馈量对时间的积累过程D.误差量对时间的积累过程105.理想微分环节的传递函数为【】 A.Ts +11B.s 1C.sD.1+Ts105.一阶微分环节的传递函数为【】 A.Ts +11B.s 1C.sD.1+Ts106.实际系统传递函数的分母阶次【】A.小于分子阶次B.等于分子阶次C.大于等于分子阶次D.大于或小于分子阶次107.当系统极点落在复平面S 的负实轴上时，其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于或等于1D.阻尼比小于0108.欠阻尼二阶系统的输出信号的衰减振荡角频率为【】A.无阻尼固有频率B.有阻尼固有频率C.幅值穿越频率D.相位穿越频率109.反映系统动态精度的指标是【】A.超调量B.调整时间C.上升时间D.振荡次数110.典型二阶系统在欠阻尼时的阶跃响应为【】A.等幅振荡曲线B.衰减振荡曲线C.发散振幅曲线D.单调上升曲线111.一阶系统时间常数为T ，在单位阶跃响应误差范围要求为±0.05时，其调整时间为【】A.TB.2TC.3TD.4T112.比例环节的输出能不滞后地立即响应输入信号，其相频特性为【】A.00)(=ωϕB.0180)(-=ωϕC.090)(-=ωϕD.090)(=ωϕ113.实际的物理系统)(s G 的极点映射到)(s G 复平面上为【】A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点114.系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与【】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率114－1.系统的相位穿越频率是对数频率特性曲线与【】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率115.比例微分环节（时间常数为T ）使系统的相位【】A.滞后1tan T ω-B.滞后1tan ω-C.超前1tan T ω-D.超前1tan ω-116.系统开环频率特性的相位裕量愈大，则系统的稳定性愈好，且【】A.上升时间愈短B.振荡次数愈多C.最大超调量愈小D.最大超调量愈大117.Ⅱ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零，其静态位置误差系数等于【】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数118.PID 调节器的积分部分消除系统的【】A.瞬态误差B.干扰误差C.累计误差D.稳态误差119.Ⅰ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为【】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 120.比例微分校正将使系统的【】A.抗干扰能力下降B.抗干扰能力增加C.稳态精度增加D.稳态精度减小120－1.比例微分校正将使系统的【】A.稳定性变好B.稳态性变好C.抗干扰能力增强D.阻尼比减小121.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为【】A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈122.实际物理系统微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性【】A.结构参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成123.对于一般控制系统来说【】A.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环一定振荡D.闭环一定振荡124.积分环节输出量随时间的增长而不断地增加，增长斜率为【】A.TB.1/TC.1+1/TD.1/T 2125.传递函数只与系统【】A.自身内部结构参数有关B.输入信号有关C.输出信号有关D.干扰信号有关126.闭环控制系统的开环传递函数是【】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比127.当系统极点落在复平面S 的Ⅱ或Ⅲ象限内时，其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于0而小于1D.阻尼比小于0128.欠阻尼二阶系统是【】A ．稳定系统 B. 不稳定系统 C.非最小相位系统 D.Ⅱ型系统129.二阶无阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线130.二阶系统总是【】A.开环系统B.闭环系统C.稳定系统D.非线性系统131.一阶系统时间常数为T ，在单位阶跃响应误差范围要求为±0.02时，其调整时间为【】A.TB.2TC.3TD.4T132.积分环节Ts s G 1)(=的幅值穿越频率为【】 A.T 1B.－T 1C. 20T 1lgD. －20T 1lg132－1.微分环节()G s Ts =的幅值穿越频率为【】 A.T 1B.－T 1C. 20T 1lgD. －20T 1lg132－2.积分环节21()G s Ts =的幅值穿越频率为【】 A.T 1B.－T 1C.D. 133.实际的物理系统)(s G 的零点映射到)(s G 复平面上为【】A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点134.判定系统稳定性的穿越概念就是开环极坐标曲线穿过实轴上【】A.（－∞，0）的区间B.（－∞，0］的区间C.（－∞，－1）的区间D.（－∞，－1］的区间135.控制系统抗扰动的稳态精度是随其前向通道中【】A.微分个数增加，开环增益增大而愈高B.微分个数减少，开环增益减小而愈高C.积分个数增加，开环增益增大而愈高D.积分个数减少，开环增益减小而愈高136.若系统无开环右极点且其开环极座标曲线只穿越实轴上区间（－1，＋∞），则该闭环系统一定【】A.稳定B.临界稳定C. 不稳定D.不一定稳定137.比例环节的输出能不滞后地立即响应输入信号，其相频特性为【】A.00)(=ωϕB.0180)(-=ωϕC.090)(-=ωϕD.090)(=ωϕ138.控制系统的跟随误差与前向通道【】A.积分个数和开环增益有关B.微分个数和开环增益有关C.积分个数和阻尼比有关D.微分个数和阻尼比有关139.Ⅰ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s → 140.Ⅱ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零，其静态位置误差系数等于【】A.0B.开环放大系数C. ∞D.时间常数141.实际物理系统的微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性【】 A.特征参数组成 B.输入参数组成 C.干扰参数组成 D.输出参数组成142.输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是【】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统143.传递函数代表了系统的固有特性，只与系统本身的【】A. 实际输入量B.实际输出量C.期望输出量D.内部结构，参数144.惯性环节不能立即复现【】A.反馈信号B.输入信号C.输出信号D.偏差信号145.系统开环传递函数为)(s G ，则单位反馈的闭环传递函数为【】 A.)(1)(s G s G + B.)()(1)()(s H s G s H s G + C.)()(1)(s H s G s G + D.)()(1)(s H s G s H +146.线性定常系统输出响应的等幅振荡频率为n ω，则系统存在的极点有【】A.n j ω±1B.n j ω±C.n j ω±-1D.1-147.开环控制系统的传递函数是【】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比147－1.闭环控制系统的开环传递函数是【】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比148.欠阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【】A.零B.常数C.等幅振荡曲线D.等幅衰减曲线149.一阶系统是【】A.最小相位系统B.非最小相位系统C.Ⅱ型系统D.不稳定系统150.单位阶跃函数的拉普拉斯变换是【】A.1/sB.1C.21sD.1+1/s151.一阶系统的响应曲线开始时刻的斜率为【】A.TB.TC.T 1D.T 1152.惯性环节11)(+=Ts s G 的转折频率越大其【】A.输出响应越慢B.输出响应越快C.输出响应精度越高D.输出响应精度越低153.对于零型系统的开环频率特性曲线在复平面上【】A.始于虚轴上某点，终于坐标原点B.始于实轴上某点，终于实轴上另一点C.始于坐标原点，终于虚轴上某点D.始于虚轴上某点，终于虚轴上另一点 153-1．对于Ⅰ型系统的开环频率特性曲线在复平面上【】A.始于(0)180G j =∞∠-o 的点，终于坐标原点B.始于(0)90G j =∞∠-o 的点，终于坐标原点C.始于(0)180G j =∞∠-o 的点，终于实轴上任意点D.始于(0)90G j =∞∠-o 的点，终于虚轴上任意点154.相位裕量是当系统的开环幅频特性等于1时，相应的相频特性离【】A.负实轴的距离B.正实轴的距离C.负虚轴的距离D.正虚轴的距离 155.对于二阶系统，加大增益将使系统的【】A.动态响应变慢B.稳定性变好C.稳态误差增加D.稳定性变差 155－1.对于二阶系统，加大增益将使系统的【】A.动态响应变慢B.稳态误差减小C.稳态误差增加D.稳定性变好 156.惯性环节使系统的输出【】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后156－1.惯性环节使系统的输出随输入信号频率增加而其【】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后157.无差系统是指【】A.干扰误差为零的系统B.稳态误差为零的系统C.动态误差为零的系统D.累计误差为零的系统158.Ⅱ型系统跟踪加速度信号的稳态误差为【】A.0B.常数C.∞D.时间常数159.控制系统的稳态误差组成是【】A.跟随误差和扰动误差B.跟随误差和瞬态误差C.输入误差和静态误差D.扰动误差和累计误差160.Ⅰ型系统的速度静差系数等于【】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数161.线性定常系统输入信号导数的时间响应等于该输入信号时间响应的【】A. 傅氏变换B.拉氏变换C.积分D.导数162.线性定常系统输入信号积分的时间响应等于该输入信号时间响应的【】A.傅氏变换B.拉氏变换C.积分D.导数第一部分单项选择题1.D2.A3.A4.A5.B6.A7.C8.C9.B 10.B 11.B 12.D 13.B 14.C 15.C16.A 17.A 18.C 19.B 20.A21.A 22.B 23.B 24.C 25.C 26.D 27.B 28.A 29.B 30.A 31.D 32.A 33.B 34.C 35.A 36.B 37.A 38.B 39.C40.A 41.B 42.C 43.C 44.A 45.D 46.A 47.C 48.A 49.C 50.C 51.C 52.C 53.B 54.A 55.C 56.D 57.B58.C 59.B 60.B 61.B 62.B 63.B 64.B 65.A 66.B 67.B 68.B 69.D 70.C 71.A 72.B 73.D 74.A 75.B76.B 77.A 78.A 79.C 80.D 81.C 82.A 83.B 84.B 85.C 86.B 87.A 88.A 89.A 90.D 91.D 92.A 93.A94.B 95.A 96.D 97.B 98.B 99.B 100.A 101.C 102.B 103.B 104.B 105.C 106.C 107.C 108.B 109.A 110.B 111.C 112.A 113.D 114.A 115.C 116.C 117.C 118.D 119.C 120.A 121.D 122.A 123.A 124.B 125.A 126.C 127.C 128.A 129.B 130.C 131.D 132.A 133.A 134.D 135.C 136.A 137.A 138.A 139.A 140.C 141.A 142.A 143.D 144.B 145.A 146.B 147.A 148.B 149.A 150.A 151.C 152.B 153.B 154.A 155.D 156.D 157.B 158.B 159.A 160.B第二部分填空题1.积分环节的特点是它的输出量为输入量对时间的积累。

《控制工程基础》第3版课后答案

化简可得：
T1 ( s) k1[ i ( s) A ( s)] 2 T ( s ) T ( s ) J s 1 2 1 A ( s ) D1 s A ( s ) T2 ( s) k 2 [ A ( s) o ( s)] T (t ) J s 2 ( s) D s ( s) 2 o 2 o 2
X o ( s) k1 Ds X i ( s) (k1 k 2 ) Ds k1k 2
2-10(a) 试求题图2-10（a）所示无源电路网络传递函数。
ui (t ) i(t ) R1 uo (t ) 解： 1 uo (t ) c
i(t )dt i(t ) R
E ( s) 1 X i (s) 1 G( s)
当 xi (t ) (10 2t ) 1(t ) 时，输入引起的稳态误差
ess1
1 lim e(t ) lim sE ( s) lim s X i ( s) s 0 s 0 s 0 1 G( s)

X o1 ( s) G1G2G3 (1 G4 ) X i1 ( s) 1 G1G2 G4 G1G4G5 H1 H 2 G1G2G4
同理可推得：
X o1 (s) G1G2G3 (1 G4 ) X i1 (s) 1 G1G2 G4 G1G4G5 H1H 2 G1G2G4
所以，输入为 xi 2 sin 6t 1(t ),
ess 2 0.8

（对此题来说，还有一种办法：如果记得对于一阶惯性环节，当输入为阶跃函数，t=4T时输出为输入的98%，则由放入水中1min时为输入的98%可直接得出： T=1/4=0.25（min) 但如果不是凑巧的数值,还需会计算。）

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控制工程基础答案
该教材适用于机械类、仪器类及其他非控制专业本科生。

包括控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、频率特性、稳定性分析、误差分析和计算、综合与校正、根轨迹法、非线性问题、计算机控制系统、以及MATLAB和LabVIEW软件工具在控制系统分析和综合中的应用。

突出机械运动作为主要控制对象，着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并融入了有关的机电一体化新技术和新分析方法。

该教材是在董景新等编著的《控制工程基础》第3版的基础上，引入近年来相关内容的发展重新编写的，主要面向机械类、仪器类及其他非控制专业本科生，被列入普通高等教育国家级规划教材建设项目。

主要内容包括:控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、控制系统的综合与校正、根轨迹法、控制系统的非线性问题、计算机控制系统、MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用、LabVIEW工具在控制系统分析和综合中的应用。

该教材突出机械运动作为主要控制对象，并对其数学模型和分析综合重点做了介绍;着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并简化或略去与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容;引入和编写了较多的例题与习题，便于自学;该教材融入了有关
的机电一体化新技术和新分析方法，可供相关领域的科技人员参考。

同时，为了配合该教材的使用，还编写了《控制工程基础实验指导》和《控制工程基础习题解》以供选用。