《控制工程基础》试卷3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)
K
s 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
2
21
()
6100
s
G s
s s
+
=
++
，则该系统的闭环特征方程为 ( )。

A、261000
s s
++= B、2
(6100)(21)0
s s s
++++=
C、2610010
s 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、 100
B、1000
C、20
D、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1
c
ω=处提供最大相位超前
角的是 ( )。

A、101
1
s
s
+
+
B、
101
0.11
s
s
+
+
C、
21
0.51
s
s
+
+
D、
0.11
101
s
s
+
+
7、下列哪种措施对提高系统的稳定
性没有效果 ( )。

A、增加开环极点；
B、在积分环节外加单位负反馈；
C、增加开环零点；
D、引入串联超前校正装置。

8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。

A、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系
数都为正数；
B、无论是开环极点或是闭环极
点处于右半S平面，系统不稳定；
C、如果系统闭环系统特征方程
某项系数为负数，系统不稳定；
D、当系统的相角裕度大于零，
幅值裕度大于1时，系统不稳定。

9、关于系统频域校正，下列观点错
误的是( )
A、一个设计良好的系统，相角裕度
应为45度左右；
B、开环频率特性，在中频段对数幅
频特性斜率应为20/
dB dec
-；
C、低频段，系统的开环增益主要由
系统动态性能要求决定；
D、利用超前网络进行串联校正，是
利用超前网络的相角超前特性。

10、已知单位反馈系统的开环传递
函数为
22
10(21)
()
(6100)
s
G s
s s s
+
=
++
，当输
入信号是2
()22
r t t t
=++时，
系统的稳态误差是( )
A、 0
B、∞
C、 10
D、 20
三、（10分)建立图示系统的数学
模型，并以传递函数形式表示。

四、（20分））系统结构图如下图所示：
1、写出闭环传递函数
()
()()
C s s R s Φ=
表达式；（8分） 2、要使系统满足条件：
707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的
参数K 和β；（6分）
3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（6分）
五、(20分) 已知系统的方框图如下图所示 。

试求闭环传递函数C(s)/R(s) (提示：应用信号流图及梅森公式)
六、
Ｇ（Ｓ）＝
Ｓ（Ｓ＋１）
试求当输入信号
r(t)=2sin(t-45°)时，其闭环系统的稳态输出c(t)。

一 填空：
1、稳定性 快速性 准确性 稳定性
2、()G s
3、微分方程 传递函数 （或结构图 信号流图）（任意两个均可）
4、劳思判据 根轨迹 奈奎斯特判据
5、开环控制系统，闭环控制系统
6、
()A ω=
；
01112()90()()
tg T tg T ϕωωω--=---
7、S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点 二 选择
4、C 、F
四、解： 1、
2
2
222221)()()(n n n s s K s K s K s
K s K s K
s R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ
2、（4分） ⎩⎨⎧=====2
224
222
n n K K ξωβω
⎩
⎨⎧==707.04
βK 3、（4分） 0010
032.42
==--ξξπ
σe
五、解：绘制信号流图
[注]
号流向。

2) 应用数:
前向通道增益
3211G G G P =；342G G P =；
回路增益
221H G L -=；133212H H G G G L -=；53G L -=；43431L G G H H =-
特征式
221231353431252
1G H G G G H H G G G H H G G H ∆=+++++；
余因子式（对应各个前项通道
的） 511G +=∆；521G +=∆；------经验：一般余因子式不会直接等于1，不然太简单了 闭环传递函数
1243522123135252
()(1)()
()1G G G G G C s R s G H G G G H H G G G H ++=
++++ =
)()
(ωωj R j C =ω
ωj +-222
A(ω)=2
22)2(2ωω+- φ
(ω)=2
2ωω--arctg
r(t)= 2sin(t-45°)
ω=1
∴ A(ω)=
2
2= 2 φ
(ω)=1
1arctg - =-45°
∴c(t)=2A(ω)sin[t-45°+φ
(ω)]=22sin[t-45°-45°]
=2sin(t-90°)=-2cost。