控制工程基础练习题

《控制工程基础》练习一一、单项选择题（每小题2分，共30分） 1、 机械工程控制论研究的对象是（ ）。

A ．机床主传动系统的控制论问题B ．高精度加工机床的控制论问题C ．自动机床进给系统的控制论问题D ．机械工程技术中的控制论问题 2、 恒温调节系统属于（ ）。

A ．开环控制系统B ．自动调节系统C ．随动系统D ．程序控制系统3、 控制系统的输入量发生变化而又趋于某一稳态值后，其输出量也跟着变化，但最终趋于（ ）的。

则称该控制系统是稳定的。

A ．某一稳态值B ．振荡发散C ．持续振荡D ．单调发散 4、系统的数学模型揭示（ ）之间的内在关系。

A ．系统与其输入 B ．系统与其输出 C ．系统结构及其参数与其性能 D ．系统与其干扰5、多个输入同时作用线性系统的总响应，等于各个输入单独同时产生的响应之和，称为（ ）原理。

A ．系统的响应B ．线性叠加C ．频率不变性D ．反馈控制6、典型二阶系统的单位阶跃瞬态响应在（ ）时为振幅衰减的阻尼正弦振荡。

A ．ξ>1 B ．ξ=1 C ．ξ=0 D ．0<ξ<17、系统的型次取决于（ ）A ．前向传递函数的阶次B ．开环传递函数的阶次C ．开环传递函数所包含积分环节的个数D ．闭环传递函数的阶次 8、积分环节sS G 1)(=的相频特性=)(ωϕ（ ） A ．-900B ． 00C ． 900D ． -18009、单位反馈系统的开环传递函数)3)(1(2++s s s 在x i (t )=3t 作用下的稳态误差为（ ）A ．32 B ．23 C ．2 D ．29 10、二阶振荡环节G （S ）=2222nn n s s ωξωω++，当n ωω=时的)(n A ω=（ ） A ．ξ21 B ．ξ1 C ．2ξ D ．ξ2111、下列系统中为线性时变系统的微分模型为( )A ．dt t dx t x dt t dx dt t x d i )()())((12)(16020202=++ B ．)()(24)(12)(1600202t x t x dt t dx dt t x d i =++ C ．)()(24)(12))((16002202t x t x dt t dx dt t x d i =++ D ．)()()ln(24)(12)(1600202t x t x t dt t dx e dtt x d i t=⋅+⋅+ 12、一阶微分环节的传递函数为（ ）A ．11)(+=Ts s G B ．Ts s G =)( C ．1)(+=s s G τ D ．ss G 1)(=13、某系统的开环传递函数为1)(+=TS KS G K ，经单位反馈后，时间常数为（ ）A ．TB ．K TC ．11+KD ．1+K T14、系统的单位脉冲响应为t t 4sin 10)(=ω，则系统的传递函数为（ ）A ．4402+S B ．4102+SC ．16402+S D ．16102+S15、从工程的观点，可以认为惯性环节的瞬态响应过程在（ ）倍时间常数的时间后结束，即进入稳态。

A ． 4B ．1C ．2D ．∞二、作图分析题（每题10分，共20分）1. 已知二阶振荡环节的单位阶跃响应曲线图如下图所示 ①标出上升时间r t ，峰值时间p t ，最大超调量p M ； ②当0.7,3n ζω==时，计算T 。

2． 下图表示某系统开环传递函数()K G s 的N 氏曲线图。

① 在图上标出幅值穿越频率c ω和相位穿越频率g ω；② 在图上标出幅值裕度g k 和相位裕度γ，并说明是正裕度还是负裕度。

三、综合计算题（每题10分，共50分）1、已知单位反馈系统的开环传递函数为()(10)k KG s s s =+，试求K ＝100时，系统单位阶跃响应的动态性能指标p M 、t p 、和t s 。

2、设某系统的开环传递函数为：10()(24)k G s s s =+，试求系统的幅值裕度K g (dB)。

3、设单位反馈控制系统的开环传递函数为：5()215k G s s =+，当系统的输入信号为0()2sin(245)i x t t =+时，试求系统的稳态输出。

4、设一单位反馈系统的开环传递函数为)258(2++SSSK, 试确定闭环系统稳定且当输入信号为R(t)=2t时其稳态误差Ess≤0.5时的K值的范围。

5、试绘出传递函数为100(21)()(420)sG ss s+=+的系统的Bode图。

《控制工程基础》练习一答案二、单项选择题（每小题2分，共30分）1.2．130.7142.14d nsωω-===⨯=解：222.932.14dT sππω==≈三、综合计算题（每题10分，共50分）221001(),(10)10100100,21010,0.54100%16.4%,0.363,0.8Bn nnp p snkG ss s k s sM e t s t sωξωωξξω==++++==∴==∴=⨯=====、解：由题意可写出根据二阶系统的标准形式可知：0110110102(),(21)(0.51) ()()900.52()900.521801 ()411()20lg20lg()kg g g g ggggjj j jA tg tgtg tgAk dBAωωωωωϕωωωωωϕωωωωωω----=++ ==---==---=-⇒=∴===∴==、解：由题意得系统的开环频率特性为：G当时，124dB=-答：幅值裕度和相位裕度均为正。

100010553(),215522055(),(),102,2,()45,()()sin[()]()sin[2()()]522sin[2()45]0.10Bi ii iG ss sA tgXx t X t A X tt tgωωϕωωϕωωωϕωωϕωϕω--==+++===-====+=++=⨯+-+=、解：由题意得其频率特性为由输入信号可知，根据频率响应的特点，有49sin(233.69)t+2323232124(),(825)8258250,125882582508002001()2,()2,1lim()lim1()Bi iss isskk kG ss s s k s s s ks s s kss kkksks k kx t t X sse s X sG s→→==+++++++++=>⎧⨯-⎪⎨⨯->⎪⎩∴<<==⨯==+、解：由题意得得特征方程列劳斯表，有根据劳斯判据知系统稳定需满足由题意知即根据稳态误差的公式，有2211250.51(825)50,200sk s ks s sk k=≤+++∴≥∴≤<题目所求为50121010000100(21)5()(420)100(21)5(21)20()44(1)(1)2020210.515412020lg 20lg 514()2900.2,()90~900.5()45.575()50.70T T s G s s s s s G s s s s s s s k dB tg tg B ωωϕωωωϕωωϕωωϕω--+=+++==+++==+===----==-==-、将化为标准形式，有，其中的的的变化范围是：时时其de 图如图所示。

《控制工程基础》练习二三、单项选择题（每小题2分，共30分）1、机械工程控制理论强调用（）方法来分析研究工程实际问题。

A．系统的 B．反馈的C．控制的 D．系统的、反馈的、控制的2、控制系统正常工作的首要条件是（）A．稳定性 B．准确性C．快速性 D．平稳性3、控制系统根据（）可分为恒值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。

A．信号传递路径 B．输出信号的变化规律C．系统中传递信号的性质 D．系统部件的类型4、系统的稳定性是系统本身的固有特性，取决于系统的（ ） A ．输入量的大小 B ．输出量的大小 C ．干扰量的大小 D ．结构及其参数5、控制系统的传递函数定义为（ ）条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量拉氏变换之比。

A ．线性定常系统，在非零初始B ．非线性定常系统，在零初始C ．线性定常系统，在零初始D ．非线性定常系统，在非零初始6、二阶系统中的无阻尼固有频率n ω等于其时间响应在（ ）时等幅正弦振荡的频率。

A ．ξ>1 B ．ξ=1 C ．ξ=0 D ．0<ξ<17、系统的稳态速度误差系数K V 定义为（ ）A ．)()(lim 0s H s sG s → B ．)()(lim 0s H s G s →C ．)()(lim 2s H s G s s → D ．)()(lim s H s G s ∞→8、二阶振荡环节G （s ）=2222nn n s s ωξωω++，当∞=ω时的)(∞ϕ=（ ） A ．-900B ． 00C ． 900D ． -1809、单位反馈控制系统的开环为I 型系统，增益为K ，在x i (t )=Rt (R 为常数)的输入作用下的稳态误差e ss =( ) A ．0 B ．K 1 C ．KRD ．∞10、线性定常系统是否稳定取决于系统（ ）A ．初始条件B ．输入量的大小C ．干扰量的大小D ．本身的固有特性11、输出量与输入量对时间的积分成正比的环节称为（ ） A ．比例环节 B ．积分环节 C ．惯性环节 D ．纯微分环节 12、单位反馈控制系统开环传递函数bas dcs s G K ++=)(，则闭环传递函数 =)(s G B （ ）A ．cb abs dcs +++ B ．d b s c a d cs ++++)(C ．db acs dcs +++ D ．bd s c a d cs +++)(13、若劳斯阵列中第一列各元的符号有所不同，则其符号改变的次数就等于系统特征方程中（ ）的个数。

A ．正实部特征根B ．负虚部特征根C ．左根D ．右特征根14、开环对数幅频特性曲线与0dB 线相交时的频率称为（ ） A ．幅值穿越频率ωc B ．相位交界频率ωg C ．谐振频率rωD ．转折频率ωT15、单位反馈控制系统的开环传递函数)3)(1()(--=S S KSS G ，当（ ）时闭环系统稳定。

A ．K>2B ．K>4C ．2<K<4D ．K> 5二、作图分析题（每题10分，共20分）1． 下图表示某系统开环传递函数()K G s 的N 氏曲线图。

① 在图上标出幅值穿越频率c ω和相位穿越频率g ω；② 在图上标出幅值裕度g k 和相位裕度γ，并说明是正裕度还是负裕度。

2、根据下图所示的二阶系统的单位阶跃响应曲线计算系统参数n ωζ及的值。

已知25%,5p p M t s ==。