控制工程基础复习资料
控制工程基础ppt - 总复习
(1 ≤ l ≤ ρ )
为求 k11 ，令式 (10) 中 s = s1 ，则
k11 = ( s − s1 ) ⋅ F ( s )
ρ
s = s1
为求 k1i ，
1 d (i −1) ρ k1i = ⋅ (i −1) F ( s ) ⋅ ( s − s1 ) s = s1 ( i − 1)! ds
L f ( t − a ) = e − a⋅s ⋅ F ( s )
位移定理： 位移定理：
( a > 0)
L e − a⋅t ⋅ f ( t ) = F ( s + a )
微分定理： 微分定理：设函数 f (t) 的拉氏变换为 F(s)，则
L f (
n)
( t ) = s n ⋅ F ( s ) − s n−1 ⋅ f ( 0+ ) − s n−2 ⋅ f (1) ( 0+ ) − ⋯ − s n−i ⋅ f (i −1) ( 0+ ) −
− ⋯− s ⋅ f ( = s ⋅ F ( s ) − ∑ s(
n i =1 n n −i ) n − 2) i −1)
(0 ) − f ( ) (0 )
+ n −1 + +
⋅f(
( 0 )
(i ) + d i f (t ) f (0 ) = dt i t = 0+
1 求系数 ki
ki = ( s − si ) ⋅ F ( s )
s = si
2 确定系数 ki1 、 ki2 ：
F (s) =
kp kq1 ⋅ s + kq 2 k1 k k11 ⋅ s + k12 + 2 +⋯ + + +⋯ + s − s1 s − s2 s − s p ( s − s11 )( s − s12 ) ( s − sq1 )( s − sq 2 )
控制工程基础-总复习
状态空间的建立
➢由微分方程建立 ➢由传递函数建立
微分方程不含有输入项的导数项
能控标准 型
能观标准型
0 0
.
x
1
0
y 0
a0 b0
a1
x
u
1
an1
0
1 x
状态空间的建立 微分方程含有输入项的导数项
1
bn b0
an1 a0
能控标准 型
n
an1
1
0
0 1
➢ 线性系统的稳定性取决于系统自身的固有特征
（结构、参数），与系统的输入信号无关。
线性定常系统
x Ax bu
y
cx
du
平衡状态 x e 0 渐近稳定的充要条件是矩阵
A的所有特征值均具有负实部。
系统输出稳定：如果系统对于有界输入u 所引起的输 出y是有界的，则称系统为输出稳定。
线性定常系统 (A,b,c) 输出稳定的充要条件是传函
交点 （2）由劳斯阵列求得（及kg相应的值）；
8 走向 当 nm2,kg时 ， 一些轨迹向右，则另一些将向左。
根轨迹上任一点处的kg：
9 kg计算
k g G 1 (s 1 ) 1 H 1 (s 1 )＝ 开 开 环 环 极 零 点 点 至 至 向 向 量 量 s s 长 长 度 度 的 的 乘 乘 积 积
控制工程基础总复习（1）
1 控制系统的基本结构 2 闭环控制与开环控制的区别 3 控制系统的时域模型（微分方程、状态方程） 4 传递函数与微分方程的关系 5 R-L-C电路的模型建立（微分方程、传递函数） 6 方框图、信号流图、梅森公式应用 7 状态空间的基本概念 8 状态空间表达式建立方法
控制工程基础总复习（2）
控制工程基础总复习课件
05 控制系统性能评 估与优化
控制系统性能评估方法
阶跃响应法
脉冲响应法
通过分析系统的阶跃响应曲线，评估系统 的稳定性和性能。阶跃响应曲线可以反映 系统的动态特性和稳态误差。
通过分析系统的脉冲响应曲线，评估系统 的动态特性和稳态误差。脉冲响应曲线可 以反映系统对单位脉冲输入的响应过程。
根据系统性能指标和控制器要求，对校正装置的参数进行设计，以 达到最优的控制效果。
校正装置稳定性分析
对校正装置进行稳定性分析，确保校正装置在各种工况下都能保持 稳定。
04 控制系统稳定性 分析
李雅普诺夫稳定性理论
定义
如果一个动态系统在初始条 件扰动下，其状态变量或输 出变量在无限时间范围内趋 于零或保持有限值，则称该
02 根据系统性能指标和被控对象特性，对控制器的参数
进行整定，以达到最优的控制效果。
控制器稳定性分析
03
对控制器进行稳定性分析，确保控制器在各种工况下
都能保持稳定。
校正装置设计
确定校正装置类型
根据系统性能指标和控制器要求，选择合适的校正装置类型，如 反馈控制器、超前校正器、滞后校正器等。
设计校正装置参数
系统是稳定的。
类型
根据初始条件扰动的大小， 李雅普诺夫将稳定性分为小
扰动稳定和大扰动稳定。
方法
李雅普诺夫第一方法和第二 方法，分别通过构造李雅普 诺夫函数来证明系统的稳定 性。
线性系统的稳定性分析
定义
线性控制系统是指系统的动态方程可表示为线性微分 方程或差分方程的形式。
类型
根据线性控制系统的特点，系统的稳定性可以分为平 凡稳定、指数稳定和非平凡稳定。
控制工程基础要点总复习课件
根据系统的极点和零点位置， 利用Routh-Hurwitz稳定性判 据来判断系统是否稳定。
复习题三：控制系统的性能分析与设计方法
• 总结词：掌握控制系统的性能分析和设计方法
复习题三：控制系统的性能分析与设计方法
详细描述
1. 控制系统性能指标：控制系统的性 能指标包括稳态误差、动态响应和抗 干扰性能等。
测试来验证控制系统的性能。
案例五：电力系统控制与稳定性分析
总结词
电力系统的稳定性是保证供电质量的关键，控制系统 是实现其稳定运行的重要手段。
详细描述
电力系统主要包括发电机、变压器、输电线路等设备 ，需要结合电力系统的动力学特性和环境条件进行分 析和控制。控制过程中需要考虑控制算法的鲁棒性、 实时性以及稳定性等方面的要求，同时还需要进行仿 真测试来验证控制系统的性能。
稳定性判据
根据控制系统的开环和闭环传递函数，运用稳定性判据判断系统是 否稳定。
不稳定性的影响
不稳定会导致系统无法正常工作，影响其性能。
控制系统的性能分析
性能指标
衡量控制系统性能的指标包括响应速度、超调 量、阻尼比等。
性能分析方法
通过分析控制系统的开环和闭环传递函数，运 用性能分析方法评估控制系统的性能。
Simulink在控制系统仿真中的应用
动态系统分析方法
Simulink的高级应用技术
控制系统的故障诊断与容错控制
计算机辅助设计软件的其他应用
其他计算机辅助设计软件介绍
01
02
其他仿真软件介绍
其他优化软件介绍
03
Hale Waihona Puke 04计算机辅助设计软件的发展趋势与挑战
技术发展趋势与未来展望
05
控制工程 复习资料
，试求系
解： （1）当单位阶跃信号输入时， χi(t)=1(t)，Xi(s)= ，则系
������
1
统在单位阶跃信号作用下的输出的拉氏变换为 X0(s)= G(s)Xi(s)=
2s+1 ������（������ 2 +2������+1） ������ (������ +1)
= +
1
1
2 −
1 ������ +1
1 ������s+1
， 现在用该温度计测量一容器
内水的温度， 发现需要 1min 的时间才能指示出时间水温的 98%的数值，试求此温度的时间常数 T。如果给容器加热， 是水温以 10℃/min 的速度变化，此温度计的稳态误差是多 少？ 解：1)一阶惯性环节的调整时间为 4T，输出达稳态值 的 98%，故： 4T＝1min，得到：T＝15s
������������ ������
9. P89-P91 求振荡次数的公式。 （式 3.16、3.17、3.18、3.20、 3.21）
������−������������������������������������ ������ ������
1 −������ 2 ������ 2 1−������
������0 (������ ) ������ ������ (������) ������ 2 +2������ω n s+ω 2 ������
=
ω2 ������
8. P87 例 3.1 已知系统的传递函数为G(s) = 统的单位阶跃响应和单位脉冲响应。
2s+1 ������ 2 +2������+1
dt ������ ������ 2 ������������ 2
《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) = ______ / ______。
控制工程基础期末考试复习资料
《控制工程基础》课程综合复习资料一、单选题1. 判断下面的说法是否正确：偏差()t ε不能反映系统误差的大小。
(A)正确(B)错误答案：B2. 判断下面的说法是否正确：静态速度误差系数v K 的定义是20lim .()s s G s →。
(A)正确(B)错误答案：B3.二阶振荡环节的传递函数G(s)=（）。
(A)22,(01)21Ts T s Ts ξξ<<++ (B)22,(01)21T T s Ts ξξ<<++ (C)221,(01)21T s Ts ξξ<<++ (D)22,(01)21s T s Ts ξξ<<++ 答案：C4.函数5()301G jw jw =+的幅频特性()A w 为（）。
(A)(B)(C)(D)259001w + 答案：D5.某一系统的误差传递函数为()1()1()i E s X s G s =+，则单位反馈系统稳态误差为（）。
(A)01lim ()1()i s s X s G s →+ (B)01lim ()1()i s X s G s →+ (C)1lim ()1()i s s X s G s →∞+ (D)1lim ()1()i s X s G s →∞+ 答案：A6.某系统的传递函数为21()56s s s s φ+=++，其单位脉冲响应函数0()x t =（）。
(A)23(2)1()t t e e t ---+(B)23(2)1()t t e e t --+(C)1()t(D)0答案：A7.图中系统的脉冲传递函数为（）。
(A)1010()(1)()(1)()T T C z z e R z z z e --+=-+ (B)1010()(1)()(1)()T T C z z e R z z z e ---=-+ (C)210()10()(1)()T C z z R z z z e -=--(D)210()10()(1)()T C z z R z z z e --=-- 答案：C8.二阶系统的极点分别为120.5,3s s =-=-，系统增益2，则其传递函数为（）。
控制工程基础复习资料
控制⼯程基础复习资料⼀、填空题1．控制系统由控制对象和控制器两部分组成。
2. 对于⼀个⾃动控制系统的性能要求可以概括为三个⽅⾯：稳定性、快速性和准确性。
3．建⽴系统数学模型的⽅法有机理法和辨识法两种。
4．经典控制理论采⽤的数学模型主要以传递函数、为基础；现代控制理论采⽤的数学模型主要以为状态空间⽅程基础。
5. I 型系统)2()(+=s s k s G 在单位阶跃输⼊下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输⼊下，稳态误差为 ∞ 。
6．某线性定常系统的单位斜坡响应为t e t t y +=)( 其单位阶跃响应为t e t y +=1)(7.在初始条件为零时，系统输出量的拉式变换与输⼊量的拉式变换之⽐称为线性系统（或元件）的传递函数。
8.在⼯程控制实践中，为使系统有满意的稳定性储备，⼀般其幅值裕度应满⾜⼤于6dB 或⼤于2 。
9.离散信号)(t f *的数学表达式为 ∑∞=*-=0)()()(k kT t kT f t f δ10. 判别系统稳定性的出发点是系统特征⽅程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平⾯的左半平⾯是系统稳定的充要条件。
11 频率响应是系统对正弦输⼊稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。
12. 如果在系统中只有离散信号⽽没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输⼊、输出关系常⽤差分⽅程来描述。
13．若线性系统的输⼊信号为)(t r ，输出信号为)(t c ，则系统的传递函数)(s G ＝ ()C s R s 。
14．环节串联时总的传递函数等于各环节传递函数的乘积。
15．某系统单位脉冲响应函数为212t e --，则系统传递函数为2(2)s s s -+。
16、系统稳定的充要条件是：系统的全部特征根都具有负实部。
17、对⼴义系统，按反馈情况可分为开环系统、闭环系统。
18 线性控制系统最重要的特性是可以应⽤___叠加__原理，⽽⾮线性控制系统则不能。
控制工程基础考卷带答案复习资料
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 控制系统的基本目的是？A. 提高系统精度B. 增强系统稳定性C. 改善系统性能D. 所有上述A. 稳定性B. 静态误差C. 响应时间D. 系统效率3. PID控制器中的P代表？A. 积分B. 比例C. 微分D. 偏差4. 开环控制系统与闭环控制系统的区别在于？A. 开环控制系统有反馈B. 闭环控制系统无输入C. 开环控制系统无反馈D. 闭环控制系统无输出A. 系统类型B. 开环增益C. 输入信号类型D. 控制器类型二、判断题（每题1分，共5分）1. 控制系统可以完全消除外部扰动的影响。
（×）2. 增加开环增益会提高系统的稳态精度。
（√）3. 所有控制系统都需要反馈才能正常工作。
（×）4.PID控制器适用于所有类型的控制系统。
（×）5. 控制系统的动态性能只与系统的时间常数有关。
（×）三、填空题（每题1分，共5分）1. 控制系统的基本组成部分包括控制器、执行机构、______和被控对象。
2. 控制系统的性能指标主要包括稳定性、快速性和______。
3.PID控制器由比例、积分和______三个部分组成。
4. 闭环控制系统的特点是输出信号对输入信号进行______。
5. 控制系统的数学模型通常包括______模型、传递函数模型和状态空间模型。
四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述控制系统的基本原理。
2. 解释开环控制系统和闭环控制系统的区别。
3. 什么是PID控制器？它有什么作用？4. 简述控制系统的稳定性定义及其重要性。
5. 控制系统设计的基本步骤有哪些？五、应用题（每题2分，共10分）1. 设计一个简单的温度控制系统，并说明其工作原理。
2. 如何通过增加积分环节来减小系统的稳态误差？3. 给出一个应用PID控制器的实际案例，并解释其参数调整的意义。
4. 分析一个闭环控制系统中的反馈对系统性能的影响。
(建筑工程管理)控制工程基础总复习
（建筑工程管理）控制工程基础总复习控制工程基础总复习§1-1控制系统的基本工作原理1.自动控制在没有人的直接参和下，利用控制装置使受控对象的某些物理量准确地按预期的规律运行。
2.反馈将系统输出的全部或部分返回系统的输入端，且和输入信号共同作用于系统的过程。
3.反馈控制原理基于反馈基础之上的检测偏差用以纠正偏差。
4.控制系统的组成§1-2自动控制系统的分类1.按有无反馈分2.按给定量的运动规律分3.按系统的反应特性分§1-3对控制系统的基本要求有三方面的要求：稳定性、快速性、准确性第二章物理系统的数学模型及传递函数§2-1系统的建模对于我们机械系统，主要依据达朗贝尔原理和基尔霍夫定律建立数学模型§2-2传递函数1.拉氏变换：2.传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统输出量拉氏变换和输入量拉氏变换之比。
3.传递函数的求法利用拉氏变换的微分定理和积分定理，即：4.传递函数的性质⑴传递函数的概念只适用于线性定常系统；⑵传递函数反映的是系统的固有特性，和输入量无关；⑶只要传递函数形式相同，就是具有类似动态特性的相似系统；⑷传递函数是壹种比值，能够有量纲也能够无量纲；⑸实际控制系统的传递函数，其分母阶数大于分子阶数。
§2-3典型环节的传递函数1.比例环节2.惯性环节3.理想微分环节4.壹阶微分环节5.积分环节6.振荡环节7.延时环节§2-4系统的方框图及其联接1.环节的基本联接方式有串联、且联和反馈联接三种方式2.闭环系统的传递函数3.闭环系统的开环传递函数闭环系统前向通道传递函数和反馈通道传递函数之积称为闭环系统的开环传递函数。
4.方框图的变换和简化⑴分支点移动前移：分支点前移，必须在另壹分支路中串联分支点前移所跨越的传递函数。
后移：分支点后移，必须在另壹分支路中串联分支点后移所跨越的传递函数的倒数。
⑵相加点移动前移：相加点前移，必须在另壹分支路中串联相加点前移所跨越的传递函数的倒数。
《控制工程基础》参考复习试题和答案
《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【 】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.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.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.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.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【 】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.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.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【 】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【 】 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【 】 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【 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T -1 D.Tt 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【 】A.0B.TC.1T D.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【 】A.0B.TC.1TD.Tt 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/s B.1 C.21s D.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.1 B.s 1 C.21s D.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.1 B.s 1 C.21s D.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. 180)(-<c ωϕB. 180)(->c ωϕC. 180)(>c ωϕ 180)(<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 +11 B.s 1C.sD.1+Ts105.一阶微分环节的传递函数为【 】 A.Ts +11 B.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 1lg D.－20T 1lg132－1.微分环节()G s Ts =的幅值穿越频率为【 】 A.T 1B.－T 1C.20T 1lg D.－20T 1lg132－2.积分环节21()G s Ts =的幅值穿越频率为【 】 A.T 1 B.－T 1133.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/s B.1 C.21s D.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.T1 152.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 =∞∠-的点，终于坐标原点B.始于(0)90G j =∞∠-的点，终于坐标原点C.始于(0)180G j =∞∠-的点，终于实轴上任意点D.始于(0)90G j =∞∠-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.C 16.A 17.A 18.C 19.B20.A 21.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.A38.B 39.C 40.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.C56.D 57.B 58.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.B73.D 74.A 75.B 76.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.A90.D 91.D 92.A 93.A 94.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的积累。
控制工程基础期末复习及例题
15
第2章 拉斯变换的数学方法
例：求
F(s)(s2s)2(3s1) 的原函数。
解：
F(s)(sK 121)2
K12 K2 s2 s1
K11(s2 s) 2(3s1)(s2)2s21
f (t) L1[F(s)] te2t 2e2t 2et (t 2)e2t 2et
K 12 d ds (s2 s) 2(3 s1)(s2)2 s22
29
第4章 系统的时域分析
稳态误差
R(s)
E(s)
C(s)
G(s)
E (s) R (s) H (s)C (s) B(s) H(s)
sR (s) esslt im e(t)lsi m 0sE (s)lsi m 01G (s)H (s)
ess
limsE(s)lims
s0
s0
1 m
K (is1)
R(s)lsi m0 Ks1s
综合成绩：平时20% + 实验10%+末考70%
2
3
4
5
6
7
控制工程基础课程结构
控制系统 工作 控制系统 的组成 原理 的分类
PID校正
分析
控制系统的概念
控制系统
设计 对控制系统的基本要求
滞后校正 超前校正
校正
常用校
正方式 滞后——
超前校正
稳定性 准确性 快速性
8
时域分析法 频域分析法
第1章 绪论
9
第1章 绪论
4.控制论的本质
是通过信息的传递、加工处理并加以反馈来进行控制， 控制理论是信息学科的重要组成方面。
5.机械工程控制论
是以机械工程技术为对象的控制论问题，是研究这一工
控制工程基础》复习
欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应性能指标：
tr
tp
ts ( 0.8) %
理解阻尼比、自然频率变化对系统性能的影响
四、二阶系统性能的改善
比例-微分控制 测速反馈控制 理解两种方法对系统性能改善所起的作用，
掌握校正后阻尼比的变化。
五、线性控制系统的稳定性
1、稳定性的概念 2、线性系统稳定性的充要条件 3、稳定性判据（闭环系统特征方程） 赫尔维茨稳定判据
《控制工程基础》复习
2003年11月
南京理工大学自动化系
第一章 自动控制的一般概念
一、自动控制系统的工作原理
开环控制、闭环控制、复合控制
二、闭环控制系统的基本组成
给定装置、比较装置、被控对象、控制装置、测量装置
三、控制系统的基本要求 稳（稳定性）、准（稳态误差）、快（过渡过程） 四、控制系统的分类
2、典型环节的频率特性(Nyquist图)； 3、系统开环频率特性(Nyquist图)的绘制； 4、 Nyquist稳定判据：由系统开环Nyquist图判断系统闭环 稳定性；
5、典型环节的对数频率特性(Bode图)； 6、系统开环对数频率特性(Bode图)的绘制； 7、 Bode图稳定判据：由系统开环Bode图判断系统闭环稳 定性； 8、系统稳定裕度（幅值裕度、相角裕度）的求解：开环 系统的稳定裕度反映了闭环系统的相对稳定性。 9、 由频率特性曲线求传递函数 10、系统开环对数幅频特性“三频段”的概念与确定； 11、 系统闭环频率特性主要性能指标； 12、 一阶、二阶系统闭环频域指标与时域指标；
4、扰动作用下的稳态误差 直接用终值定理求解 5、总的稳态误差 给定输入信号引起的误差+扰动引起的误差
第五章 线性系统的频域分析法
控制工程基础复习-1
时域响应以及典型输入信号
• 时域响应
– 稳态（静态）响应 – 动态响应（过渡过程）
• • • • •
阶跃函数 斜坡函数 加速度函数 脉冲函数 正弦函数
一阶系统的瞬态响应
• 一阶典型系统：一阶惯性环节
x0 (t ) 1 e
1 t T
X 0 ( s) 1 X i ( s ) Ts 1
实际物理系统的函数方块图绘制
• 例25－转动惯量－弹簧－阻尼系统：P36
– 环节微分方程－拉氏变换－环节方块图－系统方块图
• 例26－无源滤波网络的方块图：P37
– 负载效应
• 例27－机床进给传动链的系统方块图：P39
习题1－1
1. 求拉氏变换（P42） 利用简单函数的拉氏变换和拉氏变换的性质 4. 17. 求图示曲线的拉氏变换（P43） 求拉氏变换（P45）
习题2－4
• • • • • • 22.比较系统的单位阶跃响应（P72） 23.系统稳定性判断（P72） 24.高阶系统的阶跃响应（P72） 28.初值定理（P73） 30.求系统的传递函数（P73） 32.求系统的脉冲响应函数（P73）
2002.11.29
x0 (t )
n (e
e
( 2 1 ) n t
)
2 2 1
x0 (t ) sin n t
二阶系统的瞬态响应（5）
• 二阶系统的单位斜坡响应：欠阻尼/临界阻尼/过阻尼
2 e nt
x0 (t ) t
n
n 1 2
x0 (t ) t
习题2－1
• 1.一阶惯性系统的单位阶跃响应（P69）
• 3.画一阶惯性系统的输出响应曲线（P70）
控制工程基础考卷带答案复习资料
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 经济性答案：DA. 结构简单B. 抗干扰能力强C. 精度低D. 无反馈环节答案：B3. PID控制器中，P代表什么含义？A. 比例B. 积分C. 微分D. 比例积分答案：AA. 齐次性B. 叠加性C. 时变性D. 线性答案：CA. 静态误差B. 动态误差C. 超调量D. 响应时间答案：B二、判断题（每题1分，共5分）1. 控制系统的目的是使输出量精确跟踪输入量。
（答案：√）2. 开环控制系统一定比闭环控制系统精度高。
（答案：×）3. 比例控制器可以减小系统的稳态误差。
（答案：√）4. 控制系统的稳定性与系统参数无关。
（答案：×）5. 微分控制器可以提高系统的快速性。
（答案：√）三、填空题（每题1分，共5分）1. 控制系统的基本组成部分包括控制器、执行器、传感器和______。
（答案：被控对象）2. 控制系统的性能指标包括静态性能指标和______性能指标。
（答案：动态）3.PID控制器由比例、积分和______三个部分组成。
（答案：微分）4. 控制系统的数学模型主要包括______模型、传递函数模型和状态空间模型。
（答案：微分方程）5. 控制系统的稳定性分析主要包括______判据和根轨迹法。
（答案：劳斯）四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述开环控制系统和闭环控制系统的区别。
答案：开环控制系统无反馈环节，闭环控制系统有反馈环节；开环控制系统精度低，闭环控制系统精度高；开环控制系统简单，闭环控制系统复杂。
2. 什么是控制系统的稳态误差？如何减小稳态误差？答案：稳态误差是指系统在稳态时，输出量与输入量之间的差值。
减小稳态误差的方法有：增大比例系数、引入积分环节、增大开环增益等。
3. 简述PID控制器的作用。
答案：PID控制器可以调整比例、积分、微分三个参数，实现对系统的精确控制，提高系统的稳定性、快速性和准确性。
控制工程基础
《控制工程基础》总复习一、名词解释题： 1、自动控制自动控制：即在不需要人直接参与的条件下，依靠控制器是受控对象按预定技术要求进行工作，使被控量等于输入量（或使被控量与输入量保持某种函数关系）。
2、系统的稳定系统的稳定：若系统受干扰，偏离了平衡状态，而当扰动消失后，系统仍能恢复到原平衡状态，则称系统是稳定的或具有稳定性。
3、幅频特性 相频特性幅频特性：线性定常系统在正弦信号作用下，稳态输出的振幅与输入振幅之比，称振幅频率特性，即幅频特性。
相频特性：线性定常系统在正弦信号作用下，稳态输出的相位振幅与输入相位之差，称相位频率特性，即相频特性。
二、单相选择题：1、二阶振荡环节的传递函数G(s)= ( A )(A)22,(01)21Ts T s Ts ξξ<<++ (B)22,(01)21TT s Ts ξξ<<++ (C)221,(01)21T s Ts ξξ<<++ (D) 22,(01)21sT s Ts ξξ<<++ 2、二阶系统的典型传递函数2022()()2ni n nX s w X s s w s w ξ=++中：ξ是指 ( D ) (A)峰值时间 (B) 时间周期 (C) 自然频率 (D) 阻尼比 3、下列各式反应的拉氏变换的终值定理的是： ( A )(A) 0lim ()lim ()t s x t X s →∞→= (B) 0lim ()lim ()s t x t sX s +→∞→= (C) 0lim ()lim ()s t x t X s +→∞→= (D) (())()at L e x t X s a -=+4、设单位反馈系统的快环传递函数为221()s G s s +=，其单位阶跃响应函数 0()x t = 。
( D )(A) 1 (B) 1().1()t t te e t --+- (C) ().1()t t te e t --- (D) [1()].1()t t te e t --+-5、系统对正弦输入的稳态响应称为: ( B )(A)正弦响应 (B) 频率响应 (C)瞬态响应 (D)稳态响应 6、 定常线性系统稳定的充要条件是特称方程的根： ( A )(A) 具有负实部 (B) 具有正实部 (C)全为负 (D) 全为正 7、用分贝数表示10为 。
控制工程基础点题班复习资料(35页)
控制工程基础点题班复习资料本复习资料以参考书为单位，按照章节、知识点，进行内容的安排。
参考书目为杨振中和张和平主编的《控制工程基础》第七版或者王积伟，吴振顺主编的《控制工程基础》（以下以王积伟版为推荐参考教材）。
重点章节包括第二章﹑第三章﹑第四章﹑第五章。
对这些章节课后的习题要重点做，以防止考到课后的习题《控制工程基础》本书总计包括8个章节，占考试总分的100%，其中重点章节是第一章、第二章、第三章﹑第四章﹑第五章。
对于非重点章节，也要略作了解。
第一章控制系统的基本概念1.1本章知识点本章节包括3个知识点，控制系统的工作原理及组成、控制系统的基本类型、控制系统的基本要求、，这3个知识点都是考研复习的重点。
1.2本章重难点总结【知识点1】控制系统的工作原理及其组成自动控制在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（通称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。
如：数控机床、室内温度控制、机车、船舶及飞机自动驾驶、导弹制导等。
工作原理人工控制恒温箱调节过程：（1）观测恒温箱内的温度（被控制量）（2）与要求的温度（给定值）进行比较，得到温度偏差的大小和方向（3）根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电阻丝的电流以调节温度回复到要求值。
人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差恒温箱自动控制系统恒温箱自动控制系统工作原理:(1)恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2(2)恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度u2比较得到温度偏差信号∆u ＝u1- u2(3) 温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触 头。
当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为 止，此时，偏差∆u ＝0，电机停止转动。
综上所述，控制系统的工作原理：（1）检测输出量（被控制量）的实际值 （2）将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差； （3）用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得 输出量维持期望的输出。
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一、填空题1． 控制系统由 控制对象 和 控制器 两部分组成。
2. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和准确性。
3． 建立系统数学模型的方法有 机理法 和 辨识法 两种。
4． 经典控制理论采用的数学模型主要以传递函数、为基础；现代控制理论采用的数学模型主要以为 状态空间方程 基础。
5. I 型系统)2()(+=s s k s G 在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下，稳态误差为 ∞ 。
6．某线性定常系统的单位斜坡响应为t e t t y +=)( 其单位阶跃响应为t e t y +=1)(7.在初始条件为零时，系统 输出量的拉式变换 与输入量的拉式变换 之比称为线性系统（或元件）的传递函数。
8.在工程控制实践中，为使系统有满意的稳定性储备，一般其幅值裕度应满足 大于6dB 或大于2 。
9.离散信号)(t f *的数学表达式为 ∑∞=*-=0)()()(k kT t kT f t f δ10. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为 负实根或负实部的复数根 ，即系统的特征根必须全部在 复平面的左半平面 是系统稳定的充要条件。
11 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括 幅频和相频 两种特性。
12. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。
13．若线性系统的输入信号为)(t r ，输出信号为)(t c ，则系统的传递函数)(s G ＝ ()C s R s 。
14．环节串联时总的传递函数等于各环节传递函数的 乘积 。
15．某系统单位脉冲响应函数为212t e --，则系统传递函数为2(2)s s s -+。
16、系统稳定的充要条件是：系统的全部特征根都具有负实部。
17、对广义系统，按反馈情况可分为 开环系统 、 闭环系统 。
18 线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。
19．反馈控制系统是根据输入量和__反馈量__的偏差进行调节的控制系统。
20．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss =__∞___。
21.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和__反馈 _连接。
22．函数te -at 的拉氏变换为2)(1a s +。
23．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__相频特性__。
24．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__－20__dB ／dec 。
25．二阶系统的阻尼比ξ为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。
26．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0__。
27．单位斜坡函数t 的拉氏变换为 21s。
28. 设系统的频率特性Ｇ(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(j ω)|=)()(22w I w R +。
29. 分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…，这是按开环传递函数的__积分__环节数来分类的。
30. 用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数_。
31．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为10<<ξ。
32．G(s)=1+Ts K 的环节称为___惯性__环节。
33．系统输出量的实际值与_输出量的希望值__之间的偏差称为误差。
34．二阶系统的典型传递函数是2222nn n w s w s w ++ξ。
35．设系统的频率特性为)(jI )j (R )j (G ω+ω=ω，则)(R ω称为 实频特性 。
34.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为乃奎斯特 图示法和__对数坐标_图示法。
35.二阶系统的阻尼系数ξ=__0.707____时，为最佳阻尼系数。
这时系统的平稳性与快速性都较理想。
36. ()0.5t f t te =-，其拉氏变换为2112(1)s s -- 37. t a t f =)( 的Z 变换)(z F 为 T az z -38.反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。
39. 根轨迹起始于开环极点；终止于开环零点二、选择题1、关于反馈的说法，正确的是（ D ）A ．反馈实质上就是信号的并联B ．反馈都是人为加入的C ．正反馈就是输入信号与反馈相加D ．反馈就是输出以不同方式作用于系统2、关于系统模型的说法，正确的是（ B ）A ．每个系统只有一种数据模型B ．动态模型在一定条件下可简化为静态模型C ．动态模型比静态模型好D ．静态模型比动态模型好3、某环节的传递函数为s1，则该环节为（ B ） A. 惯性环节 B. 积分环节C ．微分环节D ．比例环节4、系统的传递函数（ A ）A ．与外界无关B ．反映了系统、输出、输入三者之间的关系C ．完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关5、二阶欠阻尼系统的上升时间为（ C ）A ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间B ．阶跃响应曲线达到稳定值的时间C ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间D ．阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间6、一阶系统的传递函数为153+s ；其单位阶跃响应为（ B ） （A ）51te -- ；（B ）533te -- ；（C ）555te -- ；（D ）53te --7、系统的单位脉冲响应函数为t e t w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ A ） A ．2.03)(+=S s G B. 32.0)(+=S s G C ．2.06.0)(+=S s G D ．36.0)(+=S s G 8、以下系统中，属于最小相位系统的是（ B ）A ．s s G 01.011)(-=B ．s s G 01.011)(+=C ．101.01)(-=s s G D ．)1.01(1)(s s s G -= 9、一个线性系统稳定与否取决于（ A ）A ．系统的结构和参数B ．系统的输入C ．系统的干扰D ．系统的初始状态10、一个系统稳定的充要条件是（ C ）A ．系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内B ．系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内C ．系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内D ．系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内11．脉冲函数的拉氏变换为（ C ）A. 0B. ∞；C. 常数；D.变量12．与开环控制相比较闭环控制的特征是系统有 ( D )A ．执行元件B ．放大元件C ．控制器D ．反馈元件13．单位斜坡信号21()2f t t =的拉氏变换()F s 是 ( B ) A ．1s B ．31s C ．21s D ．11s +14．系统开环传递函数为)5()2(10)(++=s s s s G ，此系统为 型系统。
( B ) A.0 B.I C. II D. III15 ．下面关于微分环节的控制作用描述中正确的是： ( D)(A)使相位滞后 (B)减小系统的阻尼 (C)抗高频干扰 (D)使相位超前16．稳态误差除了与系统的型别、传递函数有关外，还与下述哪一项有关？ ( D )(A) 阶次 (B) 振荡频率 (C) 阻尼比 (D) 输入信号类型17．二阶振荡系统幅值衰减的快慢取决于： (C )(A) d ω (B)n ξω (C) 特征根实部绝对值 (D) 特征根虚部的分布情况18．系统输出的拉氏变换完全取决于： ( B) (A)系统的传递函数的极点位置 (B)系统的初始状态、输入及其传递函数(C)系统的传递函数 (D)系统的固有特性19．相位滞后校正环节相当于： ( A ) （A）低通滤波器（B）高通滤波器（C）带通滤波器（D）带阻滤波器20. PI 控制类似于： （C ）(A) 增益调整 (B) 相位超前校正 (C) 相位滞后校正 (D) 相位滞后-超前校正21．某单位反馈系统的闭环传递函数为)2(1)(+=s s G ，则输入t t r 2sin 2)(=时稳态输出的幅值为: （D ）（A ）2 （B ）2/2 （C ）2 （D ）122.拉氏变换将时间函数变换成 （D ）A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数23.微分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( A )A.90°B. -90°C. 0°D. -180°24、正弦函数sin t ω的拉氏变换是 （ B ） A.ω+s 1 B.22s ω+ω C.22s s ω+ D. 22s 1ω+ 25.比例环节的频率特性相位移θ(ω)= （C ）A.90°B.-90°C.0°D.-180°26.一阶系统的阶跃响应， （D ）A.当时间常数T 较大时有振荡B.当时间常数T 较小时有振荡C.有振荡D.无振荡27.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的 （C ）A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是28.时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （D ）A ．脉冲函数B ．斜坡函数C ．抛物线函数D ．阶跃函数29.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 （ B ）A ．代数方程B ．特征方程C ．差分方程D ．状态方程30.线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( C )A ．线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。
B ．线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。
C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。
D ．线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。
31． 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （D ）A ．脉冲函数B ．斜坡函数C ．抛物线函数D ．阶跃函数32．设控制系统的开环传递函数为G(s)=)2s )(1s (s 10++，该系统为 （ B ）A ．0型系统B ．I 型系统C ．II 型系统D ．III 型系统33．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为 ( C )A ．)s (G 1)s (G +B ．)s (H )s (G 11+ C ．)s (H )s (G 1)s (G + D ．)s (H )s (G 1)s (G - 34． 一阶系统G(s)=1+Ts K 的时间常数T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间 ( A )A ．越长B ．越短C ．不变D ．不定35．拉氏变换将时间函数变换成 （D ）A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数 36．若某系统的传递函数为G(s)=1Ts K +，则其频率特性的实部R(ω)是 ( A ) A ．22T 1K ω+ B ．-22T 1K ω+ C ．T1K ω+ D ．-T 1K ω+37.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ ( C )A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件38. 系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的 ( C )A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是39. 有一线性系统，其输入分别为u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。