控制工程基础考卷带答案复习资料

控制工程基础及应用考试试卷（A 卷）

一、填空（每空1分，共30分）

1、所谓自动控制，就是在没有人 的情况下，采用控制装置使 的某些物理量在一定精度范围内按照 变化。

2、实现恒温控制有两种方法： 和 。

3、人工控制的过程就是 、 、 ，以纠正偏差的过程。简单地讲就是“ ”的过程。

4、工业上用的控制系统，根据有无反馈作用可分为两类： 和 。

5、按系统信号类型分，系统可分为： 和 。

6、对控制系统的基本要求一般可归结为 、 、 三个方面。

7、系统各环节之间一般有三种基本连接方式： 、 和 连接。

8、任一系统的时间响应都由 和 组成。

9、在时域分析中，采用的典型实验信号有 、 、 、 等，其中 使用最为广泛。 10、对时域函数进行拉氏变换：)(1t = 、t = 、at

e -= 、

sin t ω= 。

二、判断题（正确的 √ 画，错误的×画）（每空2分，共20分）

（ ）1、控制理论发展的第一阶段为“现代控制理论”。 （ ）2、开环控制系统一般不存在稳定性问题。

（ ）3、对框图进行简化时，变换前与变换后回路中的传递函数的乘积必须保持不变。 （ ）4、系统按参数是否为常数分为时变系统和常数系统。 （ ）5、稳态误差指的是系统误差信号的稳态分量。 （ ）6、一阶系统的典型形式是惯性环节。

（ ）7、线性系统的稳定性是系统自身的固有特性，它与系统的输入信号无关。 （ ）8、机械系统的微分方程可用牛顿第一定律推导。

（ ）9、系统的稳态误差可分为给定稳态误差和扰动稳态误差。

（ ）10、绘制根轨迹的基本规则一：根轨迹的各条分支是连续的，而且对称于实轴。

三、简答题（ 15分）

1、画出典型的闭环控制系统框图。（8分）

2、拉氏变换的运算法则有哪些？（7分）

四、计算题（35分）

1、单位脉冲函数)(t δ的拉氏变换（过程）。（7分）

2、求6

51

)(2+++=s s s s F 的拉氏反变换。(8分)

3、已知系统的特征方程为0126322

3

4

5

=+++++s s s s s ，判别系统是否稳定，并求不稳定根的数目。（10分）

11．已知传递函数为2

()k

G s s =

，则其对数幅频特性L （ω）在零分贝点处的频率数值为

_________ 。

12 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 环节和 决定。 13．惯性环节的传递函数

1

1

+Ts ，它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。

14．已知系统的单位阶跃响应为()1t t

o x t te e --=+-，则系统的脉冲脉冲响应为__________。

二、判断题：（每小题1分，共10分）

1. 在对数相频特性图中，L （ω）≥0范围内开环对数相频特性曲线由下而上穿过-180°线时为正穿越。（ ）

2. 奈奎斯特稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性，不能判断相对稳定性。（ ）

3. 最大超调量M p 与系统的阻尼比ζ和固有频率ωn 有关。（ ）

4. 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。（ ）

5. Mason(梅逊公式)公式适用于线性和非线性定常系统。（ ）

6. 物理本质不同的系统，可以有相同的数学模型。（ ）

7. 叠加定理可以用在非线性系统。（ ）

8. 传递函数是复数s 域的系统数学模型，它仅取决于系统本身的结构及参数，与系统的输入形式无关。（ ）

9. 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。（ ）

10. 一般系统的相位裕度应当在30度至60度之间，而幅值裕度应当大于6dB 。（ ）

三、计算题：（每小题10分，共70分）

1.求取所示方框图对应的系统闭环传递函数。（方框图化简或梅逊公式均可）

2控制系统方块图如图所示：（10分）

（1）当a=0时，求系统的阻尼比ξ，无阻尼自振频率nω和单位斜坡函数输入时的稳态误差；（5分）

（2）当ξ=0.7时，试确定系统中的a值和当输入信号r（t）=1+t时系统的稳态误差；（5分）3．如图所示机械系统，当受到F＝3 牛顿阶跃力的作用时，位移量x(t)的阶跃响应如图

所示，试确定机械系统的质量m，弹簧刚度k和粘性阻尼系数B的值。

4．某最小相角系统的开环对数幅频特性如图所示。要求

（1）写出系统开环传递函数；

（2）利用相角裕度判断系统的稳定性；

（3）将对数幅频特性向右平移十倍频程，截止频率和相角裕度会发生什么变化? （10分）

5.设单位反馈系统的开环传递函数为 2

1

)(s as s G +=

试确定使相位裕量︒

=45γ的a 值。

6．已知单位反馈系统的开环传递函数10

()()(0.51)(0.21)

G s H s s s s =++试绘制奈奎斯特曲

线，并利用奈氏判据判断其闭环系统稳定性。

7.单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线)(0ωL 如图所示，采用串联校正，校正装置的传递

函数 ⎪⎭

⎫

⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=110013.011013)(s s s s s G c

1.写出校正前系统的传递函数)(0s G 并计算校正前系统的相位裕量；

2.在图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲线)(ωL ；

3.计算校正后的相位裕量。

2008-2009年第二学期《控制工程基础》A 卷参考答案及评分标准 任课老师：宋强 师会超

一、填空题（每空1分，共20分）：

1 稳定性，准确性，快速性；

2 稳态；

3 反馈； 4

)

()(1)

(s H s G s G ±；

5 3()6

F s s =

+ 6 稳定性，动态特性，抗干扰能力； 7 负实轴； 8

121

9 右半平面；

10

55.3)t -