控制工程基础作业
《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》课程作业习题(含解答)
第一章概论本章要求学生了解控制系统的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类，开环控制与闭环控制的区别；闭环控制系统的基本原理和组成环节。
学会将简单系统原理图抽象成职能方块图。
例1 例图1-1a 为晶体管直流稳压电源电路图。
试画出其系统方块图。
例图1-1a 晶体管稳压电源电路图解：在抽象出闭环系统方块图时，首先要抓住比较点，搞清比较的是什么量；对于恒值系统，要明确基准是什么量；还应当清楚输入和输出量是什么。
对于本题，可画出方块图如例图1-1b。
例图1-1b 晶体管稳压电源方块图本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过R和4R分压后与稳压管的电3压U比较，如果输出电压偏高，则经3R和4R分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极w电流增大，集电极电流随之增大，降在R两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。
c反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。
例2 例图1-2a为一种简单液压系统工作原理图。
其中，X为输入位移，Y为输出位移，试画出该系统的职能方块图。
解：该系统是一种阀控液压油缸。
当阀向左移动时，高压油从左端进入动力油缸，推动动力活塞向右移动；当阀向右移动时，高压油则从右端进入动力油缸，推动动力活塞向左移动；当阀的位置居中时，动力活塞也就停止移动。
因此，阀的位移，即B点的位移是该系统的比较点。
当X向左时,B点亦向左，而高压油使Y向右，将B点拉回到原来的中点，堵住了高压油，Y的运动也随之停下；当X向右时,其运动完全类似，只是运动方向相反。
由此可画出如例图1-2b的职能方块图。
例图1-2a 简单液压系统例图1-2b 职能方块图1．在给出的几种答案里，选择出正确的答案。
（1）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。
（2）系统的输出信号对控制作用的影响 （A ）开环有； （B ）闭环有； (C ）都没有； （D ）都有。
控制工程基础练习题94题及答案(15页).
控制工程基础练习题一、单项选择题 1. 图示系统的阶次是 （ ）A 1阶；B 2阶；C 3阶；D 4阶。
2. 控制系统能够正常工作的首要条件是 （ ）A 稳定；B 精度高；C 响应快；D 抗干扰能力强。
3. 在图中，K 1、K 2满足什么条件，回路是负反馈？ （ ）A K 1>0，K 2>0B K 1<0，K 2<0C K 1>0，K 2<0D K 1<0，K 2=04. 通过直接观察，下列闭环传递函数所表示的系统稳定的一个是 （ ）As s s s s +-+=Φ234)5(10)(； B )4)(1(1)(2-++=Φs s s s ； C34)5(10)(3+++=Φs s s s ； D)1()3(10)(2++=Φs s s 。
5. 已知系统开环传递函数为)2)(1(1)(++=s s s s G ，其高频段的相位角为 （ ）A 0°；B －90°；C －180°；D －270°。
6. 在控制系统下列性能指标中，表示快速性的一个是 （ ） A 振荡次数； B 延迟时间； C 超调量； D 相位裕量。
7. 某典型环节的输入输出关系曲线是一条经过坐标原点的直线，那么该典型环节是 （ ）A 比例环节；B 振荡环节；C 微分环节；D 积分环节。
8. 控制系统的超调量与下列哪个因素有关？ （ ）A 稳态误差；B 稳定性；C 系统阻尼；D 开环增益。
9. 如果二阶系统的无阻尼固有频率为8Hz ，阻尼比为0.5，允许误差为2%，那么，该系统对单位阶跃输入的响应具有的过渡过程时间为 （ ）A 0.5s ；B 1s ；C 2.5s ；D 5s 。
10. 从线性系统的频率特性来看，下列说法正确的是 （ ）A 相对于输入信号而言，输出信号的幅值和相位都没有变化；B 相对于输入信号而言，输出信号的幅值增大相位滞后；C 相对于输入信号而言，输出信号的幅值和相位都有变化，变化规律取决于系统的结构和参数；D 相对于输入信号而言，输出信号的幅值改变但相位不变。
“控制工程基础”大作业
“控制工程基础”课程大作业一．题目：下图所示为打印机中打印轮控制系统的原理图。
系统由打印轮(负载)、直流电动机及用于速度反馈与位置反馈的增量编码器等组成。
1.对于编码器-误差检测器，有)()()(t t t o i e θθθ-=)()(t K t e e s θ=式中：-s K 编码器增益。
2.在位置控制方式中，处理器把编码器的输出与给定参考位置信号进行比较，再送出其偏差信号。
对于增益为A K 的功率放大器，有)()(t e K t e A a =对于永磁直流电动机，有⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=+==-=+)()()()()()()()()()()(t T t B dt t d J t i K t T t K t e t e t e t i R dt t di L M M M a T M M b b b a a a a aωωω 式中：-b K 电动机反电动常数；-T K 电动机转矩常数；-M ω电动机转速； -M T 电动机输出转矩；-J 折算到电动机轴上的总转动惯量；-B 折算到电动机轴上的总粘性阻尼系数。
电动机输出量为：)()(),()(t t t dtt d M o M M θθωθ== 二．问题1. 请画出以)(t i θ为输入，)(t o θ为输出的系统动态结构图，进而自行选取一组参数写出系统的数学模型（传递函数，三阶）；2. 当0≈a L 时，重新求出系统简化的数学模型（传递函数，二阶）；3. 应用matLab 软件分析该二阶系统在不同参数模型下的单位阶跃响应曲线，从而分析系统的动态性能（N M t t t p s p r ,,,,等）；4. 应用matLab 软件对该二阶系统在不同参数模型下进行稳态分析（主要分析稳态误差）；5. 应用matLab 软件对该二阶系统在不同参数模型下进行频域分析（主要应用Bode 图进行分析，分析其稳定裕量）；6. 如参数模型不稳定或虽然稳定但性能指标（动态性能指标和稳态性能指标）不满足要求时，通过加入PID 控制使其稳定或满足性能指标要求，从而完成PID 校正设计。
控制工程基础吉林大学,网络教育,大作业答案
一简答题（每小题10分，共50分）1. 已知系统的传递函数写出极点和零点答：s+a=0 s=-a 时零点 （s+b ）(s+1)(s+5)=0 s=-b 或s=-1或s=-5 时极点2. 已知系统开环传递函数 ，写出开环增益和系统的型别。
答：开环增益是每个因式的常数项都为1，由此得到：)12.0)(1)(11.0(5)1(10++++s s s s a ，所以开环增益是2510=。
系统型别直接看开环传递函数的分母中包含积分项s 的阶数，此题中s 阶数为1，故型别为1型。
3. 有哪些建立控制系统数学模型的方法？答：建立控制系统的数学模型有两种基本方法：一种是根据控制系统内部的运动规律,分析各种变量间的因果关系而建立起来的系统的数学模型。
这种方法称为机理建模或理论分析法；另一种方法则是根据实际测试的数据或计算数据，按一定的数学方法，归纳出系统的数学模型，这种方法称为系统辨识法或试验分析法。
在对控制系统的运动机理、内部规律比较了解的情况下，适合应用机理建模法。
用这种方法建立的数学模型,能科学地揭示系统内部及外部的客观规律，因而代表性强，适应面广。
在系统运动机理复杂很难掌握其内在规律的情况下，往往需要按系统辨识的方法得到系统的数学模型，这种模型是根据具体对象而得出的，因而适应面较窄,通用性差。
4. 什么是控制系统的数学模型？答：控制系统的数学模型主要是指描述控制系统及其各组成部分特性的微分方程、状态空间表达式、差分方程、传递函数、频率特性以及基于神经网络、模糊理论而建立的模型等。
5. 什么是香农采样定理？答：香农采样定理:如果模拟信号(包括噪声干扰在内)频谱的最高频率为fmax,只要按照采样频率f>=2fmax 进行采样,那么采样信号就能惟一地复观.二 综合分析题（每小题25分，共50分）1. 设单位反馈系统的开环传递函数为试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：(1)相角裕度 ；(2)在单位斜坡输入下的稳态误差(3)截止频率2. 已知单位负反馈系统的开环传递函数G0（s）=，要求该系统在r（t）=Rt信号作用下稳态误差e ss（∞）=0，试设计串联校正环节。
控制工程基础大作业
控制工程基础大作业第一篇：控制工程基础大作业控制工程基础（B）大作业一、查阅相关资料，撰写读书报告通过广泛的资料查阅，以论文形式就控制领域发展状况提交相关读书报告，以培养学生文献检索和阅读能力。
要求：至少阅读5篇2008年以后的文献资料，并在上交时附上相应的参考文献或网址，阅读报告的字数不得少于3000汉字。
二、应用Matlab软件绘制Nyquist图及Bode图1、自己从教材上的例题或者课后作业中选择一个系统，绘制其Bode图。
2、已知系统的开环传递函数为G(s)=100k，用Matlab分s(s+5)(s+10)别绘制k=1,8,20时系统Nyquist 图，并判断系统的稳定性。
试分析k对系统稳定性的影响。
三、控制系统典型环节性能分析熟悉Matlab软件Simulink的基本使用方法，利用Simulink建立各典型环节的仿真模型，并通过仿真得到各典型环节的单位阶跃响应曲线，给出各典型环节相关参数变化对典型环节动态性能的影响。
要求：每个学生的文件名包括姓名、班级和学号（1~2位数字）。
该部分主要是考察大家的自学能力，网上有很多资料可下载、查阅。
大作业以报告形式撰写，由各班长(或者学习委员)负责收齐电子文档，并于6月12日上交，其中电子文档以班为单位打包后发送至邮箱：*****************附：本课程成绩评定方法考勤、课堂表现、平时作业、实验报告、大作业及期末考试相结合，其中：考勤、课堂表现、平时作业与实验报告占20%，大作业占20%，期末考试成绩占60%。
任课教师：江老师2013年5月第二篇：控制工程基础试卷序号一、试写出图示机械装置（物体与地面无摩擦）在外力F作用下的运动（微分）方程，并求该系统的传递函数Y0(s)/F(s)。
（10分）二、试求图示框图的传递函数C(s)/R(s)（方法不限，10分）。
序号三、某单位负反馈控制系统如图。
已知K=4，设输入信号为单位阶跃函数，求：（15分）（1）闭环传递函数C(s)/R(s)；（2）单位阶跃响应c(t)（3）调整时间ts；（4）最大超调量。
控制工程基础大作业(1)
控制工程基础大作业MATLAB软件应用2019年秋季学期专业名称：机械设计制造及其自动化专业班级：机设176 姓名：学号：成绩：授课教师：一、教学目的：使学生能够掌握现代工程工具MATLAB软件使用的基本方法，能够应用MATLAB软件对控制系统进行建模及性能分析。
二、内容要求：1.控制系统建模（1）确定所研究的闭环反馈控制系统，清晰表述系统的具体工作原理及参数条件；（同学们可以通过查阅相关的文献资料、生活或者工程实践中的实际案例确定自己所研究的闭环反馈控制系统）（2）绘制闭环反馈控制系统的职能方框图、函数方框图，并建立系统的传递函数形式的数学模型。
2．应用MATLAB软件进行控制系统性能分析针对所选定的闭环控制系统，应用MATLAB软件完成以下工作：（1）控制系统频域特性分析分别使用nyquist函数和bode函数绘制系统的开环奈奎斯特图和开环波德图，并附程序清单。
（2）控制系统稳定性分析判定控制系统的稳定性，并进行控制系统相对稳定性分析，计算稳定性裕量，并附程序清单。
（3）控制系统时域特性分析使用step函数绘制控制系统的单位阶跃响应曲线，分析控制系统响应的快速性指标，分析比较结构参数变化对系统性能的影响，并附程序清单。
三、作业书写注意事项：1．封皮格式按照此模板内容，不必更改，完整填写相应的个人信息；2．正文按照第二部分内容要求的顺序分项书写，给出运行结果并附上完整的编写程序清单（同时提交电子版程序）；3．本模板及要求保留，另起一页书写正文的内容成果，A4纸双面打印，左侧装订；4．杜绝抄袭，如果雷同，按照零分计；5．抽查答辩，采用百分制记分，占期末总评成绩的10%。
《控制工程基础》MATLAB大作业评分标准1. 控制系统建模数控直线运动工作台位置控制系统原理图该系统主要功能是接收数控装置的指令来控制电机驱动机床的各运动部件，准确地控制工作台的速度和位置，广泛地用于对坐标尺寸的精度有极高要求的工件的加工。
吉大14秋学期《控制工程基础》在线作业一答案
吉大14秋学期《控制工程基础》在线作业一
单选题多选题判断题
一、单选题（共14 道试题，共56 分。
）
1. 若系统传递函数G(s)的所有零点和极点均在S平面的（）时，则该系统称为最小相位系统。
A. 上半平面
B. 下半平面
C. 左半平面
D. 右半平面
-----------------选择：C
2. 一阶系统的传递函数为15/(4s+5),则系统的增益K和时间常数T依次为（）。
A. 3.75，1.25
B. 3，0.8
C. 0.8,3
D. 1.25,3.75
-----------------选择：B
3. 一阶系统K/（1+Ts）的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为（）。
A. K/T
B. KT
C. -K/T2
D. K/T2
-----------------选择：C
4. 二阶系统的传递函数为G(s)=3/（4s2+s+100）,其无阻尼固有频率ωn是（）。
A. 10
B. 5
C. 2.5
D. 25
-----------------选择：B
5. 设ωc为幅值穿越(交界)频率，φ(ωc)为开环频率特性幅值为1时的相位角，则相位裕度为（）。
A. 180°-φ(ωc)
B. φ(ωc)
C. 180°+φ(ωc)
D. 90°+φ(ωc)
-----------------选择：C
6. 当系统已定，并且输入已知时，求出系统的输出并通过输出来研究系统本身的有关问题称为（）。
A. 最优控制
B. 系统辨识
C. 系统分析。
西南交《控制工程基础》离线作业
西南交《控制⼯程基础》离线作业控制⼯程基础第1次作业⼀、单项选择题(只有⼀个选项正确，共31道⼩题)1. 控制论的中⼼思想是(B )(A) 系统是由元素或⼦系统组成的(B) 机械系统与⽣命系统乃⾄社会经济系统等都有⼀个共同的特点,即通过信息的传递、加⼯处理,并利⽤反馈进⾏控制(C) 有些系统可控,有些系统不可控(D) 控制系统有两⼤类,即开环控制系统和闭环控制系统2. 闭环控制系统中( C)反馈作⽤.(A) 依输⼊信号的⼤⼩⽽存在(B) 不⼀定存在(C) 必然存在(D) ⼀定不存在3. 控制系统依不同的反馈情况可分为不同的类型，以下（ B ）的分类是正确的。
(A) 线性系统和离散系统(B) 开环系统和闭环系统(C) 功率放⼤系统和⼈⼯控制系统(D) 数字系统和计算机控制系统4. 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) 正反馈就是输⼊信号与反馈信号相加(C) 反馈都是⼈为加⼊的(D) 反馈是输出以不同的⽅式对系统作⽤5. 开环控制系统的控制信号取决于（ D ）(A) 系统的实际输出(B) 系统的实际输出与理想输出之差(C) 输⼊与输出之差(D) 输⼊6. 机械⼯程控制论的研究对象是( D)(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) ⾃动控制机床的控制论问题(D) 机械⼯程领域中的控制论问题7. 对于控制系统,反馈⼀定存在于(C )中(A) 开环系统(B) 线性定常系统(C) 闭环系统(D) 线性时变系统8. 以下关于信息的说法正确的是( B)(A) 不确定性越⼩的事件信息量越⼤(B) 不确定性越⼤的事件信息量越⼤(C) 信号越⼤的事件信息量越⼤(D) 信号越⼩的事件信息量越⼤9. 以下关于系统模型的说法正确的是(B )(A) 每个系统只能有⼀种数学模型(B) 系统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10. 机械⼯程控制论所研究的系统( D)(A) 仅限于物理系统(B) 仅限于机械系统(C) 仅限于抽象系统(D) 包括物理系统和抽象系统11. 学习机械⼯程控制基础的⽬的之⼀是学会以(A )的观点对待机械⼯程问题(A) 动⼒学(B) 静⼒学(C) 经济学(D) ⽣物学12. 机械系统、⽣命系统及社会和经济系统的⼀个共同的本质特性是( B)(A) 都是由元素组成的(B) 通过信息的传递、加⼯处理并利⽤反馈来控制(C) 都是可以控制的(D) 都存在微分环节13. 机械系统之所以表现动态特性,主要原因是(D )(A) 机械系统是由机械部件组成的(B) 存在阻尼元件(C) 存在弹性元件(D) 存在内反馈14. 闭环控制系统的特点是系统中存在(C )(A) 执⾏环节(B) 运算放⼤环节(C) 反馈环节(D) ⽐例环节15. 闭环⾃动控制的⼯作过程是(C )(A) 测量系统输出的过程(B) 检测系统偏差的过程(C) 检测偏差并消除偏差的过程(D) 使系统输出不变的过程16. 系统和输⼊已知,求输出,并对系统动态特性进⾏研究,称为( B)(A) 系统综合(B) 系统分析(C) 系统辨识(D) 系统设计17. 以下关于系统的说法错误的是(B )(A) 系统是由元素和⼦系统组成的(B) 系统的特性仅取决于组成系统的元素(C) 系统具有动态特性(D) 系统内存在信息的传递和转换18. 开环控制系统的特点是(D )(A) 不能实现计算机控制(B) 存在信息的反馈(C) 容易引起不稳定(D) 结构简单,成本低19. 对控制系统的⾸要要求是(C )(A) 系统的经济性(B) 系统的⾃动化程度(C) 系统的稳定性(D) 系统的响应速度20. 在下列系统或过程中,不存在反馈的有(C )(A) 抽⽔马桶(B) 电饭煲(C) 并联的电灯(D) 教学过程21. 以下关于系统数学模型的说法正确的是（D ）(A) 只有线性系统才能⽤数学模型表⽰(B) 所有的系统都可⽤精确的数学模型表⽰(C) 建⽴系统数学模型只能⽤分析法(D) 同⼀系统可以⽤不同形式的数学模型进⾏表⽰22. 关于叠加原理说法正确的是（ C）(A) 对于作⽤于系统同⼀点的⼏个作⽤才能⽤叠加原理求系统的总输出(B) 叠加原理只适⽤于线性定常系统(C) 叠加原理只适⽤于线性系统(D) 叠加原理只适⽤于所有系统23. 关于线性系统说法正确的是（C ）(A) 都可以⽤传递函数表⽰(B) 只能⽤传递函数表⽰(C) 可以⽤不同的模型表⽰(D) 都是稳定的24. 系统的传递函数（ A）(A) 与外界⽆关(B) 反映了系统、输⼊、输出三者之间的关系(C) 完全反映了系统的动态特性(D) 与系统的初始状态有关25. 以下⼏个微分⽅程表⽰的系统中，属于线性定常系统的是（ C）(A)(B)(C)(D)26. 对于⼀个线性系统，（C ）(A) 不能在频域内判别其稳定性(B) 不能在时域内判别其稳定性(C) 若有多个输⼊，则输出是多个输⼊共同作⽤的结果(D) 每个输⼊所引起的输出不可单独计算27. 系统数学模型是指（ C）的数学表达式(A) 输⼊信号(B) 输出信号(C) 系统的动态特性(D) 系统的特征⽅程28. 以下传递函数属于振荡环节的是（C ）(A)(B)(C)(D)29. 已知闭环系统传递函数⽅框图如下，则系统的传递函数为（C）(A)(B)(C)(D)30. 系统如图所⽰，以下传递函数中，错误的是（C ）(A)(B)(C)(D)31. 以下关于线性系统时间响应的说法正确的是（ C）(A) 时间响应就是系统输出的稳态值(B) 由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成(C) 由强迫响应和⾃由响应组成(D) 与系统初始状态⽆关控制⼯程基础第2次作业⼀、单项选择题(只有⼀个选项正确，共32道⼩题) 1.答案：A(A)(B)(C)(D)2.答案：B(A) 8(B) 2(C) 7(D) 3.53.答案：A(A) 0.25(B) 0.5(C) 1(D) 24. ⼆阶⽋阻尼系统的上升时间为（ C）(A) 系统的阶跃响应曲线第⼀次达到稳态值的98％的时间(B) 系统的阶跃响应曲线达到稳态值的时间(C) 系统的阶跃响应曲线第⼀次达到稳态值的时间(D) 系统的阶跃响应曲线达到稳态值的98％的时间5. 以下⼆阶⽋阻尼系统性能指标只与其阻尼⽐有关的是（D）(A) 上升时间(B) 峰值时间(C) 调整时间(D) 最⼤超调量6. 以下关于系统稳态偏差的说法正确的是（C ）(A) 稳态值只取决于系统结构和参数(B) 稳态偏差只取决于系统输⼊和⼲扰(C) 稳态偏差与系统结构、参数、输⼊和⼲扰等有关(D) 系统稳态偏差始终为07. 单位反馈系统的开环传递函数为,则在单位斜坡输⼊下的稳态误差为（D ）(A) 500(B) 1/500(C) 100(D) 0.018. 以下系统中存在主导极点的是（D ）。
控制工程基础 作业
控制工程基础(L 变换基础) 综合练习一班级 学号 姓名 成绩1 已知f(t)，求F(s)t Tet f 11)()1(--=)2cos 1(03.0)()2(t t f -=)35sin()()3(π+=t t ft e t f t 12cos )()4(4.0-=2 已知 F(s) ，求 f(t)1152)1(22)s(s s s F(s)++-=s s sF(s)178(2)2++=100120211)(323+++=s s s F(s)s s )s(s s s F(s))42(2823)(422+++++=))(s s(s s F(s)2132)(5+++=控制工程基础(数学模型) 综合练习二班级 学号 姓名 成绩1 求)22(1)(2+++=s s s s s X 拉氏变换式的原函数。
2 已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t te e t c --+-=221)(，试求系统的传递函数和脉冲响应。
3 飞机俯仰角控制系统结构图如图2-32所示，试求闭环传递函数)()(s Q s Q r c 。
4 试用结构图等效化简求图2-32所示各系统的传递函数)()(s R s C 。
5 已知控制系统结构图如图2-34所示，求输入()31()r t t =⨯时系统的输出)(t c 。
控制工程基础(时域分析) 综合练习三班级 学号 姓名 成绩一、填空1、描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做 。
2、在初条件为零时， 与 之比称为线性系统的传递函数。
3、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 和非线性控制系统。
4、若前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ），则开环传递函数 为 ___________________。
5、函数 f(t)=te54- 的拉氏变换式是____________。
6、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数 ，结构 ，与输入 ；不同的物理系统， 有相同的传递函数，传递函数与初始条件。
《控制工程基础》课后作业解答
1-3解：1)工作原理：电压u2反映大门的实际位置，电压u1由开（关）门开关的指令状态决定，两电压之差△u ＝u1－u2驱动伺服电动机，进而通过传动装置控制大门的开启。
当大门在打开位置，u2＝u 上：如合上开门开关，u1＝u 上，△u ＝0，大门不动作；如合上关门开关，u1＝u 下，△u<0，大门逐渐关闭，直至完全关闭，使△u ＝0。
当大门在关闭位置，u2＝u 下：如合上开门开关，u1＝u 上，△u>0，大门执行开门指令，直至完全打开，使△u ＝0；如合上关门开关，u1＝u 下，△u ＝0，大门不动作。
2)控制系统方框图1-4解：1)控制系统方框图2)工作原理：a)水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球顶杆的长度给定，杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。
当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），通过杠杆机构使进水阀的开度增大（减小），进入水箱的水流量增加（减小），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），进水阀开度增大（减小）量减小，直至达到新的水位平衡。
此为连续控制系统。
b) 水箱是控制对象，水箱的水位是被控量，水位的给定值h ’由浮球拉杆的长度给定。
杠杆平衡时，进水阀位于某一开度，水位保持在给定值。
当有扰动（水的使用流出量和给水压力的波动）时，水位发生降低（升高），浮球位置也随着降低（升高），到一定程度后，在浮球拉杆的带动下，电磁阀开关被闭合（断开），进水阀门完全打开（关闭），开始进水（断水），水位升高（降低），浮球也随之升高（降低），直至达到给定的水位高度。
随后水位进一步发生升高（降低），到一定程度后，电磁阀又发生一次打开（闭合）。
此系统是离散控制系统。
2-1解：b) 确定输入输出变量x1,x2 )(212dtdx dt dx B kx -= 得到一阶微分方程：dtdxB kx dt dx B122=+ （c ）确定输入输出变量（u1，u2） 22111R i R i u += 222R i u = ⎰-=-dt i i C u u )(11221 得到一阶微分方程：1121221222)1(u R Rdt du CR u R R dt du CR +=++d)确定输入输出变量x1,x2 )()(2112122x x k dtdx dt dx B x k -+-= 得到一阶微分方程：1112212)(x k dtdxB x k k dt dx B+=++ （e ）确定输入输出变量（u1，u2）⎰++=i d t CiR iR u 1211121R u u i -=消去i 得到一阶微分方程：Cudt du R C u dt du R R 1122221)(+=++f) 确定输入输出变量x1,x2 )()(211322x x k x x k -=- )(3223x x k dtdx B-= 消去x3得到一阶微分方程：1112121221)1(x k dtdx k k B x k dt dx k k B +=++得到一阶微分方程：1112212)(x k dtdxB x k k dt dx B +=++2-2解：1）确定输入、输出变量f(t)、x 22）对各元件列微分方程：222213311111122222232121311;)(;)()()()()()(x K f dt x x d B f dtdxB f x K f dt t x d m f f f dt t x d m t f t f t f t f K B B K B K B B B K =-====--=--- 3）拉氏变换：)()()()]()([)()]()([)()()(22222222131212131111s X s m s sX B s X K s X s X s B s X s m s X s X s B s sX B s X K s F =---=----4）消去中间变量：)()()()(23223232131123s X sB s m s B K s B s m s B K s B s sX B s F ++++++=+5）拉氏反变换：dtdfB x K K dt dx B K B K B K B K dtx d K m m K B B B B B B dt x d m B m B m B m B dt x d m m s s 3221232123121222212122131323132122142421)()()(=++++++++++++++2-3解：（2）2112+-+s s t t e e 22--- （4）2)1(13111914191+++-+s s st t t te e e ---+-3191914 （5）2)1(1)1(2)2(2+-+++-s s s t t t te e e ----+-222 （6）s s s s s 5.2124225.04225.022++-+⨯⨯-+⨯- 5.222s i n 2c o s 5.0+----t e t t 2-5解：1)D(s)=0,得到极点：0,0,-2,-5M(s)=0,得到零点：－1，∞+，∞+，∞+ 2) D(s)=0,得到极点：－2，－1，－2 M(s)=0,得到零点：0，0，－1 3) D(s)=0,得到极点：0，231j +-，231j -- M(s)=0,得到零点：－2，∞+，∞+4) D(s)=0,得到极点：－1，－2，∞- M(s)=0,得到零点：∞+ 2-6解：确定2-8解：1）a ）建立微分方程dtt dx Bt f t f t x t x k t f t x k t f t f bat f t f t f t f t x m B k k k i k k )()()())()(()()()()()()()()()(202201121==-===--=∙∙b)拉氏变换)()())()(()()()()()()()()()(20220112102s BsX s F s X s X k s F s X k s F s F bas F s F s F s F s X ms k k k i k k =-===--=c)画单元框图（略） d)画系统框图2)a)建立微分方程：dt t dx B t f dt t x t x d B t f t x t x k t f t f t f t f t x m oB o i B i k B B k )()())()(()())()(()()()()()(22110210=-=-=-+=∙∙b)拉氏变换：)()())()(()())()(()()()()()(02211212s sX B s F s X s X s B s F s X s X k s F s F s F s F s X ms B o i B o i k B B k o =-=-=-+=c)绘制单元方框图（略） 4)绘制系统框图2-11解：a)1212321232141H G G H G G H G G G G G -+++(要有具体变换过程)b)))((1)(214321214321H G G G G H G G G G G G -++++ (要有具体变换过程)2-14解：(1)321232132132101111)()(K K K s Ts K K K TsK s K K Ts K s K K s X s X i i ++=+++==φ 321243032132132103402)(111)(1)()()(K K K s Ts s K K s G K K K TsK s K K Ts K s K K s G Ts K K s N s X s n ++-=+++++-==φ(2)由于扰动产生的输出为：)()()()()(321243032102s N K K K s Ts sK K s G K K K s N s s X n ++-==φ 要消除扰动对输出的影响，必须使0)(02=s X 得到：0)(430321=-s K K s G K K K 得到：2140)(K K sK s G =3-1解：1)法一：一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法二：求出一阶惯性环节的单位阶跃时间响应，代入，求出。
西工大2020年4月《控制工程基础》作业机考参考答案
西工大2020年4月《控制工程基础》作业机考参考答案试卷总分:100 得分:90要答案：wangjiaofudao一、单选题(共50 道试题,共100 分)1.传递函数只与系统自身的（）有关，而与系统的输入、输出形式无关。
A.脉冲函数B.斜坡函数C.结构参数D.传递参数正确答案:C2.（）法主要用于非线性系统的稳定性分析、自激振荡分析及自振荡频率和振幅的计算。
A.实值函数B.矩阵函数C.代数函数D.描述函数正确答案:D3.微分环节的对数幅频与积分环节的（）互为镜像。
A.零分贝线B.0<sup>o</sup>线C.相频曲线D.等分贝线正确答案:A4.系统在扰动作用下的稳态误差数值反映了系统的（）能力。
A.抗干扰B.平稳性C.快速性D.调节时间正确答案:A5.对于理想继电特性，在（）信号输入时，其输出是一个与输入正弦函数同频率的周期方波。
A.正切B.正弦C.余切D.余弦正确答案:6.系统的稳定性只与闭环（）点位置有关。
A.极B.零C.正D.负正确答案:7.对于5%的误差带，当阻尼比为（）时，调节时间最短，即快速性最好，同时平稳性也较好，故把其称为最佳阻尼比。
A.0.404B.0.505C.0.606D.0.707正确答案:8.系统开环对数幅频特性曲线与（）线的交点频率称为系统的截止频率。
A.0<sup>o</sup>B.数轴C.零分贝D.等分贝正确答案:9.实轴上根轨迹区段右侧的开环实数零、极点数之和应为（）。
A.函数B.奇数C.偶数D.负数正确答案:10.典型输入信号中，单位阶跃函数的时域表达式为（）。
A.1/sB.1（t）C.1/s<sup>2</sup>D.s正确答案:11.乃奎斯特判据是一种应用（）曲线来判别闭环系统稳定性的判据。
A.开环频率特性B.闭环频率特性C.幅相频率特性D.数轴正确答案:12.串联迟后校正的作用主要在于提高系统的（）系数，从而改善系统的稳态性能。
控制工程基础习题及解答
第一章习题及答案例1-1根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a，b与c，d用线连接成负反馈状态；(2) 画出系统方框图。
解（1）负反馈连接方式为：db↔；a↔，c（2）系统方框图如图解1-1 所示。
例1-2题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。
题1-2图仓库大门自动开闭控制系统解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。
与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1-2所示。
例1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。
题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。
此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。
这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。
当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。
《控制工程基础》第一阶段在线作业(自测)
试题1．第1题单选题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、一样高标准答案：B您的答案：题目分数：12此题得分：0.0批注：2．第2题单选题对于系统抗干扰能力：A、开环强B、闭环强C、都强D、都不强标准答案：B您的答案：题目分数：12此题得分：0.0批注：3．第3题单选题A、B、C、D、标准答案：A您的答案：题目分数：12此题得分：0.0批注：4．第4题单选题A、B、C、D、标准答案：C您的答案：题目分数：12此题得分：0.0批注：5．第5题判断题设计控制系统的基本要求：可靠、精确、实用。
标准答案：错误您的答案：题目分数：6此题得分：0.0批注：6．第6题判断题瞬态响应就是系统在某一输入信号的作用下，其输出量在时间趋于无穷大时的输出状态。
标准答案：错误您的答案：题目分数：7此题得分：0.0批注：7．第7题判断题稳定裕量包括：相位裕量r，幅度裕量Kg。
标准答案：正确您的答案：题目分数：6此题得分：0.0批注：8．第8题判断题按照有无反馈测量装置分类，控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。
标准答案：正确您的答案：题目分数：6此题得分：0.0批注：9．第9题判断题控制系统的误差信号是指：标准答案：错误您的答案：题目分数：6此题得分：0.0批注：10．第10题判断题做为一个典型的反馈控制系统应该包括给定元件、反馈元件、比较元件、放大元件、执行元件、及校正元件等。
标准答案：正确您的答案：题目分数：7此题得分：0.0批注：11．第11题判断题反馈就是由检测装置把输入信号的全部或部分返回输入端，使之与输入量进行比较的过程。
标准答案：错误您的答案：题目分数：7此题得分：0.0批注：12．第12题判断题对于控制系统的一个共同要求，一般可归结为稳定、准确和快速。
标准答案：正确您的答案：题目分数：7此题得分：0.0批注：试卷总得分：0.0试卷总批注：。
西北工业大学2020春机考《控制工程基础》作业1答案42131
西北工业大学2020春机考《控制工程基础》作业1单选题1.通常以（）评价系统单位阶跃响应的稳态精度。
A.超调量B.调节时间C.稳态误差D.延迟时间答案：C2.系统开环对数幅频特性曲线与（）线的交点频率称为系统的截止频率。
A.0oB.数轴C.零分贝D.等分贝答案：C3.稳定环节相角的绝对值（）不稳定环节相角的绝对值。
A.大于B.小于C.等于D.无法比较答案：B4.单位脉冲函数的拉氏变换式等于1；单位阶跃函数的拉氏变换式等于（）。
A.0B.1C.sD.1/s答案：D5.微分环节的对数幅频与积分环节的（）互为镜像。
A.零分贝线B.0o线C.相频曲线D.等分贝线答案：A6.（）法主要用于非线性系统的稳定性分析、自激振荡分析及自振荡频率和振幅的计算。
A.实值函数B.矩阵函数C.代数函数D.描述函数答案：D7.微分环节的对数幅频特性曲线为一条在ω（）处通过零分贝线的直线，其斜率为20dB/dec。
A.0B.1C.-1D.无穷大答案：B8.乃奎斯特判据是一种应用（）曲线来判别闭环系统稳定性的判据。
A.开环频率特性B.闭环频率特性C.幅相频率特性D.数轴答案：A9.一般情况下，超调量愈（），系统的瞬态响应震荡的愈厉害。
A.大B.小C.不变D.不确定答案：A10.系统的稳定性只与闭环（）点位置有关。
A.极B.零C.正D.负答案：A11.通常把用二阶微分方程描述的系统称为（）系统。
A.一阶B.二阶C.三阶D.四阶答案：B12.若开环系统稳定要使闭环系统稳定的充分必要条件是系统开环幅相频率特性曲线不包围（）点。
A.（0，j1）B.（0，j0）C.（1，j0）D.（-1，j0）答案：D13.反馈控制系统的传递函数可以在（）下对描述系统的微分方程进行拉氏变换后求得。
A.零初始条件B.无穷大初始条件C.随机条件D.无确定条件答案：A14.典型输入信号中，单位阶跃函数的时域表达式为（）。
A.1/sB.1（t）C.1/s2。