《机电控制工程基础》综合练习概念题解析
一、填空
1. 自动控制就是 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律 。
(没有，运行或变化)
2．系统的稳定性取决于 。（系统闭环极点的分布）
3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 地返回到输入端。（全部或部分）
4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的
系统称之为 。（随动系统）
5. 在 下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的 。
（零初始条件，传递函数）
6. 单位积分环节的传递函数为 。（1/s ）
7．一阶系统1
1+Ts ，则其时间常数为 。（T ） 8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为 。（s s W )
(）
9．单位负反馈系统开环传函为)
1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ= 、无阻尼自振荡角频率ωn 为 ，调节时间ts （5％）为 秒。（0.167,3,6）
10．反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)
输入端，这就是反馈信号。当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作
用时叫 。反之，符号相反抵消输入信号作用时叫 。（正反馈, 负反馈）
11．Ⅰ型系统 地跟踪单位斜坡输入信号。（无静差）
12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 ，相频特性的
数学表达式是 。(2ω,90o)
13.单位反馈系统的开环传递函数为)
3)(2()(*
++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 。(3) 14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则
该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。
(G(s)H(s)，)()(1)
(s H s G s G +)
15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。(22
s )
16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)
2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。(Ⅰ, 2)
17．线性系统的稳态误差取决于 和 。(系统自身结
构与参数,外输入)
18.自动控制技术一大特点是能提高 。(劳动生产率)
19. 对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加时，输出量的 过程不一定是
衰减振荡。(暂态)
20．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时， 的 过程
可能出现单调过程。 (输出量, 暂态)
21． 是指要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。(被控制对象)
22. 单位负反馈系统的开环传递函数为)
1(2)(+=s s s G ，系统的开环极点
为 ，闭环极点为 。(0, -1, 272
1j ±-) 23.系统的闭环传递函数为1
1)(2++=s s s G ，则闭环特征方程为 。(012=++s s ) 24.频率响应是线性系统在 信号输入下的稳态输出响应。(正弦)
25．传递函数)28)(2(3)(+++=
s s s s s G 的零点为 ，极点为 。(-3,0,-2,-0.25)
26． 系统的开环传递函数为)
2(+s s K 则该系统有 个极点，有 条根轨迹分支。(2,2)
27．已知线性系统的输入为单位阶跃函数，系统传递函数为G(s)，则输出Y (s)的正确表达
式是 。(
s s G s Y )()(=
) 28．二阶系统的两个极点为位于S 左半平面的共轭复根，则其在阶跃输入下的输出响应表现
为 。(衰减振荡)
29. 某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为 。(等幅振荡)
30．传递函数()s
s G 1=表示 环节。(积分) 31. 对于负反馈结构的系统，其前向通道传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则
系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。(()()G s H s ；
)()(1)
(s H s G s G +)
32. 系统的传递函数为
)3()1(2++s s s ，则该系统零点为 ，极点为 。(－1;0，－3)
33. 某环节的传递函数为3
1+s ，此为一个 环节。(惯性) 34． 惯性环节的时间常数越小，系统的快速性越 。(好)
35． 单位脉冲函数的拉氏变换为 。( 1 )
36. 若一个动态环节的传递函数乘以1/s ，说明对该系统串联了一个 环节。(积分)
37. 一阶系统阶跃响应的快速性和其 时间常数 有关。时间常数T 越大，响应速度
越 。(慢)
38.控制系统的基本要求可归结为 、准确性和快速性。 (稳定性)
39．系统的根轨迹起始于 ，终止于 。 (开环极点, 开环零点)
40. 若一个动态环节的传递函数乘以1/s ，说明对该系统串联了一个 环节。(积分)
41． 任何物理系统的特性，精确地说都是 的，但在 范围内，可以将非线性
特性线性化。 (非线性, 误差允许 )
42. 自动控制中的基本的控制方式有 、 和复合控制。(开环控制, 闭环控制)
43.对于单位负反馈系统，其开环传递函数为G(s)，则闭环传递函数为 。()(1)
(s G s G +)
44．某单位负反馈系统的开环传递函数为)
2(2)(2+=
s s s G ，则此系统在单位阶跃函数输入下的稳态误差为 。(0)
45.一阶系统的传递函数为1
51+s ，则其时间常数为 。(5) 46．PI 校正为 校正。(滞后)
47.奈氏图上的单位圆与Bode 图上 分贝线 相对应，奈氏图上的负实轴对应于对
数相频特性图上的 线。（0，－180°）
48．一阶系统的传递函数为1
22)(+=s s G ，其时间常数为 。(2) 49． 若二阶系统的阻尼比为0.65，则系统的阶跃响应为 。(衰减振荡) 50. PD 校正为 校正。(超前) 51． 某系统的传递函数是()s e s s G τ-+=
121，则该可看成由 环节串联而成。(惯性、延时)
52. 系统的开环传递函数为()()()
M S G S N S =，则闭环特征方程为 。(()()0M S N S += )
53.频率特性是线性系统在 输入作用下的稳态响应。(正弦信号)
54.频率特性包括 特性和 特性。(幅频,相频)
55.系统的传递函数())
4)(1(52++=s s s s G ，其系统的增益和型次为 ， 。(5/4，2) 56．已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则正确的关系是 。
（)()()(s X s G s Y ?=）
57.两个二阶系统具有相同的超调量，则这两个系统具有大致相同的 。（阻尼比）
58.惯性环节的对数幅频特性的高频渐近线斜率为 。（－20dB/dec ）
59.在单位阶跃输入下，Ⅰ型系统的给定稳态误差为 。（0）
60.某单位负反馈系统的开环传递函数为)
2()1(100)(++=s s s s G ，则该系统是 型系统。（Ⅰ） 二、判断
1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。 正确
2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。 正确
3．如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响时，
这样的系统就称为开环控制系统。 正确
4．凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路，即输出量对控制作用能有直接影响的系统，
叫做闭环系统。 正确
5．无静差系统的特点是当被控制量与给定值不相等时，系统才能稳定。 错误
6．对于一个闭环自动控制系统，如果其暂态过程不稳定，系统可以工作。 错误
7．叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。 正确
8．线性微分方程的各项系数为常数时，称为定常系统。 正确
9．劳斯稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。 （正确 ）
10. 微分环节传递函数为5s ，则它的幅频特性的数学表达式是5ω，相频特性的数学表达式
是- 90o 。 错误
11．一个线性定常系统是稳定的,则其闭环极点均位于s 平面的左半平面。 （正确 ）
12. 控制系统的稳态误差大小取决于系统结构参数和外输入。 正确
13．两个二阶系统具有相同的阻尼比，则这两个系统具有相同的超调量和调节时间。错误
14. 线性系统稳定，其闭环极点均应在s 平面的左半平面。 正确
15. 用劳斯表判断连续系统的稳定性，当它的第一列系数全部为正数系统是稳定的。 正确
16．系统的稳定性取决于系统闭环极点的分布。 正确
17. 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。 错误
18. 若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应不会出现超调，最佳工程常数为阻尼比等于
0.707 。 正确
19. 某二阶系统的特征根为两个具有负实部的共轭复根，则该系统的单位阶跃响应曲线表现
为等幅振荡。 （ 错误 ）
20．最大超调量只决定于阻尼比ζ。ζ越小，最大超调量越大。 正确
21．单位阶跃函数的拉氏变换为1。 错误
22．若二阶系统的阻尼比为0-1之间，则系统的阶跃响应是衰减振荡 。 正确
23．单位脉冲函数的拉氏变换为0.5。 错误
24．0型系统（其开环增益为K ）在单位阶跃输入下，系统的稳态误差为
K +11 。正确 25.t e -2的拉氏变换为1
2+s 。 正确 26. 若二阶系统的阻尼比为0.8，则系统的阶跃响应表现为等幅振荡。 错误
27．一阶系统的传递函数为
5
.05.0+s ，则其时间常数为2。 正确 28.一阶系统的传递函数为135)(+=s s G ，其时间常数为5。 错误 29．线性系统稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根（系统闭环传递函数的极点）全部
具有负实部，也就是所有闭环传递函数的极点都位于s 平面的左侧。 正确
30．PI 校正为相位滞后校正。 （ 正确 ）
31．系统如图所示，)(s G c 为一个并联校正装置，实现起来比较简单。 正确
32．传递函数()s
s G 1=表示微分环节。错误 33．在复数平面内，一定的传递函数有一定的零，极点分布图与之相对应。正确
34．频率特性是线性系统在三角信号输入作用下的稳态响应。错误
35. 系统的频率特性是由)(ωj G 描述的，)(ωj G 称为系统的幅频特性；)(ωj G ∠称为系
统的相频特性。 正确
36．根轨迹法就是利用已知的开环极、零点的位置，根据闭环特征方程所确定的几何条件，
通过图解法求出g K 由0→∞时的所有闭环极点。 正确
37. 根据Nyquist 稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P 个不稳定极点，那么闭
环稳定的条件是：当w 由-???时，W k (jw )的轨迹应该逆时针绕（-1，j 0）点P 圈。正确
38. 根轨迹是根据系统开环零极点分布而绘制出的闭环极点运动轨迹。 正确
39．系统的传递函数为)
3()2(++s s s K ，则该系统零点为2 ，极点为0，3。 错误 40. 根轨迹是根据系统开环传递函数中的某个参数为参变量而画出的开环极点的 根轨迹图。 错误
41．若一个动态环节的传递函数乘以1/s ，说明对该系统串联了一个微分环节。 错误
42．设某系统阶微分方程： 该系统的传递函数为：2
3512)()(2+++=s s s s R s C 正确 43．已知系统的动态结构图如图2所示，
系统传递函数M M M M M s R s C 21211)()(+= ， M M M M s Q s C 2121)()(-=。 错误 44． 某环节的输出量与输入量的关系为()()t Kx t y =，K 是一个常数，则称其为惯性环节。
错误
45．雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪属于随动系统。 正确
46．负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为
121+s ，反馈通道的传递函数为131+s ，则该系统的开环传递函数为)
13)(12(1++s s 。 正确 47．绘制根轨迹时，我们通常是从g K ＝ 0时的闭环极点画起，即开环极点是闭环根轨迹曲线的起点。起点数n 就是根轨迹曲线的条数。 正确
48．系统的开环传递函数为
)
5(15+s s 则该系统有2个极点，有2条根轨迹分支。正确 49．传递函数)
12)(1(2)(+++=s s s s s G 的极点为 0，1，0.5 。 错误 50.开环)(s G K 对数幅频特性对数相频特性如图所示，当K 增大时，L(ω)下移)(ωφ不变。 错误
51．系统的频率特性可直接由G(j ω)=X c (j ω)/X r (j ω)求得。只要把线性系统传递函数G(s)中的算子s 换成j ω，就可以得到系统的频率特性G(j ω)。正确
52.根据Nyquist 稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P 个不稳定极点，那么闭环稳定的条件是：当w 由-???时，W k (jw )的轨迹应该顺时针绕（-1，j 0）点P 圈。（ 错误 ）
53.对于电容元件，若以其两端的电压为输入，通过电容的电流为输出，则电容可看成一个积分环节。 错误
54．一个纯微分环节的幅频特性，其幅值与频率成正比关系。 正确
55．比例环节的A(?)和?(?)均与频率无关。 正确
56．当?由0??时，积分环节幅频特性与相频特性与频率无关，为一常值。 错误
57．时滞环节的幅相频率特性为一个以原点为圆心的圆。 正确
58. 系统的对数幅频特性和相频指性有一一对应关系，则它必是最小相位系统。 正确
59．凡是在s 左半平面上没有极、零点的系统，称为最小相位系统， 错误
60．若系统的开环稳定，且在L(?)＞0的所有频率范围内，相频?(?)＞-1800，则其闭环状态是稳定的。 正确
61.频率特性是指系统的幅频特性不包括系统的相频特性。 错误
62．对数频率特性是将频率特性表示在对数坐标中，对数坐标横坐标为频率?，频率每变化2倍，横坐标轴上就变化一个单位长度。 错误
63．微分环节的幅频特性，其幅值与频率成正比关系。 正确
64．相位超前校正装置的传递函数为Ts
aTs s G c ++=11)(，系数a 大于1。 正确 65．假设下图中输入信号源的输出阻抗为零，输出端负载阻抗为无穷大，则此网络一定是一个无源滞后校正网络。 错误
66．下图中网络是一个无源滞后校正网络。 正确
67．下图所示为一个系统的开环对数幅频特性，该系统是稳定的。 错误
68．利用相位超前校正，可以增加系统的频宽，提高系统的快速性，但使稳定裕量变小。 错误
69．传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。 正确
70．二阶系统的两个极点均位于负实轴上，则其在单位阶跃信号输入下的输出响应为单调上升并趋于稳态值。 正确
71．单位阶跃输入(()s
s R 1=
)时， 0型系统的稳态误差一定为0。 错误 72．某单位负反馈系统的开环传递函数为)(k s s k +，则此系统在单位阶跃输入下的稳态误差为0。正确
73. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为)
()(1)(s H s G s G +。 正确 74. 微分环节的传递函数为ks ，则它的幅频特性是k ω，相频特性是90o 。 正确
75．某单位负反馈系统的开环传递函数为)
(2k s s k +，则此系统在单位阶跃函数输入下的稳态误差不为0 。 错误
76．两个二阶系统具有相同的超调量，但是不一定具有相同的无阻尼自振荡角频率。
正确
77．线性系统稳定,其开环极点均位于s 平面的左半平面。 （ 错误 ）
78．传递函数描述的系统是线性系统和非线性系统。 （ 错误 ）
79．两个二阶系统具有相同的超调量，但不一定具有相同的阻尼比。 错误
80．某单位负反馈系统的开环传递函数为)
5(5)(+=s s s G ，则此系统为2型系统，它在单位阶跃函数输入下的稳态误差为5。 错误
81．对于单位负反馈系统，其开环传递函数为G(s)，则闭环传递函数为)
(1)(s G s G +。 正确 82．一个线性定常系统是稳定的，则其开环、极点闭环极点均位于s 平面的左半平面。 错误
83. 开环传递函数为)
1()(2+=s s K s G ，其根轨迹分支数为2。错误 84. 二阶系统阻尼比ζ越小，上升时间t r 则越小；ζ越大则t r 越大。固有频率ωn 越大，t r 越小，反之则t r 越大。 正确
85.二阶系统的两个极点位于负实轴上，此二阶系统的阻尼比为1。正确
一、填空题 1．控制系统正常工作的首要条件是__稳定性_。 2．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为___2s ?3S+5____ 。 3．响应曲线达到过调量的____最大值____所需的时间，称为峰值时间t p 。 4．对于一阶系统的阶跃响应，其主要动态性能指标是___T _____，T 越大，快速性越___差____。 5．惯性环节的奈氏图是一个什么形状______半圆弧 。 二、选择题 1．热处理加热炉的炉温控制系统属于：A A.恒值控制系统 B.程序控制系统 C.随动控制系统 D.以上都不是 2．适合应用传递函数描述的系统是（ C ）。 A 、单输入，单输出的定常系统； B 、单输入，单输出的线性时变系统； C 、单输入，单输出的线性定常系统； D 、非线性系统。 3．脉冲响应函数是t e t g 532)(--=，系统的传递函数为： A A.)5(32+-s s B.) 5(32-+s s C.)5(32+- s D. )5(32++s s 4．实轴上两个开环极点之间如果存在根轨迹，那么必然存在( C ) A ．闭环零点 B ．开环零点 C ．分离点 D ．虚根 5. 在高阶系统中，动态响应起主导作用的闭环极点为主导极点，与其它非主导极点相比，主导极点与虚轴的距离比起非主导极点距离虚轴的距离（实部长度） 要（ A ） A 、小 B 、大 C 、相等 D 、不确定 6．一阶系统的动态性能指标主要是（ C ） A. 调节时间 B. 超调量 C. 上升时间 D. 峰值时间 7 . 控制系统的型别按系统开环传递函数中的（ B ）个数对系统进行分类。
《机电控制工程基础》课程复习资料及参考答案 适用类别：电大成人脱产、成人业余 一、选择题： 1.作为控制系统，一般（） A 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 2.当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为（） B A. 最优控制 B. 系统辩识 C. 系统校正 D. 自适应控制 3.反馈控制系统是指系统中有（） B A. 惯性环节 B. 反馈回路 C. 积分环节 D. PID 调节器 4.开环系统与闭环系统最本质的区别是（） A A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用 B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用 C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路 D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路 5. 若 f = sin5( t-2) ，则 L [ f (t) ]= （）A 5e 2s B.se 2 s C. se2 s D. 5e2s A ．2 252 25 2 25 2 25 s s s s 6.L [ t 2e-2t ] = （） C A. 1 B. 1 C. 22 2)3(s2) 3 D. (s a(s a)s3 7. 4 ，则 Lim f ( t) =（） B 若 F(s)= 2s 1t 0 A. 4 B. 2 C. 0 D. ∞ 8.下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为（）D A. 5 B.s C.1 D.1 251622 s2s2s s 9.线性系统与非线性系统的根本区别在于（）C A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数 B.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入 C.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理
一、单项选择题（在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其 答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分） 1． 闭环控制系统的特点是 A 不必利用输出的反馈信息 B 利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制 C 不一定有反馈回路 D 任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的 2．线性系统与非线性系统的根本区别在于 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 3． 2 22 )]([b s b s t f L ++=，则)(t f A bt b bt cos sin + B bt bt b cos sin + C bt bt cos sin + D bt b bt b cos sin + 4．已知 ) (1 )(a s s s F += ，且0>a ，则 )(∞f A 0 B a 21 C a 1 D 1 5．已知函数)(t f 如右图所示，则 )(s F A s s e s e s --+2211 B s s e s s 213 212+-- C )22121(1332s s s s se e e se s ------+ D )221(1s s s e e s e s ----+ 6．某系统的传递函数为 ) 3)(10() 10()(+++= s s s s G ，其零、极点是 A 零点 10-=s ，3-=s ；极点 10-=s B 零点 10=s ，3=s ；极点 10=s
C 零点 10-=s ；极点 10-=s ，3-=s D 没有零点；极点 3 =s
控制工程基础习题解答 第一章 1-1．控制论的中心思想是什么？简述其发展过程。 维纳（N.Wiener）在“控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学”中提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三个要素，这就是控制论的中心思想 控制论的发展经历了控制论的起步、经典控制理论发展和成熟、现代控制理论的发展、大系统理论和智能控制理论的发展等阶段。具体表现为： 1．1765年瓦特（Jams Watt）发明了蒸汽机，1788年发明了蒸汽机离心式飞球调速器，2．1868年麦克斯威尔（J.C.Maxwell）发表“论调速器”文章；从理论上加以提高，并首先提出了“反馈控制”的概念； 3．劳斯（E.J.Routh）等提出了有关线性系统稳定性的判据 4．20世纪30年代奈奎斯特（H.Nyquist）的稳定性判据，伯德（H.W.Bode）的负反馈放大器； 5．二次世界大仗期间不断改进的飞机、火炮及雷达等，工业生产自动化程度也得到提高； 6．1948年维纳（N.Wiener）通过研究火炮自动控制系统，发表了著名的“控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学”一文，奠定了控制论这门学科的基础，提出 了控制论所具有的信息、反馈与控制三要素； 7．1954年钱学森发表“工程控制论” 8．50年代末开始由于技术的进步和发展需要，并随着计算机技术的快速发展，使得现代控制理论发展很快，并逐渐形成了一些体系和新的分支。 9．当前现代控制理论正向智能化方向发展，同时正向非工程领域扩展（如生物系统、医学系统、经济系统、社会系统等）， 1-2．试述控制系统的工作原理。 控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差。 1-3．何谓开环控制与闭环控制？ 开环控制：系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。 闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环的反馈有正反馈和负反馈两种，一般自动控制系统均采用负反馈系统，闭环控制系统的特点：精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡。 1-4．试述反馈控制系统的基本组成。 反馈控制系统一般由以下的全部或部分组成（如图示）： 1．给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号
中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 机械控制工程基础课程综合测试1 学习层次：专科时间：90分钟 一.填空题:(每空0.5分,共15分) (1).构成控制系统的基本环节通常有1. 给定环节、2. 比较环节、3. 放大环节、4. 执 行环节、 5.控制环节、6.被控对象、7.反馈环节（或测量环节） (2).理论上而言，零型伺服控制系统适用于对8. 线位移或角位移信号进行跟踪；I型伺服 系统适用于对9. 线速度或角速度信号进行跟踪；II型伺服系统适用于对10. 线加速度或角加速度信号进行跟踪。 (3).系统的时间响应中，与传递函数极点对应的响应分量称为11. 动态分量、与输入 信号极点对应的响应分量称为12. 稳态分量。 (4).传递函数中的基本环节按性质可分为五类，即13.比例环节、14. 微分环节、15. 惯性环 节、16. 积分环节、17. 延迟环节 (5).时域分析方法中，常使用的性能指标有：18.延迟时间、19.上升时间、20.峰值时间、 21.调节时间、22.最大超调量、23.稳态误差（或偏差） (6).经典控制理论中，常使用的校正方式有：24. 串联校正、25.反馈校正、26.前馈校正 (7).伯德图(Bode)用27 .对数幅频特性坐标系和28. 半对数相频特性坐标系分别描述系 统的幅频特性和相频特性。 (8).奈奎斯特稳定性判据中N=Z-P，Z代表特征函数在右半平面的29. 零点数、P代表 特征函数在右半平面的30. 极点数。 二.求如下系统传递函数C(S)/R (S):(15分) 解：如下图：
三. 设系统如图所示。如果要求系统的超调量等于%15，峰值时间等于0.8s ，试确 定增益K 1和速度反馈系数K t 。同时，确定在此K 1和K t 数值下系统的上升时间和调节时间。（15分） 答案：由图示得闭环特征方程为0)1(112=+++K s K K s t -----5分 即 2 1n K ω=，n n t t K ωωξ212+= 由已知条件 8.0115.0%2 1/2=-===--t n p t e t t ξωπ σξπξ----3分 解得 1588.4,517.0-==s n t ωξ--------2分 于是 05.211=K 178.021 1==-K K n t t ωξ--------2分 0.538r t s === s t n t s 476.15.3==ωξ---3分 解毕。 四.已知系统的特征方程为43251020240s s s s ++++=，使用劳斯判据判断系统的稳 定性:(10分) 答案： 4s 1 10 24 3s 5 20 2s 6 24 1s 0（ε）-------→024 620561=- 0s 24 -------→240 2461=-εε 第一列系数出现0，用一个小正数ε代替，ε上下元素符号相同，表示有一对纯虚根存在，则认为有一次变号此例解得根为：±2j ，-2，-3。故系统不稳定，并且有两个不稳定的特征根。 五、系统开环频率特性如图6所示,且P=0，试用奈奎斯特判据分析闭环系统的稳定 性。（10分）
桂 林 电 子 科 技 大 学 试 卷 2013－2014 学年第二学期 课程名称《控制工程基础》（A 卷.闭卷）适用年级或专业） 一、填空题（每题1分，共15分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和 。 2、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。含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。 3、控制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。 4、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()G s ，则G(s)为（用G 1(s)与G 2(s)表示）。 5、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 ，Z 是指 ，R 指 。 6、若某系统的单位脉冲响应为 0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为。 7、设系统的开环传递函数为 2 (1) (1) K s s Ts τ++，则其开环幅频特性为 ，相频特性为 。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、关于传递函数，错误的说法是 ( ) s 的真分D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 2、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定；B 、系统动态性能一定会提高； C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 3、已知系统的开环传递函数为50 (21)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、50 B 、25 C 、10 D 、5 4、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。
《控制工程基础》习题集 机电系“控制工程基础”教研小组编 二OO五年十一月
目录 ●第一部分：单选题 (1) ●第二部分：多选题 （多选、少选、错选均不得分） (13) ●第三部分：简答题 (24) ●第四部分：建模题 (27) ●第五部分：稳定性分析题 (36) ●第六部分：结构图简化题 (37) ●第七部分：时域分析题 (41) ●第八部分：频域分析题 (44) ●第九部分：稳态分析题 (47) ●第十部分：校正分析题 (50)
第一部分：单选题 1.自动控制系统的反馈环节中必须具有[ b ] a.给定元件 b ．检测元件 c ．放大元件 d ．执行元件 2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输入，电压为输出，两者之间的传递函数是[ a ] a ．比例环节 b ．积分环节 c ．惯性环节 d ．微分环节 3. 如果系统不稳定，则系统 [ a ] a.不能工作 b ．可以工作，但稳态误差很大 c ．可以工作，但过渡过程时间很长 d ．可以正常工作 4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用[ B ]调节器。 a ．比例 b ．比例积分 c ．比例微分 d ．比例积分微分 5.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换式L[1(t)]为[ B ]： a ．S b. S 1 c. 21S d. S 2 6. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是[ A ] A ．比例环节 B ．积分环节 C ．惯性环节 D ．微分环节 7．如果系统不稳定，则系统 [ A ]
A. 不能工作 B．可以工作，但稳态误差很大 C．可以工作，但过渡过程时间很长 D．可以正常工作 8. 已知串联校正网络(最小相位环节)的渐近对数幅频特性如下图所示。试判断该环节的相位特性是[ A ]： A．相位超前B．相位滞后 [ B ]调节器。 A．比例 B．比例积分 C．比例微分 D．比例积分微分 10. 已知某环节的幅相频率特性曲线如下图所示，试判定它是何种环 A．相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后－超前 D. 相位超前－滞后
一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环系统 和 闭环系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 4． 误差响应 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 控制精度的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts 的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 7． 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） R u 0 u i
图2 四、求拉氏变换与反变换 (10分) 1． 求[0.5]t te -（5分） 2． 求 1 3[ ](1)(2) s s s -++（5分） 五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分） 图3 六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分) 3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。
一、填空题(部分可能模糊的已给出参考答案)： 1. 对时域函数进行拉氏变换：)(1t = 、t = 、at e -= 、 sin t ω= 。 2. 自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另 一个是 稳态 _响应分量。 3. 在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个 信号称为_____反馈___。 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)，则闭环传递函数为___ __ 5. 函数f(t)=t e 63-的拉氏变换式是 。 6. Bode 图中对数相频特性图上的－180°线对应于奈奎斯特图中的__负实轴_________。 7. 闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s 平面的 右半平面 半平面。 8. 已知传递函数为2()k G s s =，则其对数幅频特性L （?）在零分贝点处的频率数值为 ω= 9. 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 积分 环节和 比例 决 定。 10. 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 ωT arctan - 。 11. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在 初始条件为零 的条件下，系统输出量的拉 氏变换与 输入量的拉氏变换 之比。 12. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从 初始 状态到 最终或稳定 状态的响应过程。 13. 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。 14. I 型系统G s K s s ()() =+2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 ∞ 。(参考教材P89) 15. 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。 16. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状 态，这样的系统是 (渐进)稳定的 系统。 17. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于 系统本身的结构和参数 ，并 且只适于零初始条件下的 线性定常 系统。 18. 系统的稳态误差与输入信号的形式及 系统的结构和参数或系统的开环传递函数 有 关。
一、不定项选择题（共 10 道试题，共 60 分。） 1. 控制系统的基本要求可归结为。 A. 稳定性和快速性 B. 准确性和快速性 C. 稳定性和准确性 D. 稳定性；准确性和快速性 满分：6 分 2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ A. 正反馈 B. 负反馈 C. 复合反馈 D. 正反馈和负反馈 满分：6 分 3. 以下控制系统按结构分类正确的是？ A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 B. 开环控制系统、闭环控制系统和高阶控制系统 C. 一阶控制系统、二阶控制系统和复合控制系统 D. 一阶控制系统、二阶控制系统和闭环控制系统 满分：6 分 4. 以下不属于随动系统的是。 A. 雷达跟踪系统 B. 火炮瞄准系统 C. 电信号笔记录仪 D. 恒温控制系统 满分：6 分 5. 自动控制技术可以实现以下。
A. 极大地提高劳动生产率 B. 提高产品的质量 C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来 D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导 满分：6 分 6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使的某一物理量准确地 按照给定的规律运行或变化。 A. 生产过程 B. 被控对象 C. 输入 D. 干扰 满分：6 分 7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫。 A. 1型反馈 B. 2型反馈 C. 正反馈 D. 负反馈 满分：6 分 8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是。 A. 反馈控制系统 B. 闭环控制系统 C. 开环系统 D. 2型系统 满分：6 分 9. 自动控制系统一般由组成。 A. 控制装置和被控制对象 B. 被控制对象和反馈装置
桂林电子科技大学试卷 2013－2014 学年第二学期 课程名称《控制工程基础》（A卷.闭卷）适用年级或专业） 考试时间 120 分钟班级学号姓名 一、填空题（每题1分，共15分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和。 2、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。含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。 3、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。 4、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为() G s，则G(s)为（用G1(s)与G2(s)表示）。 5、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P是 指，Z是指，R指。 6、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5 ()105 t t g t e e -- =+， 则该系统的传递函数G(s)为。 7、设系统的开环传递函数为 2 (1) (1) K s s Ts τ+ + ，则其开环幅频特性为，相频特性为。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、关于传递函数，错误的说法是 ( ) A.传递函数只适用于线性定常系统； B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对 传递函数也有影响； C.传递函数一般是为复变量s的真分式； D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 2、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A、一定能使闭环系统稳定； B、系统动态性能一定会提高；
C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 3、已知系统的开环传递函数为 50 (21)(5) s s ++，则该系统的开环 增益为 ( )。 A 、 50 B 、25 C 、10 D 、5 4、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。 5、系统特征方程为0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位 超前角的是 ( )。 A 、 1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、210.51s s ++ D 、0.11101 s s ++ 7、已知开环幅频特性如图1所示， 则图中不稳定的系统是 ( )。 系统① 系统② 系统③ 图1 A 、系统① B 、系统② C 、系统③ D 、都不稳定 8、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 9、开环频域性能指标中的相角裕度γ对应时域性能指标 ( ) 。 A 、超调%σ B 、稳态误差ss e C 、调整时间s t D 、峰值时间p t 10、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是 ( )。 A 、*(2)(1)K s s s -+ B 、*(1)(5K s s s -+）
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>0 B K 1<0，K 2<0 C K 1>0，K 2<0 D K 1<0，K 2=0 4. 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 （ ） A s s s s s +-+= Φ234)5(10)(； B )4)(1(1 )(2-++= Φs s s s ； C 34) 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。 11. 在下列各项中，能描述系统动态特性的是 （ ） A 精度； B 稳态误差； C 开环截止频率； D 稳定裕量。 12. 如图所示系统的阶次是 （ ） A 一阶； B 二阶； C 三阶； D 四阶。 13. 有一种典型环节，其输出信号在相位上比输入信号超前90?，这种典型环节是 （ ） 题1图 －K 1 －K 2 － － 题3图
机电控制工程基础第1次作业 第1章 一、简答 1．什么是自动控制？ 是相对于人工控制而言的，就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量(输出量)准确地按照给定的规律(输入量)运行或变化。2．控制系统的基本要求有哪些？ 控制系统的基本要求：稳定性、快速性和准确性(稳态精度)，即稳、快、准 3．什么是自动控制系统？ 指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。它一般由控制装置和被控制对象组成。 4．反馈控制系统是指什么反馈？ 反馈控制系统是负反馈 5．什么是反馈？什么是正反馈？什么是负反馈？ 从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈。当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈。 6．什么叫做反馈控制系统？ 从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这样的系统称为反馈控制系统 7．控制系统按其结构可分为哪3类？ 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统 8．举例说明什么是随动系统。 如雷达自动跟踪系统，火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等 9．自动控制技术具有什么优点？ ⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量；⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动；⑷由于近代科学技术的发展，许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的，还有许多生产过程因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导
等等。在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用。 10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？ 单调过程、衰减振荡过程、持续振荡过程、发散振荡过程 二、判断 1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制。 正确 2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。 正确 3．如果系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响时，这样的系统就称为开环控制系统。 正确 4．凡是系统的输出端与输入端间存在反馈回路，即输出量对控制作用能有直接影响的系统，叫做闭环系统。 正确 5．无静差系统的特点是当被控制量与给定值不相等时，系统才能稳定。 错误 6．对于一个闭环自动控制系统，如果其暂态过程不稳定，系统可以工作。 错误 7．叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。 正确 8．线性微分方程的各项系数为常数时，称为定常系统。 正确 第2章 一、简答 1．什么是数学模型？ 描述系统输入变量、输出变量以及系统内部各变量间关系的数学表达式 2．建立控制系统数学模型的主要方法哪些？ 建立控制系统数学模型的主要方法有解析法和实验法 3．什么是系统的传递函数？ 在线性定常系统中，初始条件为零时，系统(或元件)输出的拉氏变换X c (s)和输入的拉氏变换X r (s)之比称为系统(或元件)的传递函数 4．单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环传递函数是什么？ ) (1)()(s G s G s +=Φ 5．二阶闭环系统传递函数标准型是什么？其中的变量有什么含义？
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221 ()6100 s G s s s +=++，则该系统的 闭环特征方程为 ( )。 A 、2 61000s s ++= B 、 2(6100)(21)0s s s ++++= C 、2 610010s 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1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。 A 、 1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、 210.51s s ++ D 、0.11 101 s s ++
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。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
1-5采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统 解在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速ω是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。 系统方框图如图解1-5所示。
1、简答题 1、控制系统的基本要求。 1）、简述闭环控制系统的组成。 测量元件，给定元件，比较元件，放大元件，执行元件，校正元件 2）、非最小相位系统有何特点，与最小相位系统的区别是什么？ 第二题 在复平面【s 】右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，反之，在【s 】右半平面有极点和零点的传递函数称为非最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统，反之，具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统 3）、简述系统串联滞后校正网络的校正原理。 此滞后校正环节是一个低通滤波器，因为当频率高于1/T 时，增益全部下降20lgb(db)，而相位减小不多。如果把这段频率范围的增益提高到原来的增益直，当然低频段的增益就提高了。 4）、简述系统超前校正网络的校正原理 在对数幅频特性曲线上有20db/dec 段存在，故加大了系统的剪切频率Wc 、谐振频率Wr 与截止频率Wb ，其结果是加大了系统的带宽，加快了系统的响应速度；又由于相位超前，还可能加大相位裕度，结果是增加了系统相位稳定性。 5）、减小或消除系统稳态误差的措施主要有哪些？ 1：增大系统开环增益或扰动之前系统的前向通道增益 2：在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节 3：采用串级控制抑制内回路扰动。 6）、简要说明比例积分微分PID 控制规律中P 、I 和D 的作用 (1)比例系数Kp 直接决定控制作用的强弱，加大Kp 可以减小系统的稳定误差，提高系统的动态响应速度，但Kp 过大会使动态质量变坏，引起被控制量震荡甚至导致闭环系统不稳定 (2)在比例的调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生的控制量总是用来消除稳态误差，直到积分的直为零，控制作用才停止 (3)微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关。 2.已知控制系统的结构图如下图所示，求： （1） 当不存在速度反馈)0(=a 时， 试确定单位阶跃输入动态响应过程的 r t ，s t 和%σ。 （1）a=0时，()()42G s s s =+，()24 24 s s s Φ=++，所以0.5,2n ζω==
2011年机电工程试题及答案详解
2011年二级建造师考试《机电工程》考试真题 一、单项选择题(共20题，每题1分。每题的备选项中，只有1个最符合题意) 1.机电工程测量竣工图的绘制包括安装()的绘制、安装过程及结果的测量图的绘制。 A.测量控制网 B.测量基准点 C.测量感测点 D.过程测量点 2.设备安装标高基准点一般埋设在()且便于观测的位置。 A.基础中心 B.基础边缘 C.基础表面 D.基础外面 3.电焊机至焊钳的连线多采用()。 A.双绞线 B.麻花线 C.阻燃绝缘线 D.塑料绝缘铜芯软线 4.属于机电绝热保温材料的是()。 A.涂料 B.聚氨酯复合板 C.岩棉
D.钢板 5.采用电弧焊接的时候，当风速达到()时，需要做防护措施。 A.4m/s B.5m/s C.8m/s D.10m/s 6.增加或变更焊接方法的任何一个工艺评定的补加因素时，按增加或补加因素增焊()试件进行试验。 A.冲击 B.拉伸 C.弯曲 D.扭转 7.建筑管道配管的施工原则是()。 A.大管让小管 B.风管让水管 C.无压管让有压管 D.电管让水管 8.建筑电气装置施工中成套配电柜安装固定后的紧后工序是()。 A.开箱检查 B.母线安装 C.调整试验 D.送电运行 9.机械设备找平，用水平仪测量水平度，检测应选择在()。 A.设备精加工面上 B.设备外壳廓线上
C.设备机座底线上 D.设备基础平面上 10.位置误差和形状误差简称形位误差。下列选项中，属于位置误差的是()。 A.直线 B.平面 C.平行度 D.圆度 11.球罐的产品焊接试板应在()，由施焊该球形储罐的焊工采用相同条件和焊接工艺进行焊接。 A.焊接球形储罐之前 B.焊接球型储罐的同时 C.焊接球型储罐之后 D.水压试验结束前 12.立式设备保温块材料应该用()支持。 A.模板 B.支架 C.锚固钉 D.支撑件 13.属于按输送介质的性质划分的管道是()。 A.真空管道 B.金属管道 C.热力管道 D.压力管道
控制工程基础考试卷及答案 西北工业大学考试题（A卷） （考试时间120分钟） 学院：专业：姓名：学号： 一．填空题（共24分，每空1.5分） 1.实现恒温控制有两种方法：人工控制和自动控制。P2 2.若一个元件的输入和输出的关系曲线为直线，则称元件为线性元件。P6 3.系统的数学模型都是线性常系数微分方程，它的一个重要性质是具有齐次 性和叠加性。P13 4.在控制工程中，一般需要确定信号流图中输出和输入间的关系，即系统的 闭环传递函数。P27 5.动态响应是指系统在某一信号的作用下，其输出量从初始状态到稳定状态 的响应过程。P35 6.乃奎斯特图又称为极坐标图或幅相频率特性图。P55 7.最小相位系统是指系统的传递函数在复平面无右极点和右零点的系统。P70 8.系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位于s的左半平面。P101 9.系统误差的定义为被控量期望值与实际值之差。P105 10.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。P117 二．判断题（共20分，每空2分） 1.实现自动控制的装置可以不同，但反馈控制的原理却是相同的。P3（√） 2.结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变。 P22（√） 3.稳态响应是指时间t趋向于无穷小时，系统的输出状态。P35 （×） 4.开环对数幅频特性的渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统积分个 数越多，放大系数越大。P74 （√）5.对于稳定的系统，()()ω ωj H j G曲线离（-1,j0）点越近，闭环系统稳定程度越高。P97 （×）6.对于一个稳定系统，稳态响应中的暂态分量随着时间的推移逐渐减小并趋 近于零。P106 （√）7.自动控制系统在给定输入信号的作用下，系统的稳态误差与系统的结构、 参数和给定信号的形成有关。P107 （√）8.为满足稳态精度要求，要保持系统有一定的开环增益，超前网络的衰减损
一、单项选择题： 1． 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。 2．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 3． 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 4．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 5．二阶振荡环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 ( B ) A ．-270° B ．-180° C ．-90° D ．0° 6. 根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为 ( A ) A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统 B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统 C.最优控制系统和模糊控制系统 D.连续控制系统和离散控制系统 7．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 - 8． 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 9．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 10．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 （ D ） A ．系统输出信号与输入信号之比 B ．系统输入信号与输出信号之比