控制工程基础试卷及详细答案

控制工程基础试卷及详细答案

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面，即：、快速性和。

2、自动控制系统有两种基本控制式，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、系统特征程为0

6

3

2

)(2

3=

+

+

+

=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1

c ω=处提供最大相位超前角的是( )。

A、101

1

s

s

+

+

B、101

0.11

s

s

+

+

C、21

0.51

s

s

+

+

D、0.11

101

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 -+）

C 、*2(31)K s s s +－

D 、*(1)(2)

K s s s --

三、（15分)试建立如下图所示电路的动态微分程，并求传递函

数。

四、（15分）系统结构如下图所示，求系统的超调量% 和调节时间s t 。

五、（20分）设控制系统如下图所示，试用劳斯判据确定使系统稳定的K 值。

R(s) +

六、(15分)试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数

()/()C s R s 。 一、填空题（每题1分，共15分）

1、稳定性,准确性

2、开环控制系统，闭环控制系统，闭环控制系统

3、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值，

1

()1G s Ts =+，2

22

()2n n n

G s s s ωζωω=++或：221()21G s T s T s ζ=++)。

4、G 1(s)+G 2(s)

5、开环传函中具有正实部的极点的个数，(或：右半S 平面的开环极点个数)；

闭环传函中具有正实部的极点的个数(或：右半S 平面的闭环极点个数，不稳定的根的数)；

奈氏曲线逆时针向包围 (-1, j0 )整圈数。 6、

105

0.20.5s s s s

+

++

7、

，

arctan 180arctan T τωω

--o (或：

2 180arctan

1T T τωω

τω

---+o ) 二、选择题（每题2分，共20分）

1、B

2、D

3、C

4、A

5、C

6、B

7、B

8、D

9、A 10、A

三、（10分)

解：1、建立电路的动态微分程

根据KCL 有 2

00i 10i )

t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+-

即 )t (u )

t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dt

C R R R R dt C R R +=++

2、求传递函数

对微分程进行拉氏变换得

)(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++

得传递函数2

1212

21i 0)(U )(U )(R R Cs R R R Cs R R s s s G +++==

四、 解：由图可得系统的开环传函为：25

()(5)

G s s s =

+

因为该系统为单位负反馈系统，则系统的闭环传递函数为，

222

25

()255(5)

()251()(5)2555

1(5)

G s s s s G s s s s s s s +Φ====+++++++ 与二阶系统的标准形式 222

()2n

n n

s s s ωζωωΦ=++ 比较，有 22

25

5n n

ζωω==?? 解得0.5

5

n ζω=??

=?

所以0.5%16.3%e e πζπσ--===

3

3

1.20.55s n

t s ζω=

=

=?

或

4 4

1.60.55

s n

t s ζω==

=?，

3.5

3.5

1.40.55

s n

t s ζω=

=

=?，

4.5

4.5

1.80.55

s n

t s ζω=

=

=?（2分）

五、

令 G 1(s)=)

3(21)3(2

+++s s K

s s =K s s 2)3(2

++= K s s 2322++

则 )()(s R s C =)(11)(111s G s s G s +=K

s s s K s s s 23211232122++?

+++?=223223+++Ks s s

控制系统的特征程为 22323

+++Ks s s =0 劳斯表为

s 3 1

2K s 2 3

2

s 1 3

2

6-K s 0

2

∴ 稳定的充要条件是>> 032-6K 02K ???

>> 31

K K ?31>K 即，使系统稳定的K 值为3

1>K 六、

解 ：

所以：

4

32132432143211)()

(G G G G G G G G G G G G G G s R s C ++++=