控制工程基础试卷及答案

《控制工程基础》 试卷B 答案适用专业： 考试时间：120分考试方式：闭卷 满分：100分一、（10分）、解：（1）已知系统、输入，求系统的输出，即系统分析问题；（2）已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制问题； （3）已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计问题； （4）输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，此即滤波与预测问题； （5）系统的输入和输出已知，求系统的结构与参数，即系统识别问题。

以上各要点2分二、（10分）解 根据牛顿第二定律， 可得式中， C 为阻尼器的粘性阻力系数， k 为弹簧的弹性系数。

又有（6分） 可得微分方程为移项整理得（2分）两边拉斯变换得：kCs ms s F s Y s G ++==21)()()( （2分）三、（14分）解：两条前向通道：2=K)()()(3211s G s G s G P =， )(42s G P= 三条反馈回路：)()()()()(213211s H s H s G s G s G L =，)()()()(33212s H s G s G s G L -= )()((343s H s G L -= （5分）特征式：)()()()()()()()()()()(134332121321s H s G s H s G s G s G s H s H s G s G s G ++-=∆余子式：121=∆=∆ （5分）)()()()()()()()()()()(1)()()()()()(34332121321432122110s H s G s H s G s G s G s H s H s G s G s G s G s G s G s G P P s X s X i ++-+=∆∆+∆=∴（4分）四、（14分）解：%100%100)()()(%21max ⨯=⨯∞∞-=--ξξπσeC C t C由2.1820.090.6082e ξ-==⇒= 946.48.012=⇒=-=n n p t ωξωπ （7分）系统的闭环传递函数为：46.2401.692.4846.24014.646.2422)()(22222++=++⨯=++=s s s s s s K s R s C nn n ωωω22)()()()(dt t y d m t F t F t F k B =--)()()()(t ky t F dtt dy C t F k B ==22)()()()(dt t y d mt ky dt t dy C t F =--)(1)()()(22t F k t y dt t dy k C dt t y d k m =++（7分）五、（12分）解：（1）系统的闭环传递函数为：Ks s T T Ts T Ks G s G s G B ++++=+=22131)()(1)()( 系统的特征方程为：011)(2121221213=++++=T T s T T s T T T T s s D代入参数为；0404014)(23=+++=K s s s s D 由Routh 稳定判椐可得： 1）0>i a040>K2）根据Routh 阵列表得： 0404014>-⨯K解得：140<<K （6分） （2）令1-=z s 代入特征方程的得：040)1(40)1(14)1(23=+-+-+-K z z z 即：027*******3=-+++K z z z 1）0>i a02740>-K2）根据Routh 阵列表得：)2740(11511-⨯>⨯K解得：8.4675.0<<K （6分） 六、（12分）解：系统的开环传递函数为：)11.0(100)()(+=s s s H s G系统为I 型系统。

控制工程基础期末考试题及答案一、选择题1.控制系统的基本组成是（ A ）A. 系统、信号、传感器、控制器和执行机构B. 环境、信号、系统、传感器、执行机构C. 反馈、信号、传感器、系统、执行机构D. 信号、输出、传感器、控制器和执行机构答案：A2.在压力调节器中，控制信号循环不完全系统中，有( D )A. 闭环和开环B. 直接作用和反馈作用C. 模拟和数字信号D. 传感器和执行器答案：D3.在控制系统中，控制参数是（ B ）A. 控制器和执行机构B. 执行机构的推动量C. 传感器和信号D. 控制环境答案：B4.下列项目中，可以作为控制信号传输的是（ B ）A. 指令B. 脉冲C. 开关信号D. 压力答案：B5.在控制系统中，调整器的作用是（ D ）A. 输出参考信号B. 调节控制环境C. 调节输入信号D. 改变执行器的位置答案：D二、填空题6.当变量的输入是有用的外界信号时，这种控制系统叫__外环控制系统___。

答案：外环7.控制系统可以根据__反馈信号__的不同，分为闭环控制系统和开环控制系统。

答案：反馈8.控制系统的__执行机构__是控制信号实际发挥作用的部件。

答案：执行机构9.在变径机构中，活塞杆或活塞上有__凸轮__，利用凸轮来传递位置信号或脉冲信号，以便控制活塞杆的运动方向。

答案：凸轮10.控制系统本身也可以分为__硬件系统和软件系统__两部分。

答案：硬件系统和软件系统三、论述题11.介绍闭环控制系统的原理答案：闭环控制系统是指根据反馈信号自动调整控制参数，达到控制目标的控制系统。

它利用闭环环路来完成反馈控制，也是当今控制系统中应用最为广泛的控制方式。

闭环控制系统的基本元件是反馈环路、传感器、控制器和执行器，它们形成一个典型的反馈环路。

该环路的结构中，传感器将变量的实际量转换成控制信号，反馈信号与设定的参数比较，然后经过控制器处理，把得到的结果转换成推动量，这种推动量是由一个执行器来完成的，会对调节对象产生影响，使变量恢复到参考值，闭环控制系统也可以改变控制器的输出，用以达到控制目标。

《控制工程基础》练习题及答案1. 单选题1. 作为控制系统，一般（）。

A. 开环不振荡B. 闭环不振荡C. 开环一定振荡D. 闭环一定振荡正确答案：A2. 串联相位滞后校正通常用于（）。

A. 提高系统的快速性B. 提高系统的稳态精度C. 减少系统的阻尼D. 减少系统的固有频率正确答案：B3. 下列串联校正装置的传递函数中，能在频率ωc=4处提供最大相位超前角的是（）。

A. (4s+1)/(s+1)B. (s+1)/(4s+1)C. (0.1s+1)/(0.625s+1)D. (0.625s+1)/(0.1s+1)正确答案：D4. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为（）。

A. 开环传递函数零点在S左半平面的个数B. 开环传递函数零点在S右半平面的个数C. 闭环传递函数零点在S右半平面的个数D. 闭环特征方程的根在S右半平面的个数正确答案：D5. 某环节的传递函数为G(s)=Ts+1,它是（）。

A. 积分环节B. 微分环节C. 一阶积分环节D. 一阶微分环节正确答案：D6. 单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=4/s(s+5) ，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为（）。

A. 10/4B. 5/4C. 4/5D. 0正确答案：A7. 已知系统的开环传递函数为100/S2(0.1S+1)(5S+4)，则系统的开环增益以及型次为（）。

A. 25，Ⅱ型B. 100，Ⅱ型C. 100，Ⅰ型D. 25，O型正确答案：A8. 控制论的中心思想是（）。

A. 一门即与技术科学又与基础科学紧密联系的边缘科学B. 通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制C. 抓住一切通讯和控制系统所共有的特点D. 对生产力的发展、生产率的提高具有重大影响正确答案：B9. 反馈控制系统是指系统中有（）。

A. 反馈回路B. 惯性环节C. 积分环节D. PID调节器正确答案：A10. 下面因素中，与系统稳态误差无关的是（）。

《控制工程基础》练习题及答案1.单选题L作为控制系统，一般()。

A.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环一定振荡D.闭环一定振荡正确答案：A2.串联相位滞后校正通常用于()。

A.提高系统的快速性B.提高系统的稳态精度C.减少系统的阻尼D.减少系统的固有频率正确答案：B3 .下列串联校正装置的传递函数中,能在频率3C=4处提供最大相位超前角的是()。

A. (4s + l)∕(s+l)B. (s+l)∕(4s + l)C. (0.1s + l)∕(0.625s + l)D. (0.625s + l)∕(0.1s + l)正确答案：D4 .利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为()。

A.开环传递函数零点在S左半平面的个数B.开环传递函数零点在S右半平面的个数C.闭环传递函数零点在S右半平面的个数D.闭环特征方程的根在S右半平面的个数正确答案：D5 .某环节的传递函数为G⑸=Ts + l,它是()。

A.积分环节B.微分环节C. 一阶积分环节D. 一阶微分环节正确答案：D6.单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=4∕s(s÷5),则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为()。

A. 10/4B. 5/4C. 4/5D. 0正确答案：A7.已知系统的开环传递函数为100∕S2(0∙lS+l)(5S+4),则系统的开环增益以及型次为()。

A. 25 , ∏型B. IOO , ∏ 型C. 100 z I 型D. 25 , O 型正确答案：A8.控制论的中心思想是（）。

A. 一门即与技术科学又与基础科学紧密联系的边缘科学8 .通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制C.抓住一切通讯和控制系统所共有的特点D,对生产力的发展、生产率的提高具有重大影响正确答案：B9 .反馈控制系统是指系统中有（）。

A.反馈回路B.惯性环节C.积分环节D. PID调节器正确答案：A10.下面因素中，与系统稳态误差无关的是（）。

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。

机械控制工程基础试题及答案一、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． 222)]([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 a1 D 1 5．已知函数)(t f 如右图所示，则 )(s FAs s e s e s --+2211 B s se s s 213212+-- 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-=sB 零点 10=s ，3=s ；极点 10=sC 零点 10-=s ；极点 10-=s ，3-=sD 没有零点；极点 3=s7．某典型环节的传递函数为Ts s G =)(，它是A 一阶惯性环节B 二阶惯性环节C 一阶微分环节D 二阶微分环节8．系统的传递函数只与系统的○有关。

A 输入信号B 输出信号C 输入信号和输出信号D 本身的结构与参数9．系统的单位脉冲响应函数t t g 4sin 10)(=，则系统的单位阶跃响应函数为A t 4cos 40 B16402+s C )14(cos 5.2-t D 16102+s 10．对于二阶欠阻尼系统来说，它的阻尼比和固有频率A 前者影响调整时间，后者不影响B 后者影响调整时间，前者不影响C 两者都影响调整时间D 两者都不影响调整时间11．典型一阶惯性环节11+Ts 的时间常数可在单位阶跃输入的响应曲线上求得，时间常数是A 响应曲线上升到稳态值的95%所对应的时间B 响应曲线上升到稳态值所用的时间C 响应曲线在坐标原点的切线斜率D 响应曲线在坐标原点的切线斜率的倒数 12．已知)()()(21s G s G s G =，且已分别测试得到：)(1ωj G 的幅频特性)()(11ωωA j G =，相频)()(11ω?ω=∠j G)(2ωj G 的幅频特性2)(2=ωj G ，相频ωω1.0)(2-=∠j G 则A )(1.011)(2)(ωω?ωωj e A j G -?=。

《控制工程基础》期末试卷A适用专业: 考试日期：考试时间：120分钟 考试形式：闭卷 试卷总分：100分 一、（每小题5分，共10分）简答题1、对广义控制系统，按反馈情况可分为哪两类控制系统？简要说明之。

2、简述控制工程上对控制系统的基本要求。

二、（10分）某仓库大门控制系统如图一所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统原理方框图。

图一 仓库大门控制系统三、（10分）图二所示是由电阻R 、电感L 和电容C 组成的RLC 无源网络，试列写出以)(t u i 为输入量，以)(0t u 为输出量的网络微分方程并求其传递函数。

（函数)(t f 在零初始条件下的拉斯变换为： )0()()]([)(f s F s t fL n n -=）+_u i (t(t )+_RL图二 RLC 无源网络四、（14分）试求图三所示控制系统的传递函数)()(s R s C图三 控制系统结构图五、（18分）二阶系统如图四所示，其中5.0=ξ,s rad n /4=ω，当输入信号为单位阶跃函数时，试求：（1）该系统的性能指标r t 、p t 、%p M 和%)2(±=∆s t ； （2）概略绘出系统的单位阶跃响应曲线。

X i图四六、（14分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为)5)(1()(++=s s s K s G K ，试求：（1）确定系统稳定时开环增益K 值的范围；（2）当输入斜波函数时，系统的稳态误差1=ss e 的K 值。

七、（12分）设单位反馈控制系统的开环传递函数为110)(+=s s G K ，当系统输入为)452sin(2)(︒-=t t x i 时，求系统的稳态输出。

八、（12分）试分别概略绘制传递函数11)(+=Ts s G （T 为惯性环节时间常数）的Nyquist 图Bode 图。

《控制工程基础》期末试卷A 答案适用专业: 考试时间：考试时间：120分钟 考试形式：闭卷 试卷总分：100分一、（每小题5分，共10分）解：1、按反馈情况可分为：开环系统和闭环系统。

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)Ks 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()6100s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为 ( )。

A 、261000s s ++= B 、 2(6100)(21)0s s s ++++=C 、2610010s 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 、 100B 、1000C 、20D 、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 ( )。

控制⼯程基础模拟试卷及答案《控制⼯程基础》模拟试卷⼀⼀、填空题（20分）1、 1、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。

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、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。

4、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。

5、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。

6、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。

2、 7、系统的性能指标按其类型可分为_______时域性能指标，频域性能指标，综合性能指标_______。

3、 8、⽤频率法研究控制系统时，采⽤的图⽰法分为极坐标图⽰法和____对数坐标____ 图⽰法。

9、系统稳定的充要条件是：____系统的全部特征根都具有负实部____。

10、对⼴义系统，按反馈情况可分为____开环系统，闭环系统____ 。

11、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__∞__。

⼆、选择题（20分）1、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2、微分环节的频率特性相位移θ(ω)= （ A ）A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°3、设系统的传递函数为G(s)=255252++s s ，则系统的阻尼⽐为（ C ） A.25 B. 5 C. 21 D. 1 4、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+ 5、⽐例环节的频率特性相位移θ(ω)= （ C )A.90°B.-90°C.0°D.-180°6、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7、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8、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9、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C．系统输⼊信号的拉⽒变换与输出信号的拉⽒变换之⽐D．系统输出信号的拉⽒变换与输⼊信号的拉⽒变换之⽐三、简答题（20分）1、什么是反馈？为什么要进⾏反馈控制？答：反馈是指⼈们为了达到⼀定的⽬的，有意加⼊的反馈，闭环控制系统的⼯作是基于系统的实际输出与输⼊间的偏差之上的，在系统存在扰动的情况下，这种偏差就会出现。