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控制工程基础期末复习题

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控制工程基础期末复习题 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= 、ate= 、sint= 。 2. 自动控制系统对输入信号的响应,一般都包含两个分量,即一个就是瞬态响应分量,另一个就是 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)=te63的拉氏变换式就是 。 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就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()kGss,则其对数幅频特性L()在零分贝点处的频率数值为K 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 环节与 比例 决定。 10. 惯性环节的传递函数11Ts,它的幅频特性的数学式就是 ,它的相频特性的数学式就是 Tarctan 。 11. 传递函数的定义就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. 瞬态响应就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就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 就是系统稳定的充要条件。

14. I型系统GsKss()()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. 频率响应就是系统对 正弦输入 稳态响应,频率特性包括 幅频与相频 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,这样的系统就是 (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 系统本身的结构与参数 ,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 系统的结构与参数或系统的开环传递函数 有关。 19. 线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为 相频特性 。 20. 积分环节的对数幅频特性曲线就是一条直线,直线的斜率为 －20 dB／dec。 21. 二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为 0、5~0、8 。 22. 当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都就是 负数 时,系统就是稳定的。 23. 在单位斜坡输入信号作用下,0型系统的稳态误差ess=  。(参考教材P89) 24. 用频域法分析控制系统时,最常用的典型输入信号就是 正弦函数 _。 25. 线性控制系统最重要的特性就是可以应用___叠加 __原理,而非线性控制系统则不能。 26. 方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接与 反馈 连接。 27. 分析稳态误差时,将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…,这就是按开环传递函数的 积分 环控制工程基础期末复习题 节数来分类的。 28. 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与 对数坐标 图示法。 29. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数就是阻尼系数ξ与 无阻尼自然振荡频率ω 。 1、1 建立系统数学模型的方法有 解析法 与 实验法 两种。 1、2 控制系统的调节时间ts= (取误差允许范围±5%)。 (参考教材P69) 1、2 控制系统的调节时间ts= (取误差允许范围±2%)。 (参考教材P69) 1、5 系统的稳态误差可分为 系统误差 与 扰动误差 两种。 1、6 根轨迹起始于 ,终止于 ,如果开环零点m小于开环极点n,则有 条根轨迹终止于无穷远。 1、6 根轨迹标准传递函数形式为 ,根轨迹增益为 。根轨迹必然对称于 轴。 1、7 频率特性的图形表示法主要有 与 两种。 1、7 线性时不变自动控制系统的频率特性可分为 幅频特性 与 相频特性 两大类。 1、8 系统稳定裕度的描述主要有 与 两种。 1、9 自动控制系统串联校正方法有 、 与 三种。 1、1 建立系统数学模型的方法有 解析法(演绎法) 与 实验法(归纳法) 两种。系统数学模型主要有 微分方程 、 传递函数 、 动态结构图 与 信号流图 四种。 1、2 线性系统的特性可分解为 叠加性 与 齐次性 两种。 1、3 串联系统的传递函数等于各串联环节传递函数的 。 1、4 根轨迹必然对称于 轴。 1、5 线性时不变自动控制系统的频率特性可分为 幅频 与 相频 两大类。 1、8 Bode图横轴以 lgω为坐标分度,但以 ω 标记。 1、9 惯性环节G(s)=1/(Ts+1) 的Bode图的转折频率与转折斜率分别为 与 1 对控制系统的基本要求就是 稳定性 、 准确性 、 快速性 。 2 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),则其等效闭环传递

函数为 )s(H)s(G1)s(G 。

4 积分环节的对数幅频特性曲线就是一条直线,直线的斜率为 －20 dB/dec。 5 、Bode图中对数相频特性图上的－180o线对应于奈奎斯特图中的 负实轴 。 6 LTI系统的输入信号的导数的响应等于 输出信号的导数 ;输入信号的积分的响应等于 输出信号的积分 。 1.线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__相频特性 __。 2.积分环节的对数幅频特性曲线就是一条直线,直线的斜率为 －20 dB／dec。 3.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 与准确性 4.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换为 。 6.当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都就是 负数 时,系统就是稳定的。 7.系统输出量的实际值与_输出量的希望值 __之间的偏差称为误差。 9.设系统的频率特性为)(jI)j(R)j(G,则)(I称为 虚频特性 。 10、 用频域法分析控制系统时,最常用的典型输入信号就是 正弦函数 。 11、线性控制系统最重要的特性就是可以应用___叠加__原理,而非线性控制系统则不能。 12、方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接与 反馈 连接。 13、分析稳态误差时,将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…,这就是按开环传递函数的 积分 环节数来分类的。 控制工程基础期末复习题 14、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与 对数坐标 图示法。 15、 决定二阶系统动态性能的两个重要参数就是阻尼系数ξ与 无阻尼自然振荡频率ω 。 二、基本概念 超调量:响应曲线最大峰值超过稳态值的部分,即就是最大超调量,简称超调量。 最小相位系统:如果控制系统的所有极点与零点均位于s左半闭平面上,则称该系统为最小相位系统。 传递函数:线性(或线性化)定常系统在零初始条件下,输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。 调节时间:响应曲线从零开始一直到进入并保持在允许的误差带内(±2%或±5%)所需的最短时间。 频率响应:指系统在正弦输入信号作用下,线性系统输出的稳态分量。 频率特性:系统频率响应与正弦输入信号的复数比,就称为频率特性。 根轨迹:指当系统开环传递函数中某一参数从零变化到无穷时,闭环特征方程式的根在S平面上运动的轨迹。 三、简答题: 1、简述自动控制系统的基本工作原理？ 解: 自动控制系统的基本工作原理就是通过测量装置随时监测被控量,并与给定值进行比较,产生偏差信号;根据控制要求对偏差进行计算与信号放大,并且产生控制量,驱动被控量维持在希望值附近。 2、简述奈奎斯特稳定判据。 闭环控制系统稳定的充分必要条件就是开环频率特性曲线C(jω)H(jω)不通过(-1,j0)点,且逆时针包围(-1,j0)点的周数数等于开环传递函数正实部极点的个数,即N=－P。 3、试简述Bode图的主要优点。(参考教材P146) 解:(1)利用对数运算可以将串联环节幅值的乘除运算转化为加减运算。 (2)可以扩大所表示的频率范围,而又不降低低频段的准确度。 (3)可以用渐近线特性绘制近似的对数频率特性,从而使频率特性的绘制过程大大简化。 4、建立元件或系统的微分方程可依据什么步骤进行？(参考教材2、2节) 解:(1)在条件许可下适当简化,忽略一些次要因素。 (2)根据物理或化学定理、定律,列出部件的原始方程式。 (3)列出原始方程式中中间变量与其她变量的关系式。 (4)从所有方程式中消去中间变量,仅保留系统的输入变量与输出变量。 (5)将微分方程表示成标准形式,既输出变量在左,输入变量在右,导数阶次从高到低排列。 5、简述控制系统结构图的建立步骤。(参考教材2、4、2节) 解:(1)建立控制系统各元件或部件的微分方程。在建立微分方程时,应分清输入量、输出量,同时应该考虑相邻部件之间就是否有负载效应。 (2)对各元件或部件的微分方程进行拉普拉斯变换,然后作出各部件的结构图。 (3)按照系统中各变量的传递顺序,依次将各部件的结构图连接起来,置系统的输入变量于左端,输出变量于右端,便得到系统的结构图。 6、简述绘制系统开环对数坐标图的一般步骤与方法。(参考教材P152) 解:(1)写出以时间常数表示、以典型环节频率特性连乘积形式的开环频率特性。 (2)求出各环节的转角频率,并从小到大依次标注在对数坐标图的横坐标上。

(3)计算20lgK的分贝值,其中K就是系统开环放大系数。过=1、20lgK这一点作斜率为-20vdB/dec的直线,即为低频段的渐近线,v就是开环传递函数中积分环节的个数。 (4)绘制对数幅频特性的其她渐近线,方法就是:从低频段渐近线开始,从左到右,每遇到一个转角频率就按上述规律改变一次上一频段的斜率。

(5)给出不同ω值,计算对应的,再利用进行代数相加,画出系统的开环相频特性曲线。 三、计算及综合题 1、教材作业题、例题: P54:2-10 (b);试化简图中各系统结构图,并求传递函数C(s)/R(s)。

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控制工程基础期末试题

控制工程基础期末试题

控制工程基础期末试题（C）一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，，共20分)1.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量σp( )A.增加B.减小C.不变D.不定2.运算放大器具有_____的优点。

( )A.输入阻抗高，输出阻抗低B.输入阻抗低，输出阻抗高C.输入阻抗高，输出阻抗高D.输入、输出阻抗都低3.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是( )A.低频段B.中频段C.高频段D.无法反映4.设开环系统频率特性G(jω)= ,当ω=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=( )A. B.4 C. D.25.设开环传递函数G(s)H(s)= ,α>0,K>0，随着K增大，闭环系统( )A.相对稳定性变差，快速性不变B.相对稳定性变好，快速性不变C.相对稳定性不变，快速性变好D.相对稳定性变差，快速性变差6. 进行串联超前校正后，校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率ω′c的关系，通常是( )A.ωc=ω′cB.ωc>ω′cC.ωc<ω′cD.ωc与ω′c无关7.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=( )A.90°B.-90°C.0°D.-180°8.PI控制规律指的是( )A.比例、微分B.比例、积分C.积分、微分D.比例、积分、微分9.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( )A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是10.随动系统中常用的输入信号是斜坡函数和( )A.阶跃函数B.脉冲函数C.正弦函数D.抛物线函数二、填空题(每小题2分，共20分)1.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为______ 控制系统、______控制系统。

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______。

3.信号流图中，节点可以把所有____的信号叠加，并把叠加后的信号传送到所有的____。

控制工程基础复习题word资料12页

控制工程基础复习题word资料12页

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。

3.按照反馈的有无，控制系统可分为。

( C )A 自动控制系统和人工控制系统B 恒值控制系统、随动系统和程序控制系统C 开环和闭环系统D 连续控制系统和离散控制系统8.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9.开环控制的特征是（ C ）( C )A.系统无执行环节B.系统无给定环节C.系统无反馈环节D.系统无放大环节2.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为__线性__ 控制系统、非线性_控制系统。

3.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 。

(稳定性(或：稳，平稳性)；准确性(或：稳态精度，精度))4.根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类，控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。

5.反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。

(给定值)7.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 ； (开环控制系统；闭环控制系统；) 一 单项选择题1.属于系统时域模型的是 。

( B )A 传递函数B 微分方程C 频率特性D 方框图 3．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G0(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 -5．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8．正弦函数sin t ω的拉氏变换是 （ B ）A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D.22s 1ω+9．余弦函数cos t ω的拉氏变换是 （ C ）A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D.22s 1ω+1.线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。

《控制工程基础》期末试卷A及答案

《控制工程基础》期末试卷A及答案

《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。

控制工程基础期末试卷

控制工程基础期末试卷

控制工程基础期末试卷控制工程基础期末试卷第一部分：选择题（每题2分，共40分）1.控制工程是研究如何将所给的的_______变为所要的_______的一门学科。

A.输入，输出 B. 信号，系统 C. 问题，解决方案 D. 功能，性能2.控制系统的核心是_______。

A. 传感器 B. 执行器 C. 控制器 D. 电源3.传感器的作用是_______。

A. 接收输入信号 B. 产生输出信号 C. 进行信号处理 D. 控制反馈4.控制系统的稳定性是指_______。

A. 系统的输出是否与期望值一致 B. 系统是否能够快速响应输入变化 C. 系统的输出是否趋于稳定 D. 系统的输出是否具有周期性5.控制系统的开环传递函数为G(s)，闭环传递函数为H(s)，则G(s)与H(s)的关系为_______。

A. G(s) = 1 / H(s) B. G(s) = 1 - H(s) C. G(s) = 1 + H(s) D. G(s) = H(s)6.PID控制器是由比例控制器、积分控制器和_______组成的。

A. 微分控制器 B. 反馈控制器 C. 前馈控制器 D. 输出控制器7.控制系统的传递函数为G(s)，则当s = jω时，G(s)的值表示_______。

A.系统的增益 B. 系统的相位 C. 系统的频率响应 D. 系统的阻尼比8.控制系统的根轨迹是描述_______。

A. 系统的稳定性 B. 系统的动态响应C. 系统的频率响应D. 系统的传递函数9.控制系统的鲁棒稳定性是指_______。

A. 系统的输出是否趋于稳定 B. 系统的输入是否与期望值一致 C. 系统对参数变化的稳定性 D. 系统的输出是否具有周期性10.控制系统的频率响应是指_______。

A. 系统的输出是否与期望值一致 B.系统是否能够快速响应输入变化 C. 系统的输出是否趋于稳定 D. 系统对输入信号频率的响应情况11.控制系统的零极点分布对系统的_______有重要影响。