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《控制工程基础》自测题B(附参考答案)

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A 线性系统的输入与输出成线性关系； B 可以用传递函数描述；
C 满足叠加原理；
D 各项系数均与时间无关。
9. 二阶系统的阻尼比位 0.75，受到单位阶跃输入作用，那么下列说法正确的是 （）
A 两个极点都位于虚轴上，且响应是等幅振荡的；
B 两个极点都位于原点，且响应迅速衰减到 0；
C 两个极点都位于 s 平面右半面，且响应是发散的；
六、综合题（共 6 小题，共 40 分）
31．已知系统的闭环传递函数为 Gb (s)
=
0.1
，当输入信号为
s +1
r(t)=2sin10t
时，求
其稳态响应。（5 分）
32．单位反馈系统的结构如图所示，试求使
系统稳定的 K、ξ 值。（5 分）
33 ． 某 单 位 反 馈 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为
滞后-超前校正利用滞后部分的幅值衰减特性提高系统的稳态精度（1 分），利 用超前部分的相位超前特性提高相位裕量（1 分）。 24．错误。（1 分）
复合控制的目的是减小稳态误差，提高控制精度。（2 分） 25．错误。（1 分）
稳态响应是指当时间 t 趋近于无穷大时，稳定系统的时间响应。（2 分）
五、简答题（每小题 3 分，共 15 分） 26．“浮球”用于测量液面位置以用作反馈。（1 分）“气动阀门”是系统的执行机 构（1 分），控制流入的水的流量（1 分）。 27．根轨迹是指当系统的某个参数由 0 到无穷大变化时，闭环特征方程的根在 s 平 面上移动的轨迹。（3 分）
11. 下列关于传递函数的说法，正确的有
（）
A 传递函数是在零初始条件下定义的；
B 传递函数不仅与系统结构和参数有关，而且与输入信号有关；
C 传递函数总是具有 s 的有理真分式形式；
D 传递函数是系统单位脉冲响应函数的拉氏变换；
E 传递函数的量纲取决于输入信号和输出信号的量纲。
12. 根据如图所示的二阶系统对单位阶跃输入的响应曲线，下列结论正确的有
D 两个极点都位于 s 平面左半面，且响应几乎没有超调量。
10.下列关于频率特性的说法中，正确的是
（）
A 是系统对频率的响应；
1
B 是系统单位脉冲响应函数的富利叶变换； C 是系统输出的稳态分量对输入的正弦信号的频率的关系； D 频率特性并不反映系统的运动特性。
二、多项选择题（每小题 2 分，共 10 分）
系统的幅频特性为：
A(ω) = 0.1 ≈ 0.01 1 + 100
（2 分）
相频特性为：
ψ (ω) = −arctg10 ≈ −84.29 （2 分）
所以，系统的稳态响应为：
xo (t) = 0.02sin(10t − 84.29 )
（1 分）
32．由图可得到系统闭环特征多项式为
0.01s3 + 0.2ξs 2 + s + K
(1 分)
9
题 35 图
裕量（标明正、负，但不需求值）。（7 分）
35．已知具有单位负反馈的二阶系统的单位阶跃响应曲线如图所示，试求系统的开
3
−ξ π
环传递函数。(计算中可能用到的公式：M p = e 1−ξ 2 ×100% ，t p = ωn
π
)
1−ξ 2
（8 分）
36．已知系统结构如图所示。若 r(t)=1(t)+t，n(t)=0.01
（1 分）
当 ω=0 时，|G(jω)| →∞, 相位角为 90°；当 ω→+∞时，|G(jω)|=0，相位角为 0°。
6
系统开环奈奎斯特轨迹如图所示。（2 分） 系统开环没有右极点（1 分），而奈奎斯特轨迹没有包围点（-1，j0），因此闭环系 统稳定（1 分）。
Imaginary Axis
nyquist of 1/(s(1+0.1s)(1+0.5s)) 10
8
En
(s)
=
−C
(s)
=
−
s(s
+
200 0.5s)
+
200
×
N
(s)
（2 分）
所以， essn
= lim s × E(s) = lim(−s
200
× 0.01) = −0.01
s→0
s→0 s(1 + 0.5s) + 200 s
（2 分）
根据叠加原理，系统总的稳态误差为 0.005－0.01=－0.005
B 最小相位系统是稳定的；
C 最小相位系统具有最小的相位角；
D 最小相位系统具有最小的稳态误差；
E 最小相位系统在 s 平面的右半面没有极点但可以有零点。
三、名词解释（每小题 2 分，共 10 分） 16．零点 17．频率特性 18．零状态响应
2
19．稳定裕量 20．时间序列
四、判断说明题（每小题 3 分，共 15 分） 21．如果系统闭环特征多项式的系数都是负数， 那么该系统一定不稳定。 22．根据如图所示的无源网络建立系统的动态模 型是三阶的。 23. 滞后-超前校正可以同时改善系统的稳态性能 和动态性能。 24．复合控制的目的是为了改善系统的稳定性。 25．稳态响应是稳定系统的响应。
题 22 图
浮球
五、简答题（每小题 3 分，共 15 分）
26．在如图所示的液位控制系统中，“浮球”起
什么作用？“气动阀门”起什么作用？ 27．什么是根轨迹？
题 26 图
28. 什么是稳态速度误差？
29. 简要说明三频段中的低频段对控制系统的性能有什么影响？
30. 滞后校正对控制系统的性能有什么影响？
×1(t)，求系统的稳态误差。（10 分）
题 36 图
4
控制工程基础（自测题 B）
参考答案与评分标准
一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
B
A
B
A
D
A
C
D
B
二、多项选择题（每小题 2 分，共 10 分）
11
12
13
14
15
ACDE
BD
BCE
ABCD
AC
三、名词解释（每小题 2 分，共 10 分） 16．使传递函数分子多项式为 0 的 s 的值。（2 分） 17．当谐波信号作用于稳定的线性系统时，系统输出信号与输入信号的复数比。（2 分）。 18．控制系统在零初始条件下对输入信号的时间响应。（2 分） 19．控制系统在幅值和相位上偏离临界稳定值的大小。（2 分） 20．时间序列是指系统按量测时间(或空间)先后顺序排列的一组输出随机数据。（2 分）
题 32 图
Gk
(s)
=
s(0.1s
1 + 1)(0.5s
+ 1)
，试绘制其奈
奎斯特轨迹，并判断闭环系统的稳定性。（5 分） 34．控制系统的开环传递函数为
G(s)H (s) = 100(s + 4) ， s(s + 1)(s 2 + 2s + 4)
试绘制 Bode 图，在 Bode 图上标出相位裕量和增益
相位裕量和增益裕量的位置标注及正负判断均正确，给 1 分。由于作图误差的
原因，导致相位裕量和增益裕量的位置有差异，只要不影响对概念理解和判断，仍
应给分。）
7
35．由图可知，该系统为欠阻尼二阶系统，且 Mp=30%，tp=0.1s。（1 分）
根据所给计算公式计算得到：
系统的阻尼比为 ξ=0.358
（2 分）
5
28．稳态速度误差是指系统受到斜坡输入信号作用时被控制量的稳态误差。（3 分） 29．低频段通常是指开环对数幅频特性曲线的渐进线的第一个转折频率之前的频 段。其特性完全由系统型号和开环增益决定。可利用此段确定系统的稳态误差。（3 分） 30．减小穿越频率，提高相位裕量，抑制高频噪声。（3 分）
六、综合题（共 6 小题，概念计算稳态输出。
－K2 题4图
A Φ(s) =
10(s + 5)
；B
Φ(s) =
1
；
(s + 1)(s + 2)(s + 3)
s2 + 2
C Φ(s) = s + 3 ； (s + 1)(s − 4)
D Φ(s) = s + 10 。 s3 − 3s 2 + s + 1
6. 在控制系统下列性能指标中，描述系统平稳性的一个是
前 90˚，这种典型环节是
（）
A 微分环节； B 比例环节；
C 积分环节； D 惯性环节。
题2图
4. 如图所示的回路是负反馈回路的条件是
＋
（）
K1
A K1>0，K2>0；B K1>0，K2<0；
－
C K1<0，K2<0；D K1>0，K2=0。
5. 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 （ ）
题 12 图
B 中频段斜率为-20dB/dec 且穿越频率 ωc 高，则系统响应速度快； C 高频段的对数幅频值越小，则系统抗高频干扰的能力越强；
D 根据对数频率特性图可以判断控制系统的稳定性；
E 三频段的特性是控制系统设计的依据。
15. 对于最小相位系统，下列说法正确的有
（）
A 最小相位系统的对数幅频特性图与相频特性图有唯一的对应关系；
（1 分）
可见，要使系统稳定，必有。 劳斯表如下：
（1 分）
s3
0.01
1
s2
0.2ξ

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控制工程基础练习题题及答案(页)资料

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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。

控制工程基础第二章参考答案

控制工程基础第二章参考答案

第二章 参考答案2-1 （1） 不是 （2） 是 （3） 不是 （4） 不是 2-2 (a))()()(3)(2222t u t u dtt du RC dt t u d C R i o o o =++ (b) )()()()()()()()(2211222121222111222121t u dtt du C R C R dt t u d C C R R t u dt t du C R C R C R dt t u d C C R R i i i o o o +++=++++ (c ) )()()()()()(33221312221t u R dtt du C R R t u R R dt t du C R R R R R i i o o +=++++(d))()()()()()()()(1211222121211211222121t u dtt du C R C R dt t u d C C R R t u dt t du C R C R C R dt t u d C C R R i i i o o o +++=++++ (e))()()()()()()()(221222121211222222121t u dtt du R C C dt t u d C C R R t u dt t du C R C R C R dt t u d C C R R i i i o o o +++=++++ (f) )()()()()()()(22121221t u R dtt du L t u R R dt t du L C R R dt t u d CL R i i oo o +=++++ 2-3 (a) )]()([)()()(23213121t u R dtt du C R R t u R dt t du C R R R R i i o o +=++－(b) )()()()(4141232022213210t u R R t u R R dt t du C R R R dt t u d C C R R R R i o o o －=++ (c))]()()([)(32321t u R R dtt du C R R t u R i i o ++=－(d) )()()()()(221122212121t u dt t du C R C R dt t u d C C R R dt t du C R i i i o +++=－ (e) )()()()(2412222142t u dtt du C R C R dt t u d C C R R o o o +++ )}()(])([)({21213224223221432132t u dtt du R R C C R R C R dt t u d R R C C R R R R R R i i i +++++++=－ 2-4 (a) dt t dx f dt t dx f f dt t x d m i o o )()()()(12122=++ (b) dt t dx f k t x k k dt t dx f k k i o o )()()()(12121=++ (c) )()()()()(121t x k dt t dx f t x k k dt t dx f i i o o +=++ (d) )()()()()()(112121t x k dtt dx f t x k k dt t dx f f i i o o +=+++2-5 (a))(1)()()()(1)()()(2112212221211*********t u C C dt t du C R C R dt t u d R R t u C C dt t du C R C R C R dt t u d R R i i i o o o +++=++++ (b))()()()()()()()(2112212221211211212221t x k k dtt dx k f k f dt t x d f f t x k k dt t dx k f k f k f dt t x d f f i i i o o o +++=++++ 由(a)(b)两式可以看出两系统具有相同形式的微分方程，所以(a)和(b)是相似系统。

控制工程基础(051203)

控制工程基础(051203)

答案：A
16.实际系统传递函数的分母阶次
A、小于分子阶次 B、等于分子阶次 C、大于等于分子阶次 D、大于或小于分子阶次
答案：C
17.闭环系统前向传递函数是
A、输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比 B、输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 C、输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比 D、误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比
答案：B
37.对于二阶系统，加大增益将使系统的
A、稳态性变差 B、稳定性变差 C、瞬态性变差 D、快速性变差
答案：B
38.控制系统的稳态误差主要取决于系统中的
A、微分和比例环节 B、惯性和比例环节 C、比例和积分环节 D、比例和延时环节
答案：C
39.Ⅰ型系统的速度静差系数等于
A、0 B、开环放大系数
A、正确 B、错误 答案：正确
14.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。
A、正确 B、错误 答案：正确
15.氏线变性换定的常比系。统的传递函数，是在零初始条件时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉
A、正确 B、错误 答案：正确
16.线性系统输出与输入之比定义为系统的传递函数。
A、过阻尼的小于临界阻尼的 B、过阻尼的大于临界阻尼的 C、过阻尼的等于临界阻尼的 D、过阻尼的反比于临界阻尼的
答案：A
43.干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后
A、将发散离开原来的平衡状态 B、将衰减收敛回原来的平衡状态 C、将在原平衡状态处等幅振荡 D、将在偏离平衡状态处永远振荡
11.控制系统的最大超调量
A、只与阻尼比有关 B、只与固有频率有关 C、与阻尼比和固有频率都有关 D、与阻尼比和固有频率都无关
《控制工程基础》练习一答案.doc

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《控制工程基础》练习一答案-、单项选择题（每小题2分，共30题号答案题号1D6 2B7 3A8 4C9□B10答案题号答案D11D 012C A13D D14C A15A二、作图分析题（每题10分，共20= 3jl-(0.7)2= 3x0.714= 2.14 广2.14« 2.93s 2.Imf [GH]/)/K L答:幅值裕度和相位裕度均为正。

三、综合计算题（每题10分，共50分）10010101、解： 由题意可写出Gg(s) = -------------- = ------------------ ,s(s + 10) + k 10s+ 100 根据二阶系统的标准形式可知：气2 = ] 00,2初=10 .・. co n = 10，S = 0.5:.M = e xlOO% = 16.4%,/ = ----------------- f= 0.363s,八=-^― — 0.8s「 1口〃"2、解：由题意得系统的开环频率特性为：G"问)=, k /以，2口 + 1)(，0.5切+1) A (69) = —/ 七 ,(p(co )= -90° - tg 10.569- tg 12a )6A/1+467 71 + 0.256?当口=使时，(p^co*) = -90° -tg~l0.5绥,一鬼一'2绥=-180° => 饱=14/、 10 10zy )= ___ = 4 g « J1+4.2 J1+0.25 绥 2 V5A /L25・・・《(dB) = 201g-^- = 201g ：=-UdB g *(饱) 4o3、解：由题意得G R (S ) = ---- ---- =—-—，其频率特性为2s + 15 + 5 2s + 20 A 例=/5 = -5 =,伊(口)= _侦_\ 2L,7(2^y)2+ 202VW+40010由输入信号可知，X,. = 20=2*.(口) = 45°,根据频率响应的特点，有 x o (O = x o (69)sin[6/ + ^(69)] = A (69)匚K sin[2? +(p(cd) +(p {(69)]52=/ 、x 2 sin[2, + (Tg—I 二)+ 45°] = 0.49 sin(2f + 33.69°) V4X22+4001。