《控制工程基础》试卷及详细答案

第7章习题答案7-1计算机数字控制系统的基本结构组成图，由数字控制器、检洲装置、执行器，被控对象、A /D 和D/A 等组成。

数字控制器由数字计算机实现，一般包括模数(A/D)转换器、数/模(D/A)转换器和控制算法等，整个系统的操作完全由计算机内的时钟控制，把实测信号转换成数字形式的时刻称为采样时刻，两次相邻采样之间的时间称为采样周期，记作T 。

数字计算机在对系统进行实时控制时，每隔个采样周期T 对系统进行一次采样修正，在每个采样周期中，控制器要完成对于连续信号的采样编码(即A/D 过程)和按控制律进行的数码运算，然后将计算结果由输出寄存器经解码网络将数码转换成连续信号(即D/A 过程)。

因此，A/D 转换器和D/A 转换器是计算机控制系统中的两个特殊环节.7-2信号采样的数学表达式*()()()n e t e nT t nT δ∞==-∑ 拉氏变换为0*0[()]()()()nTs st nTsnTs n L t nT e t e dt e E s e nT e δδ∞---∞-=-===⎰∑设计离散系统时，香农采样定理是必须严格遵守的一条准则，因为它指明了从采 信号中不失真地复现原连续信号理论上所必需的最小采样周期T 。

香农采样定理指出：如果采样器的输人信号()e t 具有有限带宽，并且有直到0ω的领率分量，则使信号()e t 完满地从采祥信号*()e t 中恢复过来的采样周期T ，应满足下列条件， 022T πω≤ 采样定理表达式与02s ωω≥是等价的。

在满足香农采样定理的条件下，要想不失真地复现采样器的输入信号，需要采用理想低通滤波器。

应当指出，香农采样定理只是给出了一个选择采样周期T 或采样频率s f 的指导原则，它给出的是由采样脉冲序列无失真地再现原连续信号所允许的最大采样周期，或最低采样领率。

在控制工程中，一般总是取02s ωω>，而不取02s ωω=的情形。

7-3（1）查表可知，3()E z z -=（2）查表可知，2sin10()2cos101z T E z z z T =-+ （3）34()1t z z E z z z e-=+-- （4）查表可知，2()(1)Tz E z z =- （5）12201()1..........11n n n n n E z a z az a z a z z az z a ∞----=-==+++++==--∑（6）部分分式法求得2222221/1/1/()111()(1)1aTa a a E s s s s a Tz z z E z a z a z a z e -=-++=-+--- （7）查表可知，(1)()(1)()aT aT e z E z z z e ---=-- （8）22211()(1)()1(1)(1)E s s s z Tz z z T E z z z z =++-=+=---将原函数表达式分解为再对各个部分查表，得7-4（1）211lim ()lim(1)()lim(1)0(0.8)(0.1)n z z z e nT z E z z z z →∞→→=-=-=-- （2）211lim ()lim(1)()lim(1)(1)n z z Tz e nT z E z z z →∞→→=-=-=∞- （3）121lim(1)()4lim(1)4(1)(2)z z z X z z z z z →→--=---*0101010(1)()(1)(2)(2)(1)()10*(21)()10(21)()n n n z z z E z z z z z e nT e t t nT δ∞===-----=-=--∑1212212345*033(2)()122135791113......()(23)()n z z z E z z z z z z z z z z e t n t nT δ--------∞=-+-==-+-+=-------=-+-∑（3）查表可知，()0.2t Te t =7-67-725252525252255,2525()()2510110110102532353310()()()3()()T T T TT T T T T T z z Z Z s z e s z ez z a G z z e z e z z Z Z s s s s z e z e z e e b G z z e z e ----------⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥+-+-⎣⎦⎣⎦=--⎡⎤⎡⎤=-=-⎢⎥⎢⎥++++--⎣⎦⎣⎦-=--，，(1) 由特征方程得到1212z z =-=-，所以系统不稳定。

《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。

最新《控制⼯程基础》习题集及答案《控制⼯程基础》习题集及答案第⼀部分：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. S1 c.21Sd. S 26. 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 12. 开环增益K 增加，系统的稳定性（ c ）：A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不⼀定 13. 开环传递函数的积分环节v 增加，系统的稳定性（）：A ．变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不⼀定 14. 已知 f(t)=0.5t+1，其L[f(t)]=( c ): A ．S+0.5S 2 B. 0.5S 2 C. S S1212D. S 2115.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16.PD 调节器是⼀种（ a ）校正装置。