1、 控制工程基礎復習題1、 填空題1. 在水箱水溫控制系統中，受控對象為 ，被控量為 。2控制系統的基本要求主要有： 、 、 。 3機械控制系統的核心是： 、 。 4、在水箱水溫控制系統中，受控對象為 ，被控量為 。5、自動控制系統有兩種基本控制方式，當控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯系時，稱為 ；當控制裝置與受控對象之間不但有順向作用而且還有反向聯系時，稱為 ；含有測速發電機的電動機速度控制系統，屬于 。6、穩定是對控制系統最基本的要求，若一個控制系統的響應曲線為衰減振蕩，則該系統 。判斷一個閉環線性控制系統是否穩定，在時域分析中采用 ；在頻域分析中采用 。7. 已知系統的微分方程

2、為，則系統的傳遞函數是 。8. 設一階系統的傳遞，其階躍響應曲線在t=0處的切線斜率為 。9. 線性系統穩定的充分必要條件是閉環傳遞函數的極點均嚴格位于s_半平面。10. 在二階系統中引入比例-微分控制會使系統的阻尼系數_。11、串聯滯后校正利用滯后網絡的高頻幅值_特性。11、頻域性能指標與時域性能指標有著對應關系，開環頻域性能指標中的幅值穿越頻率對應時域性能指標 ，它們反映了系統動態過程的。12在最小相位系統中，其零點和極點應分別滿足條件： 、 。13. 反饋控制系統的核心是 ，其控制作用是通過 與反饋量的差值進行的。14、復合控制有兩種基本形式：即按 的前饋復合控制和按 的前饋復合控制。1

3、5. 頻域性能指標與時域性能指標有著對應關系，開環頻域性能指標中的 和時域性能指標 ，都反映了系統動態過程的快速性。16. 系統及其輸入輸出間有動態關系的根本原因是 ，其實質是信息的 。17. 系統傳遞函數的零點、極點和放大系數對系統性能有重要影響。零點影響系統瞬態響應曲線的形狀。極點分布決定系統的 ，放大系數決定系統的 。18. 若保持二階系統的不變，提高n，則可以為 。19. 非單位負反饋系統，其前向通道傳遞函數為G(S)，反饋通道傳遞函數為H(S)，當輸入信號為R(S)，則從輸入端定義的誤差E(S)為 。 20.穩態誤差ess與誤差信號E(s)的函數關系為 。21. 已知系統的單位脈沖響

4、應函數是，則系統的傳遞函數是為 。22. 一階微分環節，當頻率時，則相頻特性為 。23. 已知系統傳遞函數，在其頻率特性圖上，在頻率為時，其幅值為 ，相位為 。24. 已知單位反饋系統的開環傳遞函數為，當輸入信號是時，系統的穩態誤差是 。25.設積分環節的傳遞函數為，則其頻率特性幅值A()= 。26.二階系統的傳遞函數，其阻尼比是 。27、設系統的開環傳遞函數為，則其開環幅頻特性為 ，相頻特性為 。28、設系統的開環傳遞函數為，則其開環幅頻特性為 ，相頻特性為 。29、若某系統的單位脈沖響應為，則該系統的傳遞函數G(s)為 。30. 設某最小相位系統的相頻特性為，則該系統的開環傳遞函數為 。3

5、1已知系統傳遞函數，該系統可以看成由 和 兩環節串聯而成，其單位脈沖響應為 。32已知系統的傳遞函數為，則其幅頻特性 。33. 已知某系統是單位負反饋系統，其開環傳遞函數，則該系統在單位脈沖、單位階躍和單位恒速信號（斜坡信號）作用下的穩態誤差分別 、 、 。33. 設系統的閉環傳遞函數為：，則系統的主導極點為 。34. 某系統傳遞函數為1/s2，在輸入r(t)=3sin2t作用下，輸出穩態分量的幅值為、相位為 。35. 若系統的開環傳遞函數為，則它的開環增益為 。36.設系統的特征方程為，則此系統中包含正實部特征的個數有為 。37.設系統的特征方程為，則此系統為 。38、若單位某負反饋控制系統

6、的開環傳遞函數為，則該系統的閉環特征方程為。39.某單位反饋系統的開環傳遞函數為：，當k=（ ）時，閉環系統臨界穩定。40.某系統的閉環傳遞函數為：，當k=（ ）時，閉環系統臨界穩定。41.某反饋系統的開環傳遞函數為：，當 時，閉環系統穩定。44.系統的傳遞函數，其系統的增益和型次為 。45.已知超前校正裝置的傳遞函數為，其最大超前角所對應的頻率 。46. 二階振蕩環節乃奎斯特圖中與虛軸交點的頻率為 頻率。47. 設一階系統的傳遞函數是，且容許誤差為5%，則其調整時間為 。50. 某校正環節傳遞函數，則其頻率特性的奈氏圖終點坐標為 。51. 已知 ，其原函數的終值 。52 . 設一階系統的傳遞

7、函數是，且容許誤差為2%，則其調整時間為 。53. 二階欠阻尼系統的有阻尼固有頻率d、無阻尼固有頻率n和諧振頻率r比較 。54. 當輸入為單位斜坡且系統為單位反饋時，對于II型系統其穩態誤差為 。55. 若已知某串聯校正裝置的傳遞函數為，則它是一種 。56. 某環節的傳遞函數是，則該環節可看成由 環節串聯而組成。57. 已知 ，其原函數的終值 。58. 已知系統的單位斜坡響應函數是，則系統的穩態誤差是 。59. 某環節的傳遞函數為，它的對數幅頻率特性L()隨K值增加而 。60、已知單位反饋系統的開環傳遞函數，則在斜坡信號作用下的穩態誤差為_。61、已知系統的開環傳遞函數為，則該系統的開環增益為

8、 。62、PI控制器的輸入輸出關系的時域表達式是，其相應的傳遞函數為，由于積分環節的引入，可以改善系統的性能。63、某一個控制系統的單位階躍響應為：，試求系統的傳遞函數、微分方程和脈沖響應。64、一個控制系統的單位脈沖響應為，試求系統的傳遞函數、微分方程、單位階躍響應。二、選擇題1、關于傳遞函數，錯誤的說法是 ( ) A 傳遞函數只適用于線性定常系統； B 傳遞函數不僅取決于系統的結構參數，給定輸入和擾動對傳遞函數也有影響； C 傳遞函數一般是為復變量s的真分式；D 閉環傳遞函數的極點決定了系統的穩定性。2、下列哪種措施對改善系統的精度沒有效果 ( )。A、增加積分環節 B、提高系統的開環增益

9、K C、增加微分環節 D、引入擾動補償3.進行串聯超前校正前的穿越頻率與校正后的穿越頻率的關系，通常是（ ）A.= B.> C.< D.與無關4. 時域分析的性能指標，哪個指標是反映相對穩定性的 。A.上升時間 B.峰值時間 C.調整時間 D.最大超調量5、高階系統的主導閉環極點越靠近虛軸，則系統的 ( ) 。A、準確度越高 B、準確度越低 C、響應速度越快 D、響應速度越慢6、若某系統的根軌跡有兩個起點位于原點，則說明該系統( ) 。 A、含兩個理想微分環節 B、含兩個積分環節 C、位置誤差系數為0 D、速度誤差系數為07、開環頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標( ) 。A

10、、超調 B、穩態誤差 C、調整時間 D、峰值時間8、已知某些系統的開環傳遞函數如下，屬于最小相位系統的是( )A、 B 、 C 、 D、9、若系統增加合適的開環零點，則下列說法不正確的是 ( )。 A、可改善系統的快速性及平穩性； B、會增加系統的信噪比；C、會使系統的根軌跡向s平面的左方彎曲或移動； D、可增加系統的穩定裕度。10、開環對數幅頻特性的低頻段決定了系統的( )。A、穩態精度 B、穩定裕度 C、抗干擾性能 D、快速性11、下列系統中屬于不穩定的系統是( )。 A、閉環極點為的系統 B、閉環特征方程為的系統C、階躍響應為的系統 D、脈沖響應為的系統13、閉環系統的動態性能主要取決于

11、開環對數幅頻特性的：A、低頻段 B、開環增益 C、高頻段 D、中頻段 14、已知單位反饋系統的開環傳遞函數為，當輸入信號是時，系統的穩態誤差是( )A、 0 ； B、 ； C、 10 ； D、 2015、關于系統零極點位置對系統性能的影響，下列觀點中正確的是( )A 、 如果閉環極點全部位于S左半平面，則系統一定是穩定的。穩定性與閉環零點位置無關；B、 如果閉環系統無零點，且閉環極點均為負實數極點，則時間響應一定是衰減振蕩的；C 、 超調量僅取決于閉環復數主導極點的衰減率，與其它零極點位置無關； D、 如果系統有開環極點處于S右半平面，則系統不穩定。16、下列哪種措施對提高系統的穩定性沒有效果

12、 ( )。A、增加開環極點； B、在積分環節外加單位負反饋；C、增加開環零點； D、引入串聯超前校正裝置。17、系統特征方程為 ，則系統 ( )A、穩定； B、單位階躍響應曲線為單調指數上升；C、臨界穩定； D、右半平面閉環極點數。18、系統在作用下的穩態誤差，說明 ( )A、 型別； B、系統不穩定；C、 輸入幅值過大； D、閉環傳遞函數中有一個積分環節。19、開環頻域性能指標中的相角裕度對應時域性能指標( ) 。A、超調 B、穩態誤差 C、調整時間 D、峰值時間20、已知開環幅頻特性如圖所示， 則圖中不穩定的系統是( )。A、系統 B、系統 C、系統 D、都不穩定 系統 系統 系統21、若

13、某串聯校正裝置的傳遞函數為，則該校正裝置屬于( )。 A、超前校正 B、滯后校正 C、滯后-超前校正 D、不能判斷22、下列串聯校正裝置的傳遞函數中，能在處提供最大相位超前角的是：A、 B、 C、 D、23、關于奈氏判據及其輔助函數 F(s)= 1 + G(s)H(s)，錯誤的說法是 ( )A、 F(s)的零點就是開環傳遞函數的極點B、 F(s)的極點就是開環傳遞函數的極點C、 F(s)的零點就是閉環傳遞函數的極點24、已知負反饋系統的開環傳遞函數為，則該系統的閉環特征方程為 ( )。A、 B、 C、 D、與是否為單位反饋系統有關 25、一階系統的閉環極點越靠近S平面原點，則 ( ) 。 A、

14、準確度越高 B、準確度越低 C、響應速度越快 D、響應速度越慢26、已知系統的開環傳遞函數為，則該系統的開環增益為 ( )。A、 100 B、1000 C、20 D、不能確定27、若兩個系統的根軌跡相同，則有相同的：A、閉環零點和極點 B、開環零點 C、閉環極點 D、階躍響應28、下列串聯校正裝置的傳遞函數中，能在處提供最大相位超前角的是 ( )。A、 B、 C、 D、29、關于P I 控制器作用，下列觀點正確的有( )A、 可使系統開環傳函的型別提高，消除或減小穩態誤差；B、 積分部分主要是用來改善系統動態性能的；C、 比例系數無論正負、大小如何變化，都不會影響系統穩定性；D、 只要應用P

15、I控制規律，系統的穩態誤差就為零。30、關于線性系統穩定性的判定，下列觀點正確的是 ( )。 A、 線性系統穩定的充分必要條件是：系統閉環特征方程的各項系數都為正數； B、 無論是開環極點或是閉環極點處于右半S平面，系統不穩定； C、 如果系統閉環系統特征方程某項系數為負數，系統不穩定； D、 當系統的相角裕度大于零，幅值裕度大于1時，系統不穩定。31、關于系統頻域校正，下列觀點錯誤的是( )A、 一個設計良好的系統，相角裕度應為45度左右；B、 開環頻率特性，在中頻段對數幅頻特性斜率應為；C、 低頻段，系統的開環增益主要由系統動態性能要求決定；D、 利用超前網絡進行串聯校正，是利用超前網絡的

16、相角超前特性。32、已知單位反饋系統的開環傳遞函數為，當輸入信號是時，系統的穩態誤差是( )A、 0 B、 C、 10 D、 20三 簡述題1. 已知單位反饋系統的閉環傳遞函數，則系統的剪切頻率及相位裕度分別是多少？2. 設某一系統在零初始條件下的單位階躍響應為，則該系統的單位脈沖響應及自然振蕩頻率分別是多少？ 3. 設有圖1所示的反饋控制系統，試根據勞斯判據確定傳遞函數k值的取值范圍。4. 已知系統的傳遞函數為，繪制其對數幅頻特性圖。5. 已知單位反饋系統的閉環傳遞函數，分析該系統在、輸入信號作用下的穩態誤差。6. 一階慣性系統當輸入為單位階躍函數時，如何用實驗方法確定時間常數T ？其調整時

17、間ts和時間常數T有何關系，為什么？7. 伯德圖中幅頻特性曲線的首段和傳遞函數的型次有何關系？四 分析題1. 圖2為利用加熱器控制爐溫的反饋系統。試分析系統的輸出量、輸入量、被控對象和系統各部分的組成，并畫出原理方框圖，且說明其工作原理。 2. 分析圖3所示系統的傳遞函數。3. 系統結構圖如圖4所示，分析 4. 試建立下圖所示電路的動態微分方程，并求傳遞函數。 C1R1R2C2uiuo5. 寫出下圖所示系統的傳遞函數。6. 系統結構圖如下，利用梅森公式求系統的傳遞函數C（s）/R（s）。7、系統結構如下圖所示，求系統的超調量和調節時間。R(s)C(s)8. 已知系統的結構如下圖所示，其中，輸入

18、信號為單位斜坡函數，求系統的穩態誤差。分析能否通過調節增益 ，使穩態誤差小于 0.2。一G(s)R(s)C(s)9. 設負反饋系統如下圖，前向通道傳遞函數為，若采用測速負反饋，討論大小對系統性能的影響。 H (s)一G(s)R(s)C(s)10. 已知系統開環傳遞函數為均大于0 ，試用奈奎斯特穩定判據判斷系統穩定性。10. 已知反饋系統的開環傳遞函數為 ，求： (1) 用奈奎斯特判據判斷系統的穩定性； (2) 若給定輸入r(t) = 2t2時，要求系統的穩態誤差為0.25，問開環增益K應取何值。11. 機械振動系統如圖1所示，一滑輪懸掛質量-阻尼-彈簧系統置于軌道內，軌道有三部分組成：兩端水平

19、軌道、一段與水平方向成45度的斜面軌道，尺寸如圖所示，假定滑輪質量與質量塊m相比可以忽略不計，并設滑輪在軌道內運動時的摩擦可以忽略。設m=4kg,c=40N.s/m,k=400N/m，重力加速度取10 N/kg，滑輪在斜面最高點由靜止開始運動，以x(t)作為輸入量，質量塊的位移y(t)為輸出量，試分析y(t)及其傳遞函數。12. 系統結構圖如圖2所示，試確定，使干擾對系統輸出無影響。 四、計算題1、某控制系統的方框圖如圖所示，試求 1、寫出閉環傳遞函數表達式； 2、要使系統滿足條件：,試確定相應的參數和； 3、求此時系統的動態性能指標； 4、時，求系統由產生的穩態誤差； 5、確定，使干擾對系統

20、輸出無影響。2、某控制系統的方框圖如圖所示，試求 (1) 該系統的開環傳遞函數、閉環傳遞函數和誤差傳遞函數。 (2) 若保證阻尼比和單位斜坡函數的穩態誤差為，求系統。(3) 計算超調量和調節時間。3. 已知單位反饋系統如圖6所示，H(s)=1,其中輸入信號為，擾動信號，求系統的穩態偏差。5、已知最小相位系統的開環對數幅頻特性和串聯校正裝置的對數幅頻特性如下圖所示，原系統的幅值穿越頻率為： 1、 寫出原系統的開環傳遞函數,并求其相角裕度，判斷系統的穩定性； 2、 寫出校正裝置的傳遞函數； 3、寫出校正后的開環傳遞函數，畫出校正后系統的開環對數幅頻特性，并用勞斯判據判斷系統的穩定性。0.010.1

21、1101000.322024.340-20dB/dec-20dB/dec-40dB/dec-60dB/decL(w)wL0Lc4、已知反饋系統的開環傳遞函數為 ，試： 1、用奈奎斯特判據判斷系統的穩定性； 2、若給定輸入r(t) = 2t2時，要求系統的穩態誤差為0.25，問開環增益K應取何值。（7分）3、求系統滿足上面要求的相角裕度。6、設系統閉環傳遞函數 ，試求： 1、； ；時單位階躍響應的超調量、調節時間及峰值時間。 2、；和；時單位階躍響應的超調量、調節時間和峰值時間。3、根據計算結果，討論參數、對階躍響應的影響。7、設控制系統如圖4，要求校正后系統在輸入信號是單位斜坡時的穩態誤差不大

22、于0.05，相角裕度不小于40o ，幅值裕度不小于 10 dB，試設計串聯校正網絡。C(s)R(s)一8、已知一最小相位系統開環的對數幅頻特性如下圖所示（1） 試寫出系統開環傳遞函數。（2） 單位斜坡函數輸入時閉環控制系統的穩態誤差。（3） 計算截止頻率和相角裕度。（4） 若系統原有的開環傳遞函數為，而校正后的對數幅頻特性如下圖所示，求串聯校正裝置的傳遞函數。9. 一個未知傳遞函數的被控系統，先未經校正，構成單位反饋閉環。經過測試，得知閉環系統的單位階躍響應如圖5所示。問：(1) 系統的開環低頻增益K0是多少？(2) 如果用主導極點的概念用低階系統近似該系統，試寫出其近似閉環傳遞函數；（3）如果采用PI形式的串聯校正，KI在什么范圍內時，對原開環系統相位裕量的改變約在-45º0º之間？ 11. 某最小相位系統的開環對數幅頻特性曲線如圖4所示：(1) 寫出該系統的開環傳遞函數； (2) 寫出該系統的開環頻率特性、開環幅頻特性及開環相頻特性。3、求系統的相角裕度。4、若系統的穩定裕度不夠大，可以采用什么措施提高系統的穩定裕度？ 12. 系統開環頻率特性由實驗求得，并已用漸近線表示出。試求該系統的開環傳遞函數