《控制工程基础》试卷及详细答案

.桂 林 电 子 科 技 大 学 试 卷2013 2014学年第 二 学期课程名称控制工程基础 （a 卷.闭卷） 适用年级或专业）考试时间120 分钟班级学号姓名4、两个传递函数分别为g1(s)与 g2(s)的环节，以并联方式连接， 其等效传递函数为 g(s) ，则 g(s)为（用 g1(s)与 g2(s) 表示）。5、奈奎斯特稳定判据中，z = p - r ，其中 p 是指，z 是指，r 指。,.6、若某系统的单位脉冲响应为g(t)10e0.2 t5e 0.5t ，题号一二三四五六七八成绩则该系统的传递函数g(s)为。满分1520151520151007、设系统的开环传递函数为k (s1) ，则其开环幅频特性s2 (ts1)得分评卷人一、填空题（每题1 分，共 15 分）1 、 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。2、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。含有测速发电机的电动机速度控制系统， 属于。3、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是， 二阶系统传函标准形式是。为，相频特性为。二、选择题（每题2 分，共 20 分） 1、关于传递函数，错误的说法是()a. 传递函数只适用于线性定常系统；b. 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；c. 传递函数一般是为复变量s 的真分式；d. 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。2、采用负反馈形式连接后，则()a、一定能使闭环系统稳定；b、系统动态性能一定会提高；c、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；d、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。3、已知系统的开环传递函数为50，则该系统的开环增益为()。(2 s1)( s5)a、 50b、25c、10d、54、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果() 。 a、增加开环极点；b、在积分环节外加单位负反馈；c、增加开环零点；d、引入串联超前校正装置。系统系统系统 图 1a、系统b、系统c、系统d、都不稳定 8、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为g(s)，反馈通道5 、 系 统 特 征 方 程 为()d (s)s32 s23s60 ， 则 系 统传递函数为h(s)，当输入信号为r(s)，则从输入端定义的误差e(s)为 ()a、稳定；b、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；a 、 e( s)r(s)g( s)b 、e ( s)r(s)g(s)h (s)c、临界稳定；d、右半平面闭环极点数z2 。c 、 e(s)r( s)g(s)h (s)d 、 e(s)r(s)g(s) h (s)6、下列串联校正装置的传递函数中，能在c超前角的是() 。1 处提供最大相位9、 开环 频域性能 指标中的相角裕度对 应时 域性能指标10s1a 、s110s1b、0.1s12s1c、0.5s10.1s1d 、10 s1()。a 、超调%b、稳态误差e ssc、调整时间 t sd、峰值时间 t p7、已知开环幅频特性如图1 所示，则图中不稳定的系统是()。10、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是()。k * (2s)a 、s( s1)b 、s(sk *1)(s5）k *c 、s( s23s1)k * (1s)d 、s(2s)三、（15 分) 试建立如下图所示电路的动态微分方程，并求传递函数。四、（15 分）系统结构如下图所示，求系统的超调量% 和调节时间ts 。五、（20 分）设控制系统如下图所示，试用劳斯判据确定使系统六、(15 分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数稳定的 k值。c(s) /r(s) 。r(s)+_1s+c(s)_2s (s+3)r(s)c(s)-g1-g 2-g3g4k一、填空题（每题1 分，共 15 分）1、稳定性 ,准确性根据 kcl有u i (t)u0 (t )r1c du i ( t)dtu 0 ( t)u 0 (t ) r22、开环控制系统，闭环控制系统，闭环控制系统3、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值，即r1r2 cdu 0 (t ) dt(r1r2 )u 0(t )r1 r2cdu i ( t) dtr2u i( t)g( s)1ts1，g( s)2ns22s2 或： g( s)t 2s21) 。2ts12、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得nn4、g1(s)+g2(s)r1r2csu 0 ( s)( r1r2 )u 0 (s)r1 r2csu i (s)r2 u i ( s)5、开环传函中具有正实部的极点的个数，(或：右半 s 平面的开环极点个数)；闭环传函中具有正实部的极点的个数(或：右半 s 平面的闭环极点个数，不稳定的根的数)；得传递函数四、g( s)u 0 ( s)u i ( s)r1 r2csr2r1r2 csr1r225奈氏曲线逆时针方向包围(-1, j0 ) 整圈数。解：由图可得系统的开环传函为：g(s)s( s5)1056、因为该系统为单位负反馈系统，则系统的闭环传递函数为，s0.2ssk227、0.5s1，arctan180arctan t(或：g( s)25s( s5)2552t1222c180art2 )tan(s)1g( s)125s( s5)s(s5)25s25s521t21、b2、d3、c4、a5、c6、b7、b8、d9、a10、a二、选择题（每题2 分，共 20 分）与 二 阶 系 统 的 标 准 形 式( s)nnns22s2比 较 ， 有三、（10 分)解： 1、建立电路的动态微分方程2n5522n0.5解得n5/ 120.5/ 1 0.522k0k0所以%ee16.3%33tsn0.551.2s稳定的充要条件是6k - 2031k1k3344或t s1.6s，3.53.5ts1.4s，即，使系统稳定的k 值为 k13n0.55n0.55六、解 ：st4.54.51.8s （ 2 分）n0.55五、令 g1(s)=2s( s3)=2=21k2s(s3)1s(s13)2k2s 23s2k则c( s) =r( s)1g1(s)s=1