控制工程基础复习题

控制工程基础复习题填空题1.在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。2．控制系统的基本要求主要有：、、。3．机械控制系统的核心是：、。4、在水箱水温控制系统中，受控对象为，被控量为。5、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。6、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用；在频域分析中采用。7.已知系统的微分方程为，则系统的传递函数是。8.设一阶系统的传递，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为。线性系统稳定的充分必要条件是闭环传递函数的极点均严格位于s______________半平面。10.在二阶系统中引入比例-微分控制会使系统的阻尼系数________________。11、串联滞后校正利用滞后网络的高频幅值_______________特性。11、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值穿越频率对应时域性能指标，它们反映了系统动态过程的。12．在最小相位系统中，其零点和极点应分别满足条件：、。13.反馈控制系统的核心是，其控制作用是通过与反馈量的差值进行的。14、复合控制有两种基本形式：即按的前馈复合控制和按的前馈复合控制。15.频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的和时域性能指标，都反映了系统动态过程的快速性。16.系统及其输入输出间有动态关系的根本原因是，其实质是信息的。17.系统传递函数的零点、极点和放大系数对系统性能有重要影响。零点影响系统瞬态响应曲线的形状。极点分布决定系统的，放大系数决定系统的。18.若保持二阶系统的ζ不变，提高ωn，则可以为。19.非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为。20.稳态误差ess与误差信号E(s)的函数关系为。21.已知系统的单位脉冲响应函数是，则系统的传递函数是为。22.一阶微分环节，当频率时，则相频特性为。23.已知系统传递函数，在其频率特性图上，在频率为∞时，其幅值为，相位为。24.已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是。25.设积分环节的传递函数为，则其频率特性幅值A()=。26.二阶系统的传递函数，其阻尼比ζ是。27、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为，相频特性为。28、设系统的开环传递函数为，则其开环幅频特性为，相频特性为。29、若某系统的单位脉冲响应为，则该系统的传递函数G(s)为。30.设某最小相位系统的相频特性为，则该系统的开环传递函数为。31．已知系统传递函数，该系统可以看成由和两环节串联而成，其单位脉冲响应为。32．已知系统的传递函数为，则其幅频特性。33.已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差分别、、。33.设系统的闭环传递函数为：，则系统的主导极点为。34.某系统传递函数为1/s2，在输入r(t)=3sin2t作用下，输出稳态分量的幅值为、相位为。35.若系统的开环传递函数为，则它的开环增益为。36.设系统的特征方程为，则此系统中包含正实部特征的个数有为。37.设系统的特征方程为，则此系统为。38、若单位某负反馈控制系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为。39.某单位反馈系统的开环传递函数为：，当k=（）时，闭环系统临界稳定。40.某系统的闭环传递函数为：，当k=（）时，闭环系统临界稳定。41.某反馈系统的开环传递函数为：，当时，闭环系统稳定。44.系统的传递函数，其系统的增益和型次为。45.已知超前校正装置的传递函数为，其最大超前角所对应的频率。46.二阶振荡环节乃奎斯特图中与虚轴交点的频率为频率。47.设一阶系统的传递函数是，且容许误差为5%，则其调整时间为。50.某校正环节传递函数，则其频率特性的奈氏图终点坐标为。51.已知，其原函数的终值。52.设一阶系统的传递函数是，且容许误差为2%，则其调整时间为。53.二阶欠阻尼系统的有阻尼固有频率ωd、无阻尼固有频率ωn和谐振频率ωr比较。54.当输入为单位斜坡且系统为单位反馈时，对于II型系统其稳态误差为。55.若已知某串联校正装置的传递函数为，则它是一种。56.某环节的传递函数是，则该环节可看成由环节串联而组成。57.已知，其原函数的终值。58.已知系统的单位斜坡响应函数是，则系统的稳态误差是。59.某环节的传递函数为，它的对数幅频率特性L()随K值增加而。60、已知单位反馈系统的开环传递函数，则在斜坡信号作用下的稳态误差为_________。61、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为。62、PI控制器的输入－输出关系的时域表达式是，其相应的传递函数为，由于积分环节的引入，可以改善系统的性能。63、某一个控制系统的单位阶跃响应为：，试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。64、一个控制系统的单位脉冲响应为，试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。二、选择题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、下列哪种措施对改善系统的精度没有效果()。A、增加积分环节B、提高系统的开环增益KC、增加微分环节D、引入扰动补偿3.进行串联超前校正前的穿越频率与校正后的穿越频率的关系，通常是（）A.=B.>C.<D.与无关4.时域分析的性能指标，哪个指标是反映相对稳定性的。A.上升时间B.峰值时间C.调整时间D.最大超调量5、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的()。A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢6、若某系统的根轨迹有两个起点位于原点，则说明该系统()。A、含两个理想微分环节B、含两个积分环节C、位置误差系数为0D、速度误差系数为07、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标()。A、超调B、稳态误差C、调整时间D、峰值时间8、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是()A、B、C、D、9、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是()。A、可改善系统的快速性及平稳性；B、会增加系统的信噪比；C、会使系统的根轨迹向s平面的左方弯曲或移动；D、可增加系统的稳定裕度。10、开环对数幅频特性的低频段决定了系统的()。A、稳态精度B、稳定裕度C、抗干扰性能D、快速性11、下列系统中属于不稳定的系统是()。A、闭环极点为的系统B、闭环特征方程为的系统C、阶跃响应为的系统D、脉冲响应为的系统13、闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段14、已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是()A、0；B、∞；C、10；D、2015、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是()A、如果闭环极点全部位于S左半平面，则系统一定是稳定的。稳定性与闭环零点位置无关；B、如果闭环系统无零点，且闭环极点均为负实数极点，则时间响应一定是衰减振荡的；C、超调量仅取决于闭环复数主导极点的衰减率，与其它零极点位置无关；D、如果系统有开环极点处于S右半平面，则系统不稳定。16、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。17、系统特征方程为，则系统()A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数。18、系统在作用下的稳态误差，说明()A、型别；B、系统不稳定；C、输入幅值过大；D、闭环传递函数中有一个积分环节。19、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标()。A、超调B、稳态误差C、调整时间D、峰值时间20、已知开环幅频特性如图所示，则图中不稳定的系统是()。A、系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定系统①系统②系统③21、若某串联校正装置的传递函数为，则该校正装置属于()。A、超前校正B、滞后校正C、滞后-超前校正D、不能判断22、下列串联校正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是：A、B、C、D、23、关于奈氏判据及其辅助函数F(s)=1+G(s)H(s)，错误的说法是()A、F(s)的零点就是开环传递函数的极点B、F(s)的极点就是开环传递函数的极点C、F(s)的零点就是闭环传递函数的极点24、已知负反馈系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为()。A、B、C、D、与是否为单位反馈系统有关25、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则()。A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢26、已知系统的开环传递函数为，则该系统的开环增益为()。A、100B、1000C、20D、27、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A、闭环零点和极点B、开环零点C、闭环极点D、阶跃响应28、下列串联校正装置的传递函数中，能在处提供最大相位超前角的是()。A、B、C、D、29、关于PI控制器作用，下列观点正确的有()A、可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差；B、积分部分主要是用来改善系统动态性能的；C、比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性；D、只要应用PI控制规律，系统的稳态误差就为零。30、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是()。A、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；B、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定；C、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。31、关于系统频域校正，下列观点错误的是()A、一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为；C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；D、利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。32、已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态误差是()0B、∞C、10D、20三．简述题1.已知单位反馈系统的闭环传递函数，则系统的剪切频率及相位裕度分别是多少？2.设某一系统在零初始条件下的单位阶跃响应为，则该系统的单位脉冲响应及自然振荡频率分别是多少？3.设有图1所示的反馈控制系统，试根据劳斯判据确定传递函数k值的取值范围。4.已知系统的传递函数为，绘制其对数幅频特性图。5.已知单位反馈系统的闭环传递函数，分析该系统在、、输入信号作用下的稳态误差。6.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数T？其调整时间ts和时间常数T有何关系，为什么？7.伯德图中幅频特性曲线的首段和传递函数的型次有何关系？四．分析题1.图2为利用加热器控制炉温的反馈系统。试分析系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，并画出原理方框图，且说明其工作原理。2.分析图3所示系统的传递函数。3.系统结构图如图4所示，分析4.试建立下图所示电路的动态微分方程，并求传递函数。CC1R1R2C2uiuo5.写出下图所示系统的传递函数。系统结构图如下，利用梅森公式求系统的传递函数C（s）/R（s）。7、系统结构如下图所示，求系统的超调量和调节时间。R(s)R(s)C(s)8.已知系统的结构如下图所示，其中，输入信号为单位斜坡函数，求系统的稳态误差。分析能否通过调节增益，使稳态误差小于0.2。一一G(s)R(s)C(s)9.设负反馈系统如下图，前向通道传递函数为，若采用测速负反馈，讨论大小对系统性能的影响。H(s)H(s)一G(s)R(s)C(s)10.已知系统开环传递函数为均大于0，试用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。10.已知反馈系统的开环传递函数为，求：(1)用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；(2)若给定输入r(t)=2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。机械振动系统如图1所示，一滑轮悬挂质量-阻尼-弹簧系统置于轨道内，轨道有三部分组成：两端水平轨道、一段与水平方向成45度的斜面轨道，尺寸如图所示，假定滑轮质量与质量块m相比可以忽略不计，并设滑轮在轨道内运动时的摩擦可以忽略。设m=4kg,c=40N.s/m,k=400N/m，重力加速度取10N/kg，滑轮在斜面最高点由静止开始运动，以x(t)作为输入量，质量块的位移y(t)为输出量，试分析y(t)及其传递函数。系统结构图如图2所示，试确定，使干扰对系统输出无影响。四、计算题1、某控制系统的方框图如图所示，试求1、写出闭环传递函数表达式；2、要使系统满足条件：,,试确定相应的参数和；3、求此时系统的动态性能指标；4、时，求系统由产生的稳态误差；5、确定，使干扰对系统输出无影响。2、某控制系统的方框图如图所示，试求(1)该系统的开环传递函数、闭环传递函数和误差传递函数。(2)若保证阻尼比和单位斜坡函数的稳态误差为，求系统。(3)计算超调量和调节时间。3.已知单位反馈系统如图6所示，，，H(s)=1,其中输入信号为，扰动信号，求系统的稳态偏差。4、已知反馈系统的开环传递函数为，试：1、用奈奎斯特判据判断系统的稳定性；2、若给定输入r(t)=2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问开环增益K应取何值。（7分）3、求系统满足上面要求的相角裕度。5、已知最小相位系统的开环对数幅频特性和串联校正装置的对数幅频特性如下图所示，原系统的幅值穿越频率为：1、写出原系统的开环传递函数,并求其相角裕度，判断系统的稳定性；2、写出校正装置的传递函数；3、写出校正后的开环传递函数，画出校正后系统的开环对数幅频特性，并用劳斯判据