《控制工程基础》试卷 及详细答案

一、填空题（每题1分，共15分）

1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、和，其中最基本的要求是。

2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()

G s，则该系统的开环传递函数为。

3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。

4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、、等方法。

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。

6、设系统的开环传递函数为

12

(1)(1)

K

s T s T s

++

，则其开环幅频特性为，相频

特性

为

。

7、最小相位系统是指

。

二、选择题（每题2分，共20分）

1、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)的零点数与极点数相同

D、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点

2、已知负反馈系统的开环传递函数

为

2

21

()

6100

s

G s

s s

+

=

++

，则该系统的闭环特征方程为 ( )。

A、261000

s s

++= B、2

(6100)(21)0

s s s

++++=

C、2610010

s s

+++=

D、与是否为单位反馈系统有关

3、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

4、已知系统的开环传递函数为

100

(0.11)(5)

s s

++

，则该系统的开环增

益为 ( )。

A、 100

B、1000

C、20

D、不能确定

5、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

6、下列串联校正装置的传递函数

中，能在1

c

ω=处提供最大相位超前

角的是 ( )。

A、101

1

s

s

+

+

B、

101

0.11

s

s

+

+

C、

21

0.51

s

s

+

+

D、

0.11

101

s

s

+

+

7、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。

8、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。

9、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20/

dB dec

-；

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。

10、已知单位反馈系统的开环传递

函数为

22

10(21)

()

(6100)

s

G s

s s s

+

=

++

，当输

入信号是2

()22

r t t t

=++时，

系统的稳态误差是( )

A、 0

B、∞

C、 10

D、 20

三、（10分)建立图示系统的数学

模型，并以传递函数形式表示。

四、（20分））系统结构图如下图所示：

1、写出闭环传递函数

()

()()

C s s R s Φ=

表达式；（8分） 2、要使系统满足条件：

707.0=ξ,2=n ω,试确定相应的

参数K 和β；（6分）

3、求此时系统的动态性能指标s t ,00σ；（6分）

五、(20分) 已知系统的方框图如下图所示 。试求闭环传递函数C(s)/R(s) (提示：应用信号流图及梅森公式)

六、(15分) 设单位反馈控制系统的开环传递函数为

2

Ｇ（Ｓ）＝

Ｓ（Ｓ＋１）

试求当输入信号

r(t)=2sin(t-45°)时，其闭环系统的稳态输出c(t)。 一 填空：

1、稳定性 快速性 准确性 稳定性

2、()G s

3、微分方程 传递函数 （或结构图 信号流图）（任意两个均可）

4、劳思判据 根轨迹 奈奎斯特判据

5、开环控制系统，闭环控制系统

6、

2212()()1()1

A T T ωωωω=

+?+；

01112()90()()

tg T tg T ?ωωω--=---

7、S 右半平面不存在系统的开环极点及开环零点 二 选择

1、A

2、B

3、D

4、C

5、C

6、B

7、A

8、C

9、C 10、D 三、解

: F

G 1

G 2 G 3

H 1 G 5

H 3

H 2

G 4

+

+ + +

- -

-

R (s) C (s)

+

四、解： 1、

2

2

222221)()()(n n n s s K s K s K s

K s K s K

s R s C s ωξωωββ++=++=++==Φ

2、（4分） ???=====2

224

222

n n K K ξωβω

?

??==707.04

βK 3、（4分） 0010

032.42

==--ξξπ

σe

五、解：绘制信号流图

[注]

号流向。

2) 应用数:

前向通道增益

3211G G G P =；342G G P =；

回路增益

221H G L -=；133212H H G G G L -=；53G L -=；43431L G G H H =-

特征式

221231353431252

1G H G G G H H G G G H H G G H ?=+++++；

余因子式（对应各个前项通道

的） 511G +=?；521G +=?；------经验：一般余因子式不会直接等于1，不然太简单了 闭环传递函数

1243522123135252

()(1)()

()1G G G G G C s R s G H G G G H H G G G H ++=

++++ =

)()

(ωωj R j C =ω

ωj +-222

A(ω)=2

22)2(2ωω+- φ

(ω)=2

2ωω--arctg

Θ r(t)= 2sin(t-45°)

ω=1

∴ A(ω)=

2

2= 2 φ

(ω)=1

1arctg - =-45°

∴c(t)=2A(ω)sin[t-45°+φ

(ω)]=22sin[t-45°-45°]

=2sin(t-90°)=-2cost