最新控制工程基础试卷及答案

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《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)Ks 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221()6100s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为 ( )。

A 、261000s s ++= B 、2(6100)(21)0s s s ++++=C 、2610010s 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 、 100B 、1000C 、20D 、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1c ω=处提供最大相位超前角的是( )。

控制工程基础试卷B答案及评分标准

控制工程基础试卷B 答案及评分标准一、简答题1．（5分）工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题。

具体地说，它研究的是工程技术中广义系统在一定的外界条件（即输入或激励，包括外加控制与外加干扰）作用下，从系统的一定初始状态出发，所经历的由其内部固有特性（由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程，研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。

2．Ⅰ型（2分）；稳态值等于1（3分）。

3．将微分方程的微分算子换成S 后，可以获得传递函数（2分）；而将传递函数S 换成j ω，传递函数就变成频率特性（2分），反之亦然（1分）。

4．相位裕度：在ω为剪切频率c ω时，相频特性GH ∠距180-的相位差称为相位裕度（2分）幅值裕度：当ω为相位交界频率g ω时，开环幅频特性()()g g G j H j ωω的倒数成为幅值裕度。

二、 C s R s G G G G Gf ()()()=++001 （两个通道各4分）三、根据牛顿定律列写方程：B ( )x yKy --=0 在零初始条件下对上式拉氏变换：BS （X （S ）-Y （S ））-KY （S ）=0即：G(s)=Ts Ts +1，T=B/k 四、系统的闭环传递函数为3210(1)()4510B s G s s s s +=+++ 特征方程为3245100s s s +++= 列出劳斯表321015041002.5010s s s s 因为劳斯表第一列元素均大于零，故系统稳定。

五、开环传函G(s)=G c (s)G p (s)=2112101122K T s s Ts K T s S s p d p d ()()()(.)++=++ 1、确定K p 和T d 由e ssa =1120225K K K a pp =≤∴≥.. 取K p =2.5 在ωωωc c c p c d s G j G j T =⋅=++=51151525105122/|()||()|(.)时，即（） 1+25T d d T s 225102511=+∴=(.).∴=+=+G s K T S s c p d()().(.)125111 2、相应的ϕωωm d c c tg T tg T tg tg =-=⨯-⨯=-=----1111115015797266531.....六、ω→∞点ω=0点 ωn=0.5点。

《控制工程基础》题集

《控制工程基础》题集一、选择题（每题5分，共50分）1.在控制系统中，被控对象是指：A. 控制器B. 被控制的设备或过程C. 执行器D. 传感器2.下列哪一项不是开环控制系统的特点？A. 结构简单B. 成本低C. 精度低D. 抗干扰能力强3.PID控制器中的“I”代表：A. 比例B. 积分C. 微分D. 增益4.下列哪种控制系统属于线性定常系统？A. 系统参数随时间变化的系统B. 系统输出与输入成正比的系统C. 系统输出与输入的平方成正比的系统D. 系统参数随温度变化的系统5.在阶跃响应中，上升时间是指：A. 输出从0上升到稳态值的时间B. 输出从10%上升到90%稳态值所需的时间C. 输出从5%上升到95%稳态值所需的时间D. 输出达到稳态值的时间6.下列哪种方法常用于控制系统的稳定性分析？A. 时域分析法B. 频域分析法C. 代数法D. A和B都是7.在频率响应中，相位裕度是指：A. 系统增益裕度对应的相位角B. 系统相位角为-180°时的增益裕度C. 系统开环频率响应相角曲线穿越-180°线时的增益与实际增益之差D. 系统闭环频率响应相角曲线穿越-180°线时的增益8.下列哪种控制策略常用于高精度位置控制？A. PID控制B. 前馈控制C. 反馈控制D. 最优控制9.在控制系统的设计中，鲁棒性是指：A. 系统对参数变化的敏感性B. 系统对外部干扰的抵抗能力C. 系统的稳定性D. 系统的快速性10.下列哪项不是现代控制理论的特点？A. 基于状态空间描述B. 主要研究单变量系统C. 适用于非线性系统D. 适用于时变系统二、填空题（每题5分，共50分）1.控制系统的基本组成包括控制器、和。

2.在PID控制中，比例作用主要用于提高系统的______，积分作用主要用于消除系统的______，微分作用主要用于改善系统的______。

3.线性系统的传递函数一般形式为G(s) = ______ / ______。

《控制工程基础》练习题及答案

《控制工程基础》练习题及答案1. 单选题1. 作为控制系统，一般（）。

A. 开环不振荡B. 闭环不振荡C. 开环一定振荡D. 闭环一定振荡正确答案：A2. 串联相位滞后校正通常用于（）。

A. 提高系统的快速性B. 提高系统的稳态精度C. 减少系统的阻尼D. 减少系统的固有频率正确答案：B3. 下列串联校正装置的传递函数中，能在频率ωc=4处提供最大相位超前角的是（）。

A. (4s+1)/(s+1)B. (s+1)/(4s+1)C. (0.1s+1)/(0.625s+1)D. (0.625s+1)/(0.1s+1)正确答案：D4. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为（）。

A. 开环传递函数零点在S左半平面的个数B. 开环传递函数零点在S右半平面的个数C. 闭环传递函数零点在S右半平面的个数D. 闭环特征方程的根在S右半平面的个数正确答案：D5. 某环节的传递函数为G(s)=Ts+1,它是（）。

A. 积分环节B. 微分环节C. 一阶积分环节D. 一阶微分环节正确答案：D6. 单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=4/s(s+5) ，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为（）。

A. 10/4B. 5/4C. 4/5D. 0正确答案：A7. 已知系统的开环传递函数为100/S2(0.1S+1)(5S+4)，则系统的开环增益以及型次为（）。

A. 25，Ⅱ型B. 100，Ⅱ型C. 100，Ⅰ型D. 25，O型正确答案：A8. 控制论的中心思想是（）。

A. 一门即与技术科学又与基础科学紧密联系的边缘科学B. 通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制C. 抓住一切通讯和控制系统所共有的特点D. 对生产力的发展、生产率的提高具有重大影响正确答案：B9. 反馈控制系统是指系统中有（）。

A. 反馈回路B. 惯性环节C. 积分环节D. PID调节器正确答案：A10. 下面因素中，与系统稳态误差无关的是（）。

控制工程基础练习题题及答案(页)资料

控制工程基础练习题一、单项选择题 1. 图示系统的阶次是（）A 1阶；B 2阶；C 3阶；D 4阶。

2. 控制系统能够正常工作的首要条件是（）A 稳定；B 精度高；C 响应快；D 抗干扰能力强。

3. 在图中，K 1、K 2满足什么条件，回路是负反馈？（）A K 1>0，K 2>0B K 1<0，K 2<0C K 1>0，K 2<0D K 1<0，K 2=04. 通过直接观察，下列闭环传递函数所表示的系统稳定的一个是（）As s s s s +-+=Φ234)5(10)(； B )4)(1(1)(2-++=Φs s s s ； C34)5(10)(3+++=Φs s s s ； D)1()3(10)(2++=Φs s s 。

5. 已知系统开环传递函数为)2)(1(1)(++=s s s s G ，其高频段的相位角为（）A 0°；B －90°；C －180°；D －270°。

6. 在控制系统下列性能指标中，表示快速性的一个是（） A 振荡次数； B 延迟时间； C 超调量； D 相位裕量。

7. 某典型环节的输入输出关系曲线是一条经过坐标原点的直线，那么该典型环节是（）A 比例环节；B 振荡环节；C 微分环节；D 积分环节。

8. 控制系统的超调量与下列哪个因素有关？（）A 稳态误差；B 稳定性；C 系统阻尼；D 开环增益。

9. 如果二阶系统的无阻尼固有频率为8Hz ，阻尼比为0.5，允许误差为2%，那么，该系统对单位阶跃输入的响应具有的过渡过程时间为（）A 0.5s ；B 1s ；C 2.5s ；D 5s 。

10. 从线性系统的频率特性来看，下列说法正确的是（）A 相对于输入信号而言，输出信号的幅值和相位都没有变化；B 相对于输入信号而言，输出信号的幅值增大相位滞后；C 相对于输入信号而言，输出信号的幅值和相位都有变化，变化规律取决于系统的结构和参数；D 相对于输入信号而言，输出信号的幅值改变但相位不变。

《控制工程基础》试卷(C卷)试题及参考答案

《控制工程基础》试卷（C 卷）试题及参考答案
一、填空题（每空3分，共30分）
1．传递函数定义为：_______________条件下，_____________系统的输出拉氏变换与___________拉氏变换之比。

2．已知某一阶系统的传递函数为2
58+s ，则该系统的时间常数T 为__________，增益K 为_________。

3. 线性系统最重要的特性是可以运用__________原理，系统在几个外加作用下产生的响应，等于各个外加作用__________________的响应之和。

4．最小相位系统的定义，是系统传递函数中_____________________________，它与非最小相位系统相比较，具有相同的______________，而______________不同。

二、（15分）求图示系统的传递函数)(X )()(i o S S X S G =。

三、（15分）已知系统的闭环特征方程为053222
345=+++++s s s s s ，试判断系统的稳定性，如果不稳定，请指出不稳定根的数目。

四、（10分）如图所示控制系统，计算：（1）τ=0时，系统的阻尼比ζ；（2）为使系统的阻尼比ζ=1，求τ值应为多少。

《控制工程基础》期末试卷A及答案

《控制工程基础》期末试卷A适用专业: 考试日期：考试时间：120分钟考试形式：闭卷试卷总分：100分一、（每小题5分，共10分）简答题1、对广义控制系统，按反馈情况可分为哪两类控制系统？简要说明之。

2、简述控制工程上对控制系统的基本要求。

二、（10分）某仓库大门控制系统如图一所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统原理方框图。

图一仓库大门控制系统三、（10分）图二所示是由电阻R 、电感L 和电容C 组成的RLC 无源网络，试列写出以)(t u i 为输入量，以)(0t u 为输出量的网络微分方程并求其传递函数。

（函数)(t f 在零初始条件下的拉斯变换为： )0()()]([)(f s F s t fL n n -=）+_u i (t(t )+_RL图二 RLC 无源网络四、（14分）试求图三所示控制系统的传递函数)()(s R s C图三控制系统结构图五、（18分）二阶系统如图四所示，其中5.0=ξ,s rad n /4=ω，当输入信号为单位阶跃函数时，试求：（1）该系统的性能指标r t 、p t 、%p M 和%)2(±=∆s t ；（2）概略绘出系统的单位阶跃响应曲线。

X i图四六、（14分）设单位负反馈控制系统的开环传递函数为)5)(1()(++=s s s K s G K ，试求：（1）确定系统稳定时开环增益K 值的范围；（2）当输入斜波函数时，系统的稳态误差1=ss e 的K 值。

七、（12分）设单位反馈控制系统的开环传递函数为110)(+=s s G K ，当系统输入为)452sin(2)(︒-=t t x i 时，求系统的稳态输出。

八、（12分）试分别概略绘制传递函数11)(+=Ts s G （T 为惯性环节时间常数）的Nyquist 图Bode 图。

《控制工程基础》期末试卷A 答案适用专业: 考试时间：考试时间：120分钟考试形式：闭卷试卷总分：100分一、（每小题5分，共10分）解：1、按反馈情况可分为：开环系统和闭环系统。

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控制工程基础考试卷及答案
西北工业大学考试题（A卷）
（考试时间120分钟）
学院：专业：姓名：学号：
一．填空题（共24分，每空1.5分）
1.实现恒温控制有两种方法：人工控制和自动控制。

P2
2.若一个元件的输入和输出的关系曲线为直线，则称元件为线性元件。

P6
3.系统的数学模型都是线性常系数微分方程，它的一个重要性质是具有齐次
性和叠加性。

P13
4.在控制工程中，一般需要确定信号流图中输出和输入间的关系，即系统的
闭环传递函数。

P27
5.动态响应是指系统在某一信号的作用下，其输出量从初始状态到稳定状态
的响应过程。

P35
6.乃奎斯特图又称为极坐标图或幅相频率特性图。

P55
7.最小相位系统是指系统的传递函数在复平面无右极点和右零点的系统。

P70 8.系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位于s的左半平面。

P101
9.系统误差的定义为被控量期望值与实际值之差。

P105
10.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。

P117
二．判断题（共20分，每空2分）
1.实现自动控制的装置可以不同，但反馈控制的原理却是相同的。

P3（√）
2.结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持不变。

P22（√）
3.稳态响应是指时间t趋向于无穷小时，系统的输出状态。

P35 （×）
4.开环对数幅频特性的渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统积分个
数越多，放大系数越大。

P74 （√）5.对于稳定的系统，()()ω
ωj
H
j
G曲线离（-1,j0）点越近，闭环系统稳定程度越高。

P97 （×）6.对于一个稳定系统，稳态响应中的暂态分量随着时间的推移逐渐减小并趋
近于零。

P106 （√）7.自动控制系统在给定输入信号的作用下，系统的稳态误差与系统的结构、
参数和给定信号的形成有关。

P107 （√）8.为满足稳态精度要求，要保持系统有一定的开环增益，超前网络的衰减损
失就必须用减小放大器的增益来补偿。

P119 （×）
9.在描述同一控制系统时，状态空间模型和I/O模型可以相互转换。

P145（√）
10.经典控制理论中用传递函数描述系统的输入-输出特性，被控量就是输
入量。

P146 （×）三．简述题。

（共16分，每题8分）
1.简述建立系统微分方程的步骤是什么？P10
答：1）全面了解系统的工作原理、结构、组成和支配系统运动的物理规律，确定系统和各元件的输入量和输出量。

2）从系统的输入端开始，根据各元件或环节所遵循的物理规律，依此列写它们的微分方程。

3）将各元件或环节的微分方程联立起来消去中间变量，求取一个仅含有系统的输入量和输出量的微分方程。

4）将该方程整理成标准形式。

即把与输入量有关的各项放在方程的右边，把与输出量有关的各项放在方程的左边，各导数项按降幂排列，并将方程式中的系数化为具有一定物理意义的表示形式。

2.什么是系统的校正？系统的校正有哪些方式？P118
答：校正就是在系统中增加新的环节，以改善系统性能的方法。

1）串联校正：串联校正指校正装置()s
G
C 串联在前向通道中。

2）反馈校正：从系统中某一环节引出反馈信号，通过校正装置()s
G
C
构成
局部反馈回路。

四．计算题。

（共40分）
1.化简图1所示的结构图。

（9分）
图1 P25
解：
2.已知系统的传递函数为
()()
1210
+=
s s s G 试绘制该系统的开环幅相频率特性曲线。

（12分）P60
解：该系统由比例环节、积分环节和惯性环节组成，其频率特性表达式为
()()
1210
+=
ωωωj j j G
开环幅频、相频特性为
()()()ω
ωϕωωω2arctan 901
210
2-︒-=+=
A
()ωj G 曲线的起点为
()︒-∞∠=→90lim 0
ωωj G
()ωj G 曲线的终点为
()︒-∞∠=→180lim 0
ωωj G
绘制其开环幅相频率特性曲线如右图。

3.某最小相位系统，其开环对数幅频特性如图所示，试写出该系统的开环传递函数。

（9分）P72
解：由图知，该系统是由比例、积分和惯性环节形成。

则传递函数为
()()
1s +=
Ts s K
G 又有25.18
.01
1
==
=
ω
T 因为()dB L 208.0=，即()108.0=A ，根据渐近线幅频特性特点，有
()
10108.0=+K
得8=K
所以，该传递函数为
()()
125.18
s +=
s s G
4.一个反馈控制系统的特征方程为
()01032523=++++s K Ks s
试确定该闭环系统稳定的K 值。

（10分）P89
解：该题给出了系统闭环特征方程，可利用劳思判据求出K 值范围 3s 1 32+K 2s 5K 10 1s
K
K K 2
322-+ 0s 10 要使系统稳定必须满足 05>K 032>+K
02
322>-+K
K K 由以上三式得5.0>K 即为所求。

第一单元笑迎新生活
第一课珍惜新起点
★1、如何尽快适应初中新的学习生活？七年级是人生的新起点，如何把握好这个新起点？
答：①及时调整心态，适应新的环境；②确立奋斗目标，迎接新的挑战；③加强自我管理，克服依赖心理。

④建立新的友谊，融入集体生活。

⑤掌握新的方法，科学管理学习。

【至少答出三点】 ★2、如何创建优秀班集体？（你心目中良好班集体是什么样子的？）
答：①共同的目标，前进的动力； ②（集体成员要）各尽其能，发挥所长，奉献集体；③（集体成员要）团结协作，互助前行。

★3、你希望生活在一个什么样的班集体中？【开放试题，需灵活作答，不必生搬硬套、死记硬背。

】
答：团结、友爱、文明、守纪、干净、有序，有浓厚的学习氛围和强烈的集体荣誉感……。

4、如何结识新的友谊？（结识新同学有哪些好方法？）
答：①真诚平等，互帮互谅； ②尊重对方，自重自爱； ③坦诚待人，坚持原则。

5、几个知识点的详解：
答：①七年级是人生道路上的一个新的起点，让我们珍惜这个新起点吧！②我们都希望生活在一个和谐共处、团结友爱、共同进步的集体中。

③一个班级有着共同的期望，这个期望就是共同的目标，如果没有共同的目标，班级就像一盘散沙，不可能成为优秀班集体，有了共同的目标，就有了团结奋斗的动力。

④班级的美丽在于我们每个人的特独性。

每个人都能在班级中找到自己的位置，谁都无法代替。

当每个人把自己的智慧和热情贡献给集体时，班集体就会展现迷人的风采。

⑤没有团结协作，即使我们每个人都能奏出最美的音符，也只能是杂乱无章的噪音；只有团结协作，我们才能奏响最优美的班级乐章，在集体中不断成长。

★6、体现出“团结就是力量”的诗词俗语有哪些？
答：①一个篱笆三个桩，一个好汉三个帮。

②众人拾柴火焰高。

③人心齐，泰山移. 第二课把握学习新节奏
★7、初中学习的新特点有哪些？（同小学相比，初中的学习有了那些不同？）
答：①学习科目增多了；②难度加深了，作业量增多了；③老师讲课的方式变了；④学习的方式方法变了：更强调自主学习，强调学习的方法策略，强调学习的计划性。

我们不仅可以在课堂上学到更多的知识，而且可以运用已经获得的知识和能力，学习一些课堂上学不到的知识。

【在回答这道题时，不要忘记加上这句话。

】
★8、搞好初中学习的有效方法和策略有哪些？（如何成为学习的管理者？）
答：①学会自主学习；②提高学习效率；③科学安排时间。

★9、提高学习效率的方法有哪些？
答：①课前认真预习；②上课专心听讲③；课后及时复习； ★10、如何正确认识初中阶段的学习？
答：在初中的三年中，我们的观察力、思维力都将有较大的发展。

初中的学习是人们一生学习中的黄金时期，是我们终身学习的重要基础，把握好这三年的学习生活，无论对我们的进一步学习还是走向社会，都会打下良好的基础。

11、如何调整心态，尽快适应初中的学习？（要与第一课第1题区别开来，本题侧重于学习）
答：①根据自身实际，及时调整心态；②掌握科学的学习方法，找到适合的学习方式；③适应老师的教学风格；④建立新的友谊，融入集体生活。

【起码要说出前三点】
★12、如何理解学习是苦乐交织的？(学习中有哪些苦？哪些乐？为什么说学习中有苦也有乐？）。