控制工程基础模拟题

控制工程基础模拟题

一、填空题（共10空，每空1分，共10分）

1、 控制系统应用于不同场合，对其有不同的性能要求，一般可归纳为 性、

性、快速性和健壮性。

2、 传递函数的定义是对于线性定常系统，在 条件下，系统输出量

的拉氏变换与 之比。

3、 系统的开环传递函数在右半s 平面没有 和 ，该系统称为最小相位

系统。

4、 二阶系统的动态性能由w n 和ξ决定；增加ξ，振荡 ，减小超调量M p 和振

荡次数N ，但系统快速性降低，t r 、t p 增加；ξ一定，w n 越大，系统响应快速性 。 5、 校正就是在系统中加入一些参数可调的装置，以改善系统的稳态、动态性能，使系统

满足给定的性能指标。那么校正的实质就是改变系统的 和 。

二、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

1、 按照反馈的有无，控制系统可以分为（ ）。

A ．自动控制系统和人工控制系统

B ．自动调节系统、随动系统和程序控制系统

C ．开环控制系统和闭环控制系统

D ．恒值输入系统和伺服系统 2、 系统稳定的充要条件是系统传递函数的所有（ ）均具有负实部。

A ．零点

B ．极点

C ．零点和极点

D ．拐点

3、 尼奎氏特（Nyquist ） 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上的( )。

A ．1d

B 线 B ．0dB 线

C ．10dB 线

D ．-1dB 线 4、 某一系统的传递函数为1

2

)(+=

s s G ，当输入t t r sin 2)(=时，则其稳态输出的幅值为（ ）。

A ．22

B.2/2 C ．2 D ．4

5、 线性系统与非线性系统的根本区别在于（ ）。

A ．线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数。

B ．线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入。

C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。

D ．线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少。 6、 某一系统的传递函数为1

)(+=

Ts K

s G ，则该系统时间响应的快速性（ ）。

A ．与K 有关

B ．与K 和T 有关

C ．与T 有关

D ．与输入信号大小有关 7、 某一系统的传递函数为())

1(1)(++=

Ts s s K s G τ，则其相位角)(ωϕ可表达为（ ）。 A ．ωτωT tg tg 11--- B ．ωτωT tg tg 1190---+︒- C ．τωω1190--+-︒tg T tg D ．ωτωT tg tg 11--+ 8、 二阶系统的传递函数为1

22

)(2

++=

s Ks s G ，当K 增大时，其（ ）。 A ．无阻尼自然频率n ω增大，阻尼比ξ增大 B ．无阻尼自然频率n ω增大，阻尼比ξ减小

C ．无阻尼自然频率n ω减小，阻尼比ξ减小

D ．无阻尼自然频率n ω减小，阻尼比ξ增大

9、 若t te t f 2)(-=，则=)]([t f L （ ）。

A ．

2

1

+s B ．

2)2(1+s C ．21-s D ．2

)

2(1

-s 10、系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ ）。

A ．

1510+s B ．1510+s s C ．)

15(10

+s s D ．s 1

三、某分析系统如图所示，当输入电压)(t u i 时，系统的输出为)(0t u 。试建立该

系统的动态微分方程，并求出系统的传递函数。（10分）

四、某工业车间机器人抓取物料后，可能使机器人产生偏差。已知某机器人关节

控制系统为一个单位负反馈系统，其开环传递函数为

X i (s ) X o (s )

()

t u o ()

t u i

)5(25

)(2

+=s s s G

求输入信号为25.021)(t t t r ++=时的稳态误差ss e 。（15分） 五、已知系统的单位阶跃响应为：6010()10.2 1.2t t o x t e e --=+- 求：1）系统的闭环传递函数；

2）系统阻尼比ξ和无阻尼固有频率ωn 。

3）求系统在输入信号为()0.8sin(545)i x t t ︒=+的稳态输出。（15分）

六、由质量、弹簧、阻尼器组成的机械系统如图所示。已知：k 为弹簧的刚度，

c 为系统的阻尼，kg m 1=。若外力t t f 2sin 2)(=（N ）, 由试验得到系统稳

态响应为：)2

2sin(0π

-=t x ,试确定k 和c 。（10分）

七、已知某系统的开环传递函数为

)648)(2()

4(2560)()(2++++=

s s s s s s H s G

（1）绘制其对数频率特性曲线（Bode 图），并要求标明斜率和各种频率； （2）在图上标注出系统的稳定裕量(不要求数值精确，但要标明正负)，判断闭

环系统的稳定性，并说明理由。（20分）

答案

一、填空题

1、稳定 精确

2、零初始 引起该输出的输入量的拉氏变换

3、极点 零点 3、减小（或降低） 越好

4、零、极点数目 零、极点位置 二、单项选择题

1、C

2、B

3、B

4、A

5、C

6、C

7、B

8、C

9、B 10、C 三、解：根据基尔霍夫定律，有（其中i (t )为流过电感的电流）

()()()()()

()()()

21

100⎰=

++=dt t i C

t u t u dt

t di L t Ri t u i

消去中间变量i (t )，化成标准形式，即得

()()

()()()3002

02t u t u dt t du RC dt

t u d LC i =++

在零初始条件下，对公式（3）进行拉氏变换，可得系统的传递函数：

()()1

1

20++=

RCS LCS s U s U i 四、解：)

12.0(5

)5(25)(2

2+=+=

s s s s s G 则⎩

⎨

⎧==25

v K ∞=p K ，∞=v K ，5==K K a

)(1)(1t t r =时， 011

1=+=

p

ss K e

t t r 2)(2=时， 02

2=∞

==

v ss K A e 235.0)(t t r =时，2.05

1

3===

a ss K A e