控制工程基础试题

单项选择题（在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分） 1．闭环控制系统中

A. 依输入信号的大小而存在反馈作用

B. 不一定存在反馈作用

C. 必然存在反馈作用

D. 一定不存在反馈作用

2．机械工程控制论的研究对象是

A. 机床主传动系统的控制论问题

B. 高精度加工机床的控制论问题

C. 自动控制机床的控制论问题

D. 机械工程领域中的控制论问题

3．以下关于系统模型的说法正确的是

A. 只有线性系统才能用数学模型表示

B. 所有的系统都可用精确的数学模型表示

C. 建立系统数学模型只能用分析法

D. 同一系统可以用不同形式的数学模型进行表示

4． 若已知某系统串联校正装置的传递函数为s a

s b

++，其中a b >，则它是一种

A. 相位滞后－超前校正

B. 相位滞后校正

C. 相位超前校正

D. 相位超前－滞后校正

5．设一个系统的传递函数为121s

e s τ-+，则该系统可看

成为由

A. 惯性环节与延时环节串联而成

B. 比例环节、惯性环节与延时环节串联而成

C. 惯性环节与超前环节串联而成

D. 比例环节、惯性环节与超前环节串联而成

6．线性定常系统的微分方程为''()2'()3()4()y t y t y t x t ++=，则该系统的极点为

A.

1

2

11s s =-+=-- B. 1

2

;s j s j = C.

1

2

3

;;0s j s j s === D. 以上都是 7．系统的传递函数

A. 与外界输入有关

B. 反映了系统、输入、输出三者之间的关系

C. 完全反映了系统的动态特性

D. 只与系统的初始状态有关

8．二阶系统的传递函数1

22

)(2

++=s Ks

s G ，当K 增大时，

A. 无阻尼自然频率ωn 增大，阻力比ξ增大

B. 无阻尼自然频率ωn 增大，阻力比ξ减小

C. 无阻尼自然频率ωn 减小，阻力比ξ减小

D. 无阻尼自然频率ωn 减小，阻力比ξ增大

9．线性系统的时间响应

A. 由阶跃响应与脉冲响应组成

B. 由瞬态响应与稳态响应组成

C. 由各次谐波的稳态响应组合而成

D. 由输入与干扰信号的稳态响应组成

10．瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的

A. 单位脉冲函数

B. 单位阶跃函数

C. 单位正弦函数

D. 单位斜坡函数

11．一单位反馈系统的开环传递函数为)

2)(1()(++=s s s K s G ，当K 增大时，对系统性能的影响是

A. 稳定性降低

B. 频宽降低

C. 阶跃输入误差增大

D. 阶跃输入误差减小

12．以下性能指标中，不能反映系统响应速度的指标为

A. 上升时间t r

B. 相位穿越频率ωg

C. 幅值穿越频率ωc

D. 调整时间t s

13. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的是

A. 开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性

B. 中频段表征了闭环系统的动态特性

C. 高频段表征了闭环系统的抗干扰能力

D. 低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求

14．对于二阶欠阻尼系统来说，它的阻尼比和固有频率

A. 前者影响调整时间，后者不影响

B. 前者影响调整时间，后者不影响

C. 两者都影响调整时间

D. 两者都不影响调整时间

15．关于劳斯－胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是

A. 劳斯－胡尔维茨判据属代数判据，是用来判断开环系统稳定性的

B. 乃奎斯特判据属几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的

C. 乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的

D. 以上叙述均不正确

16．所谓最小相位系统是指

A. 系统传递函数的极点和零点均在S平面左半平面

B. 系统开环传递函数的所有零点和极点均在S平面左半平面

C. 系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面

D. 系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面

17．一闭环系统的开环传递函数为)

2)(32()

3(8)(+++=s s s s s G ，则该系统为

A. 0型系统，开环增益为8

B. I 型系统，开环增益为8

C. I 型系统，开环增益为4

D. 0型系统，开环增益为4

18．系统类型λ、开环增益K 对系统稳态误差的影响为

A. 系统型次λ越高，开环增益K 越大，系统稳态误差越小

B. 系统型次λ越低，开环增益K 越大，系统稳态误差越小

C. 系统型次λ越高，开环增益K 越小，系统稳态误差越小

D. 系统型次λ越低，开环增益K 越小，系统稳态误差越小

19．下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的是

A. 25

52+s B.

16

2+s s C.

2

1-s

D.

2

1+s

20．二阶欠阻尼系统的上升时间t r 定义为 A. 达到稳态值所需的时间

B. 达到稳态值的90%所需的时间

C. 达到稳态值的50%所需的时间

D. 系统的响应曲线第一次达到输出稳态值所需的时间

一、 填空（本大题共13空，每空2分，共26分。将答案按顺序写在答题纸上。）

1. 若?

?

?≥<≤=5

,1500)(t t t f ，，则L[f(t)]= ⑴ 2．一单位反馈系统的开环传递函数为)

()(K s s K s G +=，则该系统稳定的K 值范围为 ⑵

3．一单位反馈系统的开环Bode 图已知，其幅频特

性在低频段是一条斜率为－20dB/dec 的渐近直线，且延长线与0dB 线的交点频率为ωc ＝5，则当输入为r(t)＝0.5t 时，其稳态误差是 ⑶ 4．二阶系统的极点分别为s 1＝－2，s 2＝－4，系统

增益为5，写出其传递函数 ⑷

5．一系统的传递函数为2

10)(+=s s G ，则其截止频率b

ω是 ⑸

6．一系统的传递函数为2

2)(+=s s G ，当输入t t r 2sin 2)(=时，则其稳态输出的幅值是 ⑹

7．一系统的传递函数为)

1()(+=Ts s K s G ，其相位角)(ω?的表达式是 ⑺

8．某系统的传递函数为2

5)(+=s s G ，该系统的单位脉冲响应函数是 ⑻

9．系统的单位脉冲响应函数为()0.1sin 4g t t =，系统的传递函数是 ⑼ 10．乃奎斯特图如图所示，写出对应该图的传递函数 ⑽

11．一阶系统的传递函数为852s +，则该系统的时间常数T= ⑾

12. 一阶系统的传递函数为7

2

s +，其单位阶跃响应曲线

在t ＝0处的斜率为 ⑿

13．一阶微分环节()1G s Ts =+，当频率1T ω=时，相频特性()G j ω∠＝ ⒀

二、 计算题（共4小题，每小题12分，共计48分）

1． 如右图所示的机械系统，输入位移()i

x t ，输出位移()o

x t 。

1）建立系统的微分方程式； 2）求系统的传递函数。

2． 某系统方块图如图所示，简化该方块图，求出

其传递函数()

()

C s R s 。

3． 系统方块图如下图所示，输入()1()r t t =，1

()1()2

n t t =?, 求系统在()r t 、()n t 各自单独作用下的稳态误差和两者共同作用时的稳态误差。

4． 系统的方块图如右图所示

1） 求系统的单位阶跃响应；

2） 当输入正弦信号()x t =时，

系统的稳态响应。

3） 求系统的阻尼比和固有圆频率。

三、 图解题（共4小题，第1小题12分，2，3，4小题每题8分，共计36分）

1． 已知单位反馈系统的开环传递函数为

2500

()(0.5)(10100)

G s s s s s =

+++，

在答题纸上按照下图所给比例，绘制Bode 图的幅频图和相频图（幅频图用渐近线表示即可，但必须注明各转角频率、各直线的斜率；相频图不要求精确）

2．已知某系统开环频率特性的Bode图如下图所示：

1）在答题纸上重

新画出该图，在图

中并标出相位裕量γ、幅值裕量

k（dB）、剪切频

g

率

ω、相位穿越频率gω。

c

2）系统是否稳定，为什么?

系统的开环对数幅频特性如

图所示，试估计该系统的开

环传递函数。

4． 已知下列系统的开环频率特性的极坐标图（Nyquist ），分析其稳定性，说明原因？

1)

123

(1)(1)

K T S T S S ++

12,0

T T > 2)

12(1)(1)

K

T S T S ++ 1

2

,0T T >