《控制工程基础》试卷3及详细答案
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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221
()6100
s G s s s +=++,则该系统的
闭环特征方程为 ( )。
A 、2
61000s s ++= B 、
2(6100)(21)0s s s ++++=
C 、2
610010s 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1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。
A 、 1011s s ++
B 、1010.11s s ++
C 、
210.51s 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2210(21)
()(6100)
s G s s s s +=++,
当输入信号是2()22r 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 ,0
σ
;(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)
一 123、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
01112()90()()tg T tg T ϕωωω--=---
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: 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) ⎩
⎨⎧=====2224
22
2n n K K ξωβω
⎩
⎨⎧==707.04
βK 3、(4分) 00100
32.42
==--ξξπ
σ
e
五、解:绘制信号流图
[注]
2) 应用前向通道增益
3211G G G P =;42G P =回路增益
221H G L -=;2G L -=53G L -=;43431L G G H H =-
特征式
221231353431251G 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 ++=
++++ 六、
)()(s R s C =)(1)(s G s G +=)
1(21)
1(2
++
+s s s s =
222++s )()(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