北京理工大学珠海学院控制工程2017年复习题.doc

1、1控制基础填空题(每空 1 分，共 20 分)1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用_ _原理，而非线性控制系统则不能。2反馈控制系统是根据输入量和_ _的偏差进行调节的控制系统。3在单位斜坡输入信号作用下，0 型系统的稳态误差 ess=_ _。4当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是_ _时，系统是稳定的。5.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和_ _连接。6线性定常系统的传递函数，是在_ _时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。7函数 e-at 的拉氏变换为 。8线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_。10二阶系

2、统的阻尼比 为 时，响应曲线为等幅振荡。11在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差 ess=_ _。13单位斜坡函数 t 的拉氏变换为 。14. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为_控制系统、_ 控制系统和程序控制系统。15. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：16. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与_的形式无关。17. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数 和_ 。18. 设系统的频率特性(j)=R()+jI( ), 则幅频特性|G(j)|= 。19. 分析稳态误差时，将系统分为 0 型系统、I 型系统、 II 型系统，这是按开环传递函数的_ _

3、环节数来分类的。20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的_ _部分。21 从 0 变化到+时，惯性环节的频率特性极坐标图在_ _象限，形状为_ _圆。22. 用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_ _。23二阶衰减振荡系统的阻尼比 的范围为。24G(s)= 的环节称为 _ _环节。1TsK225系统输出量的实际值与_ _之间的偏差称为误差。26线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用_ _方程来描述。28二阶系统的典型传递函数是 。29设系统的频率特性为 ，则 称为 。)(jIR)j(G)(R30. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为_ 控制系统、

4、 _控制系统。33.根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类，控制系统可分为_ 制系统、_ _控制系统。35.二阶系统的阻尼系数 =_ _时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。1. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在 的条件下，系统输出量的拉氏变换与 之比。2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从 状态到 状态的响应过程。3. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为 ，即系统的特征根必须全部在 是系统稳定的充要条件。4. I 型系统 在单位阶跃输入下，稳态误差为 ，在单位加速度输入下，GsK()2稳态误差为 。5. 频率响应是系统对 稳态响应，频率特性包括 两种特性。

5、6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是 系统。7. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于 ，并且只适于零初始条件下的 系统。8. 系统的稳态误差与输入信号的形式及 有关。单项选择题：2.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3.( )= ,(a 为常数 )。1saA. Le at B. Le atC. Le (ta) D. Le (t+a) 4.Lt 2e2t=( )A. B. 13()s 1as()C. D. 2 335.若 F(s)= ，则 =( )421sLimftt0(

6、)A. 4 B. 2C. 0 D. 6.已知 f(t)=eat,(a 为实数)，则 L =( )ftd()0A. B. as 1as()C. D. 1() 7.f(t)= ，则 L f(t)=( )320tA. B. s 12seC. D. 32e 38.某系统的微分方程为 ,它是( )5200()()xttxtiA.线性系统 B.线性定常系统C.非线性系统 D.非线性时变系统9.某环节的传递函数为 G(s)=e2s ，它是( )A.比例环节 B.延时环节C.惯性环节 D.微分环节10.图示系统的传递函数为( )A. 1RCsB. C. RCs+1D. sRC111.二阶系统的传递函数为 G(

7、s)= ,其无阻尼固有频率 n 是( )34102sA. 10 B. 5 C. 2.5 D. 2512.一阶系统 的单位脉冲响应曲线在 t=0 处的斜率为 ( )KTs1A. B. KT C. D. KT2KT213.某系统的传递函数 G(s)= ,则其单位阶跃响应函数为( )KTs1A. B. C. K(1e t/T ) D. (1e Kt/T )1TeKt/ et/14.图示系统称为( )型系统。A. 04B. C. D. 17.图示对应的环节为( C )A. TsB. 1TsC. 1+TsD. s18.设系统的特征方程为 D(s)=s3+14s2+40s+40=0，则此系统稳定的 值范围

8、为( )A. 0 B. 014 D. r D. 两者无关二、填空题(每小题 2 分，共 10 分)1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的 、_和_ _有关。2.一个单位反馈系统的前向传递函数为 ，则该闭环系统的特征方程为_ Kss3255s3+5s2+4s+K=0_开环增益为 _ _。K43.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间 ts 与阻尼比、 _误差带_和_无阻尼固有频_有关。填空题(每小题 2 分，共 10 分)1 线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( )A线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。B线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。C线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加

9、原理。D线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。2令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 ( )A代数方程 B特征方程C差分方程 D状态方程3 时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 （ ）A脉冲函数 B斜坡函数C抛物线函数 D阶跃函数4设控制系统的开环传递函数为 G(s)= ，该系统为 （ ）)2s(10A0 型系统 BI 型系统CII 型系统 DIII 型系统5二阶振荡环节的相频特性 ，当 时，其相位移 为 ( )()(A-270 B-180C-90 D06. 根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为 ( )A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B

10、.反馈控制系统、前馈控制系统前馈反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统7采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为 G(s)，反馈通道的传递函数为 H(s)，则其等效传递函数为 ( )A B)s(G1 )s(HG1C DH8 一阶系统 G(s)= 的时间常数 T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间1+TsK( )A越长 B越短C不变 D不定9拉氏变换将时间函数变换成 （ ）6A正弦函数 B单位阶跃函数C单位脉冲函数 D复变函数10线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 （ ）A系统输出信号与输入信号之比B系统输入信号与输出信号之比C系统输入信号的拉氏变

11、换与输出信号的拉氏变换之比D系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比11若某系统的传递函数为 G(s)= ，则其频率特性的实部 R()是 （ 1TsK）A B-2T1K 2C D- T112. 微分环节的频率特性相位移 ()= ( )A. 90 B. -90C. 0 D. -18013. 积分环节的频率特性相位移 ()= ( )A. 90 B. -90C. 0 D. -18014.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ （ ）A.输入信号 B.初始条件C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件15. 系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的 ( )A.充分条件

12、 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是16. 有一线性系统，其输入分别为 u1(t)和 u2(t)时，输出分别为 y1(t)和 y2(t)。当输入为 a1u1(t)+a2u2(t)时(a 1,a2 为常数)，输出应为 （ ）A. a1y1(t)+y2(t) B. a1y1(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t)18. 设系统的传递函数为 G(s)= ，则系统的阻尼比为 （ ）52sA. B. C. D. 15519正弦函数 sin 的拉氏变换是 （ ）tA. B.s1 2sC. D. 2 1720二阶系统当 0 1 时，如果增加 ，

13、则输出响应的最大超调量 将 （ ）%A.增加 B.减小C.不变 D.不定21主导极点的特点是 （ ）A.距离实轴很远 B.距离实轴很近C.距离虚轴很远 D.距离虚轴很近22余弦函数 cos 的拉氏变换是 （ ）tA. B.s1 2sC. D. 2 123设积分环节的传递函数为 G(s)= ，则其频率特性幅值 M( )= （ ）sA. B.K2KC. D.1124. 比例环节的频率特性相位移 ()= ( )A.90 B.-90 C.0 D.-18025. 奈奎斯特稳定性判据是利用系统的( C )来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。A.开环幅值频率特性 B.开环相角频率特性C.开环幅相频率特性 D

14、.闭环幅相频率特性26. 系统的传递函数 ( )A.与输入信号有关B.与输出信号有关C.完全由系统的结构和参数决定D.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关27. 一阶系统的阶跃响应， ( ) A.当时间常数 T 较大时有振荡 B.当时间常数 T 较小时有振荡C.有振荡 D.无振荡29. 某二阶系统阻尼比为 0.2，则系统阶跃响应为 ( )A. 发散振荡 B. 单调衰减C. 衰减振荡 D. 等幅振荡二设有一个系统如图 1 所示，k 1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s)，当系统受到输入信号的作用时，试求系统的稳态输出 。(15 分)ttxisin5)(txo8

15、ixox1K2D解：三一个未知传递函数的被控系统，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图2 所示。(10 分)问：(1) 系统的开环低频增益 K 是多少？(5 分)(2) 如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(5 分)17 / 80 . 5 52 5 m sOt解：六系统如图 5 所示， 为单位阶跃函数，试求：(10 分)(1tr1. 系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 。(5 分)n2. 动态性能指标：超调量 Mp 和调节时间 。(5 分)%5(st七如图 6 所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下 时，K 的数值。(10 分)es 25

16、.90Ks96sK)3s()D232 由劳斯判据：s0654102第一列系数大于零，则系统稳定得 54K又有： 2.25K9es可得：K44K54三、设系统的闭环传递函数为 Gc(s)= ，试求最大超调量 =9.6%、峰值时间 tp=0.2nss2秒时的闭环传递函数的参数 和 n 的值。四、设一系统的闭环传递函数为 Gc(s)= ，试求最大超调量 =5%、调整时间 ts=2 秒(nss2=0.05)时的闭环传递函数的参数 和 n 的值。五、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )6(25)sk求（1）系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 n；（2）系统的峰值时间 tp、 超调量 、 调整时间 tS(=0

17、.02)；解：七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：)2(10)sGK求：(1) 试确定系统的型次 v 和开环增益 K；（2）试求输入为 时，系统的稳态误差。ttr3)(八、 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：求：(1) 试确定系统的型次 v 和开环增益 K；（2）试求输入为 时，系统的稳态误差。245)(ttr九、 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：求：(1) 试确定系统的型次 v 和开环增益 K；（2）试求输入为 时，系统的25)(ttr稳态误差。10十、设系统特征方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。十一、设系统特征方程为 0312634 ss试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别， a4=1，a 3=6，a 2=12， a1=10，a 0=3 均大于零，且有十二、设系统特征方程为 345234 ss试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。十三、设系统特征方程为 0164223ss试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。十七、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。十九、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。解：一一G1 G3R(S)C(S)G2H1