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1、控制工程基础及应用考试试卷（A卷）一、填空（每空1分，共30分）1、所谓自动控制，就是在没有人 的情况下，采用控制装置使 的某些物理量在一定精度范围内按照 变化。2、实现恒温控制有两种方法： 和 。3、人工控制的过程就是 、 、 ，以纠正偏差的过程。简单地讲就是“ ”的过程。4、工业上用的控制系统，根据有无反馈作用可分为两类： 和 。5、按系统信号类型分，系统可分为： 和 。6、对控制系统的基本要求一般可归结为 、 、 三个方面。7、系统各环节之间一般有三种基本连接方式： 、 和 连接。8、任一系统的时间响应都由 和 组成。9、在时域分析中，采用的典型实验信号有 、 、 、 等，其中 使用最为
2、广泛。10、对时域函数进行拉氏变换：= 、= 、= 、 sin= 。二、判断题（正确的 画，错误的画）（每空2分，共20分）（ ）1、控制理论发展的第一阶段为“现代控制理论”。（ ）2、开环控制系统一般不存在稳定性问题。（ ）3、对框图进行简化时，变换前与变换后回路中的传递函数的乘积必须保持不变。（ ）4、系统按参数是否为常数分为时变系统和常数系统。（ ）5、稳态误差指的是系统误差信号的稳态分量。（ ）6、一阶系统的典型形式是惯性环节。（ ）7、线性系统的稳定性是系统自身的固有特性，它与系统的输入信号无关。（ ）8、机械系统的微分方程可用牛顿第一定律推导。（ ）9、系统的稳态误差可分为给定稳态
3、误差和扰动稳态误差。（ ）10、绘制根轨迹的基本规则一：根轨迹的各条分支是连续的，而且对称于实轴。三、简答题（ 15分）1、画出典型的闭环控制系统框图。（8分） 2、拉氏变换的运算法则有哪些？（7分）四、计算题（35分）1、单位脉冲函数的拉氏变换（过程）。（7分）2、求的拉氏反变换。(8分)3、已知系统的特征方程为，判别系统是否稳定，并求不稳定根的数目。（10分）4、某单位反馈的电液反馈伺服系统，其开环传递函数为 试分别求出该系统对单位阶跃、等速、加速度输入时的稳态误差。（10分）_ 系 _专业_ 班 姓名_学号_密 封 线 内 不 要 答 题密封线安阳工学院 控制工程基础 课程试卷 2008
4、 2009学年第 2 学期题 号一二三总分得 分阅卷人得 分评卷人一、填空题：（每空1分，共20分）1对控制系统的基本要求一般可归结为_稳定性，准确性，快速性_、_、_。2自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另一个是_响应分量。3在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为_。4若前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则闭环传递函数为_ 。5 函数f(t)=的拉氏变换式是_ 。6 开环对数频率特性的低频段 中频段 高频段分别表征了系统的 稳定性，动态特性，抗干扰能力 。7Bode图中对数相频特性图上
5、的180线对应于奈奎斯特图中的_。8已知单位反馈系统的开环传递函数为：求出系统在单位阶跃输入时的稳态误差为 。9闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s平面的_半平面。10设单位反馈控制系统的开环传递函数为，当系统作用有xi(t) = 2cos(2t - 45)输入信号时，求系统的稳态输出为_。11已知传递函数为，则其对数幅频特性L（w）在零分贝点处的频率数值为_ 。12 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 环节和 决定。13惯性环节的传递函数，它的幅频特性的数学式是_,它的相频特性的数学式是_。14已知系统的单位阶跃响应为，则系统的脉冲脉冲响应为_。得 分评卷人二、判断题：
6、（每小题1分，共10分）1. 在对数相频特性图中，L（）0范围内开环对数相频特性曲线由下而上穿过-180线时为正穿越。（ ）2. 奈奎斯特稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性，不能判断相对稳定性。（ ）3. 最大超调量Mp与系统的阻尼比和固有频率n有关。（ ）4. 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。（ ）5. Mason(梅逊公式)公式适用于线性和非线性定常系统。（ ）6. 物理本质不同的系统，可以有相同的数学模型。（ ）7. 叠加定理可以用在非线性系统。（ ）8. 传递函数是复数s域的系统数学模型，它仅取决于系统本身的结构及参数，与系统的输入形式无关。（ ）9. 对于二阶系统，实
7、际的工程常常设计成欠阻尼状态，且阻尼比以选择在0.41.0为宜。（ ）10. 一般系统的相位裕度应当在30度至60度之间，而幅值裕度应当大于6dB。（ ）得 分评卷人三、计算题：（每小题10分，共70分）1.求取所示方框图对应的系统闭环传递函数。（方框图化简或梅逊公式均可）Xi(s)G1G2G3H2H1G4Xo(s)2控制系统方块图如图所示：（10分）（1）当=0时，求系统的阻尼比，无阻尼自振频率和单位斜坡函数输入时的稳态误差；（5分）（2）当=0.7时，试确定系统中的值和当输入信号r（t）=1+t时系统的稳态误差；（5分）3如图所示机械系统，当受到 F3 牛顿阶跃力的作用时，位移量x(t)的
8、阶跃响应如图所示，试确定机械系统的质量m，弹簧刚度k和粘性阻尼系数B的值。4 某最小相角系统的开环对数幅频特性如图所示。要求（1）写出系统开环传递函数；（2）利用相角裕度判断系统的稳定性；（3）将对数幅频特性向右平移十倍频程，截止频率和相角裕度会发生什么变化? （10分） 5.设单位反馈系统的开环传递函数为 试确定使相位裕量的a值。6已知单位反馈系统的开环传递函数试绘制奈奎斯特曲线，并利用奈氏判据判断其闭环系统稳定性。7.单位反馈系统的开环对数幅频特性曲线如图所示，采用串联校正，校正装置的传递函数 1.写出校正前系统的传递函数并计算校正前系统的相位裕量；2.在图中绘制校正后系统的对数幅频特性曲
9、线；3.计算校正后的相位裕量。2008-2009年第二学期控制工程基础A卷参考答案及评分标准任课老师：宋强 师会超一、填空题（每空1分，共20分）：1 稳定性，准确性，快速性；2 稳态；3 反馈；4 ；5 6 稳定性，动态特性，抗干扰能力；7 负实轴；8 9 右半平面；10 11 ;12 积分，比例；13 14 二、判断题：（合计10分, 共10个小题，每题1分）1 错误；2 正确；3 错误；4 错误；5 错误；6 正确；7 错误；8 正确；9 错误；10 正确。三、计算题：（每小题10分，共70分）1.求取所示方框图对应的系统闭环传递函数。（方框图化简或梅逊公式均可）Xi(s)G1G2G3H
10、2H1G4Xo(s)解：第一种方法采用方框图化简法：Xi(s)G1G2G3H2H1/G3G4Xo(s)Xi(s)G1G2G3H2+H1/G3H1/G3G4Xo(s)Xi(s)Xo(s)G4Xi(s)Xo(s) 2控制系统方块图如图所示：（10分）（1）当=0时，求系统的阻尼比，无阻尼自振频率和单位斜坡函数输入时的稳态误差；（5分）（2）当=0.7时，试确定系统中的值和当输入信号r（t）=1+t时系统的稳态误差；（5分）2、解：（1）系统的闭环传递函数：（2）系统的开环传函为闭环传函为 （4分）（1） （3分） （2） a=0.25, ess =0.5 （3分）3如图所示机械系统，当受到 F3 牛顿阶跃力的作用时，位移量x(t)的阶跃响应如图所示，试确定机械系统的质量m，弹簧刚度k和粘性阻尼系数B的值。解：根据牛顿第二定律，列出系统的微分方程：进行拉氏变换，整理可
