控制工程基础测试题1_2_3

1、.机械工程控制基础A卷参考答案一填空题:(每空1分,共30分)1. 构成控制系统的基本环节通常有1. 给定环节、2. 比较环节、3. 放大环节、4. 执行环节、5.控制环节、6.被控对象、7.反馈环节（或测量环节）。2. 理论上而言，零型伺服控制系统适用于对8. 线位移或角位移信号进行跟踪；I型伺服系统适用于对9. 线速度或角速度信号进行跟踪；II型伺服系统适用于对10. 线加速度或角加速度信号进行跟踪。3. 系统的时间响应中，与传递函数极点对应的响应分量称为11. 动态分量、与输入信号极点对应的响应分量称为12. 稳态分量。4.传递函数中的基本环节按性质可分为五类，即13.比例环节 、14.

2、 微分环节、15. 惯性环节 、16. 积分环节 、17. 延迟环节。5. 时域分析方法中，常使用的性能指标有：18.延迟时间、19.上升时间、20.峰值时间、21.调节时间、22.最大超调量、23.稳态误差（或偏差）。6.经典控制理论中，常使用的校正方式有：24. 串联校正、25.反馈校正、26.前馈校正。7.伯德图(Bode)用27.对数幅频特性坐标系和28.半对数相频特性坐标系分别描述系统的幅频特性和相频特性。8. 奈奎斯特稳定性判据中N=Z-P，Z代表特征函数在右半平面的29.零点数、P代表特征函数在右半平面的30.极点数。二.用等效变换法求如下系统传递函数C(S)/R (S):(12

3、分)答案为：三.质量-弹簧-阻尼系统，试求在作用力F作用下，质量块M的位移方程:(8分)答案：牛顿定律： 可得四.已知系统的特征方程为，使用劳斯判据判断系统的稳定性:(10分)答案： 1 10 24 5 20 6 24 0（）- 24 -第一列系数出现0，用一个小正数代替，上下元素符号相同，表示有一对纯虚根存在，则认为有一次变号此例解得根为：2j，-2，-3。故系统不稳定，并且有两个不稳定的特征根。五. 设系统如图所示。如果要求系统的超调量等于，峰值时间等于0.8s，试确定增益K1和速度反馈系数Kt 。同时，确定在此K1和Kt数值下系统的上升时间和调节时间。（25分）答案：由图示得闭环特征方程

4、为-5分即 ， 由已知条件 -5分解得 -5分于是 -5分 -5分 解毕。六. 某最小相位系统的渐近对数幅频特性曲线如图五所示，试求在时，系统的稳态误差和相角裕度的值。(15分)解： ， 由 ，得 又 结束机械工程控制基础B卷参考答案一、判断题（共15分）1.两系统传递函数分别为。调整时间分别为 和，则有（A ）。（A）（B） （C）=（D）；2. . 系统的稳定性取决于（C ）（A）系统的干扰（B）系统的干扰点位置（C）系统传递函数极点分布（D）系统的输入3.某单位反馈系统开环传递函数，当输入为时，系统稳态误差为（ C ）。 （A）0 （B） （C）0.01 （D）100；4. 某串联校正装

5、置的传递函数为，则它是一种(B )。 （A）滞后校正 （B）超前校正 （C）超前滞后校正 (D) 比例校正；5. 某系统传递函数为, 其极点是（B ）。 （A）10， 100 （B）1，1000 (C) 1， 1000 （D）10， 100；二.求如下系统传递函数C(S)/R (S):(15分)三. 设系统如图所示。如果要求系统的超调量等于，峰值时间等于0.8s，试确定增益K1和速度反馈系数Kt 。同时，确定在此K1和Kt数值下系统的上升时间和调节时间。（15分）答案：由图示得闭环特征方程为-5分即 ， 由已知条件 -3分解得 -2分于是 -2分 -3分 解毕。四.已知系统的特征方程为，使用劳

6、斯判据判断系统的稳定性:(10分)答案： 1 10 24 5 20 6 24 0（）- 24 -第一列系数出现0，用一个小正数代替，上下元素符号相同，表示有一对纯虚根存在，则认为有一次变号此例解得根为：2j，-2，-3。故系统不稳定，并且有两个不稳定的特征根。五、 系统开环频率特性如图6所示,且P=0，试用奈奎斯特判据分析闭环系统的稳定性。（10分）解 图给出的是w (-，0)的幅相曲线，而w (0，+)的幅相曲线与题给曲线对称于实轴，如右图所示。因为n = 1，故从w = 0的对应点起逆时针补作p/2，半径为无穷大的圆弧。在(-1，j0)点左侧，幅相曲线逆时针、顺时针各穿越负实轴一次，故N+

7、 = N - = 1，N = N+ - N - = 0 因此，s右半平面的闭环极点数 z = p - 2N = 0 ，闭环系统稳定。六、 已知单位反馈系统的开环传递函数（20分）1 试画出开环传递函数的BODE图 （10分）2 试求系统的相角裕度和稳定性（10分）解 由题给传递函数知，系统交接频率依次为1，2，10，20。低频渐近线斜率为-20，且过(1，40dB)点。系统相频特性按下式计算作系统开环对数频率特性于图 （-10分）由对数幅频渐近特性A(wc) = 1求得wc的近似值为再用试探法求j(wg) = -180时的相角穿越频率wg，得 wg = 13.1 -3分系统的相角裕度和幅值裕度

8、分别为 -2分七、复合校正随动系统框图如下，求：系统等效为单位反馈系统时，其开环传递函数表达式，并求前馈环节的传递函数Gr（s）应为何种型式，方能使系统等效为II型系统（15分）。解： -8分-5分时，即包含微分环节时，可使系统等效为II型系统。-2分结束 机械工程控制基础C卷参考答案一、判断题（共15分） 1. 只有稳定的系统，才存在稳态误差。（对） 2. 振荡环节一定是二阶环节，但二阶环节不一定是振荡环节。（对） 3. 传递函数的分母反映了系统的固有特性，传递函数的分子反映了系统与外界的关系。（对） 4. 系统的稳定性与外界无关，但系统的稳态误差与外界有关。（对） 5. 线性系统传递函数的

9、零点、极点和放大系数，决定了系统的瞬态性能和稳态性能。（对） 6. 开环传递函数无量纲。（对） 7. 自由响应即是瞬态响应。（不对） 8. 临界阻尼的二阶系统，可分解为两个一阶环节的并联。（不对） 9. 稳态偏差只与系统的特性有关，与系统的输入信号无关。（不对） 10.频率特性的量纲，等于传递函数的量纲。（对） 11.用频率特性，可求出系统在谐波输入作用下的瞬态响应。（不对） 12.非最小相位系统，必是不稳定的系统。（不对） 13.开环不稳定，闭环却可稳定；开环稳定，闭环必稳定。（不对） 14.延时环节是线性环节，对稳定性不利。 （对） 15.对反馈控制系统而言，原则上，误差不可避免。（对）二

10、.用等效变换法求如下系统传递函数C(S)/R (S):(15分)答案为：三. 设系统如图所示。如果要求系统的超调量等于，峰值时间等于0.8s，试确定增益K1和速度反馈系数Kt 。同时，确定在此K1和Kt数值下系统的上升时间和调节时间。（15分）答案：由图示得闭环特征方程为-5分即 ， 由已知条件 -5分解得 -5分于是 -5分 -5分 解毕。四.已知系统的特征方程为，使用劳斯判据判断系统的稳定性:(10分)答案： 1 10 24 5 20 6 24 0（）- 24 -第一列系数出现0，用一个小正数代替，上下元素符号相同，表示有一对纯虚根存在，则认为有一次变号此例解得根为：2j，-2，-3。故系统不稳定，并且有两个不稳定的特征根。五、系统结构图如下。已知传递函数 ,今欲采用加负反馈的办法，在单位阶跃输入作用下，将调节时间减小为原来的0.1倍，并保证总放大倍数不变。试确定参数Kh和K0的数值。（15分）解：因调节时间为T的单值函数，而的T=0.2S闭环后的T=0.02S, 闭环后的T=0