《控制工程基础》期末试卷B及答案

1、11/11控制工程基础期末试卷B适用专业: 考试时间：120分钟 考试形式：闭卷 试卷总分：100分一、（10分）试简述根据已知条件与求解问题的不同，机械工程控制论的任务可以分为哪几个方面？二、（10分）图一所示为一个弹簧、质量和阻尼器组成的机械系统，若外力F(t)作用于质量为m的物体， 其输出量y(t)为位移，C为阻尼器的粘性阻力系数， k为弹簧的弹性系数。忽略重力影响，试列写该系统F(t)与y(t)之间的微分方程并求其传递函。函数在零初始条件下的拉斯变换为： 图一 弹簧、质量和阻尼器组成的机械系统三、（14分）试求图二所示系统的闭环传递函数。图二 系统结构图四、（14分）已知一单位负反馈系

2、统的单位阶跃响应曲线如图三所示，求系统的闭环传递函数。图三 系统单位阶跃响应曲线五、（12分）系统传递函数方框如图四所示，已知试求：（1）系统稳定时值的取值范围；（2）若要求系统的特征根均位于线的左侧，值的取值范围。图四 系统结构图六、（12分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为 ，试求：（1）稳态误差系数、和；（2）当系统输入为（、和均为常数）时,系统的稳态误差。七、（16分）已知系统结构如图五所示，当系统输入 时，测得系统输出试确定该系统的参数和。 图五八、（每题6分，共12分）概略试绘制下列传递函数图形（1）的Nyquist图；（2） 的Bode图。控制工程基础期末试卷B答案适用专业：

3、 考试时间：120分考试方式：闭卷 满分：100分一、（10分）、解：（1）已知系统、输入，求系统的输出，即系统分析问题；（2）已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制问题；（3）已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计问题；（4）输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，此即滤波与预测问题；（5）系统的输入和输出已知，求系统的结构与参数，即系统识别问题。以上各要点2分二、（10分）解 根据牛顿第二定律， 可得 式中， C为阻尼器的粘性阻力系数， k为弹簧的弹性系数。 又有（6分）可得微分方程为移项整理得 （2分）两边拉斯变换得： （2分）三、（14分）解：两条前向通道：， 三条

4、反馈回路：， （5分）特征式：余子式： （5分）（4分）四、（14分）解： 由 （7分）系统的闭环传递函数为：（7分）五、（12分）解：（1）系统的闭环传递函数为： 系统的特征方程为：代入参数为； 由Routh 稳定判椐可得：1） 2）根据Routh阵列表得：解得： （6分）（2）令代入特征方程的得：即：1）2）根据Routh阵列表得：解得： （6分）六、（12分）解：系统的开环传递函数为： 系统为I型系统。（1）对于I型系统：稳态误差系数（6分）（2）系统输入为时,系统的稳态误差： （6分）七、（16分）解：系统的闭环传递函数为： 系统的频率特性为： （4分）其中，幅频特性为： 相频特性为： 由已知条件得： （6分）即： （4分）求解得： （2分） 八、（每题6分，共12分）解：（1）系统频率特性其中当时， 取， ； 当时，取， ； 当时， 取， 。 （3分）Nyquist图如下图所示。 （3分）（2）一阶微分环节的传递函数为 该系