《控制工程基础》习题集.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date控制工程基础习题集机电控制工程毕业试卷A卷控制工程基础习题集机电系“控制工程基础”教研小组 编二OO五年十一月目 录 第一部分：单选题1 第二部分：多选题（多选、少选、错选均不得分）13 第三部分：简答题24 第四部分：建模题27 第五部分：稳定性分析题36 第六部分：结构图简化题37 第七部分：时域分析题41 第八部分：频域分析题44 第九部分：稳态分析题47 第十

2、部分：校正分析题50第一部分：单选题1.自动控制系统的反馈环节中必须具有 b a.给定元件 b检测元件c放大元件 d执行元件2. 在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是 a a比例环节 b积分环节 c惯性环节 d微分环节3. 如果系统不稳定，则系统 a a.不能工作 b可以工作，但稳态误差很大 c可以工作，但过渡过程时间很长 d可以正常工作4. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用 B 调节器。 a比例 b比例积分 c比例微分 d比例积分微分5.单位阶跃函数1(t)的拉氏变换式L1(t)为 B ：aS b. c. d. S26. 在直流电动机的电枢

3、回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是 A A比例环节 B积分环节 C惯性环节 D微分环节7如果系统不稳定，则系统 A A. 不能工作 B可以工作，但稳态误差很大 C可以工作，但过渡过程时间很长 D可以正常工作8. 已知串联校正网络(最小相位环节)的渐近对数幅频特性如下图所示。试判断该环节的相位特性是 A ：A相位超前B相位滞后C相位滞后超前D相位超前滞后9. 在转速、电流双闭环调速系统中，速度调节器通常采用 B 调节器。 A比例 B比例积分 C比例微分 D比例积分微分10. 已知某环节的幅相频率特性曲线如下图所示，试判定它是何种环节 惯性环节 ：11. PI调节器是一种（ a

4、 ）校正装置。A相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后超前 D. 相位超前滞后12. 开环增益K增加，系统的稳定性（ c ）：A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定13. 开环传递函数的积分环节v增加，系统的稳定性（ ）：A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定14. 已知 f(t)=0.5t+1，其Lf(t)=( c ):AS+0.5S2 B. 0.5S2 C. D. 15.自动控制系统的反馈环节中必须具有（ b ）：A.给定元件 B检测元件C放大元件 D执行元件16.PD调节器是一种（ a）校正装置。A相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后超前 D. 相位超前滞后17.已知最

5、小相位系统的开环对数幅频特性曲线的渐近线如下图所示，试确定其开环增益K（ c ）。 A、0 ； B、5 ； C、10 ； D、12 0 L() （-20） （+20） dB (rad/s) 3 5 10 12 3018.已知系统的特征方程为S3+S2+S+5=0，则系统稳定的值范围为（ c ）。0； B. 5 ； D. 01 C. 1 D. 0121. 振荡环节的传递函数为（ a ）。A. n /(S2+2nS+1) (01) ； B. n /(S2+2nS+1) （=1）；C. T2/（T2S2+2TS+1） (01 C. 1 D. 0125 如果自控系统微分方程的特征方程的根在复平面上的位

6、置均在右半平面，那么系统为（ b ）系统：A稳定 B. 不稳定 C. 稳定边界 D. 不确定26.在右图所示的波特图中，其开环增益K = （ ）。A、c2/1； B、c3/12； C、2c/1； D、1c/21 2 c-20-40-20L()27.某机械平移系统如图所示，则其传递函数的极点数P为( )。 A. 3 ； B. 4 ； C.5 ； D. 6m1m228.典型二阶振荡系统的（ ）时间可由响应曲线的包络线近似求出。A、峰值 ； B、延时 ； C、调整 ； D、上升29. cos2t的拉普拉斯变换式是 A. B. C.D.30. 控制系统的稳态误差反映了系统的 A. 快速性 B. 稳态性

7、能 C. 稳定性D.动态性能31. 对于典型二阶系统，在欠阻尼状态下，如果增加阻尼比的数值，则其动态性能指标中的最大超调量将 A. 增加B. 不变 C. 不一定D.减少32. 开环增益K增加，系统的稳态性能（ ）：A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定33. 开环传递函数的积分环节v增加，系统的稳态性能（ ）：A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定34.已知系统的开环传递函数为: G(S)H(S) = K(S+1)/(T1S+1)(T2S+1)(T2S2+2TS+1)，则它的对数幅频特性渐近线在趋于无穷大处的斜率为（ ）（单位均为dB/十倍频程）。A、-20 ； B、-40 ； C

8、、-60 ； D、-8035.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（ ）。截止频率b； B、谐振频率r与谐振峰值Mr；C、频带宽度； D、相位裕量与幅值裕量Kg36.开环增益K减小，系统的稳定性（ ）：A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定37 如果自控系统微分方程特征方程的根在复平面上的位置均在右半平面，那么系统为（ ）系统：A稳定 B. 不稳定 C. 稳定边界 D. 不确定38. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为（ ）A上升时间tr B调整时间ts C幅值穿越频率c D相位穿越频率g39. 已知 f(t)=0.5t+1，其Lf(t)=( ):AS+0.5S2 B. 0.

9、5S2 C. D. 40.系统的开环对数幅频特性的（ ）表征着系统的稳态性能。A. 低频渐近线（或其延长线）在=1处的高度；B.中频段的斜率 ；C.中频段的宽度 ；D.高频段的斜率41.对于典型二阶系统，当阻尼比不变时，如果增加无阻尼振荡频率n的数值，则其动态性能指标中的调整时间ts( )。 A、增加； B、减少 ； C、不变 ； D、不定42.对于典型二阶系统，当（ ）时，最大超调量为0。 A、= 0 ； B、= 1 ； C、01 ； D、043.下列函数既可用初值定理求其初值又可用终值定理求其终值的为： （ ）。A. 5/（S2+25）； B.5/（S2+16）； C. 1/（S-2）；

10、D.1/（S+2）44.已知系统的频率特性为G（j）=K(1+j0.5)/(1+j0.3)(1+j0.8)，其相频特性G（j）为（ ）。A、 arctg0.5 arctg0.3 arctg0.8 B、 -arctg0.5 arctg0.3 arctg0.8C、 -arctg0.5 + arctg0.3 + arctg0.8D、 arctg0.5 + arctg0.3 + arctg0.845.根据下面的开环波德图，试判断闭环系统的稳定性（ ）。 A、稳定 ； B、不稳定 ； C、条件稳定 ； D、临界稳定20lgL(dB)-180 046.函数b + ce-at(t0)的拉氏变换是( )。A、

11、 bS + c/(S+1) ；B、bS c/(S+a) ； C、b/S + c/(S+a) ；D 、b/S + c/(S-a)47.系统的开环对数幅频特性的（ ）表征着系统的稳态性能。A、 频渐近线（或其延长线）在=1处的高度；B.中频段的斜率 ；C.中频段的宽度 ；D.高频段的斜率48.对于典型二阶系统，当阻尼比不变时，如果增加无阻尼振荡频率n的数值，则其动态性能指标中的调整时间ts( )。 A、增加； B、减少 ； C、不变 ； D、不定49.振荡环节的传递函数为（ ）。A.n /(S2+2nS+1) (01) ；B.n /(S2+2nS+1)（=1）； C. T2/（T2S2+2TS+1

12、） (01) ； D.1/S（TS+1） 50.对于典型二阶系统，当（ ）时，最大超调量为0。 A、= 0 ； B、= 1 ； C、01 ； D、051.下列函数既可用初值定理求其初值又可用终值定理求其终值的为：（ ）。A. 5/（S2+25）； B. 5/（S2+16）； C. 1/（S-2）； D.1/（S+2）52. 典型二阶系统在无阻尼情况下的阻尼比等于 A. =0B. 0 C. 01的二阶系统 D. 阻尼比0的二阶系统43. 系统的频率特性这一数学模型取决于A. 输入量的大小 B. 扰动量 C. 系统内部的固有参数 D. 系统内部的结构44. 下列稳定的系统是A. 开环传递函数为的系

13、统 B. 相位裕量0的系统 C. 开环传递函数为（ab）的系统45. 对于开环传递函数为的系统，减少开环增益 K将使系统的A. 开环相频特性曲线下移 B. 开环幅频特性曲线下移 C. 幅值穿越频率C变小，系统的快速性变差 D. 相位裕量增大，稳定性变好46. 线位移检测元件有 A. 差动变压器B. 热电阻 C. 热电偶D. 感应同步器47. 线性系统在正弦输入信号作用下，其稳态输出与输入的 A. 相位可能相等 B. 频率相等 C. 幅值可能相等 D. 频率不相等48. 系统的数学模型取决于 A. 系统内部的结构 B. 扰动量 C. 系统内部的固有参数 D. 输入量的大小49. 某开环系统增加如

14、下的某一环节后，致使系统的稳定性变差的是 A. 积分环节 B. 惯性环节 C. 比例微分 D. 振荡环节50. 增加系统的开环增益 K将使系统的 A. 开环相频特性曲线不变 B. 开环幅频特性曲线上移 C. 幅值穿越频率C变大，系统的快速性变好 D. 相位裕量增大，稳定性变好第三部分：简答题1.对自动控制系统性能指标的主要要求是什么？而MP、N反映了系统的什么，TS反映了系统的什么，eSS又反映了系统的什么；2.试说明串联校正的优点与不足。3.试分析 PI调节器性能。4. 在位置随动系统中，采用转速负反馈校正，对系统的动态性能有何影响?5叙述系统开环增益K的大小、积分环节个数v的多少与系统稳定

15、性和稳态性能的关系；6. 系统稳定的充要条件是什么？(从系统特征根的分布来分析)7. 简述奈氏稳定判据内容；8. 叙述系统开环对数幅频特性L()低频段渐近线斜率大小，L()在1处的高度对系统稳态精度的影响。9. 对PWM控制的大功率晶体管直流调压电路，采用调制频率为400Hz的方波较 50Hz方波供电的优点是什么?10. 试述“传递函数”、“频率特性”的定义；11. 经典控制理论的数学模型有几种形式？写出时域中数学模型的通式。12.试分析比较串联校正与反馈校正的优点与不足。13. 试分析积分环节、惯性环节、微分环节对系统稳定性的影响，并说出理由。14. 已知 f(t)=0.5t+1，其Lf(t

16、)=多少？15. 开环系统与闭环系统的最本质区别及其优缺点比较。16.从能量转换方面讨论惯性环节与振荡环节的阶跃响应特点。17传递函数。18.系统稳定性。19.试说明增设比例加积分调节器后，对闭环控制系统的动、静态性能的影响。20.最小相位系统和非最小相位系统。21.说明开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。22.奈奎斯特稳定性判据。23.为什么稳定的调速系统的前向通道中含有积分环节能实现无静差控制。24.什么叫系统校正。25. 为什么在位置随动系统中，转速负反馈会得到普遍的应用？26. 时域分析中常用的性能指标有哪些？27. 幅频特性和相频特性。28. 频域分析中如何来表征系统的稳定程度。29

17、. 经典控制理论的数学模型有几种形式？写出时域中数学模型的通式。30.在经典控制理论中，系统的数学模型有几种形式。31. 有源校正网路和无源校正网路有什么不同特点，在实现校正规律时其作用是否相同？32. 试举出能够实现超前和迟后校正的元件，并从原理上说明这些元件所起的作用。33. 一阶无差系统加入加速度信号时能否工作，为什么？在什么情况下能工作。34. 为什么一阶无差系统加入速度反馈校正后能够改善系统的动态特性，用物理概念来解释。35. 二阶无差系统加入微分反馈后对系统的无差度和时间常数有什么影响？36. 有差系统加入微分反馈后对系统的无差度、时间常数和开环放大倍数有什么影响？37. 有哪些元

18、件可作为速度反馈用，试举例说明。38. 要实现比例加微分校正作用，应采用什么样的反馈校正元件，其传递函数如何？39. 比例加积分控制规律，能否有反馈校正来实现？40. 设有一系统其超调量%=20%，调整时间t=0.5秒，求系统的相位裕度和剪切频率。41. 设原系统开环传递函数G(s)=,要求校正后系统的复数主导极点具有阻尼比=0.75。试用根轨迹法求K=15时的串联超前校正装置。42. 设原系统开环传递函数G(s)=,要求校正后系统的相位裕度=65，幅值裕度K=6分贝。试求串联超前校正装置。第四部分：建模题1. 下图为热水器电加热器。为了保持希望的温度，由温控开关接通或断开电加热器的电源。在使

19、用热水时，水箱中流出热水并补充冷水。试画出这一闭环系统的原理方块图，若要改变所需温度时，定性地说明应怎样改变和操作。2. 试说明上图所述系统，当水箱向外放热水和向里补充冷水时，系统应如何工作并画出对应的系统方块图。3. 机械系统如下图所示，其中，外力f(t)为系统的输入，位移x(t)为系统的输出，m为小车质量，k为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数（小车与地面的摩擦不计）4. 下图是手控调压系统。当发电机的负载改变或发电机的转速变化时，发电机的端电压就要随之波动。为了保持端电压的恒定，需不断调节电阻RJ,以改变激磁电流If,使端电压保持不变，这样做很不方便，现将其改成自动

20、调压系统。试画出系统原理图并标出各点应具有的正、负号。5. 下图为一电动机速度控制系统原理图。在这个图中除速度反馈外又增加了一个电流反馈，以补偿负载变化的影响。试标出各点信号的正、负号并画出方块图。6.今测得最小相位系统渐近对数幅频特性曲线如下图所示，试求其传递函数G(S)的表达式。7. 下图（a）与（b）均为自动调压系统。现在假设空载时（a）与（b）的发电机的端电压相同均为110伏。试问带上负载后（a）与（b）哪个能保持110伏电压不变，哪个电压要低于110伏，其道理何在？8.某PID调节器的对数幅频特性如下图所示，求传递函数。9. 如图所示，以uSC(t)为输出量，以uSr(t)为输入量的

21、系统，试求出其传递函数。并指出它属于哪些典型环节组成？10. 机械系统如图所示，其中，A点的位移X1(t)为系统的输入，位移X2(t)为系统的输出， K1、K2分别为两弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数。11. 下图为一随动系统。当控制电位器的滑臂转角1与反馈电位器的滑臂转角2不同时，则有U送入放大器，其输出电压UD加到执行电动机的电枢两端，电机带动负载和滑臂一起转动直到反馈电位器滑臂位置与控制电位器滑臂位置一致时，即2=1时才停止。试将这个系统绘成方块图，并说明该系统的控制量，被控制量和被控制对象是什么？12. 今测得最小相位系统渐近对数幅频特性曲线如下图所示，试求其传递函数G(S)的表达式。13. 下图所示为二级电路网络图。已知ui(t)为该网络的输入，uo(t)为该网络的输出，i1(t)、i2(t)、ua(t)为中间变量。试画出以ui(t)为输入，uo(t)为输出的系统的动态结构图；根据画出的系统结构图，求出系统