控制工程基础 试题

一、名词解释

1.自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，使生产过程或被控对象的某些物理量准确地按照与其的规律变化 2.数学模型：是描述系统内部各物理量之间动态关系的数学表达式。

3.传递函数：在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与其输入量的拉氏变换式之比。 4.稳态误差：系统进入稳态时的响应误差。 5.系统误差：被控量期望值与实际值之差。

6.频率响应：是指系统对正弦输入信号的稳态响应。

7.频率特性：是指线性系统或环节在正弦函数作用下，稳态输出与输入之比对频率的关系特性，包括幅频特性和相频特性。

8.稳定性：是系统去掉外力作用后，自身的一种恢复能力。 10.瞬态响应： 11.误差： 16.时间响应： 18.瞬态（动态）响应： 21.动态响应：

二、填空

1.工业上用的控制系统，根据有无反馈作用可以分为两类：（ 开环控制 ）与（ 闭环控制 ）。 2.系统的结构图由（信号线）、（引出点）、（比较点）和（功能框）等部分组成。

3.对控制系统性能的基本要求一般可归纳为（ 稳定 ）、（ 准确 ）、（ 快速 ）三个方面。

4.任何复杂系统总可以看成由一些典型环节组合而成。这些典型环节包括（比例环节）、(积分环节)、(理想微分环节)、(惯性环节)、(振荡环节)、（延迟环节）等。 5.结构图的联接方式有：（串联）、（并联）、（反馈联接）。

6.动态响应性能指标主要包括（上升时间）、（峰值时间）、（超调量）、（调节时间）等。 7.频率特性可以用（乃奎斯特）图和（伯德）图来表示，因此频率特性是一种图解法。 8.频率特性包括（幅频特性）和（相频特性）两部分。

9.反馈控制系统具备( )、( )、( )三个基本功能。 10.一个单位反馈系统的开环传递函数为

Ks5s4s32，则该闭环系统的特征方程为( )，开环增益为

( )。

11.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、( )和( )有关。

12.系统传递函数只与( )有关，与( )无关。

13.系统的时域性能指标tr,tp,Mp和ts是根据二阶系统在( ) 阻尼时，对( )信号的响应得出的。 14.设函数f(t)，其拉氏变换为F(s)，则拉氏变换的表达式为( )；拉氏逆变换的表达式为( )。

15.一个单位反馈系统的开环传递函数为( )。

16.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：（ ）、（ ）和（ ）。 17.频率响应是系统对（ ）信号的稳态响应；频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为（ ）。 18.用时域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是（ ）。

19.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。 20.I型系统G(s)= Ks(s+2)Ks5s4s32，则该闭环系统的特征方程为( )，开环增益为

在单位阶跃输入下，稳态误差为( )，在单位加速度输入下，稳态误差为( )。

21.频率响应是系统对( )的稳态响应，频率特性包括( )两种特性。

22.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。

23.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。 24.反馈控制系统具备（ ）、（ ）、执行三个基本功能。

25.系统的结构图由（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等部分组成。

26.频率特性可以用（ ）图和（ ）图来表示，因此频率特性是一种图解法。 27.任何复杂系统总可以看成由一些典型环节组合而成。这些典型环节包括（ ）、( )、( )、( )、( )、延迟环节等。 三、单项选择题

1． 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.微分环节

2． L［sint］=( )。

A.

222s B.

s222s C.

ts22 D.

ss22

3． 已知f(t)=eat,(a为实数)，则L［A.

asaf(t)dt］=( )。

1s(sa)0 B.

1a(sa) C. D.

1a(sa)

0(t)2x0(t)x0(t)xi(t),它是( )。 4． 某系统的微分方程为5x A.线性系统 B.线性定常系统 C.非线性系统 D.线性时变系统

－2s

5． 某环节的传递函数为G(s)=e，它是( )。 A.比例环节 B.延时环节 C.惯性环节 6． 二阶系统的传递函数G(s)=A.

112152s2s722 D.微分环节

，其阻尼比ζ是( )。

162 B.

12 C. 2 D.

KTs1et/T

7． 某系统的传递函数G(s)= A.

1TeKt/T,则其单位阶跃响应函数为( )。

C. K(1－e－t/T)

D. (1－e－Kt/T)

B.

KT

8． 图示系统称为( )型系统。 A. 0 B. Ⅰ C. Ⅱ D. Ⅲ

9． 延时环节G(s)=e－τs的相频特性∠G(jω)等于( )。 A. τω B. –τω C.９０° D.１８０° 10． 图示对应的环节为( )。 A. Ts B. C. 1+Ts D.

11Ts1Ts

11． 某系统的传递函数为G(s)=

(s7)(s2)(4s1)(s3),其零、极点是( )。 A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2 B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3 C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3

D.零点s=－7,s=2;极点s=－0.25,s=3

12． 一系统的开环传递函数为3(s2)s2(2s3)(s5),则系统的开环增益和型次依次为( )。

A. 0.4，Ⅰ

B. 0.4，Ⅱ C. 3，Ⅰ

D. 3，Ⅱ

13． 若系统的Bode图在ω=5处出现 转折(如图所示)，这说明系统中有 ( )环节。 -40dB/dec A. 5s+1 B. (5s+1)2 C.

10.2s1 D.

1(0.2s1)2

14． 已知系统的传递函数G(s)=K1Tsets，其幅频特性│G(jω)│应为( )。

A.

Ke1T B.

Ke C.

K21T 22e D.

K

1T1T2215． 单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=4s(s5)，则系统在r(t)=t输入作用下，其稳态误差为( A.

52

B.

54 C.

45

D. 0

16． ( )=1sa,(a为常数)。

A. L［e－at］

B. L［eat］ C. L［e－(t－a)］ D. L［e－(t+a)］

17． 若F(s)=

4Limf2s1，则(t)=( )。

t0 A. 4 B. 2 C. 0 D. ∞ 18． 二阶系统的传递函数为G(s)=

32s2s50,其无阻尼固有频率ωn是( )。

A. 10 B. 5 C. 2.5

D. 25

19． 图示对应的环节为( )。 A. Ts B.

11Ts

C. 1+Ts D.

1Ts

20． 某系统的传递函数为G(s)=(s6)(s3)(2s4)(s9),其零、极点是( )。

A.零点s=－2,s=9;极点s=－6,s=3 B.零点s=6,s=－3;极点s=2,s=9 C.零点s=－6,s=3;极点s=－4,s=3

D.零点s=－6,s=3;极点s=－2,s=9

)。

21． 一系统的开环传递函数为3(s2)s(2s3)(s5),则系统的开环增益和型次依次为( )。 A. 0.4，Ⅰ

B. 0.4，Ⅱ

C. 3，Ⅰ

D. 3，Ⅱ

22． 若系统的Bode图在ω=5处出现转折

(如图所示)，这说明系统中有( )环节。 A. 5s+1 B. (5s+1)2 C. 0.2s+1 D.

1

(0.2s1)223． 已知系统的传递函数G(s)=

K1Tsets，其幅频特性｜G(jω)｜应为( )。

A.

Ke B. K C.

K21T1Te22e D.

K

1T1T2224． 单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=4s(s5)，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为( A.

52 B.

54 C.

45

D. 0

25.开环系统与闭环系统最本质的区别是（ ）

A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用 B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用 C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路

D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路

26.线性系统与非线性系统的根本区别在于（ ）

A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数 B.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理

C.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入 D.线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少

27.已知f(t)=0.5t+1,其L[f(t)]=（ ） A.s+ 0.5s2 B.0.5s2 C.

12s21s D.

12s

28.某系统的传递函数为G(s)=(s2)(s6)(s5)，其零、极点是（ ）

A. 零点s=-6；极点s=-2,s=-5 B. 零点s=-2；极点s=-6, s=-5 C. 零点s=-2，s=-6；极点s=-5 D. 零点s=2；极点s=6, s=5 29.一闭环系统的开环传递函数为

8(s+3)s(2s+3)(s+2)，则该系统为（ ）

A.0 型系统，开环增益为8 B.I型系统，开环增益为8 C.I 型系统，开环增益为4 D.0型系统，开环增益为4

)。

30.图示对应的环节为（ ） A.1+s B.

1s1 C. s D.

1s3.

31.系统类型、开环增益K对系统稳态误差的影响为（ ） A.系统型次越高，开环增益K越大，系统稳态误差越小 B.系统型次越低，开环增益K越大，系统稳态误差越小 C.系统型次越高，开环增益K越小，系统稳态误差越小

D.系统型次越低，开环增益K越小，系统稳态误差越小

32.系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的（ ） A. 实轴上 B. 虚轴上 C. 左半部分 D. 右半部分

33.某环节的传递函数为G(s)=12s1，它是（ ）

A. 延时环节 B. 比例环节 C. 惯性环节 D. 积分环节

34.系统的传递函数为G(s)=A.

2s+2，当输入x(t) =2sin2t 时，则其稳态输出的幅值为（ ）

2 B.2/2 C.2 D.4

35.开环控制系统是指( )对系统没有控制作用。 A. 系统输入量 B. 系统输出量 C. 系统的传递函数 D. 系统的干扰

36.一个线性系统的稳定性取决于( )。

A. 系统的输入 B. 系统本身的结构和参数

C. 系统的初始状态 D. 外界干扰

37.二阶系统的极点分别为s 1 =−0.5, s2 =−4，系统增益为5，则其传递函数为（ ） A.

2(s0.5)(s4) B.

2(s+0.5)(s+4) C.

5(s+0.5)(s+4) D.

10(s+0.5)(s+4)

36. 一闭环系统的开环传递函数为

8(s+3)s(2s+3)(s+2)，则该系统为（ ）

A.0 型系统，开环增益为8 B.I型系统，开环增益为8 C.I 型系统，开环增益为4 D.0型系统，开环增益为4 37. 一系统的传递函数为

Ks(Ts+1)，则其相位角ϕ(ω)可表达为（ ）

A. −tg-1Tω B.−90°− tg-1Tω C. 90°− tg-1Tω D.tg-1Tω 38. 二阶欠阻尼系统的上升时间tr定义为（ ）

A.单位阶跃响应达到稳态值所需的时间

B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间 C.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间 D.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间

39.一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=Ks(s+K)，则该系统稳定的K值范围为（ ）

A.K＞0 B.K＞1 C.0＜K＜10 D. K＞－1 40. 一系统的传递函数为G(s)=A.

2s+2，当输入x(t) =2sin2t 时，则其稳态输出的幅值为（ ）

2 B.2/2 C.2 D.4

41.已知系统的频率特性为G(j)=k1jT，则频率特性的虚部为( )。

A.

k1T B.

k1(T)2 C. kT1(T)2 D. kT1(T)2

42.某系统的传递函数为G(s) A.

5t5s2，则该系统的单位脉冲响应函数为（ ）

B.5t C.5e2t D. 5e2t

－2s

43.某环节的传递函数为G(s)=e，它是( )

A.比例环节 B. 延时环节 C. 惯性环节 D.微分环节 44.二阶系统的极点分别为s 1 =−0.5, s2 =−4，系统增益为5，则其传递函数为（ ）

22510A.(s0.5)(s4) B.(s+0.5)(s+4)45.一系统的传递函数为G(s)=A.

2/2 B.

2s+2 C.(s+0.5)(s+4) D.(s+0.5)(s+4)

，当输入x(t) =2sin3t 时，则其稳态输出的幅值为（ ）

2 C.2 D.4

12s146.某环节的传递函数为G(s)=，它是（ ）

A. 延时环节 B. 比例环节 C. 惯性环节 D. 积分环节 47.一个线性系统的稳定性取决于( )

A. 系统的输入 B. 系统本身的结构和参数 C. 系统的初始状态 D. 外界干扰 48.系统稳定的充分必要条件是其特征方程式的所有根均在根平面的（ ） A. 实轴上 B. 虚轴上 C. 左半部分 D. 右半部分 49.开环控制系统是指( )对系统没有控制作用

A. 系统输入量 B. 系统输出量 C. 系统的传递函数 D. 系统的干扰 50.某系统的传递函数为G(s)5s2，则该系统的单位脉冲响应函数为（ ）

5tA.5e2t B.5t C.5e2t D. 四、计算题

1.已知系统传递函数G(s)

1s1，r(t)3sin(2t30)，

求css(t)＝？

2.系统的特征方程为s56s414s317s210s20，试用劳斯判据确定系统是否稳定。 （系统稳定）

3.简化系统结构图，求

Uc(s)Ur(s)?（

UC(s)UR(s)G1G2G3G41G2G3H3G3G4H4G1G2G3H2G1G2G3G4H1）

H4Ur(s)G1G2-H3H2G3G4Uc(s)---

4.已知系统传递函数G(s)1s1H1

，r(t)3sin(2t30)，求css(t)＝？

5.单位负反馈系统的开环传递函数为Gs（系统不稳定）

6.用结构图等效变换法求系统传递函数。

G(s)G1G2G3G4(1G2G3H2G2H1G1G2H1)1G2G3H2G2H1G1G2H110ss1s3，试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性。

7.已知单位负反馈二阶系统的单位阶跃相应曲线如图所示。试确定系统的传递函数。

G(S)46.4222S20.7446.4S46.42153S69S21532

8.求图示电网络系统的

UosUis?

L O O （G(s)Uo(s)Ui(s)1L(C1C2)s12ui ） O C1 C2 uo O

9.单位负反馈系统的开环传递函数为Wks（使闭环系统稳定的K值范围为010.用结构图等效变换法求系统传递函数。G3 (G1+ G2) / (1+ G2 G3)

Ks10.1s10.25s，确定使闭环系统稳定的K值范围。

11.单位负反馈系统的开环传递函数为Gs（系统不稳定）

12. 用结构图等效变换法求系统传递函数。（ G1 G2 G3 G4/(1+ G1 G2+ G2 G3+ G3 G4) ）

10ss1s3，试用劳斯判据判别闭环系统的稳定性。

13.已知单位负反馈随动系统开环传递函数G(s)4KAs(s25)，计算KA200时，系统的动态性能指标tp、ts、。

t0.12sp2n13t0.24s sn21e100%21%14.已知某单位负反馈系统的开环传递函数G(s)50(0.1s1)(2s1)，求r(t)24t2t时系统的稳态误差ess。(要

2求详细步骤) （ess）

15.设闭环系统特征方程为s2ss3s4s50，试用劳斯稳定判据判定改系统的稳定性，并说明特征方程根的情况。（系统不稳定）

16.单位负反馈系统的开环传递函数为Gs输出量css(t)。

12s15432，试求在输入量rt2sin(t60)作用于系统上时，系统的稳态

17.用结构图等效变换法求系统传递函数。（10分）

五、画图

1、请画出比例环节的频率特性。 2、请画出惯性环节的频率特性。 3、请画出积分环节的频率特性。 4、请画出微分环节的频率特性。 六、根据传递函数，绘制波德图