控制工程基础练习题.docx

《控制工程基础练习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制工程基础练习题.docx（20页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、控制工程根底练习题题1图一、 单项选择题1. 图示系统的阶次是 A 1阶； B 2阶； C 3阶； D 4阶。2. 控制系统能够正常工作的首要条件是 A 稳定； B 精度高；C 响应快；D 抗干扰能力强。3. 在图中，K1、K2满足什么条件，回路是负反应？ A K10，K20 B K10，K20，K20 D K10，K20；B K10，K20；C K10，K20，K2=0。15. 通过直接观察，以下闭环传递函数所表示的系统稳定的一个是 A ；B ；C ； D 。16. 在控制系统以下性能指标中，描述系统平稳性的一个是 ( ) A 幅值裕量； B 谐振频率； C 稳态误差； D振荡次数。17.

2、如果二阶系统的无阻尼固有频率为12Hz，阻尼比为，允许误差为5%，那么，该系统对单位阶跃输入的响应具有的过渡过程时间为 ； B 1s； C 2s； D 3s。18. 关于线性系统的本质，以下说法正确的选项是 A 线性系统的输入及输出成线性关系； B 可以用传递函数描述； C 满足叠加原理； D 各项系数均及时间无关。19. 二阶系统的阻尼比位，受到单位阶跃输入作用，那么以下说法正确的选项是 A 两个极点都位于虚轴上，且响应是等幅振荡的； B 两个极点都位于原点，且响应迅速衰减到0； C 两个极点都位于s平面右半面，且响应是发散的； D 两个极点都位于s平面左半面，且响应几乎没有超调量。20.以

3、下关于频率特性的说法中，正确的选项是 A 是系统对频率的响应； B 是系统单位脉冲响应函数的富利叶变换； C 是系统输出的稳态分量对输入的正弦信号的频率的关系； D 频率特性并不反映系统的运动特性。21. 以下表达式描述线性定常系统的是 A ； B ;C D 。22. 关于传递函数，正确的说法是 A 传递函数可以用于描述线性时变系统； B不同属性的物理系统的传递函数形式也不同；C 传递函数可以描述动态系统的内部特性；D传递函数是系统单位脉冲响应函数的拉氏变换。23. 在图所示回路中，K10，哪个回路是负反应回路？ K1 K2K1K2A BK1K2K1K2C D 题23图24. 直接观察判断以下

4、系统的稳定性，稳定的一个是 A； B ；C ； D 。25. 如果一阶系统的时间常数为，允许误差为2%，那么，该系统对单位脉冲输入的响应具有的过渡过程时间为 ( ) 26. 在控制系统以下性能指标中，可以描述系统快速性的一个是 ( ) A 振荡次数； B 最大超调量； C增益裕量； D 开环截止频率。27. 关于惯性环节，正确的描述是 ( )A 输出信号及输入信号形状完全一样且没有滞后； B 输出信号无限接近输入信号的形状且没有滞后； C 输出信号及输入信号形状不同且有滞后； D 输出信号及输入信号形状一样且有滞后。28. 关于开环放大系数K，以下说法正确的选项是 ( )A K越大，稳态误差越

5、小； B K越大，闭环稳定性越好；C K越大，系统响应越慢； D K越大，系统响应越平稳。29. 某校正装置的Bode图如下图，该校正装置是 ( )1/T11/T290-90 题29图A P校正装置； B PID校正装置； C PD校正装置； D PI校正装置。30. 从系统的频率特性来看，反映系统复现输入信号能力的是 ( )A 零频值； B低频段； C中频段； D高频段。二、 多项选择题31. 关于线性系统，以下说法正确的有 A 线性系统的本质特征是满足叠加原理； B 线性系统的输入及输出成线性关系； C 描述线性系统的微分方程中，各项系数均及系统的输入输出信号及其导数无关；D 描述线性系统

6、的微分方程中，各项系数均及时间无关； E 线性系统都可以用传递函数描述。32. 关于传递函数，以下说法正确的有 A 它是输出信号及输入信号之比； B 它是以复变数s为自变量的有理真分式；C 它不仅及系统的构造与参数有关，还及输入作用的形式有关；D 它可以有系统的微分方程转换得到； E 它是系统动态特性的内部描述。33. 关于二阶系统对单位阶跃信号的响应，以下说法正确有 A 二阶系统的时间响应都是二次函数； B 当两个极点都在s平面的负实轴上时，没有超调量； C 当两个极点都在s平面的虚轴上时，没有超调量； D 当两个极点都在s平面的第二、三象限时，响应是等幅振荡；E 当阻尼比在0，1内时，响应

7、是有振幅衰减的振荡。34. 对于频率特性，以下说法正确的有 A 是系统单位脉冲响应函数的富利叶变换；B 是系统对频率的响应； C 是系统输出的稳态分量对输入的正弦信号的频率的关系；D 频率特性并不反映系统的运动特性； E 频率特性取决于系统的构造与参数。35. 对于图所示的系统，以下传递函数正确的有A ； B ；C ； D ； G1G2R1(s)H1H2R2(s)Y2(s)Y1(s)题35图E 。3132333435A C B DB EA C EC D36. 以下关于传递函数的说法，正确的有 A 传递函数是在零初始条件下定义的； B 传递函数不仅及系统构造与参数有关，而且及输入信号有关； C

8、传递函数总是具有s的有理真分式形式； D 传递函数是系统单位脉冲响应函数的拉氏变换； E 传递函数的量纲取决于输入信号与输出信号的量纲。37. 根据如下图的二阶系统对单位阶跃输入的响应曲线，以下结论正确的有题37图A 超调量为18%； B 稳态响应为； C 上升时间；D超调量为0.09 ； E 延迟时间。38. 以下典型环节中，有相位滞后的有 A 微分环节 ； B 积分环节； C 惯性环节； D 比例环节； E 延迟环节。39. 根据开环对数频率特性，以下说法正确的有A 开环增益K与系统型号决定系统的低频特性；B 中频段斜率为-20dB/dec且穿越频率c高，那么系统响应速度快；C 高频段的对

9、数幅频值越小，那么系统抗高频干扰的能力越强；D 根据对数频率特性图可以判断控制系统的稳定性；E 三频段的特性是控制系统设计的依据。40. 对于最小相位系统，以下说法正确的有 A 最小相位系统的对数幅频特性图及相频特性图有唯一的对应关系；B 最小相位系统是稳定的； C 最小相位系统具有最小的相位角； D 最小相位系统具有最小的稳态误差； E 最小相位系统在s平面的右半面没有极点但可以有零点。41. 在控制系统的性能中，表示相对稳定性的有 ( )A 超调量； B 增益裕量； C相位裕量； D 峰值时间； E开环截止频率。42. 关于反应，以下说法正确的有 ( )A 参加反应后，必须校验系统的稳定性

10、； B 参加反应后，可提高系统的相对稳定性；C 参加反应后，可提高系统的控制精度；D 参加反应后，可抑制干扰信号引起的误差； E 参加反应后，可提高系统响应的快速性。43. 不会引起系统输出信号相位滞后的典型环节有 A 惯性环节； B振荡环节； C 积分环节； D 微分环节； E 比例环节。44. 在如下图的系统中，以下传递函数正确的有 ( )G1sG2sHs+-XisEsXosBsDs 题44图A ； B ； C ； D ；E 。45. 以下各项中，能作为系统数学模型使用的有 ( )A 微分方程 B 方框图；C 稳态误差； D 传递函数； E 频率特性。三、 名词解释46. 闭环控制47.

11、极点48. 超调量49. 稳定性50. 零输入响应51零点52频率特性53零状态响应54稳定裕量55传递函数56. 过渡过程时间57. 最小相位系统题59图四、 判断说明题58. 开环传递函数就是开环控制系统的传递函数。59. 在图示的控制系统中，被控制量是水箱输出的热水流量。60. 控制系统校正的目的主要是改善其稳定性。61. 传递函数是系统的输出信号及输入信号在零初始条件下的拉氏变换之比，所以外界作用形式将影响传递函数的形式。62. 闭环控制具有抑制干扰引起控制误差的能力。63如果系统闭环特征多项式的系数都是负数，那么该系统一定不稳定。题64图64根据如下图的无源网络建立系统的动态模型是三

12、阶的。65稳态响应是稳定系统的响应。66. 稳态响应就是系统对输入信号的响应。67. 线性系统的输出信号及输入信号间具有确定的比例关系。68. 通常情况下，微分方程是根据系统的物理原理建立起来的，因此它反映了系统的内部特性。69. 在用劳斯判据判断系统的稳定性时要检查必要与充分条件。题72图70. 控制系统的时域性能指标与频域性能指标是不相关的。五、 简答题71. 什么是稳态加速度误差？72. 瓦特创造的离心调速器原理如下图。它是开环控制还是闭环控制？如果是闭环控制，那么其反应量是什么？被控制量是什么？73在如下图的液位控制系统中，“浮球起什么作用？“气动阀门起什么作用？74. 什么是稳态速度

13、误差？75 在图所示的直流电机闭环控制系统中，请指出参考输入信号与控制信号各是什么？负载转矩ML起什么作用？76. 什么是时间响应？77. 控制系统稳定的充分必要条件是什么？78. 稳态误差及哪些因素有关？题73图浮球题75图六、 综合题79. 某控制系统的特征方程为，其在虚轴右侧的极点有多少个？ 80在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 ，试求系统的传递函数与脉冲响应。81. 系统在单位阶跃作用下，零初始条件时的输出为，试求该系统的闭环传递函数。82. 某单位反应系统的开环传递函数为，试绘制其奈奎斯特轨迹，并判断闭环系统的稳定性。83. 控制系统的开环传递函数为 ，试绘制其Bode图，在Bo

14、de图上标出相位裕量与增益裕量标明正、负，但不需求值。84. 在图所示的系统中，当K1取何值时该系统稳定？题85图题84图85. 系统的框图如下，如果输入信号与扰动信号分别为与n 1(t)。求该系统的稳态误差。题87图86系统的闭环传递函数为，当输入信号为r(t)=2sin10t时，求其稳态响应。87单位反应系统的构造如下图，试求使系统稳定的K、值。88控制系统的开环传递函数为试绘制Bode图，在Bode图上标出相位裕量与增益裕量标明正、负，但不需求值。题90图89具有单位负反应的二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图，试求系统的开环传递函数。(计算中可能用到的公式：，)90系统构造如下图。假设r(

15、t)=1(t)+t，1(t)，求系统的稳态误差。91. 某单位反应系统的开环传递函数为，试绘制其奈奎斯特轨迹，并判断闭环系统的稳定性。92. 控制系统的开环传递函数为 ，试绘制Bode图，并在Bode图上标出相位裕量与增益裕量标明正、负，但不需求值。93. 在图所示的系统中，当K取何值时该系统稳定？ G(s)K/sR(s)C(s)题93图94. 系统构造如下图。1当Kf=0时，请确定系统在单位速度输入时的稳态误差。2当时，试确定Kf的值及在单位速度输入时的稳态误差。Kfs10R(s)C(s)题94图控制工程根底练习题答案一、单项选择题12345678910BACDDBACBC111281920

16、CBABADACDB21222324252627282930CDCABDBABA二、多项选择题每题2分，共10分1112131415A C B DB EA C EC D3637383940A C D EB DB C EA B C DA C4142434445B C A C DD EA D EA B D E三、名词解释46. 控制器及控制对象之间既有顺向作用又有反向联系的控制过程。47. 使传递函数的分母多项式值为0的s的值。48. 控制系统阶跃响应的最大值及稳态值之差除以稳态值，反映了系统响应振荡的剧烈程度。49. 稳定性是指系统处于平衡状态时受到扰动作用后，恢复原有平衡状态的能力。50. 零

17、输入响应是指控制系统在无输入作用的条件下对非零初始条件的时间响应。51使传递函数分子多项式为0的s的值。52系统在谐波信号作用下，当输入信号的频率从0变化时，系统稳态响应及输入信号的复数比。 53控制系统在零初始条件下对输入信号的时间响应。54控制系统在幅值与相位上偏离临界稳定值的大小。55零初始条件下，控制系统输出信号的拉氏变换及输入信号的拉氏变换的比值叫做系统的传递函数。56. 又称为调整时间，是指系统的响应到达并保持在终值的一定误差范围内如2%、5%等所需的最小时间。57. 当系统传递函数在s平面右半面没有零点、极点时，其相位最小；具有最小相位传递函数的系统就是最小相位系统。四、判断说明

18、题58. 错误。 开环传递函数时闭环控制系统的反应信号的拉氏变换及控制信号的拉氏变换之比。59. 错误。 系统地被控制量是水的温度，热水的流量是扰动信号。60. 错误。 控制系统校正的目的是改善系统的稳态与动态性能，包括改善稳定性。61. 错误。 传递函数由控制系统的构造与参数决定，及输入信号的形式无关。62. 正确。闭环控制系统的控制作用是根据误差产生的，并力图不断地利用误差来消除误差。63错误。 系统闭环特征多项式的系数都是负数，满足系统稳定的必要条件；如果劳斯表的第一列也都为负，那么该闭环系统稳定。64错误。 由于C2、C3是并联的，并非独立的储能元件，所以，该系统是二阶的。65错误。

19、稳态响应是指当时间t趋近于无穷大时，稳定系统的时间响应。66. 错误。 稳态响应是指在典型输入信号作用下，当t趋近于无穷大时，系统输出信号的表现形式。 67. 错误。 线性系统是满足叠加原理的系统，静态的线性系统的输出信号及输入信号间具有确定的线性关系，动态的线性系统的输出信号及输入信号间不具有确定的线性关系。68. 错误。 用微分方程来描述动态系统时，只描述了系统的输出及输入间的关系，即只描述了动态系统的外部特性。69. 正确。 在用劳斯判据判断系统的稳定性时，首先应检查闭环特征多项式的系数是否同符号，如果一样，那么说明满足必要条件，；然后再检查劳斯表第一列的系数有无符号改变，如果没有，那么

20、说明系统没有闭环右极点，控制系统稳定。70. 错误。 控制系统的性能归根决底取决于控制系统的构造与参数，时域性能指标与频域性能指标都是控制系统内在品质的反映，因此，都可以用来评价控制系统的性能。五、简答题71. 稳态加速度误差是指系统受到加速度输入信号作用时被控制量的稳态误差。72. 是闭环控制；反应量是调节器转速，被控制量是蒸汽机的转速。73“浮球用于测量液面位置以用作反应。“气动阀门是系统的执行机构，控制流入的水的流量。74稳态速度误差是指系统受到斜坡输入信号作用时被控制量的稳态误差。75. 参考输入信号是ue，控制信号是u=ueuf，负载转矩是干扰信号。76. 时间响应是指控制系统在输入

21、作用下在时间域内的变化规律。77. 控制系统稳定的充分必要条件是：控制系统的全部闭环极点位于s平面的右半面。78. 稳态误差不仅及系统的构造参数有关，而且及外作用的形式、作用点、大小等有关。六、综合题79列Routh表如下： Routh表第一列的元素有两次符号改变，因此原系统在虚轴右侧有两个极点。80.单位阶跃输入时，有，依题意81. 而 根据传递函数的定义有：82系统开环频率特性可表示为当=0时，|G(j)| -0.1/, 相位角为90；当+时，|G(j)|=0，相位角为-180。系统开环奈奎斯特轨迹如右图所示。系统开环没有右极点，而奈奎斯特轨迹没有包围点-1，j0，因此闭环系统稳定。83系

22、统开环传递函数可标准化为可见，系统开环由5个典型环节构成：比例环节K=250、积分环节、转折频率为1的惯性环节、转折频率为2=2Hz的微分环节与转折频率为3=4Hz的振荡环节。 20lgK=48，系统开环Bode图如下：84系统闭环特征多项式为由系统的闭环传递函数可列Routh表如下 1 80 17 1000K1+100 0 1000K1+100 0 由Routh判据可知，系统稳定的充分必要条件为：Routh表第一列元素同号，即 0 1000K1+1000 解得 。85. 该系统是二阶的，且各项系数为正，故而该系统是稳定的。对于输入信号引起的稳态误差，可以用稳态误差系数计算。系统为I型，开环增

23、益为K1=10。稳态速度误差系数为Kv=10，所以由输入信号引起的稳态误差为。由扰动引起的误差只能根据定义计算。扰动引起的输出全部是误差，即所以，根据叠加原理，系统总的稳态误差为0.1=0.05 86输入信号是谐波信号，可以利用频率特性的概念计算稳态输出。系统的幅频特性为：相频特性为：所以，系统的稳态响应为：87由图可得到系统闭环特征多项式为可见，要使系统稳定，必有。 劳斯表如下：由0，得K0， 0K20。 88系统开环传递函数可标准化为可见，系统开环由5个典型环节构成：比例环节K=100、积分环节、转折频率为1=1Hz的惯性环节、转折频率为2=4Hz的微分环节与转折频率为3=2Hz的振荡环节

24、。 20lgK=40，系统开环Bode图如下。89由图可知，该系统为欠阻尼二阶系统，且Mp=30%，tp。根据所给计算公式计算得到：系统的阻尼比为 =0.358 无阻尼固有频率为 n=33.65Hz 因此，系统传递函数为 90 该系统是二阶的，且各项系数为正，故而该系统是稳定的。对于输入信号引起的稳态误差，可以用稳态误差系数计算。系统为I型，开环增益为K1=200。稳态速度误差系数为Kv=200，所以由输入信号引起的稳态误差为。由扰动引起的误差只能根据定义计算。扰动引起的输出全部是误差，即所以，根据叠加原理，系统总的稳态误差为0.01=0.005 91系统开环频率特性可表示为当=0时，|G(j

25、)|=58, 相位角为0；当+时，|G(j)|=0，相位角为90。系统开环奈奎斯特轨迹如右图所示。系统开环有一个右极点，而奈奎斯特轨迹没有包围点-1，j0，因此闭环系统不稳定。92系统开环传递函数可标准化为可见，系统开环由5个典型环节构成：比例环节K=20、积分环节、转折频率为1=2Hz的惯性环节、转折频率为2=4Hz的微分环节与转折频率为3=8Hz的振荡环节。 20lgK=26，系统开环Bode图如下：26dB-20dB/dec-40dB/dec-60dB/dec-20dB/dec110248L206040110428-90900-180-270总相位相位裕量0增益裕量0 0 解得 0K10。94. 1当Kf=0时，系统开环传递函数为，可见系统为I型，开环增益为K1=5。闭环传递函数为 由此可得 由稳态误差系数法，输入信号为单位速度函数，故ess1=1/ K1=0.2 2当Kf0时，系统开环传递函数变为其开环增益变为 闭环传递函数变为 由 解得 Kf=1.8 K2=3.63, 由稳态误差系数法，输入信号为单位速度函数，故ess2=1/ K2=0.38 第 20 页