《控制工程基础》习题集

绝地灬酷狼 2024-03-25 02:55 106阅读 0赞

**《控制工程基础》习题集**

**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L\[1(t)\]为\[ B \]：

a．S b.

d. S2

6. 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

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 ）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L\[f(t)\]=( c ):

A．S+0.5S2 B. 0.5S2 C.

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

L(ω) （-20） （+20）

(rad/s))

3 5 10 12 30

18.已知系统的特征方程为S3+S2+τS+5=0，则系统稳定的τ值范围为（ c ）。

τ>0； B. τ<0 ； C. τ>5 ； D. 0<τ<5

19.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

20. 在阶跃函数输入作用下，阻尼比（ d ）的二阶系统，其响应具有减幅振荡特性。

A．ζ＝0 B. ζ>1 C. ζ＝1 D. 0<ζ<1

21. 振荡环节的传递函数为（ a ）。

A. ωn /(S2+2ξωnS+1) (0<ξ<1) ；

B. ωn /(S2+2ξωnS+1) （ξ=1）；

C. T2/（T2S2+2ξTS+1） (0<ξ<1) ；

D. 1/\[S（TS+1）\]

22.函数b + ce-at(t≥0)的拉氏变换是( c )。

A、 bS + c/(S+1) ；

B、 bS – c/(S+a) ；

C、 b/S + c/(S+a) ；

D、 b/S + c/(S-a)

23. 反映控制系统稳态性能的指标为（ b ）：

A．σ B. ts C. tr D. ess

24. 在阶跃函数输入作用下，阻尼比（ a）的二阶系统，其响应具有等幅振荡性。

A．ζ＝0 B. ζ>1 C. ζ＝1 D. 0<ζ<1

25． 如果自控系统微分方程的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（ 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、ωc2/ω1； B、ωc3/ω1ω2；

C、ω2ωc/ω1； D、ω1ωc/ω2

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. 6

28.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ξ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(τS+1)/\[(T1S+1)(T2S+1)(T2S2+2ζTS+1)\]，则它的对数幅频特性渐近线在ω趋于无穷大处的斜率为（ ）（单位均为dB/十倍频程）。

A、-20 ； B、-40 ； C、-60 ； D、-80

35.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（ ）。

截止频率ωb； B、谐振频率ωr与谐振峰值Mr；C、频带宽度； D、相位裕量г与幅值裕量Kg

36.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ωc D．相位穿越频率ωg

39. 已知 f(t)=0.5t+1，其L\[f(t)\]=( ):

A．S+0.5S2 B. 0.5S2 C.

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ω=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ωn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σ为0。

A、ζ= 0 ； B、ζ= 1 ； C、0＜ζ＜1 ； D、ζ＜0

43.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）

44.已知系统的频率特性为G（jω）=K(1+j0.5ω)/\[(1+j0.3ω)(1+j0.8ω)\]，其相频特性∠G（jω）为（ ）。

A、 arctg0.5ω – arctg0.3ω – arctg0.8ω

B、 -arctg0.5ω – arctg0.3ω – arctg0.8ω

C、 -arctg0.5ω + arctg0.3ω + arctg0.8ω

D、 arctg0.5ω + arctg0.3ω + arctg0.8ω

45.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

46.函数b + ce-at(t≥0)的拉氏变换是( )。

A、 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ω=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ωn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.ωn /(S2+2ξωnS+1) (0<ξ<1) ；B.ωn /(S2+2ξωnS+1)（ξ=1）；

C. T2/（T2S2+2ξTS+1） (0<ξ<1) ； D.1/\[S（TS+1）\]

50.对于典型二阶系统，当（ ）时，最大超调量σ为0。

A、ζ= 0 ； B、ζ= 1 ； C、0＜ζ＜1 ； D、ζ＜0

51.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ξ等于 〔 〕

A. ξ=0 B. ξ< 0

C. 0<ξ< 1 D. ξ=1

53. 下列元件中属于线位移测量元件的有 〔 〕

A. 自整角机 B. 差动变压器

C. 热电偶 D. 交流测速发电机

54. 某环节的传递函数为则此系统的相频特性〔 〕

A. ＋tg-12ω- tg-15ω B. -＋tg-12ω- tg-15ω

C. --tg-12ω- tg-15ω D. tg-12ω- tg-15ω

55. 在右图所示的伯德图中ωC= 〔 〕

A. K B.

C. D. K2

56. 对于典型Ⅰ型系统，在工程设计中，其阻尼比ξ＝（ ）时称为“二阶最佳”系统 〔 〕

A. ξ=0 B. ξ＝0.707

C. ξ＝1 D. ξ=0.5

57.已知某单位负反馈控制系统在单位加速度信号作用下，其稳态误差等于不为0的常数，则此系统为( )系统

A. 0型 B. Ⅰ型

C. Ⅱ型 D. Ⅲ型

58. 2sin2t的拉普拉斯变换式是 〔 〕

A. B.

C. D.

59. 如果增加相位稳定裕量γ，则动态性能指标中的最大超调量σ〔 〕

A. 增加 B. 减少

C. 可能增加也可能减少 D. 不变

60. 控制系统的调整时间tS反映了系统的 〔 〕

A. 快速性 B. 稳态性能

C. 稳定性 D. 准确性

61.某二阶系统的传递函数Φ(S)=

，此系统的阻尼比ξ等于〔 〕

A. 1 B. 0.5

C. D.

62. 一般来说，如果开环系统增加积分环节，则其闭环系统稳定性 〔 〕

A. 变好 B. 变坏

C. 可能变好也可能变坏 D. 不变

63. 某系统的开环传递函数为则此系统的开环增益为〔 〕

A. 3 B. 2 C. 1 D. 5

64. 在右图所示的伯德图中ωC=〔 〕

A. K2 B.

C. D. K

65. 已知系统的开环传递函数为

，则在ω→∞时，它的频率特性的相位角为〔 〕

A. –270o B. –180o

C. -90o D. 90o

66. 设

是前向通道传递函数

的一个参数，则

对参数

的灵敏度定义为

，对于具有正反馈环节

的闭环系统的闭环传递函数对参数

的灵敏度为。

A、

； B、

；

C、

； D、

；

67. 已知系统的传递函数为G（s）=10/(s2+2s+10)，系统输入x(t)=2cos0.5t，则该系统的稳态输出为（ ）。

A、 1.54cos(0.5t-0.302)

B、 2.04cos(0.5t-0.102)

C、 1.04cos(0.5t-0.302)

D、 2.54cos(0.5t-0.202)

68. 下列说法哪些是对的（ ）。

A、传递函数的概念不适合于非线性系统；

B、传递函数中各项系数值和相应微分方程中各项系数对应相等，完全取决于系统的结构参数。

C、传递函数是在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换和引起该输出的输入量的拉氏变换之比。

D、 控制系统的稳定性是指在去掉作用于系统上的外界扰动之后，系统的输出能以足够的精度恢复到原来的平衡状态位置，它是由系统本身的结构所决定的而与输入信号的形式无关。

69. 4. 已知函数, 则的终值

A. 零 B. 无穷大

C. a D. 1/a

70. 5. 某系统的传递函数, 则等于

A. 0.01rad/s B. 0.1rad/s

C. 1rad/s D.10rad/s

71.设单位反馈系统开环传递函数为G(s),试求使系统的谐振峰值M=1.5的剪切频率及K值。

（1）G（s）=

(2) G(s)=

(3) G（s）=

(4) G(s)=

**第二部分：多选题**

1. 开环传递函数为（ ）的闭环系统是稳定的。

A．G(S)= B. G(S)=

C. G(S)= D. G(S)=

2. 开环传递函数为（ ）的闭环系统是稳定的。

A．G(S)= B. G(S)=

C. G(S)= D. G(S)=

3.测量转速的元件有

A.测速发电机 B．光电增量编码盘

C.光电测速计 D．自整角机

4．在直流调速系统中，限制电流过大的保护环节，可以采用

A．电流截止负反馈 B，电流正反馈

C．过电流继电器 D．电压负反馈

5．对开环传递函数

的典型二阶系统，当增大增益K时，将使系统的

A．量大超调量增加 B．快速性有所改善

C. 稳态性能改善 D．相位稳定裕量增大

6．改善反馈系统稳态性能的方法有

A. 在前向通道中增加积分环节

B．在前向通道中增加微分环节

C．在前向通道中增加增益K＞1的比例环节

D．增加输出量的微分负反馈环节

7．改善随动系统性能可以采取的措施有

A．采用PID串联校正 B．增设转速负反馈

C. 增设给定顺馈补偿 D．增设转速微分负反馈

8.测量角位移的元件有

A. 伺服电位器

B. 自整角机

C. 测速发电机

D．光电编码盘

9. 比例积分(P1)校正装置(设x=1)对系统性能的影响是

A. 改善稳态性能

B．降低系统稳定性

C. 改善动态性能

D. 提高抗高频干扰能力

10. 位置跟随系统增设转速负反馈环节后，将使系统的

A．位置最大超调量减小

B．调整时间减小

C. 位置稳态误差为零

D．加速度恒为零

11．在直流调速系统中，可以使速度波动减小的环节有

A 电流截止负反馈

B．电流负反馈

C．电流正反馈

D 转速负反馈

12．对典型二阶系统，当增益K增加时，则系统的

A. 上升时间tr较长

B．稳定性较差

C. 稳态性能较好

D．最大超调量较大

13. 开环传递函数为（ ）的闭环系统是稳定的。

14. 若某系统的输入为等加速信号时，其稳态误差ess=∞，则此系统可能为

A. 0型系统

B. Ⅰ型系统

C. Ⅱ型系统

D. Ⅲ型系统

15. 增大开环增益K将对系统频率特性曲线的影响是

A. 使对数幅频特性曲线向上平移

B. 使对数幅频特性曲线低频段的斜率改变

C. 使相频特性曲线产生平移

D. 对相频特性曲线不产生任何影响

16．当被测炉温为1000℃时，可选用（ ）为测温元件。

A．钢电阻

B．镍铬—镍硅热电偶

C．热敏电阻

D．红外测温计

17．系统的传递函数与（ ）有关。

A．输入量的大小

B．输入量的作用点

C．所选输出量

D．系统的结构和参数

18．减小位置跟随稳态误差的途径通常有（ ）等。

A．在前向通路上增设含有积分环节的调节器

B。增大惯性环节时间常数

C，增大开环增益

D．减小开环增益

19．在典I系统中，适当增大开环增益K，将会使系统的

A．稳定性变好

B．快速性变好

C．超调量减小

D．稳态误差变小

20．位置跟随系统如下图所示，调试时发现超调量过大，建议可选取的改进方法有

A．增大α

B. 减少α

C. 增大K1

D. 减少K1

21一个位置随动系统可能的扰动量有

A. 机械负载的变化

B. 电网电压的波动

C. 温度变化引起的系统参数变化

D. 输人信号的变化

E. 摩擦阻力的变化

22．单位负反馈系统的开环传递函数为，且T1＞T2，由此可知此闭环系统为

A. 三阶系统

B. 二阶无静差系统

C. 稳定系统

D．不稳定系统

E. 典型Ⅱ型系统

23．系统的开环对数幅频特性的( )表征着系统的稳态性能。

A. 低频渐近线的斜率

B. 低频渐近线(或其延长线)在ω=1处的高度

C. 中频段的宽度

D． 中频段的斜率

E. 高频段的斜率

24. 在转速，电流双闭环赶流调速系统中，若将速度调节器(比例积分调节器)中的反馈电容Cf短接则对系统产生的影响为

A. 变为转速有静差系统

B. 相对稳定性改善

C. 使电动机启动电流减少

D. 超调量增加

E. 使启动过程加快

25. 在调速系统中，转速与输入量之间的传递函数只与（ ）有关

A. 输入量大小

B. 系统内部结构

C. 系统参数

D. 电压波动

E. 负载变化

26. 在Nyquist图上，当ωc＜ωg时，系统的

A. 增益稳定裕量大于0分贝

B. 增益稳定裕量小于0分贝

C. 相位稳定裕量为正值

D. 相位稳定裕量为负值

E. 相位稳定裕量为0

27. 对典型二阶系统，当（ ）时，最大超调量б为零

A. ξ=0

B. 0＜ξ＜1

C. ξ=1

D. ξ＜0

E. ξ＞1

28. 如果在恒值输入情况下，某反馈控制系统的稳态误差不为零，若欲使其为零，则应选择（ ）串联校正。

A． P(比例)

B． D(微分)

C． PI(比例积分)

D． PD(比例微分)

E． PID(比例积分微分)

29. 系统的传递函数取决于

A、系统结构

B、固有参数

C、输入量

D、输出量

30. 巳知某控制系统微分方程为则此系统满足

A、当c(t)|t=0=0微分方程的拉氏变换为TsC(s)+C(s)=R(S)

B、当

|t=0=0微分方程的拉氏变换为TsC(s)+C(s)=R(S)

C、当r(t)=u(t)时，c(t)=l-e-t/T

D、当r(t)=t时，c(t)=l-e-t/T

31．开环传递函数为G(S)＝的某控制系统，相位稳定裕量过小，若增大它的相位稳定裕量，可采取的措施有

A、减小开环放大倍数K

B、增大开环放大倍数K

C、减小时间常数T1

D、减小时间常数T2

32. 控制系统的稳态误差与( )有关

A、开环增益

B、系统的无静差度

C、输入量的变化规律

D、输入量的大小

33. 若某系统的输入为等加速信号r(t)= t2时，其稳态误差ess＝∞，则此系统可能为：

A．“0”型系统 B. “Ⅰ”型系统

C. “Ⅱ”型系统 D. “Ⅲ”型系统

34．增大开环增益K将对系统频率特性曲线的影响是（　　）：

A． 使对数幅频特性曲线向上平移

B． 使对数幅频特性曲线低频段的斜率改变

C. 　使相频特性曲线产生平移

Ｄ．　对相频特性曲线不产生任何影响

35.　所谓最小相位系统是指（　　）：

A. 系统传递函数的极点均在Ｓ平面左半平面

B. 系统开环传递函数的所有极点和零点均在Ｓ平面左半平面

C. 系统闭环传递函数的所有极点和零点均在Ｓ平面右半平面

D. 系统开环传递函数的所有极点和零点均在Ｓ平面右半平面

36．一闭环系统的开环传递函数为G(S)= ，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. 若某系统的输入为等速度信号r(t)=t时，其稳态误差为∞，则此系统可能为：

A．“0”型系统 B. “Ⅰ”型系统

C. “Ⅱ”型系统 D. “Ⅲ”型系统

38．减小开环增益K将对系统频率特性曲线的影响是（　　）：

A. 使对数幅频特性曲线向下平移

B. 使对数幅频特性曲线低频段的斜率改变

C. 　使相频特性曲线产生平移

Ｄ．　对相频特性曲线不产生任何影响

39.　所谓最小相位系统是指（　　）：

A. 系统传递函数的极点均在Ｓ平面左半平面

B. 系统开环传递函数的所有极点和零点均在Ｓ平面左半平面

C. 系统闭环传递函数的所有极点和零点均在Ｓ平面右半平面

D. 系统开环传递函数的所有极点和零点均在Ｓ平面右半平面

40．一闭环系统的开环传递函数为G(S)= ，则该系统为（　　）：

A. “0”型系统，开环增益为10；

B. “Ⅰ”型系统，开环增益为10；

C. “Ⅰ”型系统，开环增益为5；

D. “0”型系统，开环增益为5。

41. 温度检测元件有

A. “铂铑－铂”热电偶 B. 热电阻

C. 玻璃水银温度计 D. 辐射式测温计

42. 某系统在单位阶跃信号作用下，其输出具有非周期特性，则该系统可能是

A. 一阶系统 B. 阻尼比ξ＝1的二阶系统

C. 阻尼比ξ>1的二阶系统 D. 阻尼比ξ＝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

的系统

B. 相位裕量γ>0的系统

C. 开环传递函数为 （a<b）的系统

D. 开环传递函数为

（a>b）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ωC变小，系统的快速性变差

D. 相位裕量γ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ωC变大，系统的快速性变好

D. 相位裕量γ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 PIＤ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(ω)低频段渐近线斜率大小，L(ω)在ω＝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L\[f(t)\]=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. 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σ%=20%，调整时间t=0.5秒，求系统的相位裕度γ和剪切频率ω。

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ζ=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γ=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Φ1与反馈电位器的滑臂转角Φ2不同时，则有Uθ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Φ2=Φ1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ＲＣ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。

⑴试画出以ui(t)为输入，uo(t)为输出的系统的动态结构图；

⑵根据画出的系统结构图，求出系统的传递函数。

14. 弹簧-阻尼系统如右图所示，其中K1、K2为弹簧弹性系统，B1、B2为粘性阻尼系数。若位移x(t)为输入量，位移y(t)为输出量。试求该系统的传递函数。

15. 下图为一温度控制系统。试分析这个系统的自动调温过程并说明这个系统的输出量和干扰量是什么？

16.已知某单位负反馈系统为最小相位系统，其

对数幅频特性曲线的渐近线如图所示，试求其开

环传递函数G（s）的表达式（其中阻尼比ξ=1/2）。

dB L(ω)

20 0dB/dec -20dB/dec

0dB/dec -40dB/dec

0 ω(rad/s)

0.1 2 5 10

17. 如下图为一机械系统（小车的质量为m ，弹簧的弹性系数为K ，不计小车与地面的摩擦），若以冲击力F(t)为输入量，小车位移x(t)为输出量。

① 求此系统的传递函数

；

② 当F(t)为一单位脉冲函数δ(t)时，求小车的位移x(t)=？

18. 某单位负反馈系统

（设为最小相位系统）的

开环对数幅频特性曲线

渐近线如下，求该系统的

开环传递函数。

19. 某单位负反馈系统（设为最小相位系统）的开环对数幅频特性曲线渐近线如下，求该系统的开环传递函数。

20. 图1-13是一晶体管稳压电源。试将其画成方块图并说明在该电源里哪些元件起着测量、放大、执行的作用以及系统里的干扰量和给定量是什么。

21. 图1-14是电阻加热炉温自动控制系统。电阻丝电源的通断由接触式水银温度计控制。水银温度计的两个触点a和b接在常闭继电器的线圈电路中，它将随着水银柱的升降而接通或断开，从而控制继电器的触点K，把电阻丝的电源接通或断开，以达到自动调温的目的。试画出这个系统的方块图并与15题的温控系统比较，说明两者有何区别。

22. 设计一个以电压为指令的内燃机车速度控制系统，并说明系统的工作过程。

23. 求下述函数的拉氏变换

f(t)=1/a2 (a<t<0)

f(t)=1/(- a2) (a<t<2a)

f(t)=0 (t<0,t>2a)

并求当a→0时F(s)的极限值。

24. 试列写右图所示机械系统

的运动方程。

25. 试列写

右图所示机

械系统的运

动方程。

26. 列写图2-13所示系统的输出电压u2与输入为电动机转速间的微分方程；Ks是隔离放大器。（其中C＞＞C1; C1＞＞C2）

27. 下图所示电路，起始处于稳太，在t=0时刻开关断开。试求电感L两端电压对t的函数关系，并画出大致图形和用初值定理和终值定理演算。

28. 试列写右图所示发电

机的电枢电压与激磁电压

间的微分方程。

（忽略发电机电感）。

29. 试画出以电机转速为输出，以干扰力矩为输入的电动机结构图，并求其传递函数。

**第五部分：稳定性分析题**

1.利用劳斯稳定判据，确定下图所示系统的稳定性。

2. 利用劳斯稳定判据，确定下图所示系统的稳定性。

3.下图所示潜艇潜水深度控制系统方块图。试应用劳斯稳定判据分析该系统的稳定性。

4. 已知高阶系统的特征方程为

s6+2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0

试求特征根。

5.为使具有特征方程D(S)=S3+dS2+(d+3)S+7=0的系统稳定，求ｄ的取值范围。

6.某典型二阶系统的开环传递函数为G(S)=请应用对数稳定判据分析当K增加时，此系统稳定性如何变化。

7. 某系统的结构图如下图所示，求该系统稳定时K的取值范围。

8. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为试求当Ｋ为多少时，闭环系统稳定。

9. 设单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=(as+1)/s2，试确定使相位裕量γ=+450时的a值（a>0）。

**第六部分：结构图简化题**

1.用等效变换规则化简如下动态结构图：

2.简化下面框图，求出C(S)=?

3.用等效变换规则化简如下动态结构图：

4. 基于方框图简化法则，求取系统传递函数φ（s）=XO（s）/Xi（s）。

5.求右图的输出信号C(s)。

6. 求下图的输出信号C(s)。

7. 试求下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)。

8. 试求下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)。

9. 试求下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)。

10. 试求下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)。

11. 试求下图所示系统的传递函数C(s)/R(s)。

12. 简化下列方块图求其传递函数 。

13. 简化下列方块图求其传递函数 。

**第七部分：时域分析题**

1. 已知系统的输出与输入信号之间的关系用下式描述：c(t)=5r(t-3),试求在单位阶跃函数作用下系统的输出特性。

2.系统如图所示，r(t)=1(t)为单位阶跃函数，试求：

① 系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn　；

② 动态性能指标：超调量MP和调节时间tS(δ＝５)

3. 下图所示为飞行器控制系统方块图。已知参数：KA=16,q=4及KK=4。试求取：

（1）该系统的传递函数C(s)/R(s)。

（2）该系统的阻尼比ξ及无阻尼自振频率ωn

（3）反应单位阶跃函数过渡过程的超调量、峰值时间及过渡过程时间。

4. 下图为仿型机床位置随动系统方块图。试求该系统的：

（1）阻尼比ξ及无阻尼自振率ωn。

（2）反应单位阶跃函数过渡过程的超调量σ、峰值时间tp、过渡过程时间ts及振荡次数N。

5. 试求取图3-18所示控制系统当K=10秒-1及TM=0.1秒时：

（1）阻尼比ξ及无阻尼自振率ωn。

（2）反应单位阶跃函数过渡过程的超调量σ%及峰值时间tp。

6. 设系统如下图 (a)所示。这个系统的阻尼比为0.137，无阻尼自振率为3.16弧度/秒。为了改善系统的相对稳定性，可以采用速度反馈。下图 (b)表示了这种速度反馈系统。为了使系统的阻尼比等于0.5，试确定KH值。作出原系统和具有速度反馈系统的单位阶跃响应曲线。

7. 设系统的单位阶跃响应为c(t)=5(1-e-0.5t)，求系统的过渡过程时间。

8. 下图系统的方块图。试求：

(1) 各系统的阻尼比ξ及无阻尼自振频率ωn。

(2) 各系统的单位阶跃响应曲线及超调量、上升时间、峰值时间和过渡过程时间，并进行比较，说明系统结构、参数是如何影响过渡过程品质指标的？

9. 下图系统的方块图。试求：

(1) 各系统的阻尼比ξ及无阻尼自振频率ωn。

(2) 各系统的单位阶跃响应曲线及超调量、上升时间、峰值时间和过渡过程时间，并进行比较，说明系统结构、参数是如何影响过渡过程品质指标的？

10. 下图系统的方块图。试求：

(1) 各系统的阻尼比ξ及无阻尼自振频率ωn。

(2) 各系统的单位阶跃响应曲线及超调量、上升时间、峰值时间和过渡过程时间，并进行比较，说明系统结构、参数是如何影响过渡过程品质指标的？

11.已知单位负反馈系统的开环传递函数且初始条件为C(0)=-1, =0试求：系统在ｒ（ｔ）＝１（ｔ）作用下的输出响应。

**第八部分：频域分析题**

1.若系统的单位脉冲响应为，试求系统的频率特性。

2. 设单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=,其中T=0.1（秒），K=5，试绘制开环对数频率特性和闭环频率特性，并求在ω=10（）时，对应二个特性的二个相角及频带数值。

3. 设系统的前向环节传递函数为G（s）=K，其反馈环节传递函数为H（s）=（微分反馈），试绘制系统开环对数频率特性。

4. 设单位反馈系统的开环传递函数为G（s），试绘制系统的闭环对数频率特性，确定系统的谐振峰值M与谐振频率ω。

5. 某调速系统实验数据如表，试绘制系统的幅相频率特性及对数频率特性，并写出其等效传递函数，使误差不超过3分贝~6分贝。

6. 设系统开环传递函数为G（s）=，当τ=0.1秒与τ=0.2秒时，试确定系统稳定时K的最大值。

7. 设系统开环传递函数为G（s）=,用M圆绘制单位反馈系统的闭环频率特性（可借助伯德图）。

8. 设系统开环传递函数为G（s）=，试绘制其幅相频率特性与对数频率特性。

9.设系统的开环传递函数为G（s）=，若使系统的幅值裕度为20分贝，开环放大倍数K应为何值？此时相角裕度v为多少？

10.设单位反馈系统开环传递函数为G(s)=

试判别系统的稳定性，并求加入串联校正装置H(s)=后系统的稳定裕度。

11. 已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(S)=

：

① 在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性；

② 由图解求取其幅值穿越频率ωc（近似值）；

③ 由公式求取相位裕量γ，并由此判断该系统的稳定性。

12. 已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(S)=：

① 在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性；

② 由图解求取其幅值穿越频率ωc（近似值）；

③ 由公式求取相位裕量γ，并由此判断该系统的稳定性。

**第九部分：稳态分析题**

1. 下图所示为仪表随动系统方块图试求取：

(1) r(t)=1(t)时的稳态误差

(2) r(t)=10t时的稳态误差

(3) r(t)=4+6t+3t2时的稳态误差

2. 试求取图4-24所示的控制系统在下列控制信号作用下的稳态误差。

(1) r(t)=10t

(2) r(t)=4+6t+3t2

(3) r(t)=4+6t+3t2+1.8t3

3. 在输入信号r(t)=1(t)及r(t)=5t的分别作用下，试求图4-25所示系统的稳态误差。

4. 设控制系统如下图所示。控制信号r(t)=1(弧度)。试分别确定当KH为1和0.1时，系统输出量的位置误差。

5.设速度控制如下图所示。输入信号r(t)和扰动信号f(t)都是单位斜坡函数。为了消除系统的稳态误差，使斜坡输入信号通过比例-微分元件后再进入系统。试计算Kd=0时的稳态误差，然后适当选择Kd值，使系统稳态输出c(t)与希望输出r(t) 之间不存在稳态误差。

6. 下图所示是一个角速度控制系统，这个系统的输出部分承受着力矩的干扰。在这个图中，Ωr(s), Ωc(s),T(s)和F(s)分别是参考角速度、输出角速度、转动力矩和干扰力矩的拉变换。在没有干扰力矩时，输出角速度等于参考角速度。假设参考输入为零时，即Ωr(s)=0，研究这个系统对于单位阶跃干扰力矩的响应。

7.在上题所设的系统中，要求它尽最大可能地消除由于力矩干扰所引起的角速度误差。问是否有可能抵消稳态时的干扰力矩的影响，以使系统在输出部分作用有常量干扰时不引起稳态时的角速度变化？

8. 已知角度随动系统的开环对数频率特性，分别是I，II，III，示于图4-31中。估算该三个闭环系统的下述指标：

(1) 开环位置放大倍数，开环速度放大倍数，开环加速度放大倍数。

(2) 误差系数

假定输入信号r1(t)=7(度)，r2(t)=5t(度), r3(t)=7+5t+8t2(度)，试求在上述输入信号作用下，该系统的稳态误差角(即t→∞时的角度误差)。

9. 已知一个具有单位反馈的自动跟踪系统，其开环系统的放大倍数Kv=6001/秒，系统最大跟踪速度ωmax=24°/秒，求系统在最大跟踪速度下的稳态误差。

10. 设有单位反馈系统，它反应单位理想脉冲函数时的被控制信号和偏差信号分别为k(t)和kε(t) (即系统在不同点处的脉冲过渡函数)。试通过上列的脉冲过渡函数求取系统的误差系数。

11. 求下列系统的跟随稳态误差essd

C(S)

R(S)＝

12. 求下列系统的跟随稳态误差essr

C(S)