《控制工程基础》试卷3及详细答案

1一、填空题（每题1分，共15分）1、对于自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面，即：、和，其中最基本的要求是。2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()Gs，则该系统的开环传递函数为。3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法，叫系统的数学模型，在古典控制理论中系统数学模型有、等。4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定，可采用、、等方法。5、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为；当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时，称为。6、设系统的开环传递函数为12(1)(1)KsTsTs，则其开环幅频特性为，相频特性为。7、最小相位系统是指。二、选择题（每题2分，共20分）1、关于奈氏判据及其辅助函数F(s)=1+G(s)H(s)，错误的说法是()A、F(s)的零点就是开环传递函数的极点B、F(s)的极点就是开环传递函数的极点C、F(s)的零点数与极点数相同D、F(s)的零点就是闭环传递函数的极点2、已知负反馈系统的开环传递函数为221()6100sGsss，则该系统的闭环特征方程为()。A、261000ssB、2(6100)(21)0sssC、2610010ssD、与是否为单位反馈系统有关3、一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点，则()。A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢4、已知系统的开环传递函数为100(0.11)(5)ss，则该系统的开环增益为()。A、100B、1000C、20D、不能确定5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的：A、闭环零点和极点B、开环零点C、闭环极点D、阶跃响应6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c处提供最大相位超前角的是()。A、1011ssB、1010.11ssC、210.51ssD、0.11101ss7、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果()。A、增加开环极点；B、在积分环节外加单位负反馈；C、增加开环零点；D、引入串联超前校正装置。8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是()。A、线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数；B、无论是开环极点或是闭环极点处于右半S平面，系统不稳定；C、如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定；D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。9、关于系统频域校正，下列观点错误的是()A、一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右；B、开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dBdec；C、低频段，系统的开环增益主要由系统动态性能要求决定；D、利用超前网络进行串联校正，是利用超前网络的相角超前特性。10、已知单位反馈系统的开环传递函数为2210(21)()(6100)sGssss，当输入信号是2()22rttt时，系统的稳态误差是()A、0B、∞C、10D、20三、（10分)建立图示系统的数学模型，并以传递函数形式表示。Fi(t)2四、（20分））系统结构图如下图所示：1、写出闭环传递函数()()()CssRs表达式；（8分）2、要使系统满足条件：707.0,2n,试确定相应的参数K和；（6分）3、求此时系统的动态性能指标st,00；（6分）五、(20分)已知系统的方框图如下图所示。试求闭环传递函数C(s)/R(s)(提示：应用信号流图及梅森公式)六、(15分)设单位反馈控制系统的开环传递函数为2Ｇ（Ｓ）＝Ｓ（Ｓ＋１）试求当输入信号r(t)=2sin(t-45°)时，其闭环系统的稳态输出c(t)。G1G2G3H1G5H3H2G4++++---R(s)C(s)+3一填空：1、稳定性快速性准确性稳定性2、()Gs3、微分方程传递函数（或结构图信号流图）（任意两个均可）4、劳思判据根轨迹奈奎斯特判据5、开环控制系统，闭环控制系统6、2212()()1()1KATT；01112()90()()tgTtgT7、S右半平面不存在系统的开环极点及开环零点二选择1、A2、B3、D4、C5、C6、B7、A8、C9、C10、D三、解:2121)()()(kkkkktFtyktymi2122121)()()(kkmskkkksFsYsGi四、解：1、22222221)()()(nnnssKsKsKsKsKsKsRsCs2、（4分）2224222nnKK707.04K3、（4分）0010032.42e83.2244nst五、解：绘制信号流图[注]：别忘了标注箭头表示信号流向。2)应用梅森公式求闭环传递函数:前向通道增益3211GGGP；342GGP；回路增益221HGL；133212HHGGGL；53GL；43431LGGHH特征式2212313534312521GHGGGHHGGGHHGGH；余因子式（对应各个前项通道的）511G；521G；------经验：一般余因子式不会直接等于1，不然太简单了闭环传递函数1243522123135252()(1)()()1GGGGGCsRsGHGGGHHGGGH六、)()(sRsC=)(1)(sGsG=)1(21)1(2ssss=222ss)()(jRjC=j222A(ω)=222)2(2φ(ω)=22arctgr(t)=2sin(t-45°)=1A(ω)=22=2φ(ω)=11arctg=-45°c(t)=2A(ω)sin[t-45°+φ(ω)]=22sin[t-45°-45°]=2sin(t-90°)=-2cost-G5-H1H3G3G2G1-H2G4R(s)C(s)4