武汉理工大学材料成型控制工程基础试题

控制工程基础（自测题A）一、单项选择题（每小题1分，共10分）1.图示系统的阶次是（）A1阶；B2阶；C3阶；D4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，回路是负反馈？（）AK10，K20BK10，K20CK10，K20DK10，K2=04.通过直接观察，下列闭环传递函数所表示的系统稳定的一个是（）A；；BC；。D5.已知系统开环传递函数为，其高频段的相位角为（）A0°；B－90°；C－180°；D－270°。6.在控制系统下列性能指标中，表示快速性的一个是（）A振荡次数；B延迟时间；C超调量；D相位裕量。7.某典型环节的输入输出关系曲线是一条经过坐标原点的直线，那么该典型环节是（）A比例环节；B振荡环节；C微分环节；D积分环节。8.控制系统的超调量与下列哪个因素有关？（）A稳态误差；B稳定性；C系统阻尼；D开环增益。9.如果二阶系统的无阻尼固有频率为8Hz，阻尼比为0.5，允许误差为2%，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（）A0.5s；B1s；C2.5s；D5s。10.从线性系统的频率特性来看，下列说法正确的是（）A相对于输入信号而言，输出信号的幅值和相位都没有变化；B相对于输入信号而言，输出信号的幅值增大相位滞后；C相对于输入信号而言，输出信号的幅值和相位都有变化，变化规律取决于系统的结构和参数；D相对于输入信号而言，输出信号的幅值改变但相位不变。二、多项选择题（每小题2分，共10分）11.关于线性系统，下列说法正确的有（）A线性系统的本质特征是满足叠加原理；B线性系统的输入与输出成线性关系；sssss234)5(10)()4)(1(1)(2ssss34)5(10)(3ssss)1()3(10)(2sss)2)(1(1)(ssssG题1图－K1－K2－－题3图C描述线性系统的微分方程中，各项系数均与系统的输入输出信号及其导数无关；D描述线性系统的微分方程中，各项系数均与时间无关；E线性系统都可以用传递函数描述。12.关于传递函数，下列说法正确的有（）A它是输出信号与输入信号之比；B它是以复变数s为自变量的有理真分式；C它不仅与系统的结构和参数有关，还与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。13.关于二阶系统对单位阶跃信号的响应，下列说法正确有（）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，响应是有振幅衰减的振荡。14.对于频率特性，下列说法正确的有（）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结构和参数。15.对于图所示的系统，以下传递函数正确的有A；B；C；D；E。三、综合题（共6小题，共40分）31.已知某控制系统的特征方程为，其在虚轴右侧的极点有多少个？（5分）32.已知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。（5分）33.某单位反馈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。（5分）21211111)()(HHGGGsRsY212121121)()(HHGGGGsRsY2121221211)()(HHGGHGGsRsY21212221)()(HHGGGsRsY212121121)()(HHGGGGsRsR03432234sssstoetx21)()1.01(1)(sssGkG1G2R1(s)－H1H2＋－R2(s)Y2(s)Y1(s)题15图＋34.控制系统的开环传递函数为，试绘制其Bode图，在Bode图上标出相位裕量和增益裕量（标明正、负，但不需求值）。（7分）35.在图所示的系统中，当K1取何值时该系统稳定？（8分）36.已知系统的框图如下如果输入信号和扰动信号分别为r(t)=2+0.5t和n(t)=0.1×1(t)。求该系统的稳态误差。（10分）控制工程基础（自测题A）参考答案与评分标准一、单项选择题（每小题1分，共10分）12345678910BACDDBACBC二、多项选择题（每小题2分，共10分）1112131415ACBDBEACECD三、综合题（共6小题，共40分）31．列Routh表如下：（3分）Routh表第一列的元素有两次符号改变（1分），因此原系统在虚轴右侧有两个极点（1分）。32.)166)(4.0()2(800)()(2ssssssHsG32314233101234sssss题35图题36图+－+（1分）而（1分）根据传递函数的定义有：（3分）33．系统开环频率特性可表示为（1分）当ω=0时，|G(jω)|→+/－∞,相位角为－180°；当ω→+∞时，|G(jω)|=0，相位角为90°。系统开环奈奎斯特轨迹如右图所示。（2分，只要求找到这两个特殊点并正确确定走向即可给全分）系统开环没有右极点（1分），而奈奎斯特轨迹没有包围点（-1，j0），因此闭环系统稳定（1分）。34．系统开环传递函数可规范化为（1分）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ω1=0.4Hz的惯性环节、转折频率为ω2=2Hz的微分环节和转折频率为ω3=4Hz的振荡环节。（1分）20lgK=48，系统开环Bode图如下：（注意：图形部分给分标准如下：对数幅频特性图中，各段渐进线斜率标注正确，给1分；渐进线斜率标注正确，给1分；5个环节的相频特性曲线及总相位的变化趋势正确，给2分；相位裕量和增益裕量的位置标注及正负判断均正确，给1分。由于作图误差的原因，导致相位裕量和增益裕量的位置有差异，只要不影响对概念理解和判断，仍应给分。）ssUtutu1)(),(1)(121)(sssXo13)()()(sssUsXsGob)1.01(1)(jjjGk)18316)(14.0()12(250)18316)(14.0()12(2164.0800)()(22sssssssssssHsG-1-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10-2-1.5-1-0.500.511.52nyquistof1/(0.1s2+s)RealAxisImaginaryAxis35．系统闭环特征多项式为（3分）由系统的闭环传递函数可列Routh表如下180171000K1+10001000K1+1000（3分）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01000K1+1000（2分）解得－0.1K1.26。36.该系统是二阶的，且各项系数为正，故而该系统是稳定的。（2分）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=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0.05。（3分）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（2分）所以，（2分）根据叠加原理，系统总的稳态误差为0.05－0.1=－0.05(1分))1001000(8017123Ksss3s2s1s17100012601K0s17100012601K)(10)1.0(10)()(sNssssCsEn1.0)1.010)1.01(10(lim)(lim00sssssEsessssn