《控制工程基础》试卷及详细答案

1桂林电子科技大学试卷2013－2014学年第二学期课程名称《控制工程基础》（A卷.闭卷）适用年级或专业）考试时间120分钟班级学号姓名题号一二三四五六七八成绩满分152015152015100得分评卷人一、填空题（每题1分，共15分）1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即：、快速性和。2、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。含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于。3、控制系统的称为传递函数。一阶系统传函标准形式是，二阶系统传函标准形式是。4、两个传递函数分别为G1(s)与G2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传递函数为()Gs，则G(s)为（用G1(s)与G2(s)表示）。5、奈奎斯特稳定判据中，Z=P-R，其中P是指，Z是指，R指。6、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105ttgtee，则该系统的传递函数G(s)为。7、设系统的开环传递函数为2(1)(1)KssTs，则其开环幅频特性为，相频特性为。二、选择题（每题2分，共20分）1、关于传递函数，错误的说法是()A.传递函数只适用于线性定常系统；B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C.传递函数一般是为复变量s的真分式；D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。2、采用负反馈形式连接后，则()A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；2D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。3、已知系统的开环传递函数为50(21)(5)ss，则该系统的开环增益为()。A、50B、25C、10D、54、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。5、系统特征方程为0632)(23ssssD，则系统()A、稳定；B、单位阶跃响应曲线为单调指数上升；C、临界稳定；D、右半平面闭环极点数2Z。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、已知开环幅频特性如图1所示，则图中不稳定的系统是()。系统①系统②系统③图1A、系统①B、系统②C、系统③D、都不稳定8、非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为()A、()()()ESRSGSB、()()()()ESRSGSHSC、()()()()ESRSGSHSD、()()()()ESRSGSHS9、开环频域性能指标中的相角裕度对应时域性能指标()。A、超调%B、稳态误差sseC、调整时间stD、峰值时间pt10、已知下列负反馈系统的开环传递函数，应画零度根轨迹的是()。A、*(2)(1)KsssB、*(1)(5Ksss）C、*2(31)Ksss－D、*(1)(2)Ksss3三、（15分)试建立如下图所示电路的动态微分方程，并求传递函数。四、（15分）系统结构如下图所示，求系统的超调量%和调节时间st。4五、（20分）设控制系统如下图所示，试用劳斯判据确定使系统稳定的K值。R(s)+C(s)+__六、(15分)试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数()/()CsRs。G2G3G4G1R(s)--C(s)-1SK2S(S+3)5一、填空题（每题1分，共15分）1、稳定性,准确性2、开环控制系统，闭环控制系统，闭环控制系统3、输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值，1()1GsTs，222()2nnnGsss或：221()21GsTsTs)。4、G1(s)+G2(s)5、开环传函中具有正实部的极点的个数，(或：右半S平面的开环极点个数)；闭环传函中具有正实部的极点的个数(或：右半S平面的闭环极点个数，不稳定的根的数)；奈氏曲线逆时针方向包围(-1,j0)整圈数。6、1050.20.5ssss7、2222211KT，arctan180arctanT(或：2180arctan1TT)二、选择题（每题2分，共20分）1、B2、D3、C4、A5、C6、B7、B8、D9、A10、A三、（10分)解：1、建立电路的动态微分方程根据KCL有200i10i)t(u)]t(u)t(d[u)t(u)t(uRdtCR即)t(u)t(du)t(u)()t(dui2i21021021RdtCRRRRdtCRR2、求传递函数对微分方程进行拉氏变换得)(U)(U)(U)()(Ui2i21021021sRsCsRRsRRsCsRR得传递函数2121221i0)(U)(U)(RRCsRRRCsRRsssG四、解：由图可得系统的开环传函为：25()(5)Gsss因为该系统为单位负反馈系统，则系统的闭环传递函数为，22225()255(5)()251()(5)25551(5)GssssGsssssss与二阶系统的标准形式222()2nnnsss比较，有22255nn解得0.55n6所以22/10.5/10.5%16.3%ee331.20.55snts或441.60.55snts，3.53.51.40.55snts，4.54.51.80.55snts（2分）五、令G1(s)=)3(21)3(2ssKss=Kss2)3(2=Kss2322则)()(sRsC=)(11)(111sGssGs=KsssKsss23211232122=223223Ksss控制系统的特征方程为22323Ksss=0劳斯表为s312Ks232s1326Ks02稳定的充要条件是032-6K02K310KK31K即，使系统稳定的K值为31K六、解：所以：432132432143211)()(GGGGGGGGGGGGGGsRsC