控制工程基础2010试题a卷答案

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1、控制工程基础一、填空题（每空1分，15题共20分）1．控制系统由控制对象和控制器两部分组成。2．建立系统数学模型的方法有分析法和实验法两种。3．按其数学模型是否满足叠加性，控制系统可分为线性系统和非线性系统。4．随动系统是指在外界作用下，系统的输出能相应于输入在广阔范围内按任意规律变化的系统5．经典控制理论采用的数学模型主要传递函数以为基础；现代控制理论采用的数学模型主要以为状态空间方程基础。6．工程上常用的线性化方法是将非线性函数在平衡点附近展开成Taylor级数，然后去掉高次项以得到线性函数。7．广义误差平方积分性能指标特点既不允许大的动态误差e(t)长期存在，

2、又不允许大的误差变化率长期存在。8．校正元件按在系统中的连接方式可分为串联校正、反馈校正和顺馈校正等。9．系统频率特性指标中的谐振频率是指幅频特性A(ω)出现最大值Amax时的频率。10．系统传递函数与其单位脉冲响应函数的关系是拉氏反变换。11．系统稳定的充要条件是闭环系统特征根具有负实部。12．某线性定常系统的单位斜坡响应为，。其单位阶跃响应为。13．在工程控制实践中，为使系统有满意的稳定性储备，一般其幅值裕度应满足大于6dB或大于2。14．最小相位系统是指传递函数所有零点和极点均在复平面s的左半平面内。15．已知系统开环传递函数为，则系统的固有频率、阻尼比以及单

3、位斜坡输入所引起的稳态误差分别为3、、。1二、单项选择题（每题2分，10题共20分）1．下面关于微分环节的控制作用描述中正确的是：(D)(A)使相位滞后(B)减小系统的阻尼(C)抗高频干扰(D)使相位超前2．稳态误差除了与系统的型别、传递函数有关外，还与下述哪一项有关？(D)1(A)阶次(B)振荡频率(C)阻尼比(D)输入信号类型13．二阶振荡系统幅值衰减的快慢取决于：(C)(A)(B)(C)特征根实部绝对值(D)特征根虚部的分布情况4．系统输出的拉氏变换完全取决于：(B)(A)系统的传递函数的极点位置(B)系统的初始状态、输入及其传递函数(C)系统的传递函数(D)

4、系统的固有特性5．相位滞后校正环节相当于：(A)（A）低通滤波器　（B）高通滤波器（C）带通滤波器　（D）带阻滤波器16．下图为一阶系统单位脉冲响应曲线，则下列说明正确的是：(B)1(A)系统的输出为(B)系统的输出为(C)系统传递函数为(D)系统单位脉冲响应调整时间为2s7.PI控制类似于：（C）(A)增益调整(B)相位超前校正(C)相位滞后校正(D)相位滞后-超前校正8．某单位反馈系统的闭环传递函数为，则输入时稳态输出的幅值为:（D）3（A）　（B）（C）2（D）139．已知下列系统的开环传递函数为(所有参数均大于0)，则下图中所给幅相曲线中正确的是：（A）31

5、0．用Nyquist稳定判据判断上面第9小题所给开环系统所对应的闭环系统的稳定性，所得结论正确的是：（D）(A)，；不稳定(B)，；不稳定(C)，；稳定(D)，；稳定2三、简答题（2题共10分）1、简述系统开环对数频率特性曲线中三频段分析法及其适用范围。答:系统开环对数频率特性曲线可分为低频段、中频段和高频段：低频段通常指幅频特性曲线在第一个转折频率以前的区段（），其特性由积分环节和开环增益决定，反映了系统的稳态精度；中频段通常指幅频特性曲线在系统转折频率附近的区段（），反映了系统的平稳性和快速性；高频段通常指幅频特性曲线在中频段以后的区段（），反映了系统的抗干扰能

6、力。三频段分析法适用范围：单位负反馈的最小相位系统且其闭环稳定。2、相位超前校正与相位滞后校正在应用方面有何不同？4答：相位超前校正常用于系统稳态特性已经满足，响应速度较快，但动态指标如相角裕量过小，超调量过大，调节时间过长的情况。特点：特点：增大了相位裕度，加大了带宽，从而提高了系统的响应速度，动态过程得到了显著改善，但由于系统的增益和型次不变，稳态精度提高较少。相位滞后校正利用滞后网络的高频衰减特性，使系统校正后截止频率下降，从而获得足够的相角裕度。特点：可以加大低频段和增益，而对高频段影响不大。对于高精度，而快速性要求不高的系统常采用滞后校正，如恒温控制等。(

7、为了满足严格的稳态性能要求，在采用无源校正网络时，超前校正要求一定的附加增益，而滞后校正一般不需要附加增益；对于同一系统，采用超前校正系统的带宽大于采用滞后校正时的带宽。当输入端电平噪声较高时，一般不宜选用超前网络补偿。)四、计算题（4题共30分）1．（4分）系统传递函数方框图如下所示，求其传递函数，要求写出结果即可。解：2．（6分）已知单位反馈系统开环传函为。利用matlab分别绘制开环系统N氏图、bode图、稳定性图，给出稳定性表示值，并利用单位脉冲响应进行稳定性验证。解：只要符合要求即可。参考答案如下：clear,s1=zpk([],[0,-2],40);