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 15 20 10 20 20 15 100 得 分 评卷人 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G(s)，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
Ks(Ts?1)(T，则其开环幅频
12s?1)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G(s)?2s?1s2?6s?100，则该
系统的闭环特征方程为 ( )。
A、s2?6s?100?0 B、 (s2?6s?100)?(2s?1)?0
C、s2?6s?100?1?0 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(0.1s?1)(s?5)，则该系统的开环
增益为 ( )。
A、 100 B、1000 C、20 D、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?c?1处提供最大相位
超前角的是 ( )。
A、 10s?1s?1 B、10s?10.1s?1 C、2s?10.5s?1 D、0.1s?110s?1
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?20dB/dec； 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
G(s)?10(2s?1)s2(s2?6s?100)，当输入信号是r(t)?2?2t?t2时，系统的稳态误差是( ) A、 0 B、 ∞ C、 10 D、 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)
四、（20分））系统结构图如下图所示：
1、写出闭环传递函数?(s)?C(s)R(s)表达式；（8分） 2、要使系统满足条件：??0.707,?n?2,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?00,ts；（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)
G4 + R(s) + G1 + GC(s) 2 + G3
- - H2
H1 + H3
G5 -
六、(15分) 设单位反馈控制系统的开环传递函数为
Ｇ（Ｓ）＝
2
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)。
一 填空：
1、稳定性 快速性 准确性 稳定性 2、G(s)
3、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、A(?)?K?(T21?)?1?(T2；2?)?1?(?)??900?tg?1(T?11?)?tg(T2?)
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、A 2、B 3、D 4、C 5、C 6、B 7、A 8、C 9、C 10、D
三、解:
m?y?(t)?k?y(t)?Fi(t)k??k1?k2k1?k2G(s)?Y(s)k1?k2F??k2 i(s)?k12?ms?k1?k2
四、解：
K1、?(s)?C(s)R(s)?s21?K?K?K?2ns2?K?s?K?s2?2??2 ns??ns?s22、（4分） ??K??2n?22?4 ??K??2???K?4n?22???0.707
3、（4分） ?0e???1??20??4.3200
t4s????4n2?2.83
五、解：绘制信号流图
4 R(s) G1 GG2 G3 C(s)
- H1 -H2 H3
- G5 [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
P1?G1G2G3；P2?G4G3；
回路增益
L1??G2H2；L2??G1G2G3H3H1；L3??G5；L4??G3G4H3H1
特征式
??1?G2H2?G1G2G3H1H3?G5?G3G4H3H1?G2G5H2；
余因子式（对应各个前项通道的）
?1?1?G5；?2?1?G5；------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
C(s)(G1G2?G4)G3(1?G5)R(s)?1?G 2H2?G1G2G3H1H3?G5?G2G5H22六、C(s)R(s)=G(s)1?G(s)=s(s?1)21?2=
s2?s?2s(s?1)
C(j?)R(j?)=2
2??2?j?A(ω)=
2
φ(ω)=?arctg?(2??2)2??22??2
? r(t)= 2sin(t-45°)
?=1
? A(ω)=
2
φ(ω)=?arctg12= 21 =-45°
?c(t)=2A(ω)sin[t-45°+φ(ω)]=22sin[t-45°-45°]
=2sin(t-90°)=-2cost
《控制工程基础》试卷3及详细答案
