一：填空题一：填空题1、控制系统的基本要求是（稳定性)、 （快速性） 、 （准确性)。2、线性定常控制系统的传递函数是零初始条件下,（输出变量)与（输入变量）的拉氏变换之比.3、一个稳定的线性系统的稳态误差取决于(系统型别） 、 （开环增益）与（输入信号的类型和幅值） 。4、常用的校正方式有（串联校正） 、 （反馈校正） 、 （前馈校正)（复合校正） 。5、反馈控制原理是（利用偏差消除偏差)。6、线性系统的基本特性是可以应用叠加原理，即具有（齐次性)与(可叠加性).7、一个线性定常控制系统稳定的充分必要条件是（闭环极点均严格位于 s 左半平面） 。8、线性系统的频率特性包括（幅频特性）与（相频特性）.9、若负反馈前向通道的传递函数为 G（s） ，反馈通道的传递函数为 H（s） ，则开环传递函数为（G(s)H(s)） ，闭环传递函数为（G(s)）.1G(s)H(s)10、在斜坡函数的输入作用下， （0)型系统的稳态误差为无穷大.11、在斜坡函数的输入作用下， （)型系统的稳态误差为零.12、一阶惯性环节的传递函数11，它的幅频特性的数学式是（）,22Ts 11T它的相频特性的数学式是（arctanT).13、已知系统的开环传递函数为G(s) 3s 3，称之为(）型系统，系s(s23s 2)统的开环极点为（1）,(2） ， （0）,零点为（-1） 。14、惯性环节的传递函数表达式为 G(s）=（1） 。Ts 115、一阶微分环节的传递函数表达式为 G(s)=（Ts 1）.116、积分环节的传递函数表达式为 G(s)=（） 。s17、在斜坡函数的输入作用下， （0）型系统的稳态误差为无穷大。18、函数f (t) 3e6t的拉氏变换式是（3） 。s 619、 一阶微分环节的传递函数为s1， 它的幅频特性的数学式是 （122） ，它的相频特性的数学式是（arctan ） 。20、控制系统常用的校正方式(串联校正） 、 （并联校正)、 （前馈校正)、 （复合校正)。21、在经典控制理论中，常用的分析方法有（时域分析法） 、(根轨迹分析法） 、（频域分析法） 。22、单位负反馈系统的开环传递函数G(s) 22，求阻尼比 (s 1)(s 3)（4 3),n（3） ，系统的阶跃响应（无）(填“有或“无” ）超调。323、若环节的传递函数为为（K） 。K，则其对数幅频特性L()在零分贝点处的频率数值s24、 在闭环控制系统中， 通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为(反馈信号)。25、自动控制系统对输入信号的响应,一般都包含两个分量,即一个是（零输入响应)，另一个是（零状态响应）分量.26、自动控制,是指在（没有人直接参与）的情况下,利用（外加的设备或装置)，使(机器、 设备或生产过程的某个工作状态或参数）自动地按照预定的规律运行。27、自动控制系统基本控制方式有： （反馈控制方式） 、 （开环控制方式）和（复合控制方式） 。28、建立控制系统数学模型的方法有： （分析法）和（实验法） 。29、在改善二阶系统性能的方法中，(比例-微分控制)和（测速反馈控制）是两种常用的方法.30、 线性系统的频率特性曲线有三种:(幅相频率特性曲线） 、 (对数频率特性曲线）和（对数幅相曲线).31、开环传递函数含有非最小相位环节的系统为（非最小相位系统） ；而开环传递函数全部由最小相位环节构成的系统称为(最小相位系统).32、频域的相对稳定性即稳定裕度包括（相角裕度）和（幅值裕度）两个方面。33、反馈控制系统中的测量元件的职能是（检测被控制的物理量)。34、复合控制是一种（按偏差控制)和(按扰动）相结合的控制方式。35、按输入量变化规律来看，自动控制系统可分为（恒值控制系统） 、 （随动系统)和(程序控制系统)。36、控制系统的性能的评价分为(动态性能指标）和（稳态性能指标） 。37、在系统的动态性能指标中，评价系统响应速度的是（上升时间）和(峰值时间） 。38、所谓系统的稳定性，是指（系统在扰动消失后，由初始偏差状态恢复到原平衡状态的性能).39、幅值裕度的含义是（对于闭环稳定系统,如果系统开环幅频特性再增大h倍，则系统将处于临界稳定状态）.40、自动控制系统的基本控制方式可分为（开环控制） 、 （反馈控制） 、和（复合控制)。41、设计自动控制系统的方法和过程涉及(系统建模)、 （系统分析） 、和(系统设计） 。42、假设某系统的单位脉冲响应函数为g(t) 0.35e2.5t，则该系统的传递函数为（0.35).s 2.543、改善二阶系统性能的方法主要有（比例微分控制）和（测速反馈控制） 。44、在欠阻尼（0 1)二阶系统中，阻尼比越小，超调量越（大） （填“大”或“小” ） ；上升时间越（短） （填“长或“短” ） 。45、已知某单位反馈系统的开环传递函数为G(s) 50，则其静态(0.1s 1)(2s 1)位置误差系数Kp= （50)、静态速度误差系数Kv= （0） 、 静态加速度误差系数Ka=（0）.46、 设单位反馈系统的开环传递函数为G(s) 4,试求该系统的单位阶跃响s(s 5)414应为（u(t) etu(t) e4tu(t)，单位脉冲响应为（(ete4t).33347、组成控制系统结构图的四种基本单元主要包括（信号线)、(引出点)、 （比较点）和（方框）.48、系统的动态性能主要包括（延迟时间） 、 （上升时间） 、 （峰值时间） 、(调节时间)和（超调量） 。49、已知系统开环传递函数为G(s) 10,当频率为2rad/s时，则传递函数的幅值s为（590)，相角为（0.590)。50、按输入量的变化规律不同，线性连续控制系统可分为（恒值控制系统） 、 （随动系统）和（程序控制系统）.51、f (t) e2t的拉氏变换式是（1） 。s 252、影响系统稳态误差的因素有： （系统型别)、 （开环增益)和（输入信号的形式和幅值）.53、惯性环节的传递函数11,它的幅频特性的数学式是（)，它的22Ts 11T相频特性的数学式是（arctanT）.54、已知系统的开环传递函数为G(s) 3s 1，称之为（II）型系统，22s (s 5s 6)1系统的开环极点为(0）,(0）,（-2）,(3） ，零点为（)。355、传递函数互为倒数的典型环节，对数幅频曲线关于（0dB）线对称，对数相频曲线关于(00）线对称。56、设单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)H(s) 为450，则 a=（a 14as 1，要使相位裕度2s2） 。二：选择题1、在斜坡函数的输入作用下,（A）型系统的稳态误差为无穷大。A、0B、C、D、2、对于型系统而言,在加速度r(t) t2时，其静态加速度误差系数为k，则其稳态误差为（C)。A、0B、C、21D、kk3、惯性环节的传递函数表达式为 G（s）=（B） 。A、Ts 1B、11C、D、sTs 1sK，则该系统不含s(s 1)(3s 1)4、已知某线性系统开环传递函数为 :G(s)H(s) 有的典型环节为（D)。A、 惯性环节B、 积分环节C、 比例环节D、振荡环节5、惯性环节的传递函数1的相频特性为（B）.Ts 111D、arctan(T)arctan(T)A、arctan(T)B、arctan(T)C、6、在阶跃函数的输入作用下,（A）型系统的稳态误差不为零。A、0B、C、D、7、对于型系统而言，在斜坡输入r(t) t时，其静态加速度误差系数为k,则其稳态误差为（D） 。A、0B、C、8、积分环节的传递函数表达式为 G（s)=（C)。 A、Ts 1 B、21D、kk11 C、 D、sTs 1sK,则该系统不(s 1)(s2 2s 1)9、已知某线性系统开环传递函数为：G(s)H(s) 含有的典型环节为（B)。 A、 惯性环节 B、 积分环节 C、 比例环节 D、振荡环节10、一阶微分环节的传递函数Ts 1的相频特性为（A）.T) B、arctan(T) C、 A、arctan(11、系统的输出信号对控制作用的影响(B） 。11 D、arctan(T)arctan(T)A、开环有B、闭环有C、都没有D、都有12、积分环节的传递函数表达式为 G（s）=（C). A、Ts 1 B、11 C、 D、sTs 1sK,则该系统不含s(s 1)(3s 1)13、 已知某线性系统开环传递函数为：G(s)H(s) 有的典型环节为（C）. A、 惯性环节 B、 积分环节 C、 一阶微分环节 D、非最小相位环节14、若系统的截止频率和相角裕度均低于需求指标，应采用（A)。A、串联超前校正 B、串联滞后校正 C、串联滞后超前校正 D、反馈校正15、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统，其精度(B）.A、 开环高B、闭环高C、 相差不多D、 一样高16、在加速度函数的输入作用下， （D)型系统的稳态误差为零。A、0B、C、D、III型及以上17、 已知系统开环传递函数为G(s) K， 则其静态位置误差系数s(0.1s 1)(0.5s 1)Kp、静态速度误差系数Kv、静态加速度误差系数Ka分别为（A） 。 A、,K，0 B、0，,K C、K,0, D、，0，K18、 已知系统的零点数为 m， 极点数为 n，且m n，则系统根轨迹分支数为（B） 。 A、m B、 n C、mn D、m n19、惯性环节的传递函数1,它的相频特性为（C） 。Ts 111 C、arctan(T) D、arctan(T)arctan(T) A、arctan(T) B、20、对于系统抗干扰能力(B） 。A、开环强B、闭环强C、 都强D、都不强21、对于 0 型系统而言,（A）输入作用下,系统稳态误差为常数值。A、阶跃输入B、 斜坡输入C、 加速度输入D、 正弦输入22、非最小相位惯性环节的传递函数表达式为 G（s）=（C） 。 （T0） A、Ts 1 B、11 C、 D、Ts 1Ts 1Ts 1123、积分环节的幅频特性为（D） 。s A、1 B、 0 C、 D、1三：简答题1、何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具有什么样的特点何谓自动控制？开环控制和闭环控制各具有什么样的特点? ?答：所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行.开环控制特点:输出量不会对系统的控制发生影响；闭环控制特点：无论什么原因使被控量偏离期望值而出现偏差时， 必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。2、什么叫传递函数？它有什么性质什么叫传递函数？它有什么性质? ?答： 传递函数定义为零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉式变换之比。性质：(a)、传递函数是复变量 s 的有理分式函数,具有复变函数的所有性质，且所有系数均为实数 .（b)、传递函数只取决于系统或元件的结构和参数。（c） 、传递函数与微分方程有相通性。(d） 、传递函数的拉式反变换是脉冲响应。3、反馈控制系统的基本组成元部件按职能分类有几种？反馈控制系统的基本组成元部件按职能分类有几种？答：测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件。4、系统在单位阶跃函数作用下的动态过程随时间变化状况的指标系统在单位阶跃函数作用下的动态过程随时间变化状况的指标 , ,称为动态性称为动态性能指标能指标. .它具体包括哪些？它具体包括哪些？答：延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量.5、线性系统的基本控制规律有哪些？线性系统的基本控制规律有哪些？答：比例(P）控制规律、比例微分（PD）控制规律、积分(I）控制规律、比例-积分(PI）控制规律、比例微分积分(PID）控制规律。6、自动控制理论的发展经历了哪几个发展阶段？自动控制理论的发展经历了哪几个发展阶段？答：反馈控制原理、经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论.7、线性系统的静态误差系数具体包括哪些类型？线性系统的静态误差系数具体包括哪些类型？答:静态位置误差系数、静态速度误差系数和静态加速度误差系数。8、控制系统的校正方式有哪些？控制系统的校正方式有哪些？答：串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正9、人在平时生活中做的许多事情，比如走路、取物、吃食物、阅读、清扫等都人在平时生活中做的许多事情，比如走路、取物、吃食物、阅读、清扫等都带有反馈控制作用，试举例，并用框图说明其反馈工作原理。带有反馈控制作用，试举例，并用框图说明其反馈工作原理。答: （1)1)人用手拿桌子上的书人用手拿桌子上的书. .取书时， 首先人要用眼睛连续目测手相对于书的位置,并将这个信息送入大脑 （称为位置反馈信息）;然后由大脑判断手与书之间的距离，产生偏差信号,并根据其大小发出控制手臂移动的命令（称为控制作用或操纵量),逐渐使手与书之间的距离（即偏差）减小。显然，只要这个偏差存在，上述过程就要反复进行，直到偏差减小为零,手便取到了书。人取书的系统方框图如下所示。（2）车司机操纵方向盘驾驶汽车沿公路平稳行驶车司机操纵方向盘驾驶汽车沿公路平稳行驶时，首先通过视觉和触觉(身体运动)反馈实际行车路线， 驾车人将预期的行车路线与实际测量的行车路线相比较,便能得到行驶偏差,驾车人通过液压放大器将操纵力放大以便控制驱动轮，使行驶偏差减小。其示意图如图下。驾车人利用实际行驶方向与预期方向之间的差异，调整方向盘输入信号眼睛（书位置）眼睛大脑手臂、手输出量（手位置）汽车司机驾驶汽车系统方框图如下图所示。视觉和触觉测量预期行驶路线驾车人驾驶机构汽车实际行驶路线10、请查找有关给控制系统分类的资料请查找有关给控制系统分类的资料, ,看看都有那些分类方法？并进行简单总看看都有那些分类方法？并进行简单总结。结。答:自动控制系统有多种分类方法。例如，按控制方式可分为开环控制、反馈控制、复合控制等；按元件类型可分为机械系统、电气系统、机电系统、液压系统、气动系统、生物系统等;按系统功用可分为温度控制系统、压力控制系统、位置控制系统等；按系统性能可谓分线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统、确定性系统和不确定性系统等;按输入量变化规律可分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统等。一般,为了全面反映自动控制系统的特点，常常将上述各种分类方法组合应用。四：计算分析题四：计算分析题1、系统结构图如图所示，试用结构图化简的方法求G(s)C(s)/ R(s).H H2 2( (s s) )_ _R R( (s s) )_ _H H1 1( (s s) )G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )G G3 3( (s s) )C C( (s s) )解：H H2 2( (s s ) )_ _R R ( (s s ) )_ _H H1 1( (s s )/ )/ G G3 3( (s s ) )G G1 1( (s s ) )G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )C C ( (s s ) )R R ( (s s ) )_ _G G1 1( (s s ) )G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )1+1+ G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )H H2 2( (s s ) )H H1 1( (s s )/ )/ G G3 3( (s s ) )C C ( (s s ) )R R ( (s s ) )_ _G G1 1( (s s ) )G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )1+1+ G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )H H2 2( (s s ) )H H1 1( (s s )/ )/ G G3 3( (s s ) )C C ( (s s ) )R R ( (s s ) )G G1 1( (s s ) )G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )1+1+ G G1 1( (s s ) )G G2 2( (s s ) )H H1 1( (s s )+)+ G G2 2( (s s ) )G G3 3( (s s ) )H H2 2( (s s ) )C C ( (s s ) )2、系统结构图如图 1 所示，试用结构图化简的方法求G(s) C(s)/ R(s).R R( (s s) )_ _H H1 1( (s s) )H H2 2( (s s) )G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )G G3 3( (s s) )C C( (s s) )解:H H1 1( (s s) )R R( (s s) )_ _G G1 1( (s s) )_ _H H2 2( (s s) )G G2 2( (s s) )G G3 3( (s s) )C C( (s s) )R R( (s s) )_ _G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )1 1G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )H H1 1( (s s) )G G3 3( (s s) )C C( (s s) )H H2 2( (s s) )R R( (s s) )_ _G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )G G3 3( (s s) )1 1G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )H H1 1( (s s) )C C( (s s) )H H2 2( (s s) )R R( (s s) )G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )G G3 3( (s s) )1 1G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )H H1 1( (s s) )G G1 1( (s s) )G G2 2( (s s) )G G3 3( (s s) )H H2 2( (s s) )C C( (s s) )3、系统结构图如图 1 所示，试用结构图化简的方法求G(s) C(s)/ R(s).H2(s)R(s)_G1(s)G2(s)_G3(s)G4(s)C(s)H3(s)H1(s)解：H2(s)1G4(s)R (s)_C (s)G2(s)_G1(s)G3(s)G4(s)(3 分 ）H3(s)H1(s)H(s)2G(s )4R (s)_G1(s)H1(s)G2(s)C (s)G34(s)G3(s)G4(s)G34(s)1 G3(s)G4(s)H3(s)（ 2分 ）R (s)_C (s)G1(s)G23(s)G2(s)G3(s)G4(s)G23(s)1 G3(s)G4(s)H3(s) G2(s)G3(s)H2(s)（ 2分 ）H1(s)R(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)1G2(s)G3(s)H2(s)G3(s)G4(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)C(s)C(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)(s) R(s)1G2(s)G3(s)H2(s)G3(s)G4(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)(3分 )4、试求图示系统的闭环传递函数，并求出闭环阻尼比为 0.5 时所对应的 K 值。Ks（0.1s 1 ）C(s)解：C(s)10K2R(s)s 10s 10Kn10K2n 210k 10K 105、 已知某系统的开环传递函数为G(s) K 值范围。解:系统闭环特征方程为s312s2 20s K 0列劳斯表如下：s3120s212K240 Ks1120sK可得出使系统闭环稳定的 K 值范围为：0 K 240.6、 已知控制系统的单位阶跃响应为h(t) 10.2e60t1.2e10t， 试写出系统的传递函数，并确定系统的阻尼比和自然频率n。解：由拉氏反变换，C(s) 0.2故系统的闭环传递函数为(s) 1s60011，通分得C(s) 1.2s(s10)(s60)s60s10K， 求使系统闭环后稳定的32s 12s 20s600(s10)(s60)因此n10 6 24.5，3510 61.437、设系统的脉冲响应为k(t) e2te5t,试求系统的传递函数，并求出系统的阻尼比，无阻尼自然频率n。解：由题意,可得G(s) L1k(t) L1e2te5t故n10(3 分）,8、系统结构图如图 2 所示，其中Gp(s) R R( (s s) )_ _E E( (s s) )G Gc c( (s s) )33（5 分）2(s 2)(s 5)s 7s 1072 10。1.1(2 分）10，s(s2)G Gp p( (s s) )C C( (s s) )（1)设Gc(s) 1，求系统单位阶跃响应的超调量%和调节时间ts；（2）设Gc(s) 1s,试求的值,使得系统的阻尼比增大到 0.6;（3）在(2）的基础上,求当r(t) 1 2t 5t2时，系统的稳态误差ess；(4）在（2）的基础上，求当r(t) 2sint时，系统的稳态输出Css(t)。解：解： （1） 由条件，可得：(s) 故% e/12101，则n10，s 2s 10102100% 35%,ts3.5n 3.5(s)。（2）校正后系统的开环传递函数为G(s) (s) 10(1s)，则闭环传函为s(s 2)10(1s)s2(210)s 10故n10，由2102 10 0.6，可得 0.18(3)由于校正后系统为 I 型系统,Ka 0,故ess 。(4）闭环系统的频率特性为：( j) 故( j)110 10.182(101) 3.82210(1 j0.18)210 j3.81.04()1 arctan0.18arctan3.8 12.7101可得css(t) 2.08sin(t 12.7)9、已知闭环系统特征方程如下，试用劳斯判据判定系统的稳定性。(1）s43s33s22s1 0；（2）s5 s49s33s216s10 0解： （1）构建 Routh 表：s4s3s2s1s0137357131210由 Routh 稳定判据可得：闭环系统是稳定的。（2）构建 Routh 表：s5s4s3s2s1s0191613106622410100由 Routh 稳定判据可得：闭环系统是不稳定的。10、已知系统的开环传递函数为G(s)H(s) K，s(2s 1)(8s 1)（1）试绘制系统的概略开环幅相曲线；（2)求使得系统稳定的 K 的取值范围；解:（1）由题意：G( j) 14Kj(1 j2)(1 j8)85故x，G( jx) K可得：系统的概略开环幅相曲线如图所示。（2）由奈氏稳定判据，可知：系统稳定G( jx) K 1故0 K 11、已知系统的开环传递函数为G(s)H(s) (1)、试绘制系统的概略开环幅相曲线;(2)、求使得系统稳定的 K 的取值范围。K解:（1)由题意：G( j) j(1 j)(1 j3)34K5885Ks(s 1)(3s 1) 故x33（1 分） ，G( jx) K；34 0可得：系统的概略开环幅相曲线如图所示.3(2）由奈氏稳定判据，可知：系统稳定G( jx) K 144故0 K .312、已知系统的开环传递函数为G(s)H(s) （1)试绘制系统的概略开环幅相曲线；(2）求使得系统稳定的 K 和 T 的取值范围;KK (13T22) j(T333T)解：由题意可得:G( j)H( j) (1 jT)3(1T22)3K(Ts 1)3,K,T 0，（1）其开环幅相曲线如图所示。令Im(G( j)H( j) 0，可得x可得G( jx)H( jx) K83TK8(2)由奈氏判据，系统稳定,即T 0K 1 0 k 8813、已知单位负反馈系统的开环传函为G(s) K,试设计一串联超前校正装s(0.1s1) 50rad /s, 45。置Gc(s),使得校正后的系统满足下列性能指标：Kv100,c试说明系统校正前后性能的变化。解：由题意，取K 100，则校正前系统的开环传函为：G(s) 系统开环对数幅频特性曲线如图所示L L( ()( )(dBdB) )-20-2020201 11010-40-40 c c100100lg lg( (rad/srad/s) )100s(0.1s 1)由图，200lg10lgc 31.6rad /s 40 c 17.5 45校正前, 18090arctanc 50rad /s，则取c20 L(50) 40 L(50) 7.95lg10lg50由10lg L(50) 6.25则T 1c 0.0081 0.05s1 0.008s由此可得，校正装置的传递函数为：Gc(s) ) arcsin校验：c(c.1 46.41) 90arctan0.1c 168.7(c)(c) 57.5 45故， 180c(c满足要求。校正后系统的开环传递函数为：G(s) 100(10.05s)。s(10.1s)(10.008s)校正后系统带宽增大，响应速度加快，但系统对高频干扰的抑制能力下降.