现代控制技术基础

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1、现代控制技术基础课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有习题【说明】：本课程现代控制技术基础（编号为 03206）共有单选题,多项选择题,计算题,简答题等多种试题类型，其中，本习题集中有等试题类型未进入。一、单选题1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ）A、随动系统与自动调整系统B、线性系统与非线性系统C、连续系统与离散系统D、单输入一单输出系统与多输入一多输出系统2. 自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ）A、随动系统与自动调整系统B、线性系统与非线性系统C、连续系统与离散系统D、单输入一单输出系统与多输入一多输出系统3. 普通机床的自动加工过程是

2、（ C ）A、闭环控制B、伺服控制C、开环控制D、离散控制4. 形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B ）A、等于零B、很大C、很小D、可以忽略5. 自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ）A、稳定性、稳态响应、暂态响应 B、很大C、很小D、可以忽略6. 对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ）A、比例环节B、微分环节C、比例积分环节D、惯性环节7. 惯性环节的传递函数是（ A ）A、G(s)二 -B、G(s)二 KTs +11C、G (s)二D、G (s)二 TsTs8. 比例环节的传递函数是( B )A、G(s)二 -B、G(s)二 KTs +11C、G (s)二D、

3、G (s)二 TsTs9. 微分环节的传递函数是( D )A、G(s)二 -B、G(s)二 KTs +11C、G (s)二D、G (s)二 TsTs10. 积分环节的传递函数是(C)A、G(s)二 KB、G(s)二 KTs +11C、G (s)二D、G (s)二 TsTs11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m与分母最高阶次n应保持 ( C )A、m nA、0.5s 2 +1B、11+s12s2sC、0.5s2D、+ s2 s 213.f( t)=2t+1，则 Lf( t) =(A、1B、212 s 2 + sD、1s2sC、2s2 + s2s2C、m n12. f (t)=0.51

4、+1，则 Lf (t)=( BB14. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为( C )A、闭环传递函数B、前向通道传递函数C、开环传递函数D、误差传递函数15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为( A )A、闭环传递函数B、前向通道传递函数C、开环传递函数D、误差传递函数16. 单位脉冲信号的拉氏变换为（ B ）A、 Ll（t）=l/sB、 LC （t）=1C、Ltl（t）=l/s2D、Lt2/2=1/s317. 单位阶跃信号的拉氏变换为（ A ）A、 L1（t）=l/sB、 LC （t）=1C、 Lt1（t）=1/s2D、 Lt2/2=1/s318. 单位斜

5、坡信号的拉氏变换为（ C ）A、 L1（t）=l/sB、 LC （t）=1C、 Lt1（t）=1/s2D、 Lt2/2=1/s319. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于（ D ）A、1 B、无穷大C、稳态值 D、零20. 当稳定系统达到稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为（ B ）A、扰动误差B、稳态误差C、暂态误差D、给定偏差21. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取 2时，调整时间为（ A）A、 t =4丁B、 t =3tssC、t =2tD、t =tss22. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取 5时，调整时间为（ B）A、 t =4tB、 t =3

6、tssC、t =2tD、t =tss23. 根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s平面左半部的为系统全部的（ C）A、零点B、临界点C、极点D、零点和极点24. 对二阶系统当0 gTB、TTB、 T 0,K 0（2分） 所以有30 K 0 （2分）4107. 解：已知调整时间：t = 一 =4 (s) ( A=0.02) (2 分) s 3n最大超调量：M = e知厂二辽x 100% =5%。(2分)p得出：2 = 土 0.69( 1 分)，这里需将2 = 0.69舍去，因此0.69 (3分)代入t表达式中求出w = 1.45。(2分)sn108. 解：系统单位阶跃响应为：X (s)

7、=1Q(s) =1(2 分)ss( s +1)( s + 4)将X (s)的分母因式分解，则有：oX (s) = - + 丄 + (1 分)s s +1 s + 4分母、分子展开得，并比较系数解得： A= 1/4， B=1/3， C= 1/12( 3 分)则 X (s)=丄-+1(1 分)o4s 3(s+1) 12(s+4)取拉氏反变换可得：x (t) = e + e4t (3 分)o 4312109. 解 ：( 1 ) 判 断 稳 定 性 。 由 题 图 ， 得 系 统 闭 环 传 递 函 数0( s)=C (s) =10R( s) s 2 + 5s +10特征方程为：s2 + 5s +10

8、 = 0 (2分)因是二阶系统且特征方程的各项系数都大于零，所以系统稳定。(3分)2) 求调整时间 t 。由闭环传递函数得sw = v 10 = 3.16n22w = 5, 2n2X3.16 = 079 (2 分)33t = =3= 1.2s (3 分)s 30.79 x 3.16n110.解：K = limG(s) = lim= g (4 分)p s tos to s (bs + 1)(cs +1)sa=limsG(s) = lim= a (3 分)stos to s(bs + 1)(cs +1)s2a=lims2G(s) = lim= 0(3 分)stosto s(bs + l)(cs +

9、1)111.解：特征方程：z 2 + 0.5z + 0.06 = 0其根为： z =0.2(3 分) z = 0.3 (3 分)12两个根均在单位圆内(2 分)，所以系统稳定(2 分)10112.解：G (s) = K , G (s)=12 s +10C (、C ( ) p 1010 K12s +10 s +103 分）G(z) = ZG (s)-G (s)(3 分)10 Ks +103 分)10KZz e tot1 分)113. 解：由图知：3 分)2 x 5s(s + 5)1 分)2 2=Z 3 分)s s + 53 分）_ 2 z _2 zz _ 1 z _ e _5t114.解：特征方

10、程：z2 + 0.9z + 0.02 _ 0其根为： z _ _0.4, z _ _0.5 （6分）12两个根均在单位圆内（2 分），所以系统稳定（2 分）115.解：特征方程：z 2 + 6z + 9 _ 0二个根为： z _ _3 （3 分）， z _ _3 （3 分） 12因二个根均在z平面的单位圆外（2分），所以系统不稳定。（2分） 116.解：J A_20 为对角线阵（1分）0_ 33 分) e _2t0 e At _0e _3te _2tx(t) _ eAt x(0) _00e _3t0e _3t3 分)21Xi(t) _1 x (t)2 _2e_3t (3 分)e _3t117.

11、解：能控阵S _lbcAb_ 2 7(3 分)其中Ab _2 0丁1 321 分)IS Ic3 分)所以Sc的秩为2,即等于系统的阶数。因此系统能控。（3分）C118.解：判断能观测性：能观测阵：S0 _cA_23 分)det S 二 det0二2丰0秩为2 = n （3分）AB=0：（3 分）2 6系统能观测（4分）119.判断能控性：能控阵：S =bc0 2detS 二 det= 4 丰 0 秩为 2=n （3 分）c2 6 系统能控（4分）2 0 _120.解：J A二为对角线阵（3分）0 8eAt 二e 2t00 -e 8t（ 4 分）x（t） = eAtx（O）=e 2t_ 00 _

12、e 8to_2_二 0 2e 8t（ 3 分）四、简答题121. 传递函数是系统在单位脉冲函数输入（2 分）下，系统输出（2 分）的象 函数（1 分）。或者说系统（ 1分）的传递函数是系统的单位脉冲响应（ 2 分）的拉氏变换（2 分）。122. 对线性定常系统（1 分），在初始条件为零的条件下（1 分），系统输出量 的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为系统的传递函数（3 分）。123. 画框图（ 3 分）及标出各环节（ 2 分）反馈量扰动量输出量墅旦丘控詣对象比较输反馈环节*1）124. 确定系统的输入量和输出量（1 分）；2）通过分析研究，提出一些合乎实际的简化系统的假设（1 分）；3）根

13、据物理或化学定律列出描述系统运动规律的原始方程（1 分）；4）消去中间变量，求出描述系统输入与输出关系的微分方程（2 分）。5）125. 直流电机励磁回路（2 分）；6）运算放大器（2 分）；7）普通温度计等（1 分）。126. 系统闭环特征方程（2分）的全部根（2分）必须都位于s平面左半部（1 分）； 或者全部闭环特征根（3分）具有负实部（2分）。127. 系统极点实部为正实数根的数目等于劳斯表中第一列的系数符号改变的 次数（2分），系统稳定的充分必要条件是特征方程各项系数全部为正值（2分）， 并且劳斯表的第一列都为正（1 分）。128. 取决于系统本身的参数和（结构） （2分）、系统的初始

14、状态（2分）及输 入信号的形式（ 1 分）。129. 对系统外加一个给定输入信号时（3 分），系统的输出（2 分）称为时域响 应。130. 暂态响应（ 3 分）；稳态响应（ 2 分）。131. 由一个放大环节和一个惯性环节组成：（ 1 分）放大环节的参数：20lgK=20K=10 （2分）惯性环节的参数：转折频率为10,得时间常数T为0.1 （1分）所以：G（s） = 一10 （1 分）（0.1s +1）132. 正穿越数为 1 次；负穿越数为 0 次；（ 2 分）正穿越数一负穿越数为：1一0=1 = P/2 （1分）所以本系统稳定。（2 分）133. 正穿越数为 0 次；负穿越数为 1 次；

15、（2 分）正穿越数一负穿越数为：0 1 = -1HP/2 （1分）所以本系统不稳定。（2分）134. 由一个放大环节和两个惯性环节组成：（ 1 分）放大环节的参数：20lgK=20K=10 （1分）惯性环节1的参数：转折频率为1,得时间常数T为1 （1分）惯性环节2的参数：转折频率为10,得时间常数T为0.1 （1分）所以：G（s）=巴（1分）（s + l）（0.1s +1）135. 写出公式丫= 180。+ * ） （2分）；在奈氏图上表示如图所示（3分）。c136. 对米样控制系统，如果米样角频率大于两倍的连续信号频谱的上限频b率w ，（2分）即满足： 2 （2分）则采样后的离散信号e*（t）有可能 max b max无失真的恢复为原来的连续信号。（1 分）137. 米样控制系统有米样器（3 分）和保持器（2 分）。138. 会使得米样信号（2 分）与连续信号（2 分）之间产生较大的误差（1 分）， 影响系统的性能。139. 在零初始条件下（1 分），米样系统或环节的离散输出信号的 z 变换（2 分）与离散输入信号的 z 变换（2 分）之比，称为脉冲传递函数。140. 系统特征方程的所有根（2 分）均位于 z 平面上以原点为圆心（1 分）的 单位圆之内（2 分）。