控制工程基础2010试题A卷.doc
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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。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4 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。5 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. 6 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,又不允许大的误差变化率长期存
2、在。7 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。8 系统频率特性指标中的谐振频率是指幅频特性A()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、阻尼比以及单位斜坡输入所引起的稳态误差分别为3、。二、单项选择题(每题2分,10题
3、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3二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)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
4、)高通滤波器 (C)带通滤波器 (D) 带阻滤波器6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 )(A)(B)(C)2 (D)1 39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 )310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
5、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
6、位滞后校正在应用方面有何不同?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。 (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
7、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); sb1=feedback(s1,1)figure(1)subplot(2,2,1);nyquist(s1),gridsubplot(2,2,2);bo
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