武汉理工大学材料成型控制工程基础试题.docx
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武汉理工大学材料成型控制工程基础试题
武汉理工大学材料成型控制工程基础试题
控制工程基础(自测题A)
一、单项选择题(每小题1分,共10分)
1.图示系统的阶次是()
A1阶;B2阶;C3阶;D4阶。
2.控制系统能够正常工作的首要条件是()
A稳定;B精度高;C响应快;D抗干扰能力强。
3.在图中,K1、K2满足什么条件,回路是负反馈?
()
AK1>0,K2>0BK1<0,K2<0
CK1>0,K2<0DK1<0,K2=0
4.通过直接观察,下列闭环传递函数所表示的系统稳定的一个是()
A
;
B
;
C
;
D
。
5.已知系统开环传递函数为
,其高频段的相位角为()
A0°;B-90°;C-180°;D-270°。
6.在控制系统下列性能指标中,表示快速性的一个是()
A振荡次数;B延迟时间;C超调量;D相位裕量。
7.某典型环节的输入输出关系曲线是一条经过坐标原点的直线,那么该典型环节是()
A比例环节;B振荡环节;C微分环节;D积分环节。
8.控制系统的超调量与下列哪个因素有关?
()
A稳态误差;B稳定性;C系统阻
D频率特性并不反映系统的运动特性;
E频率特性取决于系统的结构和参数。
15.对于图所示的系统,以下传递函数正确的有
A
;B
;
C
;D
;
E
。
二、综合题(共6小题,共40分)
31.已知某控制系统的特征方程为
,其在虚轴右侧的极点有多少个?
(5分)
32.已知系统在单位阶跃作用下,零初始条件时的输出为
,试求该系统的闭环传递函数。
(5分)
33.某单位反馈系统的开环传递函数为
,试绘制其奈奎斯特轨迹,并判断闭环系统的稳定性。
(5分)
34.控制系统的开环传递函数为
,试绘制其Bode图,在Bode图上标出相位裕量和增益裕量(标明正、负,但不需求值)。
(7分)
35.在图所示的系统中,当K1取何值时该系统稳定?
(8分)
36.已知系统的框图如下
如果输入信号和扰动信号分别为r(t)=2+0.5t和n(t)=0.1×1(t)。
求该系统的稳态误差。
(10分)
控制工程基础(自测题A)
参考答案与评分标准
一、单项选择题(每小题1分,共10分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
A
C
D
D
B
A
C
B
C
二、多项选择题(每小题2分,共10分)
11
12
13
14
15
AC
BD
BE
ACE
CD
三、综合题(共6小题,共40分)
31.列Routh表如下:
(3分)
Routh表第一列的元素有两次符号改变(1分),因此原系统在虚轴右侧有两个极点(1分)。
32.
(1分)
而
(1分)
根据传递函数的定义有:
(3分)
33.系统开环频率特性可表示为
(1分)
当ω=0时,|G(jω)|→+/-∞,相位角为-180°;
当ω→+∞时,|G(jω)|=0,相位角为90°。
系统开环奈奎斯特轨迹如右图所示。
(2分,只要求找到这两个特殊点并正确确定走向即可给全分)
系统开环没有右极点(1分),而奈奎斯特轨迹没有包围点(-1,j0),因此闭环系统稳定(1分)。
34.系统开环传递函数可规范化为
(1分)
可见,系统开环由5个典型环节构成:
比例环节K=250、积分环节、转折频率为ω1=0.4Hz的惯性环节、转折频率为ω2=2Hz的微分环节和转折频率为ω3=4Hz的振荡环节。
(1分)
20lgK=48,系统开环Bode图如下:
(注意:
图形部分给分标准如下:
Ø对数幅频特性图中,各段渐进线斜率标注正确,给1分;渐进线斜率标注正确,给1分;
Ø5个环节的相频特性曲线及总相位的变化趋势正确,给2分;
Ø相位裕量和增益裕量的位置标注及正负判断均正确,给1分。
由于作图误差的原因,导致相位裕量和增益裕量的位置有差异,只要不影响对概念理解和判断,仍应给分。
)
35.系统闭环特征多项式为
(3分)
由系统的闭环传递函数可列Routh表如下
180
171000K1+100
0
1000K1+1000(3分)
由Routh判据可知,系统稳定的充分必要条件为:
Routh表第一列元素同号,即
>0
1000K1+100>0(2分)
解得-0.1 36. 该系统是二阶的,且各项系数为正,故而该系统是稳定的。 (2分) 对于输入信号引起的稳态误差,可以用稳态误差系数计算。 系统为I型,开环增益为K1=10。 稳态速度误差系数为Kv=10,所以由输入信号引起的稳态误差为0.05。 (3分) 由扰动引起的误差只能根据定义计算。 扰动引起的输出全部是误差,即 (2分) 所以, (2分) 根据叠加原理,系统总的稳态误差为 0.05-0.1=-0.05(1分)
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