控制工程基础考试卷及答案
西北工业大学考试题（A卷）
（考试时间120分钟）
学院：专业：姓名：学号：
一．填空题（共24分，每空1.5分）
1.实现恒温控制有两种方法：人工控制和自动控制。
P2
2.若一个元件的输入和输出的关系曲线为直线，则称元件为线性元件。
P6
3.系统的数学模型都是线性常系数微分方程，它的一个重要性质是具有齐次性和叠加性。
P13
4.在控制工程中，一般需要确定信号流图中输出和输入间的关系，即系统的闭环传递函数。
P27
5.动态响应是指系统在某一信号的作用下，其输出量从初始状态到稳
定状态的响应过程。
P35
6.乃奎斯特图又称为极坐标图或幅相频率特性图。
P55
7.最小相位系统是指系统的传递函数在复平面无右极点和右零点的系
统。
P70
8.系统稳定的充分必要条件是系统的闭环极点均位于s的左半平面。
P101
9.系统误差的定义为被控量期望值与实际值之差。
P105
10.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。
P117
二．判断题（共20分，每空2分）
1.实现自动控制的装置可以不同，但反馈控制的原理却是相同的。
P3
（√）
2.结构图等效变换的原则是变换后与变换前的输入量和输出量都保持
不变。
P22（√）
3.稳态响应是指时间t趋向于无穷小时，系统的输出状态。
P35
（×）
4.开环对数幅频特性的渐近线斜率越大、位置越高，对应的开环系统
积分个数越多，放大系数越大。
P74 （√）
5.对于稳定的系统，()()ω
ωj
H
j
G曲线离（-1,j0）点越近，闭环系统稳定程度越高。
P97 （×）
6.对于一个稳定系统，稳态响应中的暂态分量随着时间的推移逐渐减小并趋近于零。
P106 （√）
7.自动控制系统在给定输入信号的作用下，系统的稳态误差与系统的结构、参数和给定信号的形成有关。
P107 （√）
8.为满足稳态精度要求，要保持系统有一定的开环增益，超前网络的衰减损失就必须用减小放大器的增益来补偿。
P119 （×）
9.在描述同一控制系统时，状态空间模型和I/O模型可以相互转换。
P145（√）
10.经典控制理论中用传递函数描述系统的输入-输出特性，被控量就是输入量。
P146
（×）
三．简述题。
（共16分，每题8分）
1.简述建立系统微分方程的步骤是什么？P10
答：1）全面了解系统的工作原理、结构、组成和支配系统运动的物理规律，确定系统和各元件的输入量和输出量。
2）从系统的输入端开始，根据各元件或环节所遵循的物理规律，依此列写它们的微分方程。
3）将
各元件或
环节的微
分方程联
立起来消
去中间变
量，求取
一个仅含
有系统的
输入量和输出量的微分方程。
4）将该方程整理成标准形式。
即把与输入量有关的各项放在方程的右边，
把与输出量有关的各项放在方程的左边，各导数项按降幂排列，并将方程式中的系数化为具有一定物理意义的表示形式。
2.什么是系统的校正？系统的校正有哪些方式？P118
答：校正就是在系统中增加新的环节，以改善系统性能的方法。
1）串联校正：串联校正指校正装置()s G C 串联在前向通道中。
2）反馈校正：从系统中某一环节引出反馈信号，通过校正装置()s G C 构成局部反馈回路。
四． 计算题。
（共40分）
1.化简图1所示的结构图。
（9分）
图1 P25
解：
2.已知系统的传递函数为
()()
1210
+=
s s s G 试绘制该系统的开环幅相频率特性曲线。
（12分）P60
解：该系统由比例环节、积分环节和惯性环节组成，其频率特性表达式为
()()1
210
+=
ωωωj j j G
开环幅频、相频特性为
()()()ω
ωϕωωω2arctan 901
210
2-︒-=+=
A
()ωj G 曲线的起点为
()︒-∞∠=→90lim 0
ωωj G
()ωj G 曲线的终点为
()︒-∞∠=→180lim 0
ωωj G
绘制其开环幅相频率特性曲线如右图。
3.某最小相位系统，其开环对数幅频特性如图所示，试写出该系统的开环传递函数。
（9分）P72
解：由图知，该系统是由比例、积分和惯性环节形成。
则传递函数为
()()
1s +=Ts s K
G
又有25.18
.01
1
===ωT
因为()dB L 208.0=，即()108.0=A ，根据渐近线幅频特性特点，有
()
10108.0=+K
得8=K
所以，该传递函数为
()()
125.18
s +=
s s G
4.一个反馈控制系统的特征方程为
()01032523=++++s K Ks s
试确定该闭环系统稳定的K 值。
（10分）P89
解：该题给出了系统闭环特征方程，可利用劳思判据求出K 值范围 3s 1 32+K 2s 5K 10
1s
K
K K 2
322-+ 0s 10 要使系统稳定必须满足 05>K 032>+K
02
322>-+K
K K 由以上三式得5.0>K 即为所求。