一、 概念及名词解释（5×4’=20’）
1. 系统稳定及充要条件：系统受到扰动偏离了平衡态，当扰动消除后系统能够自动恢复
到原来的平衡状态，称系统稳定。

系统稳定充要条件是闭环系统特征根全部具有负的实根，或者传递函数的极点均严格位于S 平面的左半平面。

2. 传递函数：零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

3. 根轨迹：是开环系统某一参数从零变化到无穷时，闭环系统特征方程的根在S 平面上
变化的轨迹。

4. 系统校正：在系统中加入一些其系数可以根据需要而改变的机构和装置，使系统整个
特性发生变化，从而满足给定的性能指标。

5. 系统设计基本步骤：了解工作任务和要求；确定系统性能指标；控制方案选择；确定
系统基本原件；系统校正设计；实验或者试验与改进。

二、 填空题（10×2’＝20’）
1. 对控制系统的基本要求是 稳定性 、 快速性 、 准确性 。

2. 已知系统的传递函数为
)
s (s 11
+,则该系统的单位脉冲响应函数为t e --1。

3. 某系统的传递函数为)s )(s ()s (G 161318
++=
,其极点是 6
1,31-- 。

4. 下图所示系统的输入量是r ，被控量是c ，系统中所使用的直流伺服电动机的作用是
执行元件，测速发电机的作用是速度反馈, 一对电位计的作用是测量比较元件。

5. 右图所示为某最小相角系统的开环对数幅频特性，该系统的
开环传递函数为)10()10(500)
150
()
110(
10022++=++S S S S S S
，静态误差系数Kp= ∞，Kv=∞ ，Ka= 10 。

稳定性为 稳定 。

6.
一个设计良好的系统，中频区斜率为dec dB /20- ,相角裕度应大于 030。

7. 当增加系统的开环放大倍数时，对系统性能的影响是：稳态精度（准确性）变好， 稳
定性变差。

系统的校正就是为了克服这两者的矛盾。

串联超前校正的原理是：利用超前网络的相角超前原理，串联迟后校正的原理是：利用迟后网络的变频衰减特性。

三、 判断题（10×2’＝20’）
1. 闭环控制系统是自动控制系统，开环控制系统不是自动控制系统。

（ ╳ ）
2. 线性系统的传递函数与系统的结构及输入信号有关。

（ ╳ ）
3. 传递函数中的s 是有量纲的。

（√）
4. 系统的脉冲响应反映了系统的静、动特性，可作为系统的数学模型。

（ √ ）
5.
线性系统的稳定性只与系统的结构有关。

（ ╳ ）
填空题4图
6. 单位负反馈系统的开环传递函数为2
)
1(s
ts k +，式中0,0>>t k ,则该系统的稳定性与的大小无关。

（√ ）
7. 幅频特性相同的系统相频特性未必相同。

（ √ ） 8. Bode 图的横坐标是对数分度的。

（ √ ）
9. 单位负反馈系统的开环系统的中频段决定了系统的动静态性能。

（ ╳ ） 10. 串联滞后校正是利用校正网络的滞后特性从而改善系统性能的。

（ ╳ ）
四、
综合题（90’）
1.
根据控制系统的结构图，通过等效变换求出传递函数)s (R )s (C ；绘制对应的信号流程图，并利用梅逊公式求出传递函数)s (R )s (C 。

解：等效变换如下图：
信号流程图如下图
R
1G 2
G 3
G 2
H -H -3
传递函数：
3
1313322113211)()
(H H G G H G H G H G G G G s R s C ++++= 2. 试判断下列系统的稳定性,并说明系统极点的大致分布情况。

（1）系统的特征方程为0241425152345=++--+s s s s s （答案：不稳定，不在左半平面的极点数为2）； （2）系统的特征方程为010*******=+++s s s （答案：稳定，所有极点均在右半s 平面）； 3. 某非单位反馈控制系统如图所示，若
),(1*20)(t t r =，(1)求系统的稳态输出)(∞c ，
及m ax c ，超调量%σ和调整时间s t 。

(2)试画出单位阶跃响应曲线，并标出s t 及m ax c ,)(∞c 。

解：100
916
)
4)(5(165
1)4)(5(16
)(2++=+++++=s s s s s s s φ
当s
)s (R 120=时 ，
2.320
100916)
(lim )(20100916)()()(2
2=++==∞++=
=→s
s s s
s sC C s
s s s R s s C s φ
由已知系统的1045010
29
===
n .*ωξ
秒
778
10
45
5
3
5
3
5
20
100
2
1
.
*
.
.
.
t
%
.
%
e
%
n
s
=
=
=
=
⨯
=
∴-
-
ξω
σξ
ξπ
4.设系如图所示统结构，试确定闭环系统稳定时
1
k和
2
k的可调范围。

解：原系统可化为:
特征方程为：01200102021=++++)s k (k )s )(s (s 即020012003012123=++++k s )k k (s s ，建立劳斯表：
1
12111
2
21320030
200120020030
12001k s k )k k (s k s )k k (s -++ 要求系统稳定,必须⎪⎩⎪
⎨⎧>-+>030200120001
211k s )k k (k 即⎪⎩
⎪⎨⎧->>12113010
k
k k
5. 设某系统的开环传递函数为1
)(2
++=
s s ks
s G ，试绘制该系统的根轨迹，并大致分析系统性能（稳定性及振荡性）
解: 1
2
++=
s s ks )s (G
1) 开环极点：2
321j ±-
；开环零点：0 2) 实轴轨迹),0[-∞ 3) 渐进线:
180-
4) 分离点:1-=d 此处1=k
当出射角 240±=ϕ，系统的稳定域∞<<k 0， 振荡特性：10<<k ，振荡；k ≤1不振荡.
6. 设某系统的开环传递函数为)
1()
1()()(2Ts s s k s H s G ++=
τ，其中0,0,0>>>τT k ，试画出
τ>T 及τ<T 两种情况时频率特性的极坐标图，并判别闭环系统的稳定性。

解：
不稳定 稳定。