控制工程基础考卷带答案复习资料.docxVIP

专业课原理概述部分

一、选择题（每题1分，共5分）

A.稳定性B.快速性C.准确性D.经济性

答案：D

A.结构简单B.抗干扰能力强C.精度低D.无反馈环节

答案：B

3.PID控制器中，P代表什么含义？

A.比例B.积分C.微分D.比例积分

答案：A

A.齐次性B.叠加性C.时变性D.线性

答案：C

A.静态误差B.动态误差C.超调量D.响应时间

答案：B

二、判断题（每题1分，共5分）

1.控制系统的目的是使输出量精确跟踪输入量。（答案：√）

2.开环控制系统一定比闭环控制系统精度高。（答案：×）

3.比例控制器可以减小系统的稳态误差。（答案：√）

4.控制系统的稳定性与系统参数无关。（答案：×）

5.微分控制器可以提高系统的快速性。（答案：√）

三、填空题（每题1分，共5分）

1.控制系统的基本组成部分包括控制器、执行器、传感器和______。（答案：被控对象）

2.控制系统的性能指标包括静态性能指标和______性能指标。（答案：动态）

3.PID控制器由比例、积分和______三个部分组成。（答案：微分）

4.控制系统的数学模型主要包括______模型、传递函数模型和状态空间模型。（答案：微分方程）

5.控制系统的稳定性分析主要包括______判据和根轨迹法。（答案：劳斯）

四、简答题（每题2分，共10分）

1.简述开环控制系统和闭环控制系统的区别。

答案：开环控制系统无反馈环节，闭环控制系统有反馈环节；开环控制系统精度低，闭环控制系统精度高；开环控制系统简单，闭环控制系统复杂。

2.什么是控制系统的稳态误差？如何减小稳态误差？

答案：稳态误差是指系统在稳态时，输出量与输入量之间的差值。减小稳态误差的方法有：增大比例系数、引入积分环节、增大开环增益等。

3.简述PID控制器的作用。

答案：PID控制器可以调整比例、积分、微分三个参数，实现对系统的精确控制，提高系统的稳定性、快速性和准确性。

4.什么是控制系统的性能指标？主要包括哪些？

答案：控制系统性能指标是用来衡量控制系统性能优劣的标准。主要包括静态性能指标（如稳态误差）和动态性能指标（如超调量、调整时间、上升时间等）。

5.简述控制系统的数学模型及其作用。

答案：控制系统的数学模型是用数学表达式来描述系统输入、输出和内部各变量之间关系的方法。作用：便于分析和设计控制系统，预测系统性能，为控制器设计提供依据。

五、应用题（每题2分，共10分）

1.已知某控制系统的开环传递函数为G(s)=10/(s+10)，求系统的闭环传递函数。

答案：T(s)=10/(s+10+10)=10/(s+20)

2.某控制系统的闭环传递函数为T(s)=1000/(s^2+20s+1000)，求系统的自然频率和阻尼比。

答案：自然频率ωn=√1000=31.62rad/s，阻尼比ξ=20/2√1000=0.1

3.已知某控制系统的闭环传递函数为T(s)=10(s+5)/(s^2+10s+50)，求系统的阶跃响应。

答案：c(t)=10.5e^(5t)+0.5e^(5t)sin(5t)

4.设有一个单位负反馈系统，开环传递函数为G(s)=K/(s(s+1)(s+2))，若要求系统的阻尼比为0.5，求K的值。

答案：K=4

5.某控制系统的开环传递函数为G(s)=10(s+2)/(s+10)^2，求系统的型别。

答案：Ⅰ型

六、分析题（每题5分，共10分）

1.已知某控制系统的开环传递函数为G(s)=K(s+2)/(

八、专业设计题（每题2分，共10分）

1.设计一个PID控制器，使其能够控制一个二阶系统的阶跃响应，要求超调量小于5%，调整时间小于2秒。

答案：略

2.给定一个温度控制系统，设计一个前馈控制器，以减少外部温度变化对系统的影响。

答案：略

3.设计一个液位控制系统，使用比例积分微分（PID）控制器，并确定控制器参数。

答案：略

4.设计一个直流电动机转速控制系统，要求在负载变化时，转速变化不超过±5%。

答案：略

5.设计一个飞行器姿态控制系统，使用状态反馈控制方法，确保系统稳定并满足性能要求。

答案：略

九、概念解释题（每题2分，共10分）

1.解释什么是系统的稳态性能和动态性能。

答案：略

2.解释什么是系统的开环控制和闭环控制。

答案：略

3.解释什么是控制系统的带宽，它对系统性能有何影响。

答案：略

4.解释什么是系统的极点和零点，它们对系统动态有什么影响。

答案：略

5.解释什么是系统的时域分析和频域分析。

答案：略

十、思考题（每题2分，共10分）

1.为什么在实际控制系统中，我们通常希望系统的阻尼比在0.4到0.8之间？

答案：略