1、填空题（每空1分，共20分）1 .线性限制系统最重要的特性是可以应用叠加原理，而非线性限制系统则不能。2 .反馈限制系统是依据输入量和反馈量的偏差进行调整的限制系统。3 .在单位斜坡输入信号作用下，。型系统的稳态误差ess=。4 .当且仅当闭环限制系统特征方程的全部根的实部都是时，系统是稳定的。5,方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和.反馈一连接。6 .线性定常系统的传递函数，是在一初始条件为零_时,系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。7 .函数tea的拉氏变换为_。s+dy8 .线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变更的函数关系称为相频特性9
2、积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为二20dB/deco10 .二阶系统的阻尼比之为0时,响应曲线为等幅振荡。11 .在单位斜坡输入信号作用下，11型系统的稳态误差心=0。12 .0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为0dBdec,高度为201gKpo13 .单位斜坡函数t的拉氏变换为1o14 .依据系统输入量变更的规律，限制系统可分为恒值限制系统、_随动.限制系统和程序限制系统。15 .对于一个自动限制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性一和精确性。16 .系统的传递函数完全由系统的结构和参数确定，与输入量、扰动量的形式无关。17 .确定二阶系统动态性能的两个重
3、要参数是阻尼系数和无阻尼自然振荡频率Wno18 .设系统的频率特性G(J3)=R()jl(),则幅频特性G(j3)=J(卬)+(w)o19 .分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、H型系统，这是按开环传递函数的.积分_环节数来分类的。20 .线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的全部根均在复平面的一左一部分。21 .从0变更到+8时，惯性环节的频率特性极坐标图在第四象限，形态为半圆。22 .用频域法分析限制系统时，最常用的典型输入信号是正弦函数。23 .二阶衰减振荡系统的阻尼比己的范围为空巴。24 .G(三)二上的环节称为惯性一环节。7+125 .系统输出量的实际值与输出量的希望
4、值之间的偏差称为误差。26 .线性限制系统其输出量与输入量间的关系可以用一线性微分.方程来描述。27 .稳定性、快速性和精确性是对自动限制系统性能的基本要求。28 .二阶系统的典型传递函数是一一729 .设系统的频率特性为G(j)=R(j)+jl(),则R()称为实频特性。30 .依据限制系统元件的特性，限制系统可分为一线性一限制系统、非线性限制系统。31 .对于一个自动限制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和精确性一。32 .二阶振荡环节的谐振频率1与阻尼系数的关系为OFG)nK。33 .依据自动限制系统是否设有反馈环节来分类，限制系统可分为五乱J艮制系统、一闭环限制系统。34
5、用频率法探讨限制系统时，采纳的图示法分为极坐标图示法和Ui数坐标图示法。35 .二阶系统的阻尼系数g=0.707时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较志向。1 .传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2 .瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。3 .判别系统稳定性的动身点是系统特征方程的根必需为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必需全部在复平面的左生平面是系统稳定的充要条件。4 .1型系统G（s）=C在单位阶跃输入下，稳态误差为O，在单位加s（s+2）速度输入下，稳态误差为8。5 .
6、频率响应是系统对正弦输稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。6 .假如系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消逝后，系统能自动复原到原来的工作状态，这样的系统是（渐进）稳定的系统。7 .传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅确定于系统本身的结构和参数,并且只适于零初始条件下的线性定常系统。8 .系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。9 .假如在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散（数字）限制系统,其输入、输出关系常用差分方程来描述。10 .反馈限制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以c（截止频率）旁边的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的
7、稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳态性能。11 .对于一个自动限制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和精确或精确性。单项选择题：1 .当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为A.最优限制C.系统校正2 .反馈限制系统是指系统中有(A.反馈回路C,积分环节3 .()=_!_,(a为常数)。s+aA.LLeatC.Le0B.O14D.019.典型二阶振荡环节的峰值时间与()有关。A.增益C.增益和阻尼比B.误差带D.阻尼比和无阻尼固有频率()环节。A.5s+lB.(5s+l)2C. 0.2s+lD.!(0.2s+1)22L某系统的传递函数为G(三)=舁等义,其零、
8、极点是()(4s+l)(s-3)A.零点s=-0.25,s=3;极点s=7,s=2B.零点s=7,s=-2;极点s=0.25,s=3C.零点s=7,s=2;极点s=l,s=3D.零点s=7,s=2;极点s二-0.25,s=322 .一系统的开环传递函数为小方,则系统的开环增益和型次依次s(2s+3)(s5)为()A.0.4,IB.0.4,IIC.3,ID.3,II23 .已知系统的传递函数G(三)=春e-3其幅频特性IG(j)I应为()b eA.-A_elTC.D.K-1 +T221+T2224 .二阶系统的阻尼比等于()A.系统的粘性阻尼系数B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C,系统粘性
9、阻尼系数与临界阻尼系数之比D.系统粘性阻尼系数的倒数25 .设3C为幅值穿越(交界)频率，(3c)为开环频率特性幅值为1时的相位角，则相位裕度为()B. (c)A.180o-(c)C.180+(c)D.90o+(c)26 .单位反馈限制系统的开环传递函数为G(三)=-A-,则系统在r(t)=2ts(s+5)输入作用下，其稳态误差为()A刊BCD.044527 .二阶系统的传递函数为G(三)=-!7,在0电时,其无阻尼s+2ns+;2固有频率n与谐振频率!的关系为()A 3 11r D.两者)B.提高系统的稳态精度D.削减系统的固有频率能在频率3c=4处供应最大相位C 0.1s +1D 0.62
10、5s +1 0.625s+1 0.1s+130 .从某系统的BOde图上，已知其剪切频率c-40,则下列串联校正装置的传递函数中能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下,通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是()A0004s+l*0.04s+1B0.4s+14s+14s+110s+lD.4s+10.4s+1单项选择题（每小题1分，共30分）1.B2.A3.A4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.C14.B15.B16.D17.C18.B19.D20.D21.D22.A23.D24.C25.C26.A27.C28.B29.D30.B二、填空题（每小题2分，共10分）1
11、 .系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、和有关。2 .一个单位反馈系统的前向传递函数为丁，则该闭环系统的特征s+5s+4s方程为开环增益为o3 .二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、和有关。4 .极坐标图（NyqUiSt图）与对数坐标图（Bode图）之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于Bode图上的；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的o5 .系统传递函数只与有关，与无关。填空题（每小题2分，共10分）1.型次输入信号2.s3+5s2+4sK=0,?3.误差带无阻尼固有频4率4.0分贝线一180线5,本身参数和结构输入1.线性系统和非线性系统的根本区分在于(C)A.线性
12、系统有外加输入，非线性系统无外加输入。B.线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。C.线性系统满意迭加原理，非线性系统不满意迭加原理。D.线性系统不满意迭加原理，非线性系统满意迭加原理。2 .令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的(B)A.代数方程B.特征方程C.差分方程D.状态方程3 .时域分析法探讨自动限制系统时最常用的典型输入信号是(D)A.脉冲函数B.斜坡函数C.抛物线函数D.阶跃函数4 .设限制系统的开环传递函数为G(三)=-,该系统为s(s+is+2)(B)A.0型系统B.I型系统C.H型系统D.11I型系统5 .二阶振荡环节的相频特性0(),当8时，其相位移O(
13、OO)为A.-270oB.-180oC.-90oD.Oo6.依据输入量变更的规律分类，限制系统可分为(A)A.恒值限制系统、随动限制系统和程序限制系统B.反馈限制系统、前馈限制系统前馈一反馈复合限制系统C最优限制系统和模糊限制系统D,连续限制系统和离散限制系统7 .采纳负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(三),则其等效传递函数为(C)A.G(三)B1+G(s)1+G(s)H(s)C.G(三)DG(三)1+G(s)H(s)I-G(三)H(三)8.一阶系统G(三)=占的时间常数T越大，则系统的输出响应达到Ts+1稳态值的时间(A)B.越短D.不定A.越长C.不变9
14、 .拉氏变换将时间函数变换成A.正弦函数B.单位阶跃函数C.单位脉冲函数D.复变函数10 .线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下(D)A.系统输出信号与输入信号之比B.系统输入信号与输出信号之比C.系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D.系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比11 .若某系统的传递函数为G(三)=占，则其频率特性的实部R(3)是Ts+1A.C.l + 2T2KB.Kl + 2T2l + T12.微分环节D.l + T特性相位移。(尸A. 90B. -90C.0oD.-180o13.积分环节特性相位移。(尸A. 90C.0B. -90D.-180o14 .传
15、递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？(C)A.输入信号B.初始条件C系统的结构参数D.输入信号和初始条件15 .系统特征方程式的全部根均在根平面的左半部分是系统稳定的(C)A.充分条件B.必要条件C充分必要条件D.以上都不是16 .有一线性系统，其输入分别为u(t)和U2(t)时，输出分别为y(t)和y2(t)o当输入为aiu1(t)+a2u2(t)时他为常数)，输出应为(B)A.a1y1(t)+y2(t)B.a1y(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)17.I型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为(B)A.-40(dBdec)
16、C.O(dBdec)18 .设系统的传递函数为(C)A.25B.519 .正弦函数(B)A-s+C.4s+B. -20(dBdec)D.+20(dBdec)G(三)=225,则系统的阻尼比为s+5s+25C. -D.12sint的拉氏变换是B.-s+2D. -1s+220.二阶系统当0cl时，假如增加c，则输出响应的最大超调量b%将(B)A .增加C .不变21主 导(D )A.距离实轴很远C距离虚轴很远B.减小D.不定极点的特点是B.距离实轴很近22余弦函数 COS t的拉氏变换是AB.s2 +2C.Ss2 +2D.s2 +2D.距离虚轴很近23.设积分环节的传递函数为G(三)=I,则其频率
17、特性幅值M()=s(C)AB.与ClD.J-24 .比例环节的频率特性相位移。(尸(C)A.90oB.-90oC.0oD.-180o25 .奈奎斯特稳定性判据是利用系统的(C)来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。A ,开环幅值频率特性C .开环幅相频率特性B .开环相角频率特性D .闭环幅相频率特性26 .系统的传递函数(C)A.与输入信号有关B.与输出信号有关C.完全由系统的结构和参数确定D.既由系统的结构和参数确定，也与输入信号有关27 .一阶系统的阶跃响应，(D)A.当时间常数T较大时有振荡B.当时间常数T较小时有振荡C.有振荡D.无振荡28 .二阶振荡环节的对数频率特性相位移0(3)在
18、D)之间。A.0o和90。B.0o和一90。C.0o和180oD.0o和一180。29 .某二阶系统阻尼比为0.2,则系统阶跃响应为(C)A.发散振荡B.单调衰减C.衰减振荡D.等幅振荡二.设有一个系统如图1所示尸IoOON/m$2=2000N/m,D=10N(ms),当系统受到输入信号玉=5Sinf的作用时，试求系统的稳态输出儿。（15分）解：X（s）一kDs=0.0ISXj（三）+k2）Ds+0.0155+1然后通过频率特性求出xp（r）=0.025sin（r+89.14o）三.一个未知传递函数的被控系统，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图2所示。（10分）问：（
19、1）系统的开环低频增益K是多少？（5分）（2）假如用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；（5分）解：（1）件=（，K=71+Ox。（三）=ZXj（三）0.025s+8四.已知开环最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。（10分）1.写出开环传递函数G（三）的表达式；（5分）2.概略绘制系统的NyqUiSt图。（5分）五.已知系统结构如图4所示，试求：（15分）1.绘制系统的信号流图。（5分）2.求传递函数乜及区触。Xi（S） N（S）(10 分)L = -G2HpL2 = -GjG2H2P =G1G2 = 1XGGXj(S) 1 + G2H, +G1G2H2P1 =11
20、 =1 + G2H1X。=1+G?乩N(三)-1+G2Hi+G1G2ZZ2(10 分)六.系统如图5所示，R）=I为单位阶跃函数，试求:1 .系统的阻尼比&和无阻尼自然频率%。（5分）R(三)由劳斯判据:S3S2八.已知单位反馈系统的闭环传递函数(S) =,试求系统的相位裕2 .动态性能指标:超调量MP和调整时间A=5%)(5分).4to：*S(S2)s(s+2n)Sn=2.=0.52n=2一.2.Mp=e值100%=16.5%33=-=3(s)n0.52S(S十3)”七.如图6所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下ess225时，K的数值。(10分)D(三)=s(s+3)96K-0+K
21、s6K第一列系数大于零，则系统稳定得0K54 又有：225IX可得：K24 4K4=96radstpl-20.2Vl-0.62四、设一系统的闭环传递函数为GC(三)=,日，试求最大超调量s+2ns+。=5%、调整时间ts=2秒(=().05)时的闭环传递函数的参数&和3n的值。多解：.%=矛不Xoo%=5% =0.69/.n=2.17rad/s五、设单位负反馈系统的开环传递函数为G(三)=J求(1)系统的阻尼比，和无阻尼自然频率3n;(2)系统的峰值时间tp、超调量。、调整时间fc(=0.02);25解:25_25SG + 6) + 25 S2 + 6s + 25系统闭环传递函数G,(s)=
22、哽-1+S(S+6)与标准形式对比，可知2wll=6,w：=25故wtl=5，4=0.6又wd=wjl-2=5l-0.62=4=-=0.7854% = e-0.6;TX100% = Xl 00% = 9.5%4ts=1.33家六、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率n,阻尼比C,超调量。%,峰值时间调整时间”=().02)。解：对于上图所示系统，首先应求出其传递函数，化成标准形式，然后可用公式求出各项特征量及瞬态响应指标。100X,(s)=s(50s+4)=10()二2X)1lWO-s(50s+4)+2-52+0.085+0.04s(50s+4.与标准形式对比，可知2=().08,W-=0
23、)4n=O.2(raJ5)G=0.2.0.2b%=eK=e252.7%16.03(5)_tiyl-20.2l-0.2240.2 0,2= IOo(S)七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:GK(S) = 4K s(s + 2)求：（1）试确定系统的型次V和开环增益K;（2）试求输入为） = l+3r时，系统的稳态误差。解：（1）将传递函数化成标准形式GK(S) =1005(5 + 2)505(0.55 + 1)可见，V=I,这是一个I型系统开环增益=5;(2)探讨输入信号， = l+3r,即A=l, B=3依据表 34,误差/=+ = !+ = 0+0.06 = 0.06 +Kp Kv
24、 l + 50八、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:GK(S)=2 52(5+ 0.1)(5+ 0.2)求：（1）试确定系统的型次V和开环增益K；(2)试求输入为Nf)=5+2f+4产时，系统的稳态误差。解：(1)将传递函数化成标准形式Z52(5+0.1)(5+0.2)52(10.9+1)(55+1)可见，v=2,这是一个11型系统开环增益K=IO0；(2)探讨输入信号，Nf)=5+2f+4产,即A=5,B=2,C=4依据表34,=-+=-+-+=0+0+0.04=0.04SS+KpKvKal+OOI(X)九、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:GK(S) =20(0.2s+ 1)(0.
25、 Is+ 1)求：(1)试确定系统的型次V和开环增益K；(2)试求输入为中)=2+5f+2产时，系统的稳态误差。解：(1)该传递函数已经为标准形式可见，V=O,这是一个0型系统开环增益K=20；(2)探讨输入信号,4)=2+5+2产,即A=2,B=5,C=2依据表3-4,误差气11=1 + Kp Kv Ka25 2211=F 8 + 8 = OO1 + 20 0 0 21十、设系统特征方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0试用劳斯赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯赫尔维茨稳定判据判别，U4=l,a3=2,H2=3,a=4,ao=5均大于零，且有24001350024001351=
26、20o=23-l4=203=2x3x4-2x2x5-4x1x4=-1204=53=5(12)=-600.=612-l10=6203=61210-663-10l10=51204=33=3512=15360所以，此系统是稳定的。十二、设系统特征方程为+5?+2?+45+3=0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,U4=l,a3=5,32=2,a=4,ao=3均大于零，且有54001230%=054001231=502=52-l4=603=524-553-4l4=-5104=33=3(51)=15302=46-2l=2203=46l-440-l2l=60所以
27、此系统是稳定的。十四、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G(三)=5(0.025+1)解：该系统开环增益K=30;有一个积分环节，即V=I;低频渐近线通过(1,20Ig30)这点，斜率为一20dBdec;有一个惯性环节，对应转折频率为憎=六=5。，斜率增加一20dBdeCo系统对数幅频特性曲线如下所示。十五、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G(三)=5(O.15+1XO.O15+1)解：该系统开环增益K=K)0；有一个积分环节，即V=I;低频渐近线通过(1,201g100)这点,即通过(1,40)这点斜率为一20dBdec;有两个惯性环节，对应转折频
28、率为“=o,叱=-=oo,斜率().1001分别增加一20dBdec系统对数幅频特性曲线如下所示。十六、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G(三)=O.Is+1解：该系统开环增益=l;无积分、微分环节，即V=O,低频渐近线通过(1,201g1)这点,即通过(1,0)这点斜率为OdB/dec；有一个一阶微分环节，对应转折频率为吗=2=1。，斜率增加20dBdeco系统对数幅频特性曲线如下所示。十七、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。解:C()R(s)C(三)R(s)GGjG3x14Iy2GjffaKnHBGiGzHiC()十八、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递
29、函数。解:R(三)GiG2QS)1+G2H2+GiHi十九、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。解:R(三)GG2G3C(三)1G2H+G1G2H三、简答题（共16分）1 .（4分）已知系统的传递函数为,求系统的脉冲响应表达式。s+4s+32 .（4分）已知单位反馈系统的开环传递函数为入，试问该系统为几型s（7s+1）系统?系统的单位阶跃响应稳态值为多少？3 .（4分）已知二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如下，假如将阻尼比C增r0-，I三ttO2a大（但不超过1）,请用文字和图形定性说明其单位阶跃响应的变更。4 .（4分）已知各系统的零点（。）、极点（X）分布分别如图所示，请问各个系统是否
30、有非主导极点，若有请在图上标出。四、计算题（本大题共6小题，共44分）1 .（7分）用极坐标表示系统于长力的频率特性（要求在f8、3=0、3=11等点精确表示，其余定性画出）。IGf(三)LRG)-1+CIs)1.：-G,(三)pt-G(三)|./2 .(7分)求如下系统R(三)对C的传递函数，并在图上标出反馈通道、顺馈通道。3 .(6分)已知系统的调整器为G0(s)=s1-s3.T40S问是否可以称其为PlD调整器，请说明理由。4 .(8分)求如图所示机械网络的传递函数，其中X为输入位移，Y为输出位移。5 .(10分)已知单位反馈闭环系统的开环传递函数为i请绘s(0.1s+l)(0.01s+
31、l)出频率特性对数坐标图(BOde图)，并据图评价系统的稳定性、动态性能和静态性能(要说明理由)。6 .(6分)请写出超前校正装置的传递函数，假如将它用于串联校正，可以改善系统什么性能？三、简答题（共16分）1.=+g（t）=et-e3t,tOs2+4s+3s+1s+31.1 型；稳态值等于13 .上升时间变大；超调量削减；调整时间减小（大体上）；非主导极点4 .无非主导极点；非主导极点;四、计算题（共44分）TTl.f8点3=0点n=0.5点3-8Q =03二 3 XI曲线大体对2C(三)G(Go+Gf)*R(s)-l+G0GR(s)I1G顺馈通道R(s)3.(6 分)C (s)- 反馈通道
32、Go(三)=(T3+T4)+T3T4S+lSGo(三)由比例部分(T3+T4)、微分部分T3T4s及积分部分1/s相加而成4.(8分)B(x-y)-Ky=0G(三)=3，T=BkTs+15 .开环传递函数在复半平面无极点，据图相位裕度为正，幅值裕度分贝数为正，依据乃奎斯特判据，系统稳定。系统为I型，具有良好的静态性能。相位裕度约为60度，具有良好的动态性能。6 .Go(s)=空巴,1Ts+1可增加相位裕度，调整频带宽度。设系统的特征方程为D(三)=S6+3S4+4S+12S2-5S-15试用RoUth表判别系统的稳定性，并说明该系统具有正实部特征根的个数。解：依据特征方程的系数，列RoUth表如下:S514-5OS1312-15OS3OOOO由其次行各元素得协助方程(2p=4,p=2)F(三)=3S,+12S2-15=0取F(三)对S的导数，则得新方程12S3+24S=0得如下的Routh表S514-5OS1312-15OS31224OOS26-15OS154OS0-15符号变更一次，系统不稳定该系统具有正实部特征根个数为K
