牙白的秘密
课程名称 《现代控制技术基础》试题 A卷
一、填空题 (本大题共 50个空,每空 1分,共 50分,不写解答过程,将正
确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。 )
1、时间继电器按延时的方式可分为 和带瞬动触点的通电 (或断电) 延时型继电器等, 相应的时间继电器触点分为 常 开延时闭合触点 、 常闭延时断开触点 、 常开延时断开触点 和 常闭延时闭合
触点 四类。 2、型号为 FX 2N -32MR 的 PLC ,它表示的含义包括如下几部分:它是 单元,内部包括 CPU 、 存储器 、输入输出口及 电源 ;其输入
输出总点数为 32 点,其中输入点数为 16 点,输出点数为 16 点;其输出类型为 继电器型 。
3、采用 FX 2N 系列 PLC 实现定时 50s 的控制功能,如果选用定时器 T10,其
定时时间常数值应该设定为 K 500 ;如果选用定时器 T210,其定时时间常
数值应该设定为 K 5000 。
4、采用 FX 2N 系列 PLC 对多重输出电路编程时,要采用进栈、读栈和出栈 指令,其指令助记符分别为 MPS 、 MRD 和 MPP ,其中 MPS 和 指令必须成对出现,而且这些栈操作指令连续使用应少于
5、 PLC 开关量输出接口按 PLC 机内使用的器件可以分为 型、 体管 型和 晶闸管 型。输出接口本身都不带电源,在考虑外驱动电源时,需要 考虑输出器件的类型, 继电器 型的输出接口可用于交流和直流两种电源, 晶 体管 型的输出接口只适用于直流驱动的场合,而 晶闸管 型的输出接口只适用
于交流驱动的场合。
6、 三菱 FX 2N 系列 PLC 的 STL 步进梯形的每个状态提供了三个功能: 驱动 处理 、 转移条件 、 相继状态 。
7、 PLC 用户程序的完成分为 三 个阶段。这三个阶段是采用 循环扫描 工作方式分时完成的。
8、 FX 2N 系列 PLC 编程元件的编号分为二个部分, 第一部分是代表功能的字 母。 输入继电器用 X 表示, 输出继电器用 Y 表示, 辅助继电器用 M 表 示,定时器用 T 表示,计数器用 C 表示,状态器用 S 表示。第二部分
为表示该类器件的序号,输入继电器及输出继电器的序号为 八 进制,其余器件 的序号为
十 进制。
9、 PLC 编程元件的使用主要体现在程序中。一般可以认为编程元件与继电
接触器元件类似,具有线圈和常开常闭触点。而且触点的状态随着线圈的状态而
变化,即当线圈被选中(得电)时, 常开 触点闭合, 常闭 触点断开,当线圈
失去选中条件(断电)时, 常闭 触点闭合, 常开 触点断开。和继电接触器器
件不同的是,作为计算机的存储单元,从实质上说,某个元件被选中,只是代表
这个元件的存储单元置
PLC 的编程元件可以有
无数多 个触点。 二、问答题 (本大题共 2小题,每小题 10分,共 20分 )
1、对于线性定常系统的线性变换,其传递函数(矩阵)为什么保持不变?
【证明】设原线性系统为
=+??
=+?
x
Ax Bu y Cx Du 其传递函数矩阵为 ()1
() s s -=-+W C I A B D 设线性变换为 =x Tz ,变换后的线性系统为
11--?=+?
=+?
z T ATz T Bu
y CTz Du
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
该系统的传递函数矩阵为
()1
11() s s ---=-+CT I T AT T B D
()1
111s ----=-+CT T T T AT T B D
()1
1
1s ---??=-+??
CT T
I A T T B D
()1
11s ---=-+CTT I A TT B D ()1
s -=-+C I A B D
显然, () () s s =W ,即其传递函数(矩阵)保持不变。 证毕
2、某 2阶非线性系统的状态方程为 3
121525
12212221323x x x x x x x x x x ?=-??=--+?+?
,该系统在二维坐标 轴的什么位置处渐近稳定? 【证明】
取李雅普诺夫函数 22
12() V x x =+x ,显然是正定函数;此外,沿着状态轨线的导数
为:()5
32512112212
121222
12() 222323x x V x x x x x x x x x x x x ??=+=-+--+ ?+?
?x 261122
126213x x x x ??=-+-+ ?+?? 令函数 12123
x
y x =+,则 211230yx x y -+=,关于 1x 的二次方程的根的判别式为
24120y ?=-≥, 213y ≤
, y ≤≤
。则有 111y -≤-+≤,所以 表达式 1
2
1213
x x -++恒小于零,因此, () V x 为负定。所以该系统在坐标原点处渐近 稳定。
三、应用题 (本大题共 3小题,每小题 10分,共 30分 )
1、已知某系统的方块图如下,
回答下列问题:
(1)按照上图指定的状态变量建立状态空间表达式;
(2)确定使系统状态完全能控且完全能观时,参数 k 的取值范围。 【解答】 (1)系统的状态空间表达式为
[]1122122110110x
x k u x x x y x ?-????????=+??????????
?????????
??
?=???
???
(2)使系统状态完全能控且完全能观时,参数 3k ≠且 0k ≠。
2、离散系统的状态方程为
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
1122(1) () 410() (1) 23() 1x k x k u k x k x k +-????????
=+????????+-?
???????
(1)是否存在一个有限控制序列 {}(0)(1)() u u u N ,使得系统由已知的初 始状态 1(0)x , 2(0)x 转移到 1(1) 0x N +=, 2(1) 0x N +=?试给出判断依据和判断 过程。
(2)若存在,求 N 的最小值及控制序列 {}(0)(1)() u u u N 。
【解答】
(1)由题意,
4123-??=??-??G , 01??=????
h , []c 0113??==??-??Q h Gh , c rank 2=Q ,由系统能控性的 定义可知:存在有限控制序列,使得在有限时间内由状态初值转移到零。
(2)由系统状态完全能控的性质可知,此系统为二阶系统,可用适当的 (0)u , (1)u ,使得 (2)=x 0,即 N 的最小值为 1。
根据状态方程 (1) () () k k u k +=+x Gx h 进行递推如下: (1)(0)(0)u =+x Gx h
(2)(1)(1)u =+x Gx h [](0)(0)(1) u u =++G Gx h h 2(0)(0)(1)u u =++G x Gh h =0, 由上面最后一步可得
2(0)(1)(0)u u +=-Gh h G x
即
[]2(1)(0)(0)u u ??
=-????h Gh G x
2c (1)(0)(0)u u ??=-????
Q G x 112
c 2(0)(1)40104010(0)(0)(0)(0)187187x u x u ---????????=-==????????--????????
Q G x x 即 12(0)18(0)7(0)u x x =-+, 12(1)40(0)10(0)u x x =-+。
3、请写出如图所示电路当开关闭合后系统的状态方程和输出方程。其中状 态变量的设置如图所示,系统的输出变量为流经电感 2L 的电流强度。
【解答】根据基尔霍夫定律得:
11132223321
L x Rx x u L x Rx x Cx
x x ++=??
+=??+=? 改写为 1
13111
223
22
31
211111R x x x u L L L R x x x L L x x x C C ?=--+??
?=-+???=-??
,输出方程为 2y x =
写成矩阵形式为 []11
111222
2331231011000110010R
L
L x x L R x x u L L x x C C x y x x ???
--
????????????????
???????=-+????
??????????????????????
?
???-??????
?
?
???
??
?=???
??????
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
现代控制技术基础
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
攀枝花学院继续教育学院期末考试试卷
课程名称 《现代控制技术基础》试题 A卷
一、填空题 (本大题共 50个空,每空 1分,共 50分,不写解答过程,将正
确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。 )
1、 时间继电器按延时的方式可分为 和带瞬动触点的通电 (或断电) 延时型继电器等, 相应的时间继电器触点分为 常 开延时闭合触点 、 常闭延时断开触点 、 常开延时断开触点 和 常闭延时闭合
触点 四类。 2、型号为 FX 2N -32MR 的 PLC ,它表示的含义包括如下几部分:它是 单元,内部包括 CPU 、 存储器 、输入输出口及 电源 ;其输入
输出总点数为 32 点,其中输入点数为 16 点,输出点数为 16 点;其输出类型为 继电器型 。
3、 采用 FX 2N 系列 PLC 实现定时 50s 的控制功能, 如果选用定时器 T10, 其
定时时间常数值应该设定为 K 500 ;如果选用定时器 T210,其定时时间常
数值应该设定为 K 5000 。
4、采用 FX 2N 系列 PLC 对多重输出电路编程时,要采用进栈、读栈和出栈 指令,其指令助记符分别为 MPS 、 MRD 和 MPP ,其中 MPS 和
5、 PLC 开关量输出接口按 PLC 机内使用的器件可以分为 体管 型和 晶闸管 型。输出接口本身都不带电源,在考虑外驱动电源时,需要 考虑输出器件的类型, 继电器 型的输出接口可用于交流和直流两种电源, 晶 体管 型的输出接口只适用于直流驱动的场合,而 晶闸管 型的输出接口只适用
于交流驱动的场合。
6、 三菱 FX 2N 系列 PLC 的 STL 步进梯形的每个状态提供了三个功能: 驱动 处理 、 转移条件 、 相继状态 。
7、 PLC 用户程序的完成分为 个阶段。这三个阶段是采用 循环扫描 工作方式分时完成的。
8、 FX 2N 系列 PLC 编程元件的编号分为二个部分, 第一部分是代表功能的字 母。 输入继电器用 X 表示, 输出继电器用 Y 表示, 辅助继电器用 M 表 示,定时器用 T 表示,计数器用 C 表示,状态器用 S 表示。第二部分
为表示该类器件的序号, 输入继电器及输出继电器的序号为 八 进制, 其余器件 的序号为 十 进制。
9、 PLC 编程元件的使用主要体现在程序中。一般可以认为编程元件与继电
接触器元件类似,
具有线圈和常开常闭触点。 而且触点的状态随着线圈的状态而
变化,即当线圈被选中(得电)时, 常开 触点闭合, 常闭 触点断开,当线圈
失去选中条件(断电)时, 常闭 触点闭合, 常开 触点断开。和继电接触器器
件不同的是,作为计算机的存储单元,从实质上说,某个元件被选中,只是代表
这个元件的存储单元置 1 ,失去选中条件只是代表这个元件的存储单元置
。 由于元件只不过是存储单元, 可以无限次地访问, PLC 的编程元件可以有
无数多 个触点。
二、问答题 (本大题共 2小题,每小题 10分,共 20分 )
1、对于线性定常系统的线性变换,其传递函数(矩阵)为什么保持不变?
【证明】设原线性系统为
=+??
=+?
x
A x B u y C x D u 其传递函数矩阵为 ()
1
() s s -=-+W C I A B D
设线性变换为 =x T z ,变换后的线性系统为
11--?=+?=+?z T A Tz T B u y C Tz D u
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
该系统的传递函数矩阵为
()
1
1
1
() s s ---=-+W C T I T A T
T
B D
()
1
1
1
1
s ----=-+C T T T T
A T
T B D
()1
1
1
s ---??=-+??
C T T I A T T
B D
()
1
1
1
s ---=-+CTT
I A TT
B D
()
1
s -=-+C I A B D
显然, () () s s =W W ,即其传递函数(矩阵)保持不变。 证毕 2、某 2
阶非线性系统的状态方程为 3
121525
12212221323x x x x x x
x x x x ?=-??=--+?+?
,该系统在二维坐标
轴的什么位置处渐近稳定?
【证明】
取李雅普诺夫函数 2212() V x x =+x ,显然是正定函数;此外,沿着状态轨线的导数
为:()5
3
2512
112212
12122212() 222323x x V x x x x x x x x x x x x ??=+=-+--+ ?+?
?x
26
1122126213x x x x ??=-+-+ ?+?
?
令函数 12123
x
y x =+,则 211230yx x y -+=,关于 1x 的二次方程的根的判别式为
2
4120y ?=-≥, 2
13
y ≤
, 3
3
y -
≤≤
。则有 1113
3
y -
≤-+≤
,所以
表达式 121
213
x x -++恒小于零,因此, () V x 为负定。所以该系统在坐标原点处渐近
稳定。
三、应用题 (本大题共 3小题,每小题 10分,共 30分 )
1、已知某系统的方块图如下,
回答下列问题:
(1)按照上图指定的状态变量建立状态空间表达式;
(2)确定使系统状态完全能控且完全能观时,参数 k 的取值范围。 【解答】 (1)系统的状态空间表达式为
[]112212211
0110x
x k u x x x y x ?-????????=+?????????????
?????????
=?????
?
(2)使系统状态完全能控且完全能观时,参数 3k ≠且 0k ≠。
2、离散系统的状态方程为
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
1122(1) () 410() (1) 23() 1x k x k u k x k x k +-????
????
=+???
?????+-????
???? (1)是否存在一个有限控制序列 {}(0)(1)() u u u N ,使得系统由已知的初 始状态 1(0)x , 2(0)x 转移到 1(1) 0x N +=, 2(1) 0x N +=?试给出判断依据和判断 过程。
(2)若存在,求 N 的最小值及控制序列 {}(0)(1)() u u u N 。 【解答】
(1)由题意,
4123-??=?
?-??G , 01??
=??
??
h , []c 0
113??
==??-??
Q h G h , c rank 2=Q ,由系统能控性的 定义可知:存在有限控制序列,使得在有限时间内由状态初值转移到零。
(2)由系统状态完全能控的性质可知,此系统为二阶系统,可用适当的 (0)u , (1)u ,使得 (2)=x 0,即 N 的最小值为 1。
根据状态方程 (1) () () k k u k +=+x Gx h 进行递推如下: (1)(0)(0)u =+x Gx h
(2)(1)(1)u =+x Gx h [](0)(0)(1)u u =++G Gx h h 2
(0)(0)(1)u u =++G x G h h =0
,
由上面最后一步可得
2
(0)(1)(0)u u +=-G h h G x
即
[]2
(1)(0)(0)u u ??=-????h
G h G x
2c (1)(0)(0)u u ??=-????
Q G x 112c 2(0)(1)401040
10(0)(0)(0)(0)187187x u x u ---??
??????=-==?
???????--????????
Q G x x 即 12(0)18(0)7(0)u x x =-+, 12(1)40(0)10(0)u x x =-+。
3、请写出如图所示电路当开关闭合后系统的状态方程和输出方程。其中状 态变量的设置如图所示,系统的输出变量为流经电感 2L 的电流强度。
【解答】根据基尔霍夫定律得:
11132223321
L x
Rx x u L x Rx x C x
x x ++=??
+=??+=? 改写为 11311122322
31
211111R x x x u L L L R x x x L L x x x C C ?
=--+??
?
=-
+???=-??
,输出方程为 2y x =
写成矩阵形式为 []1
1
1112222
3312
310110001100
1
0R
L
L x x L R x x u L L x x C C
x y x x ???
--
???????????????????????=-+???????????????????????????
?
??-?????
??
????
???=????????
?
注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律
现代控制技术基础
现代控制技术基础
西南科技大学
现代控制技术基础实践报告
专 业:
题 目:现代控制技术基本理论、应用与发展趋势学 院:
姓 名:
指导老师: 机械制造及自动化
绵阳职业技术学院 苏加伍
实践目的与要求:1、掌握理论，简单应用
2、了解发展趋势
现代控制技术的基本理论:
1、 线性系统理论是现代控制理论中最基本的组成部分，
也是比较成熟的部分。要分析一下系统的特性，首
先要建立系统的数学模型。经典控制论中用微分方
程、传递函数和频率特性来描述，而这里则是用状
态方程来描述。状态方程不但描述了系统的输入输
出关系，而且描述了系统内部一些状态变量的随时
间变化关系。由于其分析方法都是建立在对系统状
态方程的分析上，所以这些方法也称为状态空间分
析方法。
2、 系统辨识是通过观测一个系统或一个过程的输入、
输出关系来确定其数学模型的方法。在许多实际系
统中，由于根据物理化学定律而推导建立起来的所
谓机理模型一般都比较复杂，用它不便于寻求一个
最优控制方案;或者由于没有足够的有关系统及其
环境的先验知识，因而无法对其设计一个最优控制;
因此，面临的首要问题就是通过实验，量测系统的
输入、输出，从中找出一个既简单又能恰当地描述
该系统特征的数学模型，这样才便于实现最优控制
或自适应控制。系统辨识理论不但广泛用于工业、
国防、农业和交通等工程控制系统中，而且还应用
于计量经济学、社会学、生理学等领域。如对于人-
机器-环境系统中人的性能、瞳孔和肌肉的控制功能
等等，已经获得了很成功的模型。
3、 自适应控制也是现代控制理论中近十几年来发展比
较快的一个活跃的分支。对于控制对象的结构或参
数会随环境条件的变化而有大的变化的情况，为了
保证控制系统在整个控制过程中都满足某一最优准
则，那么最优控制器的参数就需要随时加以调节变
化才行。换句话说，控制器的参数要适应环境条件
的变化而自动地调整其参数，使得整个系统仍然满
足最优准则。因此，这类控制系统称为自适应控制
系统。自适应控制一般分为两大类:一类叫模型参
考自适应控制
(Model Reference Adaptive Control);另一类称
自校正自适应控制
(Self-Turning Adaptive Control)。其中模型参考
自适应控制是指自适应系统利用调节系统的输入
/ 输出量或状态向量，由自适应控制器调整系统参
数或综合一个辅助信号，使系统性能接近指定指标。
自校正自适应控制指自适应控制系统为必须能辨识
对象，且能将当前系统的性能指标与期望的或最优
的性能相比较，从而达到系统趋向的最优决策或控
制。自适应控制最初应用在飞机的自动驾驶仪上，
后来在导弹、火箭和航天技术方面得到优先的使用。
由于计算机技术的进步，使自适应控制广泛用于化
工、冶金自动化和电力系统的控制上。可以预料，
自适应控制将会更加广泛地应用到各个方面去。
智能控制技术及应用:
1、 智能控制系统可认为是一种能在各种复杂的不确定
环境中，以一个或多个常规控制系统为“执行机构”，
以这种复杂过程为“控制对象”，面向目标任务的闭
环自动控制系统。它具有多层次系统结构，复合型的
信息结构，能利用知识进行推理、学习与联想。一个
好的智能控制系统应能满足多目标与高性能指标的
要求，对环境干扰与不确定因素具有鲁棒性，对故障
具有屏蔽和自恢复能力，系统有相当的在线实时响应
能力，能适应对象特性，运行条件等变化，并具有友
好的人-机界面，便于操作与维护。
2、 20多年来人工智能的研究成果为控制工程界提供了
新的思路与方法，应用人工智能的方法，建立知识库
和推理机，将定量与定性相结合，使系统具有在线学
习和修正的功能，面对实际的过程与环境有一定的组
织、决策和规划的能力，能模拟人的某些智能和经验
来引导求解过程，这就是智能控制的研究 ?在分散控制系统(DCS)和可
编程控制器(PLC)中
的应用，每当引进智能技术就增加功能、提高档次。
不少的仪表制造商看好这一巨大的市场潜力，争先
恐后地研制带有智能的DCS。如:德国Simens公
司为其DCS Teleperm M的现场控制器
AS230/AS235(H)开发了模糊化、模糊判决和规则确
定的软件模块。 ?在故障诊断及其他方面的应用。如美国
Combustion Engineering Simcon公司的IPOM故
障诊断系统，它由三部分组成:模式识别、智能显
示、专家系统与DCS数据高速公路的接口，主要检
测和诊断生产过程中的故障，其使用充分利用了人
类专家在生产中的经验，而在计算速度上却远远超
过了人类专家的能力范围，使得复杂设备的实时故
障诊断成为可能。
现代控制技术在21世纪的发展趋势
1、 随着知识经济时代的到来，计算机、通讯和网络技术
的飞速发展从根本上改变了现代工业企业的生产模式。
国际化、动态化市场竞争日益激烈，经济及用户需求的
不确定性也在不断增加，工业企业如何适应新的竞争环
境，成为广大理论与实践工作者关注的焦点。科学技术
的进步和社会的发展，缩短了产品的生命周期，从而要
求企业必须不断更新产品和发展品种。这样就迫使许多
现代制造企业，不得不纷纷走向多品种小批量的生产类
型而且仅依靠在本企业内部采用先进的生产技术，来组
织效率高而成本低的大批量生产已不能适应当今日益加
剧的全球化竞争;企业必须充分利用广域网和企业网技
术实现企业内部及全球企业之间的信息集成，必须利用
多方优势力量，通过动态联盟，多企业协同工作，快速
采购最优质、低价的零部件和原材料，制造加工出用户
所需的产品，来快速响应市场需求。因此，信息技术与
控制技术的结合是全球化生产的必然趋势，虚拟现实与
仿真技术是实现全球化生产的基本前提，而集成控制技
术则是全球化生产的主体——新型企业的未来组织模
式。
2、 当前，世界正进入信息时代。信息是一种重要资源，
它和其它物质资源显著不同的特点在于:信息在使用和流通的过程中非但不会损耗，而且只有通过使用和流通才能充分发挥其效用，并且不断增值。现代社会中，计算机已成为信息储存和处理的主要手段，而信息的采集、传输和分发则离不开计算机网络。自美国克林顿政府提出国家信息基础设施的行动计划后，在世界范围内兴起了一个信息高速公路的热潮。从某种意义上来说，信息高速公路就是可交互式传输包括数字、字符、声音、图形、图像和视频等多媒体信息的高速计算机通信网络。进入本世纪90年代，国际互连网在全球迅速增长，对整个社会产生了深远影响的Internet是多种信息服务的集合。主要服务有全球信息服务(Web)、文件传输服务、电子邮件服务、远登录服务、电子公告板服务等。异地设计和制造是以高速计算机通信网络和多媒体技术为基础，将分布在不同地点的设计和制造部门，通过网络系统集成为一个并行化和一体化运作的整体。单台计算机的处理能力限制了其应用范围，只有通过计算机网络将分布在不同地点的各个子系统互连在一起才能实现数据的交换、
共享和集成，减少中间数据的重复输入输出过程，从而大大地提高整个系统从订单、备料、设计、工艺到生产和供货全过程的效率，加速新产品的开发，提高质量，降低成本，缩短交货周期和压缩库存，以提高
企业在市场的竞争力。控制论的创始人维纳为其著名的《控制论》一书所列的副标题是“关于在动物和机器中控制和通信的科学”。近百年来的发展也说明控制与信息、通信的发展是密不可分的。信息科学技术与控制科学技术的交叉发展越显重要。计算机网络、因特网、虚拟网络、企业网络、现代信号处理等等使自动化系统与工业控制系统从体系结构、控制方法、产品系列、人机合作等都发生了重大的变化。例如:递阶控制系统的体系结构因网络的发展和“柔性化”的需要而“扁平化”;企业现代工业的发展已出现越来越多的综合型大企业，要求对生产的整个过程，全部环节所组成网络的物料流、信息流、资金流进行综合控制，使运行工况、设备状态、能源利用、经济效益、预测分析和故障处理都在最优化，最合理的状态。在自动化技术、信息技术与各种生产技
术基础上，由工业计算机系统将工厂全部生产活动所需
的信息与各分散的自动化系统，有机地集成起来，构成
一个能适应生产环境不确定性与市场需求多变性的柔性
智能生产系统，如以离散事件为特征的计算机集成制造
系统
CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)。
CIMS将制造系统中的各个自动化孤岛用计算机进行有
机的集成，使制造系统适合于多品种、中小批量的生产，
提高制造系统的总体效益和柔性。 实现CIMS的基本要求是:
(1)建立有力的领导机构;
(2)应用系统工程理论与技术、网络技术、数据库/ 知识
库技术、CAD/ CAPP/ CAM/ CAQ/ CAT技术、系统仿真技
术等，实现各种信息的集成; (3)改善现有企
业组织机构。在CIMS工程实践中，其理论和方法也是不
断发展的。过去CIMS实施强调工程设计、制造过程、信
息管理和工厂生产等技术、功能的集成，而现在强调经
营、技术和人的集成。CIMS由过去的“技术驱动”变为
现在的“需求牵引”。满足用户的需求是成功实现CIMS
的关键。现在衡量CIMS是否达到全面最优化要从及时性
(T-time)、高质量(Q-quality)、经济性(C-cost)、服务
好(S-service)和环境保护(E-environment)方面综合考
虑，实现从市场分析、产品设计、生产制造到售后服务
的控制与管理的集成。 系统集成要根据总体目标，采用成熟技术及产品，促进
学科交叉，从工业控制作为集成自动化的基础必须考虑
到集成的需求与环境，包括开放式系统标准化、模块化
设计、软件重构性、联网能力、统一的人机界面等。21
世纪的工业控制系统将不仅仅实现控制功能，而必须考
虑与设计、管理决策等系统的互联，实现信息的双向共
享和自动化系统的集成。在系统集成中，人的因素必须
足够重视。成功的系统集成往往是经营、技术与人(和组
织)的集成。在自动化与工控系统中，如何促进人机协作、
协调与协同，使人的创新性能更好发挥是人们关注的一
个问题。正如有位专家所指出的，要在生产中发挥人的
人格。系统集成给予工控界的启示是:要使工控系统便
于集成，以系统集成促进工控系统的发展。
二O一二年七月一日
现代控制技术基础.
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习题
【说明】：本课程《现代控制技术基础》（编号为03206）共有单选题, 多项选择题, 计算题, 简答题等多种试题类型，其中，本习题集中有[]等试题类型未进入。
一、单选题
1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ）
A 、随动系统与自动调整系统
B 、线性系统与非线性系统
C 、连续系统与离散系统
D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统
2. 自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ）
A 、随动系统与自动调整系统
B 、线性系统与非线性系统
C 、连续系统与离散系统
D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统
3. 普通机床的自动加工过程是（ C ）
A 、闭环控制 B 、伺服控制
C 、开环控制 D 、离散控制
4. 形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B ）
A 、等于零 B 、很大
C 、很小 D 、可以忽略
5. 自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ）
A 、稳定性、稳态响应、暂态响应 B 、很大
C 、很小 D 、可以忽略
6. 对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ）
A 、比例环节 B 、微分环节
C 、比例积分环节 D 、惯性环节
7. 惯性环节的传递函数是（ A ）
K B 、G (s ) =K Ts +1
1C 、G (s ) = D 、G (s ) =Ts Ts
8. 比例环节的传递函数是（ B ）
K A 、G (s ) = B 、G (s ) =K Ts +1
1C 、G (s ) = D 、G (s ) =Ts Ts
9. 微分环节的传递函数是（ D ）
K A 、G (s ) = B 、G (s ) =K Ts +1
1C 、G (s ) = D 、G (s ) =Ts Ts
10. 积分环节的传递函数是（C ）
K A 、G (s ) = B 、G (s ) =K Ts +1
1C 、G (s ) = D 、G (s ) =Ts Ts
11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持（ C ）
A 、m C 、m ≤n D 、m ≥n 12. f（t ）=0.5t +1，则L [f （t ）]=（ B ） 111A 、0. 5s 2+ B 、2+ s s 2s 1C 、0. 5s 2 D 、2+s 2s 13. f（t ）=2t +1，则L [f （t ）]=（ B ） 121A 、2s 2+ B 、2+ s s s 1C 、2s 2 D 、2+s 2s 14. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为（ C ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为（ A ） A 、闭环传递函数 B 、前向通道传递函数 C 、开环传递函数 D 、误差传递函数 A 、G (s ) = 16. 单位脉冲信号的拉氏变换为（ B ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 17. 单位阶跃信号的拉氏变换为（ A ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 18. 单位斜坡信号的拉氏变换为（ C ） A 、L [1(t )]=1/s B 、L [δ(t )]=1 C 、L [t ?1(t )]=1/s 2 D 、L [t 2/2]=1/s 3 19. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于（ D ） A 、1 B 、无穷大 C 、稳态值 D 、零 20. 当稳定系统达到稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为（ B ） A 、扰动误差 B 、稳态误差 C 、暂态误差 D 、给定偏差 21. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取2％时，调整时间为（ A ） A 、t s =4τ B 、t s =3τ C 、t s =2τ D 、t s =τ 22. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取5％时，调整时间为（ B ） A 、t s =4τ B 、t s =3τ C 、t s =2τ D 、t s =τ 23. 根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s 平面左半部的为系统全部的（ C ） A 、零点 B 、临界点 C 、极点 D 、零点和极点 24. 对二阶系统当0<><1时，其为（ b=""> A 、过阻尼系统 B 、欠阻尼系统 C 、零阻尼系统 D 、临界阻尼系统 25. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素（ A ） A 、符号改变的次数 B 、为负值的个数 C 、为正值的个数 D 、为零的次数 26. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素（ B ） A 、符号改变的次数 B 、为负值的个数 C 、为正值的个数 D 、为零的次数 27. 典型二阶系统的开环传递函数为（ C ） A 、阻尼振荡角频率 B 、阻尼特性 C 、时间常数 D 、无阻尼固有频率 28. 时间常数T 的大小反映了一阶系统的（ A ） A 、惯性的大小 B 、输入量的大小 C 、输出量的大小 D 、准确性 29. 典型二阶系统的特征方程为（ C ） A 、s 2+2ξωn s =0 B 、s 2+2ξωn +ω2 n =0 C 、s 2+2ξω2 n s +ωn =0 D 、s 2+2ξωn s +ωn =0 30. 调整时间t s 表示系统暂态响应持续的时间，从总体上反映系统的（ A 、稳态误差 B 、瞬态过程的平稳性 C 、快速性 D 、阻尼特性 31. 伯德图低频段渐近线是34dB 的水平直线，传递函数是（ A ） A 、50 2s +1 B 、500 s +5 C 、50 s D 、25 s 2 32. 过ωc =40且斜率为-20dB/dec的频率特性是（ C ） A 、40 j ω+40 B 、40 j ω(j ω+40) C 、40 j ω(j 0. 01ω+1) D 、-40 ω2(j 0. 01ω+1) 33. 在ω＝10 rad/s处，相角滞后90° 的传递函数是（ D ） A 、20500 s +10 B 、s +20 C 、50 10s 2+10s +1 D 、50 0. 01s 2+0. 1s +1 34. 放大器的对数增益为14dB ，其增益K 为（ B ） A 、2 B 、5 C 、10 D 、50 35. 过ωc =40且斜率为-40dB/dec的频率特性是（ D ） A 、40 j ω+40 B 、40 j ω(j ω+40) ） C C 、40 j ω(j 0. 01ω+1) D 、-1600 2ω(j 0. 01ω+1) 36. 下列传递函数中不是最小相位系统的是（ C ） ．． 20-500 B 、 s +10s +20 5050s +1C 、2 D 、2 6s -5s -1s +5s +4 37. 伯德图低频段渐近线是20dB 的水平直线，传递函数是（ D ） 100500A 、 B 、 2s +1s +5 5010C 、 D 、 s +1s +2 38. 在ω＝20 rad/s处，相角滞后45° 的传递函数是（ B ） 20500A 、 B 、 s +202s +1 5010C 、 D 、 20s +1s +1 39. 系统的截止频率愈大，则（ B ） A 、对高频噪声滤除性能愈好 B 、上升时间愈小 C 、快速性愈差 D 、稳态误差愈小 40. 进行频率特性分析时，对系统的输入信号为（ B ） A 、阶跃信号 B 、正弦信号 C 、脉冲信号 D 、速度信号 41. 积分环节的相角为（ A ） A 、-90o B 、90o C 、-180o D 、180o 42. 系统开环奈氏曲线与负实轴相交时的频率称为（ B ） A 、幅值交界频率 B 、相位交界频率 C 、幅值裕量 D 、相位裕量 43. 在具有相同幅频特性的情况下，相角变化范围最小的是（ C ） A 、快速响应系统 B 、非最小相位系统 C 、最小相位系统 D 、高精度控制系统 44. 微分环节的相角为（ B ） A 、-90o B 、90o C 、-180o D 、180o 45. 系统开环奈氏曲线与单位圆相交时的频率称为（ A ） A 、幅值交界频率 B 、相位交界频率 C 、幅值裕量 D 、相位裕量 A 、 46. 串联校正装置G c (s ) =T 1s +1，若其为滞后校正，则应该（ B ） T 2s +1 A 、T 1>T 2 B 、T 1 C 、T 1=T 2 D 、T 1≠T 2 47. 若在系统的前向通路上串联比例－微分（PD ）校正装置，可使（ A ） A 、相位超前 B 、相位滞后 C 、相位不变 D 、快速性变差 48. 硬反馈指的是反馈校正装置的主体是（ C ） A 、积分环节 B 、惯性环节 C 、比例环节 D 、微分环节 49. 串联校正装置G c (s ) =T 1s +1，若其为超前校正，则应该（ B ） T 2s +1 A 、T 1>T 2 B 、T 1 C 、T 1=T 2 D 、T 1≠T 2 50. 若在系统的前向通路上串联比例－积分（PI ）校正装置，可使（ B ） A 、相位超前 B 、相位滞后 C 、相位不变 D 、快速性变好 51. 软反馈指的是反馈校正装置的主体是（ D ） A 、积分环节 B 、惯性环节 C 、比例环节 D 、微分环节 0. 1s +152. 校正装置的传递函数是，该校正是（ A ） 0. 01s +1 A 、比例微分校正 B 、近似比例积分校正 C 、比例积分校正 D 、比例积分微分校正 53. 比例－积分（PI ）校正能够改善系统的（ C ） A 、快速性 B 、动态性能 C 、稳态性能 D 、相对稳定性 54. 硬反馈在系统的动态和稳态过程中都起（ D ） A 、超前校正作用 B 、滞后校正作用 C 、滞后－超前校正作用 D 、反馈校正作用 55. PD校正器又称为（ B ） A 、比例－积分校正 B 、比例－微分校正 C 、微分－积分校正 D 、比例－微分－积分校正 56. 闭环采样系统的稳定的充分必要条件为：系统特征方程的所有根均在Z 平面的（ D ） A 、左半平面 B 、右半平面 C 、单位圆外 D 、单位圆内 57. 采样控制系统中增加的特殊部件是（ A ） A 、采样开关和采样信号保持器 B、采样开关和模数转换器 C 、采样信号保持器和数模转换器 D 、采样开关和信号发生器 58. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆内的正实轴上，则其暂态分量（ B ） A 、为衰减振荡函数 B 、按指数规律衰减 C 、是发散的 D 、衰减越慢 59. 单位阶跃函数的Z 变换是（ C ） 1A 、1 B 、 z z z -1C 、 D 、 z -1z 60. 采样信号保持器的作用是将采样信号恢复为（ A ） A 、连续信号 B 、离散信号 C 、输出信号 D 、偏差信号 61. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆内的负实轴上，则其暂态分量（ A ） A 、为衰减振荡函数 B 、按指数规律衰减 C 、是发散的 D 、衰减越慢 62. 单位脉冲函数的Z 变换是（ A ） 1A 、1 B 、 z z z -1C 、 D 、 z -1z 63. 采样控制系统的闭环脉冲传递函数的极点距z 平面坐标原点越近，则衰减速度（ B ） A 、越慢 B 、越快 C 、变化越慢 D 、变化越快 64. 为了使采样控制系统具有比较满意的暂态响应性能，闭环极点最好分布在（ D ） A 、单位圆外的左半部 B 、单位圆外的右半部 C 、单位圆内的左半部 D 、单位圆内的右半部 65. 在工程实际中，为了保证采样过程有足够的精确度，常取ωs 为（ C ） A 、2～4ωmax B 、3～5ωmax C 、5～10ωmax D 、8～12ωmax 66. 状态变量描述法不仅能反映系统输入和输出的关系，而且还能提供系统（ D ） A 、全部变量的信息 B 、外部各个变量的信息 C 、线性关系 D 、内部各个变量的信息 67. 能观标准型的系统矩阵是能控标准型系统矩阵的（ C ） A 、对称矩阵 B 、逆阵 C 、转置 D 、单位阵 68. 约当标准型的系统矩阵是对角线阵，对角线元素依次为（ C ） A 、零点 B 、开环极点 C 、系统特征根 D 、各部分分式的系数 69. 在现代控制理论中采用的状态变量描述法，又称为（ D ） A 、全部变量描述法 B 、外部描述法 C 、线性描述法 D 、内部描述法 70. 能观标准型的控制矩阵是能控标准型输出矩阵的（ C ） A 、对称矩阵 B 、逆阵 C 、转置 D 、单位阵 71. 线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的（ B ） A 、行数为n B 、秩为n C 、列数为n D 、行列式值为n 72. 系统状态变量的个数等于系统（ C ） A 、全部变量的个数 B 、外部变量的个数 C 、独立变量的个数 D 、内部变量的个数 73. 能观标准型的输出矩阵是能控标准型控制矩阵的（ C ） A 、对称矩阵 B 、逆阵 C 、转置 D 、单位阵 74. 线性定常系统状态完全能观的充分和必要条件是，其能观性矩阵的（ B ） A 、行数为n B 、秩为n C 、列数为n D 、行列式值为n 75. 一个状态变量为n 维的单输入，单输出系统，下面说法正确的是（ A A 、系数阵A 为n ×n 维 B、控制阵B 为1×n 维 C 、输出阵C 为n ×1维 D、A ，B ，C 三个阵均为n ×n 维 二、多项选择题 76. 控制系统中常用的典型环节有（ ABCDE） A 、比例环节 B 、惯性环节 C 、微分环节 D 、积分环节 E 、振荡环节 77. 控制系统方框图常用的联接方式有（BCE ） A 、直接联接 B 、串联联接 C 、并联联接 D 、间接联接 ） E 、反馈联接 78. 闭环控制系统组成通道包括（ CD ） A 、直接通道 B 、串联通道 C 、前向通道 D 、反馈通道 E 、并联通道 79. 建立自动控制系统数学模型的方法主要有（ AB ） A 、机理分析法 B 、实验辨识法 C 、时域分析法 D 、频域分析法 E 、根轨迹法 80. 经典控制理论常用的分析方法主要有（ CDE ） A 、机理分析法 B 、实验辨识法 C 、时域分析法 D 、频域分析法 E 、根轨迹法 81. 常用的时域性能指标有（ ABCDE ） A 、稳态误差 B 、上升时间 C 、峰值时间 D 、最大超调量 E 、调整时间 82. 二阶系统按照阻尼比的不同取值分为（ BCDE ） A 、等阻尼状态 B 、欠阻尼状态 C 、过阻尼状态 D 、临界阻尼状态 E 、零阻尼状态 83. 反映控制系统快速性的时域性能指标有（ BCE ） A 、稳态误差 B 、上升时间 C 、峰值时间 D 、最大超调量 E 、调整时间 84. 控制系统时域分析时常用的典型输入信号包括（ ABCD ） A 、阶跃函数 B 、斜坡函数 C 、抛物线函数 D 、脉冲函数 E 、正弦函数 85. 典型二阶系统的数学模型中，主要的关键参数包括（ BD ） A 、放大系数 B 、阻尼比 C 、开环增益 D 、无阻尼固有频率 E 、阻尼振荡角频率 86. 系统波德图包含的曲线，分别表示为（ AE ） A 、幅频特性 B 、频率特性 C 、实频特性 D 、虚频特性 E 、相频特性 87. 反映系统瞬态响应的速度和相对稳定性的频域性能指标有（ CD A 、最大超调量 B 、调整时间 ） C 、剪切频率 D 、谐振峰值 E 、截止频率 88. 常用的频域性能指标有（ ABCDE ） A 、截止频率和带宽 B 、相位裕量 C 、幅值裕量 D 、谐振频率 E 、谐振峰值 89. 通过系统的频率特性可以分析系统的（ ABC ） A 、稳定性 B 、暂态性能 C 、稳态性能 D 、振荡性能 E 、发散性能 90. 系统频率特性的图形表示方法主要有（ BC ） A 、阶跃响应图 B 、极坐标图 C 、伯德图 D 、脉冲响应图 E 、根轨迹图 91. 校正装置按在控制系统中的位置和连接方式划分为（ ABCD ） A 、串联校正 B 、反馈校正 C 、顺馈校正 D 、干扰补偿 E 、超前校正 92. 工程上普遍采用的有源串联校正装置，主要的校正形式有（ BCD ） A 、反馈校正 B 、PID 校正 C 、PI 校正 D 、PD 补偿 E 、比例反馈校正 93. 反馈校正的主要方式有（ BC ） A 、比例积分校正 B 、比例反馈校正 C 、微分反馈校正 D 、无源校正 E 、有源校正 94. 在主反馈回路之内采用的校正方式有（ AB ） A 、串联校正 B 、反馈校正 C 、顺馈校正 D 、干扰补偿 E 、PID 校正 95. 通常作为反馈控制系统的附加校正而组成符合控制系统所采用的校正方式有（ CD ） A 、串联校正 B 、反馈校正 C 、顺馈校正 D 、干扰补偿 E 、PID 校正 96. 系统状态模型中的A 、B 、C 三个矩阵分别称为（ BCD ） A 、状态变量 B 、系统矩阵 C 、控制矩阵 D 、输出矩阵 E 、系数向量 97. 三种标准型状态模型分别为（ ABE ） A 、能控标准型 B 、能观标准型 C 、状态标准型 D 、稳定标准型 E 、约当标准型 98. 用状态模型描述控制系统时，会遇到的问题是（ CD ） A 、稳定性 B 、快速性 C 、能控性 D 、能观性 E 、准确性 99. 现代控制理论中的重要概念包括（ DE ） A 、最优控制 B 、最优估计 C 、快速性 D 、能控性 E 、能观性 100. 现代控制理论中的卡尔曼准则主要包括（ CE ） A 、最优控制准则 B 、最优估计准则 C 、能控性判别准则 D 、快速性准则 E 、能观性判别准则 三、计算题 101. 求如图所示系统的微分方程，图中x(t)为输入位移，y(t)为输出位移。 102. 求如图所示系统的微分方程，图中F 为输入力，x 为输出位移。 103. 如图所示的无源RLC 网络，其中，u i (t)为输入电压，u o (t)为输出电压，R 为电阻，C 为电容，L 为电感，求RLC 网络的传递函数。 104. 求如图所示系统的微分方程，图中f (t ) 为输入力，y (t ) 为输出位移。 105. 化简如图所示系统结构图，并求系统开环传递函数。 106. 系统具有下列特征方程，要使该系统稳定，试确定K 的取值范围。 s 3+6s 2+5s +K =0 107. 设某一闭环系统的传递函数为： 2X 0(s ) ωn ， =2X i (s ) s 2+2ζωn s +ωn 为了使系统的单位阶跃响应有5％的超调量和t s =4s的调整时间，试求ζ和ωn 的值。（Δ=0.02） 108. 已知系统的传递函数为 G (s ) =1， s 2+5s +4 求该系统的单位阶跃响应。 109. 已知系统如图所示，要求： （1）判断系统稳定性； （2）求系统的调整时间（取误差带为5%）。 110. 已知系统开环传递函数G (s ) =a ，其中a ，b ，c 均为大于0s (bs +1)(cs +1) 的正数。求静态误差系数K p ，K v ，K a 。 2111. 已知采样系统特征方程：z +0. 5z +0. 06=0，判断该系统稳定否？ 112. 求下图所示系统的G (z ) =10C (z ) =? 。（其中G 1(s ) =K , G 2(s ) =） s +10R (z ) 113. 求下图所示系统的脉冲传递函数G (z ) =C (z ) 。 R (z ) 114. 已知采样系统特征方程：z 2+0. 9z +0. 02=0，判断该系统稳定否？ 115. 已知采样系统特征方程：z 2+6z +9=0，判断该系统稳定否？ 116. 已知系统：?1?=? 2??0?x ??x ?-20??x 1??x 1(0) ??0??x 1?，，求x (t ) ，[]?y =12?=?x ????????x x -3??2??2(0) ??1??2?y (t ) 。 ?20??1? =?117. 已知系统：x ?x +?2?u ，判断该系统能控否？ 13???? ??01??x 1??0??x ?x 1?118. 已知系统：?1?=?，[]y =31?+u ?x ?：判断系统的状????? 2??-2-3??x 2??2??2??x 态能观性。 1??01??x 1??0??x ?x 1?119. 已知系统：??=?，[]y =31?+u ?x ?：判断系统的状??x ??2? x -2-3?2???2????2?? 态能控性。 1??-20??x 1??x 1(0) ??0??x 120. 已知系统状态方程：??=?，??=??， 求：x (t )=? ???x ?x 2??0-8??x 2??2(0) ??2? 四、简答题 121. 简述系统传递函数的物理意义。 122. 什么是系统的传递函数？ 123. 画出典型闭环控制系统框图，并标出组成系统的各个环节。 124. 简述用机理分析法建立系统数学模型的主要步骤。 125. 试举出两个实际中的惯性环节。 126. 线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 127. 线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 128. 简述劳斯稳定判据的主要内容。 129. 简述系统的时域响应的定义。 130. 系统的时域响应由哪两个部分组成。 131. 写出如图所示最小相位系统的开环传递函数。 132. 设系统开环频率特性如图所示，试判别系统的稳定性。其中P 为开环右极点数，v 为开环传递函数中的积分环节数目。 133. 设系统开环频率特性如图所示，试判别系统的稳定性。其中P 为开环右极点数，v 为开环传递函数中的积分环节数目。 134. 写出如图所示最小相位系统的开环传递函数。 于交流?驱动的场合。 攀枝花学院继?续教育学院期?末考试试卷 6、三菱FX2N?系列PLC的?STL步进梯?形的每个状态?提供了三个功?能: 驱动 课程名称《现代控制技术?基础》试题 A卷 处理 、转移条件 、 相继状态 。 2012.3 ——7月 2011级机?械制造与自动?化(自考本科)第 2 学期 、PLC用户程?序的完成分为? 输入处理、 程序执行 、 输出处理 三7题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 个阶段。这三个阶段是?采用 循环扫描 工作方式分时?完成的。 得分 8、FX2N系列?PLC编程元?件的编号分为?二个部分，第一部分是代?表功能的字 母?。输入继电器用? X 表示，输出继电器用? Y 表示，辅助继电器用? M 一、填空题(本大题共50?个空，每空1分，共50分，不写解答过程?，将正确 的答案?写在每小题的?空格内。错填或不填均?无分。) 表示，定时器用 T 表示，计数器用 C 表示，状态器用 S 表示。第二部 分为表?示该类器件的?序号，输入继电器及?输出继电器的?序号为进制，其余 八 1、时间继电器按?延时的方式可?分为 通电延时型 、 断电延时型 器件的序?号为 十 进制。 和带瞬动触点?的通电(或断电)延时型继电器?等，相应的时间继?电器触点分为? 9、PLC编程元?件的使用主要?体现在程序中?。一般可以认为?编程元件与继?电常开延时闭合?触点 、 常闭延时断开?触点 、 常开延时断开?触点 和 常闭延时闭 接触器元件?类似，具有线圈和常?开常闭触点。而且触点的状?态随着线圈的?状态合?触点 四类。 而变化，即当线圈被选?中(得电)时， 常开 触点闭合， 常闭 触点断开，当线 圈失去选?中条件(断电)时， 常闭 触点闭合， 常开 触点断开。和继电接触器2、型号为FX2?-32MR的P?LC，它表示的含义?包括如下几部?分:它是 基本 N ?器件不同的是?，作为计算机的?存储单元，从实质上说，某个元件被选?中，只是单元，内部包括 CPU 、 存储器 、输入输出口及? 电源 ;其输入输代表这个?元件的存储单?元置 1 ，失去选中条件?只是代表这个?元件的存储单?出总?点数为 32 点，其中输入点数?为 16 点，输出点数为 16 元置 0 。由于元件只不?过是存储单元?，可以无限次地?访问，PLC的编程?元件 可以有 无数多 个触点。 点;其输出类型为? 继电器型 。 二、问答题(本大题共2小?题，每小题10分?，共20分) 3、采用FX2N?系列PLC实?现定时50s?的控制功能，如果选用定时?器T10，其 定时时间常?数值应该设定?为K 500 ;如果选用定时?器T210，其定时时间常?1、对于线性定常?系统的线性变?换，其传递函数(矩阵)为什么保持不?变, 数值应该设定?为K 5000 。 【证明】设原线性系统?为 4、采用FX2N?系列PLC对?多重输出电路?编程时，要采用进栈、读栈和出栈指，xAxBu,，, ,?令，其指令助记符?分别为 MPS 、 MRD 和 MPP ，其中 MPS 和 yCxDu,，, MPP 指令必须成对?出现，而且这些栈操?作指令连续使?用应少于 11 次。 ,1WCIABD()ss,,，，，其传递函数矩?阵为 5、PLC开关量?输出接口按P?LC机内使用?的器件可以分?为 继电器型、 晶 xTz, 设线性变换为?，变换后的线性?系统为 体管 型和 晶闸管 型。输出接口本身?都不带电源，在考虑外驱动?电源时，需要 ,,11考虑输出?器件的类型， 继电器 型的输出接口?可用于交流和?直流两种电源?， 晶班级:2010级机械制造与自动??化(2+2) 学生学号: 学生姓名: ,，zTATzTBu,， ,适用专业年级?:2010级机?械制造与自动?化(2+2) 出题教师: 体管 型的输出接口?只适用于直流?驱动的场合，而 晶闸管型的输出接口 ?只适用yCTzDu,，,试卷类别:A(?)、B( )、C( ) 考试形式:开卷()、闭卷(?) 印题份数: 注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律 第 1 页 共 4 页 继续教育学院?监制 该系统的传递?函数矩阵为 ,1,,11WCTITATTBD()ss,,， ，， ,1,,,111,,，CTTTTATTBDs ，， ,1,,11，，,,，CTTIATTBDs ，， ，， ,1,,11 ,,，CTTIATTBDs，， ,1,,，CIABDs，， 三、应用题(本大题共3小?题，每小题10分?，共30分) WW()()ss,显然，，即其传递函数?(矩阵)保持不变。 证毕 1、已知某系统的?方块图如下， 3,，xxx,,3121,52、某2阶非线性?系统的状态方?程为，该系统在二维?坐标,2xx2512，xxxx,,,，2122,2x，3,1 轴的什么?位置处渐近稳?定, 【证明】 22取李雅普诺夫?函数，显然是正定函?数;此外，沿着状态轨线?的导数Vxx()x,，12 5,,2xx32512， ，，Vxxxxxxxxxxx()22232x,，,,，,,，为: ，，,,112212121222x，3回答下列问题?: ,,1 (1)按照上图指定?的状态变量建?立状态空间表?达式; ,,2x261,,，,，621xx ,,122k围。 (2)确定使系统状?态完全能控且?完全能观时，参数的取值范?x，31,,【解答】(1)系统的状态空?间表达式为 2x21x令函数，则，关于的二次方?程的根的判别?式为 y,yxxy,，,2301，11,xx2,21k，，，，，，，，11x，31,，u,,,,,,,,,，xx101，，，，,，，，，221333322 ,y,，，。则有，所以表,,,y,,,,，,,111y,,,,4120yx，，1,33333y,10,,,,,2xx1，，2，,达式恒?小于零，因此，为负定。所以该系统在?坐标原点处渐?近稳,，1V()x2x，3k,3k,0(2)使系统状态完?全能控且完全?能观时，参数且。 1 定。 2、离散系统的状?态方程为 注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律 第 2 页 共 4 页 继续教育学院?监制 xkxk(1)()，,410，，，，，，，，11 ,，uk(),,,,,,,,xkxk(1)23()1，,，，，，，，，，22 (1)是否存在一个?有限控制序列?，使得系统由已?知的初uuuN(0)(1)()？,, 始状态?，转移到，,试给出判断依?据和判断过x(0)x(0)xN(1)0，,xN(1)0，,2121 程?。 N(2)若存在，求的最小值及?控制序列。 uuuN(0)(1)()？,, 【解答】 (1)由题意， 【解答】根据基尔霍夫?定律得: ,41001，，，，，，，，，，由系统能控性?的rank2Q,G,h,QhGh,,,,，LxRxxu，，,,cc,,,,,,111323,113,，，，，，，,，LxRxx，,,2223定义可知:存在有限控制?序列，使得在有限时?间内由状态初?值转移到零。 ,(2)由系统状态完?全能控的性质?可知，此系统为二阶?系统，可用适当的，u(0)，Cxxx，,321, N，使得，即的最小值为?1。 u(1)x0(2), R11 根据状态方程?进行递推如下?: xGxh(1)()()kkuk，,，,，xxxu,,,，113, xGxh(1)(0)(0),，uLLL111,2,0,，，GGxhh(0)(0)(1)uu， xGxh(2)(1)(1),，u,，，GxGhh(0)(0)(1)uu,,R1,，xxx,,，,223由上面最后一?步可得 改写为，输出方程为 yx,LL2222, GhhGxuu(0)(1)(0)，,,,11即 ，xxx,,,312CCu(1),，，2 hGhGx,,(0),,,, u(0)，， u(1)，，2,R1，， QGx,,(0)c,,,,01，，u(0),，，,,LL11,,,，,,xxL，，，，x(0)u(1)40104010,,，，，，，，，，1111,12,,,,,,QGxx(0)(0) ,R1,,c,,,,,,,,,,,,x(0)u(0)187187,,，xxu,,，00,,，，，，，，，，222,,,,,,,LL,,22uxx(0)18(0)7(0),,，uxx(1)40(0)10(0),,，即，。 ,,,1212,,,,，0xx33,，，，，,,,,11 ,,,,0，，,,写成矩阵形式?为 ,CC，， , x，，3,、请写出如图所?示电路当开关?闭合后系统的?状态方程和输?出方程。其中状1 ,,,L态变量?的设置如图所?示，系统的输出变?量为流经电感的电流强度。? 2yx,010,,2,,, ,,,x3，，, 注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律 第 3 页 共 4 页 继续教育学院?监制 注 意 行 为 规 范 遵 守 考 试 纪 律 第 4 页 共 4 页 继续教育学院?监制现代控制技术基础
