3机械控制工程基础复习题与参考答案Word格式.docx

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s

2

C.

1

6.有一线性系统，其输入分别为u1（t）和u2（t）时，输出分别为y1（t）和y2（t）。

当输入为

au（t）+a

u（t）时（a

a

为常数），输出应为B

A.a

1y1（t）+y

2（t）

B.a1y1（t）+a

2y2（t）

C.a

y

（t）-a

（t）

D.y（t）+ay（t）

7．拉氏变换将时间函数变换成D

A．正弦函数

B．单位阶跃函数

C．单位脉冲函数

．复变函数

%将A

8．二阶系统当0<

<

1时，如果减小

，则输出响应的最大超调量

A.增加

B.减小

C.不变

D.不定

9．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

10．余弦函数cost的拉氏变换是

s2

s22

11.微分环节的频率特性相位移θ（ω）=A

A.90°

B.-90

°

C.0°

D.-180

12.II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为

A

A.-40（dB/dec）

B.-20（dB/dec）

C.0（dB/dec）

D.+20（dB/dec）

13．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

14.主导极点的特点是

A.距离实轴很远

B.距离实轴很近

C.距离虚轴很远

D.距离虚轴很近

15．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为

G（s），反馈通道的传递函数为

H（s），则

其等效传递函数为C

A．

G（s）

B．

1G（s）H（s）

C．

D．

G（s）H（s）

G（s）H（s）

二、填空题：

1．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化的函数关系称为__相频特性__。

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__-20__dB／dec。

3．对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：

稳定性、__快速性__和准确性。

。

4．单位阶跃函数1（t）的拉氏变换为

5．二阶衰减振荡系统的阻尼比

ξ的范围为

6．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是

__负数__

时，系统是稳定的。

7．系统输出量的实际值与

_

输出量的希望值

__

之间的偏差称为误差。

8．在单位斜坡输入信号作用下，

0型系统的稳态误差

ess=__

___

9．设系统的频率特性为

G（j）

R（j）

jI（），则I（

）称为

虚频特性

10.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是

正弦函数

11.线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。

12.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_连接。

13.分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统⋯，这是按开环传递函数

的__积分__环节数来分类的。

14.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和__对数坐标_图示

法。

15.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼自然振荡频率

wn。

三、设单位负反馈系统的开环传递函数为

Gk

（s）

25

s（s

6）

求

（1）系统的阻尼比

ζ和无阻尼自然频率

ωn；

t（△=0.05）；

（2）系统的峰值时间

t、超调量σ％、调整时间

p

S

解：

系统闭环传递函数

GB（s）

s（s

6）25s2

6s25

与标准形式对比，可知

2wn6

，wn2

故

wn

5

，

0.6

又

wd

wn1

10.62

4

tp

0.785

%e1

100%9.5%

100%e10.6

3

ts

四、设单位反馈系统的开环传递函数为

GK（s）

16

s（s4）

（1）求系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn；

（2）求系统的上升时间tp、超调量σ％、调整时间tS（△=0.02）；

4）

s（s4）16

4s16

2wn

0.5

0.52

3.464

故tp

0.91

100%

e

10.52

16.3%

五、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率

ωn，阻尼比ζ，超调量σ％，峰值时间tp，

调整时间ts（△=0.02）

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。

100

Xos

s50s

Xis

0.02

s50s42s2

0.08s0.04

0.08

n

0.04

w

n0.2rad/s

0.2

10.2

52.7%

16.03s

0.22

100s

0.20.2

六、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：

GK（s）

20（s

1）

2）（s2

2s

2）

求：

（1）

试确定系统的型次

v和开环增益K；

（2）试求输入为r（t）

2t时，系统的稳态误差。

（1）将传递函数化成标准形式

20（s

5（s

s（s2）（s2

s（0.5s

1）（0.5s2

可见，v＝1，这是一个I型系统

开环增益K＝5；

（2）讨论输入信号，

r（t）

2t，即A＝1，B＝2

根据表3—4，误差ess

B

0.4

Kp

KV

七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：

3t

2t2时，系统的稳态误差。

50

s（0.5s1）

开环增益K＝50；

2t2，即A＝1，B＝3，C=2

KV

Ka

00.06

八、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：

GK（s）

20

（0.2s

1）（0.1s1）

5t

（1）该传递函数已经为标准形式

可见，v＝0，这是一个

0型系统

开环增益K＝20；

（2）讨论输入信号，r（t）2

2t2

，即A＝2，B＝5，C=2

1Kp

Ka1200

21

九、设系统特征方程为

s4

2s3

3s

4s

试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。

用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有

2400

12

12）

60

所以，此系统是不稳定的。

十、设系统特征方程为

6s3

12s2

10s

用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有

61000

6

10

62

512

1536

所以，此系统是稳定的。

十一、设系统特征方程为

4s2

6s

（1）用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a=2,a=4,a

=6,a

=1均大于零，且有

410

3260

041

40

4621220

十二、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。

0.05s

该系统开环增益

K＝

；

有一个微分环节，即

v＝－1；

低频渐近线通过（

）这点，即通过（1，－

1，20lg

10）这点，斜率为

20dB/dec；

有一个惯性环节，对应转折频率为

w1

20，斜率增加－20dB/dec。

0.05

系统对数幅频特性曲线如下所示。

L（

）/dB

/dec

20dB/dec

/（rad/s）

-10

（b）

（c）

十三、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（s）

s（0.1s

1）（0.01s

－20dB/dec

K＝100；

－20dB/dec

－40dB/dec

有一个积分环节，即

v＝1；

1，20lg100）这点，即通过（1，40）这

点斜率为－20dB/dec；

－40dB/dec

0.1

300

100，斜率分别增加－

有两个惯性环节，对应转折频率为

，w2

－60dB/dec

0.01

0dB/dec

20dB/dec

－80dB/dec

（e）

（f）

L（

40

-20dB/dec

-40dB/dec

（rad/s）

-60dB/dec

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。

Gs

100.5s

s20.1s

该系统开环增益K＝10；

有两个积分环节，即

v＝2，低频渐近线通过（

1，20lg10）这点，即通过（

1，20）这

点斜率为-40dB/dec；

有一个一阶微分环节，对应转折频率为

2，斜率增加20dB/dec。

有一个惯性环节，对应转折频率为w2

，斜率增加－20dB/dec。

十五、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

7

8

9

十六、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

H1

R（S）一C（S）

G1G2

一

H2

H1/G2

H1/G2

R（S）一G2C（S）

G1

1+G2H2

R（S）

G1G2

C（S）

R（S）G1G2C（S）