大工《机械工程控制基础》期末考试复习题Word文档下载推荐.docx
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F（s）
s（s+a），则
C.a
D.1/a
100
G（s）2
3、某系统的传递函数s12s100，则无阻尼自然频率
'
n等于（
A.10rad/sB.0.1rad/s
4、作为一个控制系统，一般来说（
A.开环不振荡B.闭环不振荡
5、系统不稳定时，其稳态误差为（
A.+：
：
B.-：
C.1rad/s
D.0.01rad/s
6、一阶单位反馈系统的开环传递函数为
）。
C.开环一定振荡
）°
C.0
G（s）二
D.闭环一定振荡
D.以上都不对
K
s（sK），则该系统稳定的
K值范围为（
C.0vKV10
D.K>
-1
C.0<
<
7、某一系统的稳态加速度误差为一常数，则该系统为（）系统。
A.0型B.I型C.n型D.以上选项都不对
8、以下关于系统稳态偏差的说法正确的是（）。
A.稳态偏差只取决于系统的结构和参数B.稳态偏差只取决于系统输入和干扰
C.稳态偏差与系统结构、参数、输入和干扰等有关D.系统稳态偏差为0
9、在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是（）。
A.比例环节
B.积分环节
C.惯性环节
D.微分环节
10、自动控制系统的反馈环节中必须具有（
A.给定元件
B.检测元件
C.放大元件
D.执行元件
11、在阶跃函数输入作用下，阻尼比（
）的二阶系统，其响应具有减幅振荡特性。
B.Z>
D.0<
Z<
12、
阶系统的传递函数为G（S）_
Ts-1
，则该系统时间响应的快速性（
A.与K有关
B.与K和T有关
C.与T有关
D.与输入信号大小有关
G（s）
13、一阶闭环系统的开环传递函数为
A.0型系统，开环增益为8
C.I型系统，开环增益为4
14、线性系统和非线性系统的根本区别在于（
8（s3）
s（2s3）（s2），则该系统为（）。
B.I型系统，开环增益为8
D.0型系统，开环增益为4
A.线性系统有外加输入，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.线性系统满足叠加原理，非线性系统不满足叠加原理
D.线性系统不满足叠加原理，非线性系统满足叠加原理
15、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（）。
A.代数方程B.特征方程
16、单位脉冲函数的拉氏变换为（
D.状态方程
C.差分方程
C.
s-a
17、奈奎斯特判据：
依据系统的开环极坐标图与（
）点之间的位置关系对闭环系统的稳
定性作出判别。
A•（-1,1）
B•（-1,0）
C.（0,1）
D.（0,0）
18、采用负反馈形式连接后，则（
A.一定能使闭环系统稳定
B.系统动态性能一定会提高
C.需要调整系统结构参数，来改善系统性能D•一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后
消除
19、如果系统特征方程的根落在虚轴上，则系统处于（
A.稳定的B.发散的
20、如果系统不稳定，则系统（
A•不能工作
C.可以工作但过渡过程时间长
21、串联相位滞后校正通常用于（
A•提高系统的快速性
C.减少系统的阻尼
）状态。
C•偏离平衡的D•临界稳定的
B•可以工作，但稳态误差很大
D.可以正常工作
B.提高系统的稳态精度
D.减少系统的固有频率
22、若F⑸供
则limf（t）=（
t_°
A.1B.0C.a
23、积分环节的相频特性为（）°
D.以上选项都不对
A.-90oB.90oC.0o24、对于影响系统稳定性的因素，下列说法正确的是（
A.系统的快速性和稳定性互不影响
B.为获得满意的系统性能，需要综合考虑阻尼比和无阻尼自然振荡频率
C.阻尼比可以无限制增大来提高系统稳定性
25、对于斜坡输入信号r（t）二Rt的I型系统，其稳态误差为（）°
1R
A.0B.C.D.a
1+kk
26、直接对控制对象进行操作的元件，称为（）°
B.反馈元件
D.校正元件
C.执行元件
27、控制系统对单位阶跃输入的瞬态响应过程中，响应曲线第一次达到稳态值的50%所需
的时间为（）。
A•延迟时间
B•上升时间
C.峰值时间
D.调整时间
28、机械工程控制理论的研究对象是机械工程系统中的（）。
A.静态特性
B.动态特性
C.稳态特性
29、传递函数是（）。
A.实变量函数
B.实定量函数
C.复定量函数
D.复变量函数
30、奈奎斯特判据是一种（）。
A.代数判据
B.几何判据
C.微分判据
31、通过系统的输入和输出来确定系统的结构与参数，这个过程称为（）。
A.系统分析
B.系统最优控制
C.系统辨识
32、系统稳定与否由系统特征根的（
）决定。
A.实部
B.虚部
C.模
33、波德图的横坐标和纵坐标分别采用的是（）。
A.对数分度、对数分度
B.对数分度、线性分度
C.线性分度、对数分度
D.线性分度、线性分度
34、频率特性和频率响应（）。
A.没有联系也没有区别
B.只有联系没有区别
C.只有区别没有联系
D.既有联系又有区别
35、控制系统的稳定性是指，（
）过程的振荡倾向和系统能否恢复平衡状态的能力。
A.静态
B.动态
C.常态
36、（
）属于线性系统的性质。
A.齐次性
B.叠加性
C.A和B都对
D•以上选项都不对
37、齿轮系统中的输出转速与输入转速的关系属于（）。
38、系统特征方程的各项系数符号
A.充分条件
C.充要条件
39、频率响应是指系统对（
A.阶跃
C.加速度
D.微分环节
致，是系统稳定的（）。
B.必要条件
）输入的稳态输出。
B.斜坡
D.正弦
40、二阶系统的阶跃响应形式与系统阻尼比（
A.没有关系
C.有时相关、有时不相关
B.关系密切
、填空题（本大题共51小空，每小空2分，共102分）
答案：
4.
好
5.
增大
6.
快
7.
OO
&
指数
9.
瞬态响应
稳态响应
10.
.串联
并联
反馈联接
11.
.静态位置误t
差系数
静态速度误7
12.
.动态误差
稳态误差
13.
.阻尼比
无阻尼自然频率
14.
.阶跃
斜坡
加速度
15.
.理论分析法
实验法
16.
.微分方程
传递函数
状态方程
17.
.快
静态加速度误差系数
18.
四
半圆
19.
20.
阻尼比
大
21.
负数
22.
实频特性
虚频特性
23.
叠加
24.
-20
25.
惯性
26.
相频特性
27.
1/s2
28.
29.
极
对数
30.
1/s
31.
0.707
32.
积分
1、一阶系统的单位阶跃响应在t=0处的斜率越大，系统的响应速度越—快
2、一阶系统的时间常数T越小，系统跟踪单位斜坡信号的稳态误差越小-
3、系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与负实轴相交处的频率。
4、系统开环频率特性的相位裕量越大，则系统的稳定性越。
5、欠阻尼二阶系统的输出信号随阻尼比减小振荡幅度。
6、惯性环节的转角频率越大其输出响应越。
7、n型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为，其静态位置误差系数等于。
8、当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不会突变，而是按曲线变化。
9、稳定系统的时间响应分为与。
10、控制系统的基本联接方式有、和。
11、静态误差系数包括、和。
12、系统的误差可以分为禾廿。
13、二阶系统的瞬态响应的性能由和决定。
14、位置误差、速度误差、加速度误差分别指输入是、和输入时
所引起的输出上的误差。
15、建立系统数学模型的方法有和两种。
16、工程上常用的数学模型包括、和。
17、一阶系统的时间常数越小，系统的瞬态响应速度越。
18、3从0变化到+R时，惯性环节的频率特性极坐标图在第象限，形状为。
19、I型系统在单位阶跃输入下，稳态误差为，在单位加速度输入下，稳态误差
为。
20、在二阶系统的瞬态响应指标中，最大超调量仅与有关，当它越小时，最大
超调量越。
21、当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是时，系统是稳定的。
22、设系统的频率特性为G（j‘）二Re（）jlm（，），则Re（•）称为,Im^）称
23、线性控制系统最重要的特性是可以应用原理，而非线性控制系统则不能。
24、积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为dB/dec。
k
25、环节的传递函数为G（S）=。
Ts1
26、线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位差随频率而变化的函数关系称
27、单位斜坡函数的拉氏变换为。
28、在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差为,11型系统的稳态误差为
29、用频率特性分析法研究控制系统时，常采用的图示法为坐标图示法和坐
标图示法。
30、单位阶跃函数的拉式变换为。
31、二阶系统的阻尼系数=时，为最佳阻尼系数。
这时系统的平稳性与快速性都
较理想。
32、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所
包含的环节数目来分类的。
三、判断题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）
V
X
1如果系统的数学模型是线性的，这种系统称为线性系统。
2、控制系统对单位阶跃输入的瞬态响应过程中，响应曲线超过其稳态值而达到第一个峰值所需的时间叫做调整时间。
3、线性系统的微分方程中，无论是因变量、自变量或它们的导数，它们的次数都不高于一次。
4、系统特征方程的各项系数均不为零，是系统稳定的充要条件。
5、自动控制理论主要由经典控制理论、现代控制论和智能控制论组成的。
6、拉式变换的初值定理可确定系统或元件的初始状态。
7、若系统特征根的实部全都小于0，系统不稳定。
8、能用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统。
9、劳斯判据是一种几何判据。
10、框图是系统中各元件功能和信号流向的图解表示。
11、所谓系统，是指同类事物按一定的关系组成的整体。
12、一阶微分环节的传递函数为Ts。
13、控制系统的稳定性是由系统本身的结构所决定，与输入信号的形式无关。
14、同一个线性系统对不同幅值阶跃输入的瞬态响应的响应时间不同。
15、波德判据是奈奎斯特判据的另一种描述法。
四、简答题（本大题共11小题，每小题10分，共110分）
1、何谓开环控制系统？
何谓闭环控制系统？
当构成系统每一环节的输入不受系统的输出影响时，这样的系统称为开环控制系统。
当构成系统的任一环节的输入受到系统的输出影响时，这样的系统称为闭环控制系统。
2、何谓控制系统的稳定性？
何谓稳态误差？
稳定性：
若某个处于平衡状态的系统受到外来作用的影响，经过一个过渡过程仍能回到平衡
状态，这个系统就是稳定的，否则系统不稳定。
稳态误差：
系统从一个稳态过度到另一个稳态，或系统受扰动又重新平衡后，系统可能会出
现偏差，这种偏差称为稳态误差。
3、闭环控制系统的优缺点是什么？
优点：
精度高，不管出现什么干扰，只要被控制量的实际值偏离给定值时，闭环控制就会产
生控制作用来减小这一偏差。
缺点：
这类系统是靠偏差进行控制。
在工作过程中系统总会存在偏差，由于元件的惯性，很
容易引起振荡，使系统不稳定。
4、用极坐标图表示频率特性的优缺点是什么？
在一幅图上同时给出了系统在整个频率域的实频特性、虚频特性、幅频特性和相频特
性。
它比较简洁直观地表明了系统的频率特性。
不能明显地表示出系统传递函数中各个环节在系统中的作用，绘制较麻烦。
5、控制工程主要研究并解决的问题是什么？
（1）系统分析
（2）系统最优控制（3）系统辨识
6、减小系统稳态误差的方法有哪些？
提高系统的开环增益；
增加系统的型号；
复合控制；
前馈控制
7、何谓结构框图？
何谓函数框图？
结构框图：
将系统中各元件的名称或功用写在框图单元中，并标明它们之间的连接顺序和信
号流向，主要用来说明系统构成和工作原理。
函数框图：
把元件或环节的传递函数写在框图单元内，并用表明信号传递方向的箭头将这些
框图单元连接起来，主要用来说明环节特性、信号流向及变量关系，便于分析系统。
8、用框图表示系统的优点是什么？
（1）只要依据信号的流向，将各环节的框图连接起来，就能容易地构成整个系统；
（2）通过框图可以评价每个环节对系统性能的影响，便于对系统进行分析和研究。
9、用波德图表示频率特性的优点是什么？
（1）根据对数的特性，采用对数坐标以后，乘除法运算就转化为加减法运算；
纵坐标
（2）波德图采用的是半对数坐标系，即它的横坐标采用对数分度，纵坐标采用的是线性分度：
与均匀分度相比，横坐标的对数分度便于在较宽的频率范围内研究频率特性；
单位为分贝，可以减小对数幅频特性的斜率。
10、绘制系统方框图的方法是什么？
1列出描述系统各环节的运动方程式；
2假定初始条件等于零，对方程式进行拉氏变换，求出环节的传递函数，并将它们以方块的形式表示出来；
3将这些方块单元结合在一起，以组成系统的完整方框图。
11、建立线性微分方程式的步骤是什么？
（1）首先将系统划分为若干个环节。
（2）写出每一环节（或元件）输出信号和输入信号相互关系的运动方程式。
（3）消去中间变量，最后得到只包含输入量和输出量的方程式；
（4）化成标准形式，即输出量和输入量各占方程式的一侧，且各阶导数项按降幕排列。
五、计算题（本大题共4小题，每小题20分，共80分）
1、设某系统结构如图所示，试确定系统稳定时系数K的取值范围。
R（s）
+
图系统结构
解：
由结构图写出闭环传递函数为
10K（s+5）
s315s250s50K
C（s）s（0.1s1）K（0.2s1）
R（s）IK一0.02s30.3s2sK
s（0.1s1）（0.2s1）
系统闭环特征方程式为s315s250s50K=0
列出罗斯表如下：
3s
50
2s
50K
1s
15-K
（3分）
0s
为使系统稳定，罗斯表中第一列各项系数必须为正数，即
‘15-K门
所以有：
」"
7^>
0即得OcKv15
50KaO
可见，只要0：
K:
:
15就能保证系统稳定。
2、设单位反馈系统的开环传递函数为
—、K
Gs=
s（4s+1'
[2s+1）
为使闭环系统稳定，试确定K的取值范围?
该系统闭环特征方程为
s4s12s1K=8s36s2sK=0
列劳斯表为
81
6K
6-8K
要使系统稳定，劳斯表第一列应该大于0,得
6—8K0
为使闭环系统稳定应满足0：
—
3、设某系统结构如图所示，试确定系统稳定时系数
k的取值范围。
解:
k
s（s1）（s5）k
系统的特征方程：
s（s1）（s5）^0
可展开为：
s3s2■5sk=0
s26k
列出劳斯数列为：
130—k
s
为使系统稳定，数列中第一列各项系数必须为正数，所以
k>
0且30—k>
0，即得0ckc30，
所以，只要0*k:
30就能保证系统稳定。
4、已知系统的结构图如图所示，若使厂-0.6，单位斜坡输入下系统的稳态误差ess=0.2，
试求系统中Kf值和放大系数Ka值，以及系统的固有频率。
十
%）
s（s+2）
—1
系统的闭环传递函数为
Ka
（s）_s2（2Kf）sKa
由此可知，该系统是二阶系统其固有频率及阻尼比之间的关系为
二Ka
（1）
2®
n=2+Kf
系统的误差传递函数为
由题图
可求得
E（s）
1G（s）H（s）
（2）
G（s）H（s）=
s2
（2Kf）s
将上式代人式
（2）得
1G（s）H（s）
s（2■Kf）s
s（2Kf）sKa
4=0.2
2Kf
-=0.2
（3）
在单位斜坡输入作用下系统的稳态误差为
ess一叽ss2（2Kf）sKa
解得
联解式
（1）、式
（2）得
-36
-5.2
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