机械工程控制基础考试题与答案Word下载.docx
《机械工程控制基础考试题与答案Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程控制基础考试题与答案Word下载.docx（44页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
35.二阶系统的阻尼系数甞0.707时，为最佳阻尼系数。
这时系
统的平稳性与快速性都较理想。
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.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负
实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是
系统稳定的充要条件。
4.I型系统G（s）K在单位阶跃输入下,稳态误差为0,在单位
s（s+2）
加速度输入下,稳态误差为K。
5.频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频
两种特性。
6.如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动
恢复到原来的工作状态，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，仅仅决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.如果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）控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。
10.反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以3C（截止频
率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快__速性；
而低频段主要表明系统的稳态性能。
11.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：
性、快速性和精确或准确性。
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.最优控制B.系统辩识
C.系统校正D.自适应控制
2.反馈控制系统是指系统中有（
A.反馈回路
B.惯性环节
C.积分环节
D.PID调节器
3.（
）=丄,（a为常数）'
J
s+a
A.
L:
e-at:
B.L:
eat:
C.
e-（t-a）:
D.L:
e-（t+a）
4.L:
:
t2e2t]=（）
1
B.
（S-2）3
a（sa）
D.
（S2）3
3s
5.若
F（s）=^,则円f（t）=（
）
4
.00
6.已知f（t）=eat,（a为实数）,则L
t
[0f（t）dt]=（）
a
s-a
a（s-a）
s（s-a）
7.f（t）
=3t_2，则L:
f（t）:
=（
0t<
3
1»
2s
e
3-2s
32se
8.某系统的微分方程为5xo（t）2xo（t）xo（t）二Xi（t）,它是（）
A.线性系统
C.非线性系统
线性定常系统
D.非线性时变系统
9.某环节的传递函数为G（s）=e—2s，它是（）
A.比例环节B.延时环节
C.惯性环节D.微分环节
10.图示系统的传递函数为（
RCs1BRCs
'
RCs+1
RCs1
RCs
11.二阶系统的传递函数为
A.10B.5
G（s）=4T^，其无阻尼固有频率3n是
C.2.5D.25
12.—阶系统亠的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为（）
1+Ts
B.KT
T2
C.RCs+1
13.某系统的传递函数G（s）=^则其单位阶跃响应函数为（）
-Kt/T
K-t/T
D.（1-e-Kt/T）
14.图示系统称为（系统再
A.0
C.K（1-e—t/T）
B.I
c.n
d.m
15.延时环节G（s）=e_7S的相频特性
/G（j3）等于（
B.-T3
C.90
D.18
16.对数幅频特性的渐近线如图所
示，
它对应的传递函数G（s）为（
A.1+Ts
C.Ts
B.—
1+Ts
D.（1+Ts）2
17.图示对
A.Ts
5
的环节为
C.1+Ts
D.1
Ts
18.设系统的特征方程为D（s）=s3+14s2+40s+40
T=0,
则此系统稳定的
T直范围为（
A.T>
B.0<
t<
14
C.t>
D.t<
19.典型二阶振荡环节的峰值时间与（
）有关i
A.增益
B.误差带
C.增益和阻尼比
D.阻尼比和无阻尼固有频率
（）环节。
A.5s+1B.（5s+1）2
C.0.2s+1
i
（0.2s1）
21.某系统的传递函数为
G（s）=
（s+i^s-2）甘零
q/、
（4s-1）（s-3）
极点是（
B零点s=7,s=-2;
D零点s=-7,s=2;
极
零点s=-0.25,s=3;
极点s=-7,s=2极点s=0.25,s=3
C零点s=-7,s=2;
极点s=-1,s=3
点s=—0.25,s=322.—系统的开环传递函数为佥鸽，则系统的开环增益和型次依次
为（）
23.已知系统的传递函数
G（s）e,其幅频特性|G（jco）|应为
11s
A.」一e-
1+T©
C.K^^e-'
1T22
B.Ke-
1+TO
D—
<
1+t2co2
A.0.4,I
B.0.4,n
C.3,I
D.3,n
24.二阶系统的阻尼比Z,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为幅值穿越佼界）频率，
0（3c）为开环频率特性幅值为1时的
B.$（3c）
D.90°
+0（3c）
26.单位反馈控制系统的开环传递函数为
G（s）=—,则系统在r（t）=2t
s（s亠5）
相位角,则相位裕度为（
A.180°
-仙）
C.180°
+0（3c）
输入作用下,其稳态误差为（
27.二阶系统的传递函数为
C.里
飞1"
在0VZV，时，其无阻尼
S2•2•，nS…，n2
D.0
固有频率3n与谐振频率
3r的关系为（
A.3n<
3r
B.3n=3r
D.两者
无关
28.串联相位滞后校正通常用于（
A.提高系统的快速性
B.提高系统的稳态精度
C.减少系统的阻尼
D.减少系统的固有频率
29.下列串联校正装置的传递函数中
能在频率3c=4
处提供最大相位
超前角的是（
4s1
s'
1
s1
4s-1
C01S+1
0.625s1
30.从某系统的
Bode图上，已知其剪切频率
3严40,
01s1
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（）
0.004s1
0.04s1
0.4s1
10s1
单项选择题（每小题1分，共30分）
1.B
2.A
3.A
4.B
5.B
6.C
7.C
8.C
9.B
10.B
11.B
12.C
13.C
14.B
15.B
16.D
17.C
18.B
19.D
20.D
21.D22.A
23.D
24.C
25.C
26.A
27.C
28.B
29.D
30.B
二、填空题（每小题2分，共10分）
1.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占，则该闭环系统的特
s3+5S2+4s
征方程为环增益为
3.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、和
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。
5.系统传递函数只与关，与关。
填空题（每小题2分，共10分）
1•型次输入信号2.s3+5s2+4s+K=0,k3.误差带无阻尼固有
频率
4.0分贝线—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别在于
（C）
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.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。
D.线性系统不满足迭加原理,非线性系统满足迭加原理。
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.时域分析法研究自动控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.设控制系统的开环传递函数为G（s）=10，该系统为
s（s+1）（s+2）
A.0型系统
C.II型系统
B.I型系统
D.111型系统
5.
二阶振荡环节的相频特性二（）,当，时，其相位移
十）为
（
B）
A.-270°
B.-180°
C.-90°
D.0°
6.
根据输入量变
化的规律分类，控制系统可
分为
A）
A.恒值控制系统、
随动控制系统和程序控制系统
B.反馈控制系统、
前馈控制系统前馈一反馈复合控制系统
C.最优控制系统和模糊控制系统
D.连续控制系统和离散控制系统
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
递函数为
H（s）,
则其等效传递函数为
G（s）
1G（s）
1G（s）H（s）
1G（s）H（s）
1_G（s）H（s）
阶系统G（s）=
K
Ts+1
的时间常数T越大，则系统的输出响应达到
稳态值的时间
（A）
A.越长
B.越短
C.不变
拉氏变
换将时间函数变换成
A.正弦函数
C.单位脉冲函数
B.单位阶跃函数
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
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（s）二化,则其频率特性的实部R（3）是
A.
C.
B.
22
12t2
--2t2
T
D.
1T
12.
微
分
环
节
的
频
率
特
性
相
位
移
e（
3）
A
A.90
o
-90°
C.0°
-180
O
13.
积
B.-90
D.-180
90
C.0°
14.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？
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.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的
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Ui（t）和U2（t）时，输出分别为yi（t）和y2（t）。
当输入为a1U1（t）+a2U2（t）时⑻越为常数），输出应为
A.a°
1（t）+y2（t）B.a〔y1（t）+a2y2（t）
C.a°
1（t）-a2y2（t）D.y〔（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（dB/dec）B.-20（dB/dec）
C.0（dB/dec）D.+20（dB/dec）
18.设系统的传递函数为G（s）二丁自，则系统的阻尼比为
S2+5s+25
A.25
B.5C.-
19
.正弦
函数sint
的拉氏变换是
A.1
s■■■
DO
B.22
s“
CS
S■
D.212s
20.二阶系统当Ov<
1时，如果增加,则输出响应的最大超调量
沙%将（B）
A.增加B减小
D.不定
点是
21
.主导
点的
D）
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
22
.余弦函数
cos
■t的拉
氏
变换是
C）
A.1B.
co
22s
Cs
.s2■■-2
D.2
+o2
23.设积分环节的传递函数为
G（s）=-,则其频率特性幅值M（••）=
A.k
B.$
C.-
D.$
24.比例环节的频
位移e（3）=
A.90
B.-90
C.0
D.-180
25.奈奎斯特稳定性判据是利用系统的
）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
B.开环相角频率特性
C.开环幅相频率特性
D.闭环幅相频率特性
26.
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决定
D.既由系统的结构和参数决定
也与输入信号有关
27.
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
阶跃响应，
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B（3）在（D）之间。
A.0。
和90°
B.0°
和一90°
C.0。
和180°
D.0°
和—180°
29.某二阶系统阻尼比为0.2,则系统阶跃响应为
A.发散振荡B.单调衰减
C.衰减振荡D.等幅振荡
2.设有一个系统如图1所示，ki=1000N/m,k2=2000N/m,
D=10N/（m/s）,当系统受到输入信号Xj（t）=5sint的作用时,试求系统
的稳态输出x0（t）。
（15分）
解:
X。
sk1Ds0.01s
°
Xjs）k+k2Ds+虽0.015s+1
然后通过频率特性求出Xot=0.025sint-89.14
3.一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：
（1）系统的开环低频增益K是多少？
（5分）
，试写出其近似
（2）如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统
闭环传递函数；
（5分）
解：
（1）上7,K0=7
1+K08
⑵^o^7
Xj（s）0.025s+8
4.
（10分）
已知开环最小相位系统的对数幅频特性如图3所示
1.写出开环传递函数G（s）的表达式；
2.概略绘制系统的Nyquist图。
5.已知系统结构如图4所示，试求：
1.绘制系统的信号流图。
2.求传递函数X^（s）及Xo廻。
Xi（s）N（s）
Xi
—d
H（s）
N（s）
+T+Xo（s）
H2（s）*
Li--G2比，L2--G1G2H2
R=GiG2心i=1
X。
（s）GG
Xi（s）_1G2H1G1G2H2
R=1△=1+G2H1
Xo（s）_1G2H1
N（s）_1G2H1G1G2H2
系统如图5所示，r（t）“（t）为单位阶跃函数，试求
1.系统的阻尼比•和无阻尼自然频率n。
2.动态性能指标：
超调量Mp和调节时间ts（，5%）
4.‘2
S（S2）_S（S2—n）
二0.5
2■■n=2
—
2
ts
0.52
2.Mpx100%=16.5%
=3（s）
7.如图6所示系统,试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下
ess<
2.25时，K的数值。
232
D（s）=s（s3）K=s6s9sK=0
由劳斯判据：
2s
s1
s0
6
54-K
第一列系数大于零
，则系统稳定得0K:
54
又有：
ess9<
2.25
4<
K<
8.已知单位反馈系统的闭环传递函数弘“丘，试求系统的相位裕量。
系统的开环传递函数为G（s）=卫4乙
1-W（s）s+1
IG（j）|二21,解得'
c=■3
现+1
；
心180-（c^180-tg」1=180-60、120
n
2冀2
三、设系统的闭环传递函数为Gc（s）=s,试求最大超调量
a%=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数和wn的
值。
••上％-e1'
100%=9.6%
•••替0.6
••tp=
-—=0.2
314
四、设一系统的闭环传递函数为Gc（s）=
2--n
s^」務，试求最大超调量
a%=5%、调整时间ts=2秒（△=0.05）
时的闭环传递函数的参数轿口
3n的值。
•仁％±
21oo%=5%
•••=0.69
◎=2.17rad/s
五、设单位负反馈系统的开环传递函数为
Gk（s）二25
s（s6）
求
（1）系统的阻尼比Z和无阻尼自然频率
◎n；
…⑪二——：
——:
-:
-19.6rad/s
tp<
1_严0.2』_0.62
（2）系统的峰值时间tp、超调量^%、调整时间ts（△=0.02）;
25
系统闭环传递函数
Gb（s）
与标准形式对比，可知
1」
升级会员 