完整版的机械工程控制基础试题库Word文档格式.docx
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闭环控制系统就是反馈控制系统，即输出量对控制作用有影响的系统。
其最主要的优点是能实现自我调节，不断修正偏差，抗干扰能力强。
1.简述“自动控制”和“系统”的基本概念。
（1）所谓“自动控制”就是在没有人直接参与的情况下，采用控制装置使被控对象的某些物理量在一定精度围按照给定的规律变化。
（2）所谓“系统”，即具有某一特定功能的整体。
1.试述一个典型的闭环控制系统的基本组成。
一个典型的闭环控制系统应该包括反馈元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正元件等。
第二章控制系统的数学模型
2.单位速度信号、单位抛物线信号分别是（）阶信号。
A.1、2B.2、3C.1、3D.3、2
2.线性定常系统的传递函数与（）有关。
D.外
A.本身的结构、参数B.初始条件C-_本身的结构、参数与外作用信号
作用信号
2.常用函数1（t）拉氏变换式L:
1（t）］为（）。
11
A.sB.-C.pD.1
-ss
2.对典型二阶系统，下列说法不正确的是（）。
A.系统临界阻尼状态的响应速度比过阻尼的要快；
B.系统欠阻尼状态的响应速度比临界阻
尼的要快;
D.系统的超调量仅与阻尼比有关
C.临界阻尼状态和过阻尼状态的超调量不为零;
2.振荡环节的传递函数是（）。
A.TS
B.ts+1
2nS
2.已知单位负反馈系统的开环传递函数为
2s1
G（s）—
s6s100,则该系统的闭环特征程为
（）。
2
A、s6s1000
C、s26s10010
2.适合应用传递函数描述的系统是：
（
B、（s6s100）（2s1）0
D、与是否为单位反馈系统有关
A.单输入一一单输出的线性定常系统;
B.单输入，单输出的线性时变系统;
C.单输入，单输出的定常系统；
D.非线性系统。
2.——•的拉氏反变换f（t）为（）。
A.1-e-tB.1-etC.1-e-2tD.e-t
2.标准二阶系统的单位阶跃响应如下图
（1）所示，请指出E的围：
（
A.0<
E<
1B.E=0C.E》lD.E=1
2•下图
（2）所示对应的环节为（）。
A.TsB.C.1+TsD.
1Ts—Ts
2、积分环节的传递函数是
A.TS
s22nS
2、常用函数t的拉氏变换式L:
t］为（
A.sB.1C.丄
ss
2、设系统的传递函数为
，则系统的零点
图
（2）
乙、Z2和极点P1、P2
分别为（）。
1A.Z1=-10,Z2=5;
P1=-1,P2=10B.Z1=-10,Z2=5;
P1=—,P2=2
-2
11
C.Z1=-10,Z2=5;
P1=,P2=10D.乙=10,Z2=5;
P1=,P2=-2
22
2、若某单位负反馈控制系统的开环传递函数为
，则该系统的闭环特征程为
S（s1）
A.s（s1）0B.s（s1）50C.s（s1）10D•与是否为单
2、设某单位负反馈系统的开环传递函数为
G（S），则闭环特征程为（
N（S）
A、N（S）=0
统有关
B、N（S）+M（S）=0
C、1+N（S）=0
D、与是否为单位反馈系
位反馈系统有关
D.非性线时变系统
2、某系统的微分程为Xo（t）+tXo（t）+4xo（t）=3xi（t），它是（
A.线性时变系统B.非线性系统C.线性定常系统
A•传递函数是经典控制理论容的基础;
B.传递函数不仅取决于系统的结构参数，还与给
2.欠阻尼二阶系统的E的围为（）。
A.0<
&
1
B.E=0
C.心
D
2•常用函数
t2的拉氏变换式
L:
t2］为（
A.s
B.3
C•飞
D.1/S
s
2、关于传递函数，错误的说法是（）。
定输入和外界扰动有关；
C•传递函数是在零初始条件下进行定义的；
D•系统的稳定性是
由闭环传递函数的极点决定的。
2•做典型环节时域特性实验时，最常用也是最恶劣的典型输入信号是（）。
2.
A.脉冲函数正弦函数sin
B.斜坡函数t的拉普拉斯变换为
B.—22
C.阶跃函数
D.正弦函数
比例环节的传递函数为G（s）=
kTS+1
D.—
C.-
，一阶微分环节的传递函数为
G（s）=
，它的拉氏变换式为
•拉氏变换的延迟定理：
当原函数f（t）延迟T秒时间，成为
O
f（t-T）e-s1F（S）
2•单位阶跃函数1（t）的拉斯变换式为，单位抛物线函数0.5t2的拉斯变换式
为。
1/S1/S3
2.令传递函数的分子等于0的对应根叫，令其分母为0的对应根叫。
传递函数的零点传递函数的极点
2•线性定常系统的传递函数为在零初始条件下，系统的与之比。
输出量的拉氏变换输入量的拉氏变换
2、若时间函数f（t）的拉氏变换为F（s）,当=其$时，f（t）=;
当f（t）=sinwt
时，F（S）=
coswtw/（s+w2）
2•当原函数f（t）延迟T时间，成为f（t-T,它的拉氏变换式为=_。
该运算法则称为定
理。
e®
F（s）延迟
2、若某单位负反馈控制系统的前向通道的传递函数为G（s），则反馈通道的传递函数
H（S）=，对应闭环传递函数为。
1G（s）心+G（s））
2、由多个环节串联构成的系统，当无负载效应影响时，其总传递函数等于各环节传递函数的;
总的相位移等于各环节相位移。
乘积之和
2.比例环节的传递函数为G（s）=，惯性环节的传递函数为G（s）=。
k1/（Ts+1）
2.线性定常系统在___条件下，输出量的拉氏变换与之比，称为传递函数。
（2）惯性环节的传递函数为:
G（s）
Ts1
振荡环节的传递函数为:
n
延时环节的传递函数为:
零初始条件下输入量的拉氏变换
2•根据阻尼比取值的不同，二阶系统可分为哪几种工作情况，其单位阶跃响应分别具有
什么特点？
根据阻尼比取值的不同，二阶系统可分为一下四种工作情况：
1）=0,零阻尼情况，其单位阶跃响应呈现等幅振荡性质；
2）0<
<
1，欠阻尼情况，其单位阶跃响应呈现衰减振荡性质；
3）=1，临界阻尼情况，其单位阶跃响应呈现单调上升的性质，无超调，无振荡；
4）>
1，过阻尼情况，其单位阶跃响应与临界阻尼情况类似，呈现单调上升的性质,无超调，无振荡，但响应时间比临界阻尼情况长。
2、当单位负反馈系统开环传递函数为
bs1
s（s-a）
，其中a、b均为大于零的常数，试问
要保证系统稳定，则a、b应满足什么条件?
根据劳斯稳定判据，要保证系统稳定，贝Ua、b应满足a<
b。
2、已知象函数F（s）
s2
s（s1）2（s3）
试对其进行拉氏反变换。
F（s）
C2
（s1）2
Ci
s1
C3
C4
s3
IV
C2lim（s
1）2
s（s1）（s3）
12
（1）（13）
3）（s2）[（s3）s]3
__s2（s3）24
C1liml（s1）2摯lims（s
s1dss（s1）2（s3）s1
C3lims•呼2
s0s（s1）2（s3）3
s21
c4lim（s3）.2
s-3s（s1）（s3）12
3
八2
2（s
1）
4
13
12s3
1t
t
3t
f（t）
te
e
—-
12
2、试化简下图所示系统的框图，求出系统的传递函数
C（s）
R（s）
再将左边第一个相加点后移至第二个相加点处，得到如下系统框图:
R⑸
G（s）1
2、RLC电路如下图所示，试求出系统零初始条件下的
Ui（s）
Uo（s）
所以，系统的传递函数为:
G2（s）[G,s）G3（s）]
G2（s）H1（s）G1（s）G2（s）H2（s）
⑷⑴C__u€（t）
由图可知，该电路为典型的RLC串联电路，根据KVL定理，可得相应的微分程
如下：
LCu；
（t）RCUo（t）u°
（t）Ui（t）
在零初始条件下，对微分程两边同时进行拉斯变换可得：
LCs2U°
（s）RCsuUo（s）U°
（s）Ui（s）
从而可得系统的传递函数为:
LCsRCs1
2.用复数阻抗法求下图所示RC串联电路的传递函数Uo（s）/Ui（s）。
R
o——
UiCs）士二Uo（s）
EC串联电蹄卩
UO（s）/Ui（s）=1/（sc）/[R+1/（sc）]=1/（sRC+1）
2•电路的微分程为RCdUo（t）Uo（t）Ui（t），求此电路的传递函数Uo（s）/Ui（s）。
dt
等式两边同时进行拉氏变换得：
SRCUo（S）+Uo（S）=Ui（S），故传递函数为Uo（S）/
U（S）=1/（sRC+1）
2•试化简下图所示系统的框图，并求系统传递函数C（s）/R（s）。
所以系统的传递函数为:
C（s）[GiG2（s）G4（s）]G3（s）
1G2G3H2）
第三章控制系统的时域分析
3.典型一阶系统的闭环极点越靠近
S平面的原点，则系统（
A•准确度越高B.准确度越低
3、采用负反馈形式连接后，则（
A、一定能使闭环系统稳定；
C.响应速度越快D.响应速度越慢
）°
B、系统动态性能一定会提高;
D、需要调整系统的结构参数，才
C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除;
能改善系统性能。
3•临界阻尼E的围为（）°
1B.E=OC.三羽D.E=1
3对于一阶、二阶系统来说，系统特征程的系数符号相同是“系统稳定”的（）°
A•充分条件B•必要条件
3.系统开环增益减小，则闭环系统（
A.稳定性变好，稳态精度变差
C.稳定性不变，稳态精度变好
C.充分必要条件D.以上都不是
B.稳定性变差，稳态精度变好
D.稳定性不变，稳态精度变差
3.下列关于线性定常系统稳定性说确的是（°
°
A、特征根虚部为负，则系统稳定；
B、稳定性与系统输入有关；
C、线性定常系统稳定的充
要条件是其特征根均在S平面的左半平面；
D、开环系统稳定则对应单位负反馈系统也稳定
10
3.一阶系统，其单位阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为（°
A.10B.5C.2D.-10
3.系统在输入信号r（t）=0.5t2作用下的稳态误差ess=则说明（°
°
A.系统不稳定B.型别V2C.闭环传递函数中有一个积分环节D.输入幅值过大
3•设系统的特征程为D（s）s32s23s60,则系统（）。
A.稳定B.临界稳定C.右半平面闭环极点数Z2D.型别v1
3•—个线性系统的稳定性取决于（）。
A.系统的输入B.系统本身结构和参数C.系统初始状态D.外界干扰
K
3.一阶系统的时间常数T越小，则系统输出的单位阶跃响应的速度（）。
A.不变B.越慢C.越快D.不一定
3.系统在r（t）=t
A.系统不稳定
作用下的稳态误
B.型别v
ess=g,说明（
C.闭环传递函数中有一个积分环节
D.输入幅值过大
3、已知某系统的单位斜坡响应为
y（t）3t22t
5，则系统的单位阶跃响应为y（t）（
A.3B.5C.6t2
D.3t2
2t
3、设典型二阶系统欠阻尼状态下的单位阶跃响应为
y（t），上升时间为tr，峰值时间为tp，则
p%
A.y（tr）
B.y（tp）c.y（tr）1
d.y（tp）1
3、已知单位反馈系统的开环传递函数为G（s）
10（2s1）
s2（s26s100），当输入信号是r（t）1t
t2时,
系统的稳态误差是（）°
A.0B.g
C.10
D.20
3、如果二阶系统阻尼比为0.35，则系统的单位阶跃响应为（
A.等幅振荡B.振荡频率为n的振荡C.上升曲线
D.振荡频率为d的衰减振荡。
3.与典型二阶系统的超调量有关的参数是（
A.自然震荡频率
B.阻尼比
C.阻尼震荡频率
D.
都有关
3、系统稳定的必要和充分条件是：
系统特征程的所有根
A.必须均为负实根B.必须均为纯虚根C.必须均位于复平面
上的单位圆上
D.必须均位于复平面上
的左侧
3.对二阶系统来说，系统特征程的系数都是正数，则系统（）°
A.稳定B.不稳定C.临界稳定D.以上都不是
3.对线性定常系统来说，系统特征程的系数都是正数，则系统（）°
3、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是（）°
A、线性系统稳定的充分必要条件是：
系统闭环特征程的各项系数都为正数;
B、无论是开环极点还是闭环极点位于右半S平面，系统都不稳定；
C、如果闭环系统特征程某一项系数为负数，系统不稳定；
D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。
3.决定二阶系统动态性能（如快速性）的两个非常重要的参数是和
3.系统的开环传递函数为:
K（is1）
i1
G（s）H（s）—其中K称为系统的°
u=l，系统称为型系统。
s（TjS1）
ji
开环增益1
3•典型二阶系统（传递函数为
2°
2）的调整时间ts的约为
s2nsn
（△=+5%）或
=+2%）。
3/三34/三3
3.表征系统性能的二大指标是
、、暂态性能指标。
稳定性稳态误差（或稳态性能指标）
3.典型二阶系统的调整时间主要与参数和有关。
（△
3.在工程上，一般希望二阶系统工作在阻尼比的状态，其单位阶跃相应为衰减振汤。
（0,1）欠阻尼
3.给定稳态误差与系统的及的形式有关。
结构参数（或型别）给定输入
3.任一个线性系统的时间响应是由与两部分组成。
稳态响应暂态响应
3.在时域分析中，采用的典型实验信号有、、抛物线信号、脉冲信号等。
单位阶跃信号单位斜坡信号
3、控制系统的瞬态响应为从到的过度过程的响应。
一个稳态另一个稳态
3、对于前向通道传递函数为G（S）的某单位负反馈系统，其单位阶跃信号作用下稳态位置误差系数
Kp=；
essr=。
s叫G（s）——!
imsG（s）
3、工作在欠阻尼情况下的二阶系统，其单位阶跃响应的性能指标一一最大超调量Mp只与有关,
其它的瞬态响应指标还与有关。
3、设系统有两个闭环特征根分布在
s平面的右半部分，则劳斯阵列表中第
列的元素符号应改变
次。
1两
3•单位反馈系统的开环传递函数为
a
s（bs1）（cs1）
a、b、c为大于0的常数。
试
（1）写出静态误差系数Kp、Kv和Ka。
（2）求当系统输入为单位斜坡函数时的系统稳态误差。
（1）由题可知，该系统为1型系统，开环放大倍数为
Kp=;
（1分）
Kv=a;
Ka=0;
a，所以:
（2）当输入信号为单位斜坡函数时，系统有稳态误差
ess
（2分）
3、已知某单位负反馈系统的开环传递函数
ST〒，其中K为开环增益，丁为时间常数。
试问:
当r（t）t时，要减小系统稳态误差ess应调整哪个参数？
为什么?
由题可知，该系统是1型系统，开环增益为K。
（1分）
所以，当r（t）t时，系统稳态误差eSs。
•……（2分）
因此，要减小系统稳态误差ess应调整参数K,并且增大开环增益K，就可以减小系统稳态误差ess。
时间常数T与稳态误差ess的大小无关。
…•…（2分）
3.已知一阶系统的框图如下图所示。
试求：
（1）系统的单位阶跃响应；
（2）调整时间ts（允误差带取5%）;
（3）如果要求ts0.1s，试问系统的反馈系数Kt应该如选取？
由系统框图可知，系统闭环传递函数为:
100
心將孟—j"
s・10OKc'
1
由此可得：
..
T=—...
l（J0Kts
所以：
（1）系统的单位阶跃响应为:
（2）系统的调整时间为：
（3）
根据题意，星求和则
K^0.1
所以
3.设线性系统特征程式为
D（s）s42s33s24s50，试判断该系统的稳定性。
建立劳斯表如下:
4s
3s
2s
1s
0s
135
240
15
60
5
劳斯表中第一列元素符号改变
2次，故系统是不稳定的，且有两个特征根位于右半S平面
3•单位负反馈系统的开环传递函数为
s（s1）'
试求输入信号为「⑴=0.1t时系统的稳态误差
esso
由于系统是一型系统,
kv=limsG（S）
s0
00s*
s（s1）
5，即稳态误差ess=0.1*/kv0.02
33
D（s）2s3s4s50，试判断该系统的稳定性。
40
2/3
3.单位负反馈系统的开环传递函数为：
G（s）s（0.1s1）（0.25s1），试求当系统稳定时K的取值围。
劳斯表中第一列系数全为正，系统是稳定的
系址的闻环*$征方程
1%-H1）（0.+1｝十
0.025?
+0.35?
十jtK-0
（3分）
au-0.025lal=0,=1=K
（1分）
列写劳斯计算表如下：
s30.0251
s20.35K
10.350.025K门（2分）
0.35
s0K
根据劳斯稳定判据可知，要使系统稳定，需满足以下条件:
K>
"
1nj）?
5K>
0（2分）
所以，系统稳定时K的取值围为:
0CK<
14
3.系统框图如下图所示，试求当系统稳定时K的取值围。
KI
C<
4?
5[s+t）（0」汁1j
由题可知:
闭环待征方程为
列Houlh阵列
£
ai
3分）
由劳斯稳定判据可知，要使系统稳定，需满足以下条件:
k>
使系蜒稳定时Kffi范图悬Q吒K和!
第五章控制系统的频域分析
1.已知系统的传递函数为
TTTs，其幅频特性G（j）应为（
Tw1
5、关于奈氏判据及其辅助函数F（s）=1+G（s）H（s），错误的说法是（）°
A、F（s）的零点就是开环传递函数的极点B、F（s）的极点就是开环传递函数的极点
C、F（s）的零点数与极点数相同D、F（s）的零点就是闭环传递函数的极点
5•闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的（）°
A、低频段B、开环增益
5.比例环节的相频特性（3）=（）°
A.arctanTwBarctanTwC.
5.某系统的开环传递函数为G（s）H（s）
C、高频段D、中频段
s23s2
s（s35s22s10）
则其相频特性
B.0
C.-90°
5.设开环系统频率特性G（j3）=
（1
4一
3，当3=1rad/s时，其
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