历年机械工程控制基础试题及答案.doc

1、叮叮小文库全国 2002 年 10 月自学考试机械工程控制基础试卷一、单项选择题 （在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题1.5 分，共 30 分 ）1. 控制工程主要研究并解决的问题之曰A. 系统已定，是B. 系统已定，输入不确定，求系统的输出（响C. 系统已定，输入已知，求系统的输出应）D. 系统不定， 规定系统的输入 输入已（响知，求出系统的输出应）则 L :f(t): 为(2. f（ t）如图所示)A. 1 e-2tB.2e-2sC.ss3?已知F(s) =冇，则L-1 :F(s) 为 (A,4.已知1F （s）=L ： 心，若呦 =厂;，则f(t

2、)| t1B.1A.-C.12135.下列系统中为线性系统的微分模型为:(D. 1e-tssR.D.=?(D.0d2 xo(t)A. 16dt212( dx0(t) 2x0(t)dx j(t)dtdtd2xo(t)B. 16dt212dx o (t)dt24x o(t) X i(t)叮叮小文库26( 与) 2 12勢 24X 0 (t) X i(t) dt 2 dt2( t) et i2dxL(12 241n(t) x 0 (t) x i(t) dt 2 dtD. 16 d X (26?对于定常控制系统来说，()A. 表达系统的微分方程各项系数不随时间改变B. 微分方程的各阶微分项的幕为1C.

3、 不能用微分方程表示D. 系统总是稳定的7?系统方框图如图所示，则系统的闭环传递函数为()A G(S)H(S)c G(S) H(S) tB.1-G(S)1 G(S)H(S)G(S)D.-C. 1+G(S)1 G(S)H(S)? H(S)8.二阶系统的传递函数为10, 则系统增益为 (s 0.5)(s4)A.10B.0.5e-2t+2e-t,C.4D.59.若系统的单位脉冲响应为则系统的传递函数为 :(31 21B. s22s 12sA.-5C.es 2 s 1s2_系统的零极点为 (10. 某系统的传递函数为_(s 1)(s 2)A. 极点 S1=-1, S 2=-2, 零点 S3=5B. 极

4、点 S1=1, S 2=2C. 极点 S1=-1, S 2=-2D. 极点 S1=1, S 2=2, 零点 S3=-511. 下列信号中，哪个用来定义二阶系统的瞬态响应指标(C.单位斜坡A.单位阶跃B.单位脉冲)12.系统如图 ，其稳态误差定义为 (X,(s)D. 丄 e ss 1D.单位正弦叮叮小文库Aw? 叫 SG(S)sD.e ss = lim e(t)C.e ss = lim e(t)t oB.e ss = lim te(t)k13?某系统传函数为G（S）=4，则转角频率为 （）s1A.B. TC.k/ TD.k T14?控制系统中 （）A. 系统型次越高，增益K 越大，系统稳定误差越

5、大B. 系统型次越高，增益K 越大，系统稳定误差越小C. 系统阶次越高，增益K 越大，系统稳定误差越小D.系统阶次越高，稳态误差越大15.在设计控制系统时，稳定性判断（ ）A.不必判断B.绝对必要C.有时是必要的D.根据系统而定16.系统的正弦响应是指（ ）A. 不论输入为何种信号，输出都为正弦时的情况B. 对系统输入一系列不同频率正弦信号时，输出的响应变化情况C. 对系统输入一个固定的频率正弦信号时，输出的响应变化情况D. 对系统输入一系列幅值不同的正弦信号时，输出的响应变化情况17.劳斯判据应用于控制系统稳定性判断时是针对（）A.闭环系统的传递函数B. 开环系统的传递函数C.闭环系统中的开

6、环传递函数的特征方程D. 闭环系统的特征方程18. 为了增加系统的稳定性裕量，可以（ ）A.减小系统的增益B. 增大系统的增C.减小输入信号益19.所谓校正 （又称补偿）是指 （B. 在系统中增加新的环节或改变某些参）数220. 二阶振荡环节G(s)= 丐n的幅频特性（s 2nSA.Z 越大，谐振峰越高B. Z 越小，谐振峰越高C. 3 n 越小，谐振峰越咼D. 3n 越大，谐振峰越高、填空题 （每空 0.5 分，共 10分）21.闭环系统是指系统的 _对系统有控制作用，或者说，系统中存在_ 的回路。22._设计控制系统基于以下几个要求：_ 性、 _ 性、 _ 性和_ 性。23. _ 传递函数

7、通过与 之间信息的传递关系，来描述系统本身的动态特征。24. _系统在外加激励作用下，其随 变化的函数关系称为系统的时间响应。叮叮小文库25. _频率响应是系统对输入的。26. _ 若系统传递函数 G（S）的所有 均在 S 平面的 ，则系统称为最小相位系统。27. 一个系统稳定的必要和充分条件是，其特征方程的所有的根都必须为_ 或叮叮小文库_ 。也即稳定系统的全部根Si 均应在复平面的_ 。28. PID 校正器是能够实现 P _ , I _ 和 D _ 控制作用的校正器。三、 简答题 （每小题 5 分，共 20 分）29. （5 分）什么是反馈 （包括正反馈和负反馈 ）?什么是闭环控制系统

8、？a30.（5分）单位反馈系统的前向通道传递函数为Gk（s） =，a、 b、 c 为大于 0 的s （bs 1 ）（ cs 1 ）常数。（1）试写出静态误差系数Kp、Kv 和 Kao（2）当系统输入为单位斜坡函数时，系统有无稳态误差，若有为何值？31.（5分）简述系统相对稳定性的概念？何为相位裕量 ？（画图说明 ）32.（5分）串联相位超前校正时瞬态响应作了何种改善？简述原理。四、计算题洪 40 分 ）33.（6分）某系统方框图如下，求使系统稳定的f 值范围。34.（6 分）写出图示系统的传递函数，并写出系统的 3n 和 Z。36. （6 分）某系统如图1S(S+1)叮叮小文库试求该系统的峰值

9、时间、最大超调量( 单位阶跃输入 )37.(8 分 )设单位反馈系统的开环传递函数G(s)=10(2s 1)(s 1)试求闭环的 Mr, co r 和 3 d38.1000(10兰 1)(8 分 )已知系统开环传递函数为G(s)=s s1)s( 1)(2100(1)试画出传递函数对应的渐近线幅频特性曲线；(2)试画出相应的近似相频特性曲线；(3)系统是否稳定，为什么 ？全国 2001 年 10 月机械工程控制基础试题课程代码： 02240第一部分选择题、单项选择题 ( 本大题共 30 小题，每小题1 分，共 30 分) 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母

10、填在题后的括号内。1. 开环系统与闭环系统最本质的区别是(A )A. 开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B. 开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路0, 05s5s eeA.B.ss11 5sC. _ sD.- e s3.已知 f (t)05t1,其 Lf(t)(C)D. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路4. 下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为(A.s 05s05$s25B.21625s11C.D 2s22s2叮叮小文库11C. D.s 2r25?若

11、 f(t) te 2t，则 Lf(t)( B )1A.B.r 2(sc.D s(s6. 线性系统与非线性系统的根本区别在于（C ）A 线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数B. 线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D 线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少7. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（B ）10A. -5s 120sB. _5s 110C. -2s （ 5s 1 ）D. 2s8.二阶系统的极点分别为005,S 2 4，系统增益为5, 则其传递函数为（D ）22A

12、.B.(s 05)(s 4)(s 05)(s 4)510C.D.(s 05)(s 4)(s 05)(s 4)则该系统的单位脉冲响应函数为（A.5e2tB.5tC. 5e2t5D.10.二阶欠阻尼系统的上升时间tr 定义为A. 单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B. 单位阶跃响应从稳态值的 10% 上升到 90% 所需的时间C. 单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间D 単位阶跃响应达到其稳态值的50% 所需的时间叮叮小文库11. 系统类型、开环增益 K 对系统稳态误差的影响为( A )越小A.系统型次越开环增益K 越大 , 系统稳态误差 越小 越小 越B.系统型次咼，开环增益K 越大 ,

13、 系统稳态误差 小越低，K 越C 系统型次越开环增益系统稳态误差高，小，D 系统型次开环增益系统稳态误差越K 越低，G(s)小，K，则该系统时间响应的快速性(12. 一系统的传递函数为Ts 1A.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13. 一闭环系统的开环传递函数为G(s)8(s 3)，则该系统为 (s(2s 3)(s 2)A.0 型系统，开环增益为8型系统，开环增益为8B.IC.ID.0型系统，开环增益为4型系统，开环增益为414. 瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的(BA.单位脉冲函数B.单位阶跃函数C 単位正弦函数D. 单位斜坡函数

14、15. 二阶系统的传递函数为G(9厂 2，当 K增大时，其 (CKs2 2s 1A.无阻尼自然频率n 增大，阻尼比增大B.无阻尼自然频率n 增大，阻尼比减小C 无阻尼自然频率n 减小，阻尼比减小D 无阻尼自然频率n 减小，阻尼比增大16. 所谓最小相位系统是指(B )A. 系统传递函数的极点均在S 平面左半平面B. 系统开环传递函数的所有零点和极点均在C 系统闭环传递函数的所有零点和极点均在D 系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左半平面S 平面右半平面S 平面右半平面17. 一系统的传递函数为 G(s)10b 为( A )，则其截止频率s 2bA. 2 rad / sB.0.5rad

15、/sc.5 rad/sD.10 rad/s18. 一系统的传递函数为G(s)，则其相位角()可表达为 ( B )s(Ts 1)叮叮小文库,1 十B.1A. tg T90 tg T1D. tg1TC. 90 tg T叮叮小文库19. 一系统的传递函数为G(s)，当输入 r(t) 2sin2t时，则其稳态输出的幅值s 2为(A )A.2B.2/2C.2D.4s20. 延时环节 e (0)，其相频特性和幅频特性的变化规律是(21. 一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)s(s 1)(s 2) ，当 K 增大时，对系统性能能的影响是 ( A )A 稳定性降低B.频宽降低C 阶跃输入误差增大D.阶跃输入

16、误差减小22. 一单位反馈系统的开环Bode 图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为20dB/dec的渐近直线，且延长线与0dB 线的交点频率为c 5，则当输入为r(t) 05t 时 ,其稳态误差为 ( A )A.0.1B.0.2C.0D.0.523. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时,ZPN 中的 Z表示意义为 (D )A. 开环传递函数零点S 左半平面的个数在S 右半平面的个数B. 开环传递函数零点S 右半平面的个数在S 右半平面的个数C. 闭环传递函数零点24. 关于劳斯一胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是( B )A. 劳斯一胡尔维茨判据属代数判据，是用

17、来判断开环系统稳定性的B. 乃奎斯特判据属几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的C 乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的D 以上叙述均不正确A.截止频率bB.谐振频率r 与谐振峰值MrC.频带宽度D. 相位裕量与幅值裕量kg26. 一单位反馈系统的开环传递函数为G(s)KK 值范围为则该系统稳定的dBs(s K)A.()90,L()0B.(),L()1dBC.()90, L()dBD.(),L()0dBA.K 0B.K 1叮叮小文库C.O v K v 10D. K127. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的有( A )A. 开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定

18、性B. 中频段表征了闭环系统的动态特性C?高频段表征了闭环系统的抗干扰能力D?低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求28. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为(D )A.上升时间 trB.调整时间 tsC 幅值穿越频率cD.相位穿越频率gs 1Gc(9 ，则该校正环节对系统性能的影29. 当系统采用串联校正时，校正环节为2s 1响是(D )A. 增大开环幅值穿越频率B. 增大稳态误差C. 减小稳态误差D. 稳态误差不变，响应速度降低As 130.串联校正环节Gc(S)，关于 A 与 B之间关系的正确描述为(A )BS 1A 若 Gc(s) 为超前校正环节，则A B0B 若 Gc(s

19、) 为滞后校正环节，贝U AB0C 若 Gc (s)为超前一滞后校正环节，则AM BD 若 Gc (s)为 PID 校正环节，则A=0 ,B0第二部分非选择题、填空题 ( 本大题共5 小题，每小题2 分，共 10 分)31.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。32. _瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始专_ 状态到最终状态状态的响应过程。33.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。K34.034 型系统 G(s)在单位阶跃输入下

20、 ,稳态误差为0,在单s(s 2)位加速度输入下，稳态误差为_。35.频率响应是系统对正弦输入的稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。三、简答题 ( 共 16 分)1 一36. 二阶系统的传递函数为匕，试在左图中标出系统的特征根在S 平面上的位置 ,s s 1在右图中标出单位阶跃曲线。(叮叮小文库7-1L b N *.? .叮叮小文库解：n 12 n 10.537.时域动态性能指标有哪些？它们反映系统哪些方面的性能? 解： td 延迟时间tr 上升时间tp峰值时间M p 超调量ts调节时间td、tr、tp 、ts 反映系统的快速性M p 反映系统的相对稳定性。38.简述相位裕量的定义、计算

21、公式，并在极坐标上表示出来。解：定义：是开环频率特性幅值为1 时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交点的连线与负实轴的夹角。计算公式：180( c )在极坐标下表示为39. 简述串联相位超前校正的特点。解： .相位超前校正特点： 增加相位余量，提高稳定性增加幅值穿越频率c，提高快速性 增加高频增益 ( 或高通滤波器 ) ，抗干扰能力下降。叮叮小文库四、计算题（本大题共6 小题，共 44 分）40.（ 7 分）机械系统如图所示，其中，外力f（ t）为系统的输入，位移x（t）为系统的输出 ,为小车质量， k 为弹簧的弹性系数， B 为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数（忽略小车与地面的

22、摩擦）解：系统的微分方程为f(t) 哙 Kx(t)d2xm 2dt 2d2xdxm 2际Kx(t) f(t)dt2拉氏变换得：（零初始条件）ms 2X(s) BsX(s) KX (s) F(s)X(s)12F(s) ms Bs KCs) 及 P(s)41. （ 7 分）已知系统结构如图，试求传递函数R(s) N(s)解：丄 ! G2H 1,L2GGH212P1G1G21C(s)G1G2R(s)1G2H1 G1G2H2R111G2H1C(s)1G2H1N （s） 1 G 2 H1 G 1G2H 242. （ 7 分）系统如图所示，r（t） 1t 为单位阶跃函数，试求:叮叮小文库1一 22. Mp

23、 e100% 16.5%33? 、ts0.5 23(s)n1.系统的阻尼比和无阻尼自然频率24nS(S 2)S ( S 2 n)0.52.动态性能指标：超调量M p 和调节时间ts（5)43.（ 8 分）如图所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下ess 44 Kv 5444. （7 分）已知开环最小相位系统的对数幅频特性如图所示。1. 写出开环传递函数 G（s 的表达式；叮叮小文库1001.G(s)sss(s 0.01)(s 100)S01）（ 而1）K20 Ig 80dBK 1002?概略绘制系统的乃奈斯特图。45.幅值裕量 kg解：系统的开环传递函数为G(s) - W(s)1W(s)

24、 s 1|G(j c)|1，解得 c1180 (c )180 tg1c 18060120Kg叮叮小文库2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷2005 年下半年高等教育口学考试全国统一命 题考试机械工程控制基础试卷（课程代码2240）本试巻分为两部分 , 第一部分为选择题讥页至 3 页，第二部分为非选择页; 迭择题 30 分 非选择題 70 分。满分 100 分；考试时间为 150 分钟。Jg.4页至7 页，共7总分題号一三四核分人題分30202030复査人得分第一部分选择题（共30 分）得分 评卷人 复査人一再单项选择通（本大10 扶乃小題，每小题 2 分共 30分】在毎小通列出的

25、四个备选项中只有一个是符合题目耍求的，请将茸代码填 写在题 后的括 号内 - 错选 r 峯送或未选均 无分。L 作为控制系统?一般A- 开环不振荡&闭环不掘荡C. 开环定振荡D ? 闭环 ?定振荡2-已知二卄：切 其反变换为/ “）=叮叮小文库1 + I + G t )1 + (J)GjrfGlG(】-G)D.1-C1+-4* 已知系统的单位脉冲输入时的响应为呂=0.1（ 1则系统的传递函数是B.0.1C. 0. 1(55.控制系统（如图）的稳态误差表达式为J =GS)HCS)r DH MV，1 + G(J)A/( J)* 腆十 SH(d)一系统在干扰单独作用下的溟差函數咼匕）=- 苗為 ,

26、在输人信号单独作用下的溟差函数 Eg 二： *?巴、则系统总的穂态逞菱5（ J+3J+3）B. 0C -1D. t?二阶欠阻尼系统的性能指掠: 上升时间、峰值时间和调離时间?反映了泵统的A, 稳定性R* 响应的快連性C.精度D,相对稳定性某一系统的稳态加速度馆差为一常数侧此系统是墓紀A.0 型B.有一积分环节的C* II型D.没有积分环节的某控制元件的对数幅頻特性曲线（如图），则它的传递函数为口打-A gR 2O7T7严0 1n0? gU08+10.洛+1（ 230）机械工程控制基础试卷第2 页（共 7 JI ）叮叮小文库10.幅相频率特性曲线与对数频率特性曲线的关系是】k 幅相频率特性曲线上

27、的单位圆相当于对数频率特性曲线上的-20 分贝线兔福相频率特性曲线上的单位圆相当于对数频率特性曲线上的+20 分贝线G 幅相频率特性曲线上的单位圆相当于对数频率特性曲线上的零分贝线D? 幅相频率特性曲线上的单位圆相当于对数频率特性曲线上的+ 1 分贝线11 已知系统的开环传递函数为一_ ?则系统的开环増益以及型次为s (0. I J + I )(5i +4】九 25型B. (X) t n 翹G 100, I 型D. 25,0 型12-设系统开环传递函数为C( J) = 1 +G3 鸡其】A 帳相特性曲线媳一条与虚轴平行的直线，所以闭环是稳定的B. 帳相特性曲线是一条与实轴平行的直线，所以闭环是

28、稳定的G 福相特性曲线是一条与虚轴平行的直线, 所以闭环是不稳定的D? 幅相特性曲线是一条与实轴平行的直线* 所以闭环是不稳定的13* 设单位反慷系统的开环传递函数为C( J) =/ j + 1)( j + 2)K 值的范围是则系统稳宦时的开环増益【】A? 0K6C?1K2D.0K-1 九传递函数表示系统_ ，与外界输入无关。18-型如两 F 绘亍 7（ 丈 1）的典型环节称为_ 环节。19.当时间趋于无穷大时，系统的输出称为o20.若二阶系统的无肌尼振荡频率为叫，当系统发生阻尼振荡时，其振荡频率为_21 对于线性系统 ?当在其输人 端加一 个正弦信号时 . 输出端得到的稳态响应的幅值和相位娶

29、改变，而 _ 不发生变化。22* 系统频率待性为2 土在伯德图上，幅值裕_ 幅值距零分贝线的距离。24* 系统在一下的稳态误差?反映了系统抗干扰的能 齐 25* 顺懺校正的特点是在_ 就对它进行近似补偿。得分评卷人复査人三、简答 IS（本大壓共 5 小题 , 毎小题 4 分共 20 分）26.典型二阶系统阻尼比0 1 时，试问闭环极点分布如何？单位阶跃响应的特征是什么？（ 230） 机械工程控制基础试卷第4 页（共 7 页）叮叮小文库27.巳知系统开歼传递函数C(s)= s(1 +ir 其中 K 为开环堆益 * T 为时间常数口试问；当r(t) =1时 , 要减小系统稳态误差J 应调整哪个参数

30、，为什么？2S.当 G 】( 叮 =y 时* 试说明 Bode 图 LJG 和匚亦以及的 ( 亦和业 ( 血的关系口当单位反惯系统开环传递函数为C( a) = $ 兰 其中“均为大于0 的常数，试问要29.9B * 8/棵证系统稳定时上应满足什么条件？36 简述串联超前校正环节的作用是件么?(230)机拡工程控制基础拭卷第刍页( 共 7 页)得分评卷人 复査人四、综合应用题 ( 本大题共4 小题 33 毎小履 7分.32、34毎小题 8分，共 30分 )叮叮小文库31.系统结构如图，试求紹，鵲32. 系统结构如图(1) 试求系统稳定时 K 值范围 :(2) 当 K = 10,r(t) 时求稳态误差 .C(s)(230)机械工程控制基础试程第6 页 ( 共 7 页 )叮叮小文库33* 单位反