机械工程控制基础试卷

1、机械控制试卷一、填空题（10分）1、对控制系统的基本要求有：系统的稳定性，响应的快速性，响应的准确性。2、凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统，线性系统的一个最重要特性就是它满 足叠加原理。3、 一阶系统在理想的单位脉冲函数在作用下，其响应函数为t二丄eTT4、 系统的误差是由瞬态误差和稳定误差两部分组成的。5、最大超调量和振荡次数反应了系统的稳定,_6、 系统稳定的充要条件是系统的全部特征根都有负实部。二、判断题（10分）1、系统的误差是以系统的输入端为基准来定义的，而系统的偏差是以系统的输出端为基准来定义的。（X）2、 系统的时间响应按振动性质分为自由响应和零输入响应。（X）3、 最

2、大超调量 Mp即与阻尼比有关，又与无阻尼固有频率有关。（V）4、 对于单位反馈系统，稳态偏差等于稳态误差。（V）5、 谐振带越宽，反应速度越快。（V） 三、简答题（15分）1什么是时间响应？时间响应由哪两部分组成？答：时间响应是指系统的响应在时域上的表现形式，或系统地动力学方程在一定初始条件下的解。按响应的来源分为：零输入响应，零状态响应。按响应的性质分为：强迫响应，自由响应。2、什么是频率特性？线性系统在谐波输入作用下，其稳态输入与输出的幅值比是输入信号的频率的函数，称其为系统的幅频特性稳态输出信号与输入信号的相位差：（）（或称相移）也是 的函数，称其为系统的相频特性幅频特性A（）和相频特性

3、：（）总称为系统的频率特性3、什么是相位裕度？什么幅值裕度？在为剪切频率Oc （c >0）时，相频特性<GH距-180 °线的相位差值 Y称为相 位裕度当为相位交接频率 国g（C0g>0）时，开环幅频特性 G（jg）H（j®g j）的倒数称为系统的幅值裕度Kg。四、计算题1、已知系统的动力学方程式如下（10分）yt+3yt 6y t 4ytdt=4rt求出它的传递函数Y(s)/R(s)。解：(S 2 +3 S +6+ 4) Y(s)=4 R(s) S4S32S 3S 6S 44Y(s) /R(s)=-24S 3S 6S2、X。(s) / X i (s)。(

4、10 分)求出图1所示系统的传递函数GG2 Gj!qq 比Hi/G3gg2g31 十,Gt + G°H、3、由试图所示f t施加一个3N的阶跃力,求出质量m ,阻尼系数c,弹簧进度系数k。 （15kO ® （b）响陶曲线图仪）机械系统解:由图可得传递函数为G s 2ms 十 cs +k由laplace的终值定理可得x ： ：- lim xo t = lim X 0 s、rs_=lim s*s )02ms 亠cs亠k s*331 .0k解k=3Xo t 一 x。：Xo ：100%"-.-2可得= 0.6将tp =2，= 0.6代入t可得n =96又因为 'n

5、所以m=0.78=Cm可得c=1.834、已知系统的特征方程 B s = 2s4 - s3 - 3s2 - 5s 10 =0，判断系统的稳定性。（15分）由Routh判断表可得因为有两次符号变换，所以系统不稳定。5、已知开环频率特性G(j JH (j )，分析系统的稳定性。(1 j -)(1 j2 .)(1 j3 .)(15分)解：G (j 3)H (j3 )在s平面右半平面无极点，即 P=0G(j )H(j )10(1 j J(1 j2 .)(1 j3 .)10260 .(1 )_j(1 )(1 4 - )(19 -)10 G(j 时)H(jco)=厂(1 . 2 2 (1 )(14 )(19 .)(14 .2)(19 .2) 2/G(j；：,)H (j；r) =0arctanarctan 2；r a