历年机械工程控制基础试题及答案

1、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一是（）A.系统已定，输入不确定，求系统的输出B.系统已定，输入已知，求系统的输出（响应）C.系统已定，规定系统的输入D.系统不定，输入已知，求出系统的输出（响应）2.f如图所示则L为（）A. 1e-,严）sIIB. -c2=02D.%+GH(S)SC. -e-D.七3.已知F（s尸1s(s+1)，则L1F(s)为()4.已知F（s尸L若F（s尸丁，则触）卜-8=式）s-+2s+lA.-B.lC.-D.

2、0235 .下列系统中为线性系统的微分模型为：（）会学智。二智B.163l+12%支dt2dt+24x0(t)=x|(t)d-x0、.dx。016(厂+12出一dt+24x0(t)=xx(t)D.16do(t)dt2+241ii(t)x0(t)=x1(t)6 .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箱为1C.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（）AG(S)H(S)1+G(S)H(S)C.1+G(S)H(S)G(S)H(S)D.1-G(S)8.二阶系统的传递函数为(s+0.5)(s+4)，则系

3、统增益为（）A.10B.O.5C.4D.59 .若系统的单位脉冲响应为则系统的传递函数为，（s+2s+1s2+2s+1s+210 .某系统的传递函数为（s+i；s+2）系统的零极点为（）A.极点si=-l,s?=-2，零点S3=5B.极点Si=l,s：=2C.极点Si=-1,S2-2D.极点sl1,sl2,零点sj=-511 .卜.列信号中，哪个用来定义二阶系统的瞬态响应指标（）D.单位正弦A.单位阶跃B.单位脉冲C.单位斜坡12 .系统如图，其稳态误差定义为（）A.e：c=lunSG(S)s-oB.e：=hmte(t)二一C.e：.=hme(t)D.e-:=lime(t)t-M)13 .某系

4、统传函数为G（s）=,则转角频率为（）S+TA.-B.tC.k/TDkxT14 .控制系统中（）A.系统型次越高，增益K越大，系统稳定误差越大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

5、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.增大系统的增益C.减小输入信号19.所谓校正（又称补偿）是指（A.加入PID校正器C.使系统稳定D.使用开环系统B.在系统中增加新的环节或改变某些参数D.使用劳斯判据20二阶振荡环节G（s尸-_空-的幅频特性（S-+23ns+3；A.U越大，谐振峰越高C.3n越小，谐振峰越高二、填空题（每空0.5分，共10分）B.U越小，谐振峰越高D3”越大，谐振峰越高21 .闭环系统是

6、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。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o也即稳定系统的全部根Si均应在更平面的O28 .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）

7、?什么是闭环控制系统？30 .（5分）单位反馈系统的前向通道传递函数为Gk（s）-r,a、b、c为大于。的常数。s（bs+l）（cs+l）（1）试写出静态误差系数&、R.和（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（共40分）33 .（6分）某系统方框图如卜，求使系统稳定的f值范伟I。34 .（6分）写出图示系统的传递函数，并写出系统的3n和C。35 .（6分）化简下列方框图，并写出传递函数。36 .（6分）某系统如图试求该系统的

8、峰值时间、最大超调最（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尸-（2s+l）（s+l）试求闭环的Mi.3r和3d1000（+1）38 .（8分）已知系统开环传递函数为G（s）四s（-+1）（+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第一部分选择题一、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（

9、A）A: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B.开环系统的输入时系统无控制作用，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2.若ft)=0,0t5一5则.)=(B)eA.Sb1C.-s3.已知f(t)=05t+l,其Lf(t)=(C)A.s+0.5s2B.0.5s211C.r+-2s-s1D.2s4.卜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（D）5sA.-s2+251C.s-2B.-s-+161D.s+25.若f(t)=te-,则Lf(t)=(B)1A.s+21B.(

10、s+2尸1C.s-21D.(s-2)6 .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+l10C.2s(5s+1)D.2sC(s)8.二阶系统的极点分别为4=-05s2=-4,系统增益为5,则其传递函数为（D）A.(s-0.5)(s-4)B.(s+0.5)(s+4)5(s+05)(

11、s+4)10(s+0.5)(s+4)9.某系统的传递函数为G（s）=二，则该系统的单位脉冲响应函数为（As+2A.5e7tB.5tC.5ezt5D.-t10.二阶欠阻尼系统的上升时间l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.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间11.系统类型入、开环增益K对系统稳态误差的影响为（A）开环增益K越大，系统稳态误差越小A.系统型次入越高,B.系统型次入越低,C.系统型次入越高,D.系统型次入越低,开环增益K越大,开环增益K越小,开环增益K越小,系统稳

12、态误差越小系统稳态误差越小系统依公层差越小A.与K有关C.与T有关12.一系统的传递函数为G（s）=N-,则该系统时间响应的快速性（CTs+1B,与K和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)s(2s+3)(s+2)，则该系统为（CA.0型系统，开环增益为8B.I型系统，开环增益为8C.I型系统，开环增益为4D.0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（B）A.单位脉冲函数B.单位阶跃函数C.单位正弦函数D.单位斜坡函数215 .二阶系统的传递函数为G（S）=:，当K增大时，其（C）Ks+2s+1A.无

13、阻尼自然频率8。增大，阻尼比1增大B.无阻尼自然频率8。增大，阻尼比&减小C.无阻尼自然频率8。减小，阻尼比自减小D.无阻尼自然频率。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S平面左半平面C.系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S平面右半平面D.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S平面右半平面17. 一系统的传递函数为G(s)=里，则其截止频率COb为(A)s+2A.2rad/sB.0.5rad/sC.5rad/sD.10rad/s18. 一系统的传递函数为G(s)=-,则其相位角(p(co)可表达为

14、(B)s(Ts+1)A. -tg-TcoB.-900-tgTTC.90-tg-1TcoD.tg-1Tco219 .一系统的传递函数为G(s)=，当输入t(t)=2sui2t时，则其稳态输出的幅值为(A)s+2A.V2B.V2/2C.2D.420 .延时环节其相频特性和幅频特性的变化规律是(D)A.p(3)=90,L(3)=0dBB. p(3)=-L(co)=1dBC. 1D.K-1A.K0C.0KB0B.若GJs）为滞后校正环节，则AB0C.若Gds）为超前一滞后校正环节，则ArBD.若Gds）为PID校正环节，则A=0,B0第二部分非选择题二、填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）3

15、1 .传递函数的定义是对付线性定常系统，在初始条件为零的的件卜，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，从初始状态状态到最终状态_状态的响应过程。33 .判别系统统定性的出发点点系统特征方程的根必须为负实根或负实部的的数根,即系统的特征根必须全部在更平面的左半平面平系统稳定的充要条件。s(s+2)34 .034.1型系统G（S）=在单位阶跃输入下，稳态误差为0,在单位加速度输入下，稳态误差为835 .频率响应是系统对一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）36 .二阶系统的传递函数为二试在左图中标出系统的特征根在

16、S平面上的位置.在右图中标出单位阶跃曲线。解：37 .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Mp超调量ts调节时间td、tr、tp、ts反映系统的快速性Mp反映系统的相对稳定性。38 .简述相位裕量丫的定义、计算公式，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网交点的连线与负实轴的夹角。计算公式：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y,提高稳定性增加福值穿越频率吗，提高快速性增加高频增益（或高通滤波器），抗干扰能力卜降。四、计算题（本

17、大题共6小题,共44分）40 .（7分）机械系统如图所示，其中，外力尤）为系统的输入，位移x（t）为系统的输出，m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（忽略小车与地面的摩擦）。解：系统的微分方程为拉氏变换得：（零初始条件）41 .（7分）已知系统结构如图，试求传递函数毁及型R（S）N（S）解：.L=-G、H”L、=-GG.H,&A.B.42 .(7分)系统如图所示，为单位阶跃函数，试求:1. 二4_戴S(S+2)s(s+2$jton)2.动态性能指标：超调最Mp和调节时间t：(b=5)2. Mp=ex100%=16.5%43.(8分)如图所示系统，试确定使系

18、统稳定且在单位斜坡输入卜&2；,则L皿气C)B.2D.86 .已知f(t)=eK(a为实数)，则Lf(t)dt=(8 .某系统的微分方程为5r(t)+2x(t)x=x4t),它是(C)A.线性系统B.线性定常系统C.非线性系统D.非线性时变系统9 .某环节的传递函数为G(sKf,它足(B)A.比例环节B.延时环节C惯性环节10 .图示系统的传递函数为(B)A.RCs+1RCsB.RCs+1C.RCs+lcRCs+1D.RCsD,微分环节B.5C.2.5D.2512.一阶系统1+Ts的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为（11二阶系统的传递函数为G（s尸，其无阻尼固有频率3fl是（B）4s2+s+

19、100B.KTC.7T2A,93T14.图示系统称为(A.0B. IC. IID. IIIB.TB）型系统。C.K(l-etT)15 .延时环节G(s)-e：A.TG)C.900D.1816 .对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数6）为（D）A.1+TsD.(1+Ts):17 .图示对应的环节为(C)A. TsB. 1+TsC. 1+TsD.Ts18.设系统的特征方程为D-s3+14s2+40s+40t=0,则此系统稔定的t值范闱为（BA.T0C.t14D. t(3jC.1800+6(3B.6(3。)D.90,+6(3。)26 .单位反馈控制系统的开环传递函数为G（s尸s(s+5)，

20、则系统在Rt尸2t输入作用卜，其稳态误差为（A）A,山4D.027二阶系统的传递函数为G（s）=-,在ovCV-+2Ccons+co;立时,2其无阻尼固有频率3n与谐振频率1的关系为（C）A.3n3工D.两者无关28.串联相位滞后校正通常用于（B）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3c7处提供最大相位超前角的是（D）A.4s+ls+1B.s+14s+lCO.ls+10.625s+1D.0.625s+l0.1s+l30 .从某系统的Bode图上，已知其剪切频率3c弋40,则下列串联校正装置的传递函数中能

21、在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提卜，通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是（B）、0.004s+1，0.04s+1-0,4s+1B.4s+lC.4s+l10s+le4s+lD.0.4s+1二、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二一，则该闭环系统的特征方程为开s3+5s-+4s环增益为03 .二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间G与阻尼比、和有关。4 .极坐标图（Nyquist图）9对数坐标图（Bode即之间对应关系为：极坐标图上的单位圆时应于Bode图上的:极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的05 .

22、系统传递函数只与有关，与无关。三、简答题（共16分）1 .（4分）己知系统的传递函数为求系统的脉冲响应表达式。s+4s+32 .（4分）已知单位反馈系统的开环传递函数为试问该系统为几型系统。系统的单位阶跃响应稳态值为多少？3 .（4分）已知二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如下，如果将因尼比增大（但不超过1），请用文字和图形定性说明其单位阶跃响应的变化。4 .（4分）已知各系统的零点（0）、极点（x）分布分别如图所示，请问各个系统是否有非主导极点,若有请在图上标出。四、计算题（本大题共6小题，共44分）1 .（7分）用极坐标表示系统一;的频率特性（要求在3f8、3=0、3=3n等点准确表4s*+2s+l示，其余定性画出）。2 .（7分）求加卜.系统R对C的传递函数，并在图上标出反馈通道、顺馈通道。3 .（6分）己知系统的调节器为问是否可以称其为PID调节器，请说明理由。4 .（8分）求如图所示机械网络的传递函数，其中X为输入位移，Y为输出位移。5