机械工程控制基础考习题版2

1、控制基础填空题(每空1分，共20分)线性控制系统最重要的特点是能够应用_叠加_原理，而非线性控制系统则不能够。2反响控制系统是依照输入量和_反响量_的误差进行调治的控制系统。3在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差4当且仅当闭环控制系统特点方程的全部根的实部都是ess=_。_负数_时，系统是牢固的。5.方框图中环节的基本连接方式有串通连接、并联连接和_反响_连接。6线性定常系统的传达函数，是在_初始条件为零_时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。7函数te-at的拉氏变换为(s1a)2。8线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_相频特

2、点_。9积分环节的对数幅频特点曲线是一条直线，直线的斜率为_20_dBdec。10二阶系统的阻尼比为_0_时，响应曲线为等幅振荡。11在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差ess=_0_。120型系统对数幅频特点低频段渐近线的斜率为_0_dB/dec，高度为20lgKp。13位斜坡函数t的拉氏1。s2依照系入量化的律，控制系可分_恒_控制系、_随_控制系和程序控制系。于一个自控制系的性能要求能够概括三个方面：定性、_快速性_和正确性。系的函数完好由系的构和参数决定，与_入量、量_的形式没关。17.决定二系性能的两个重要参数是阻尼系数和_无阻尼自然振率wn。18.系的率特点(j)=R()+j

3、I(),幅特点|G(j)|=R2(w)I2(w)。解析差，将系分0型系、I型系、II型系，是按开函数的_分_数来分的。性系定的充分必要条件是它的特点方程式的全部根均在复平面的_左_部分。21从0化到+，性的率特点极坐在_第四_象限，形状_半_。用域法解析控制系，最常用的典型入信号是_正弦函数_。23二衰减振系的阻尼比的范01。24G(s)=K的称_性_。Ts125系出量的与_出量的希望_之的误差称差。26性控制系其出量与入量的关系能够用_性微分_方程来描述。27牢固性、快速性和正确性是对自动控制系统性能的基本要求。28二阶系统的典型传达函数是wn2s22wnswn2。29设系统的频率特点为G(

4、j)R(j)jI()，则R()称为实频特点。30.依照控制系统元件的特点，控制系统可分为_线性_控制系统、非线性_控制系统。31.对于一个自动控制系统的性能要求能够概括为三个方面：牢固性、快速性和_正确性_。32.二阶振荡环节的谐振频率r与阻尼系数的关系为r=n122。33.依照自动控制系统可否设有反响环节来分类，控制系统可分为_开环_控制系统、_闭环_控制系统。34.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和_对数坐标_图示法。二阶系统的阻尼系数=时，为最正确阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。传达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

5、与输入量的拉氏变换之比。瞬态响应是系统碰到外加作用激励后，从初始状态到最后或牢固状态的响应过程。鉴识系统牢固性的出发点是系统特点方程的根必定为负实根或负实部的复数根，即系统的特点根必定全部在复平面的左半平面是系统牢固的充要条件。K在单位阶跃输入下，稳态误差为0，在单位4.I型系统G(s)s(s2)加速度输入下，稳态误差为。频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特点包括幅频和相频两种特点。若是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)牢固的系统。传达函数的组成与输入、输出信号没关，不过决定于系统自己的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常

6、系统。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达函数有关。若是在系统中只有失散信号而没有连续信号，则称此系统为失散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。10.反响控制系统开环对数幅频特点三频段的划分是以c（截止频率）周边的区段为中频段，该段重视反响系统阶跃响应的牢固性和快速性；而低频段主要表示系统的稳态性能。对于一个自动控制系统的性能要求能够概括为三个方面：牢固性、快速性和精确或正确性。单项选择题：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.反响控制系统是指系统中有()A.反响回路B.惯性

7、环节C.积分环节调治器3.()=1,(a为常数)。saA.LeatB.LeatC.Le(ta)D.Le(t+a)t2e2t=()A.1B.2)3(sC.2D.2)3(s5.若F(s)=41，则Limf(t)=()2st01a(sa)23sA.40已知f(t)=eA.asa1s(sa)(t)=3t20t2B.2D.at,(a为实数)，则Ltf(t)dt=()0B.1a(sa)D.1a(sa)，则Lf(t)=()A.3B.1e2sssC.3e2sD.3e2sss8.某系统的微分方程为5x0(t)2x0(t)x0(t)xi(t),它是()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

8、.某环节的传达函数为G(s)=e2s，它是()A.比率环节B.延时环节C.惯性环节D.微分环节图示系统的传达函数为()A.1RCs1B.RCsRCs1RCs+1RCs1RCs11.二阶系统的传达函数为G(s)=3,其无阻尼固有频率n是4s2s100()A.10B.5C.D.25一阶系统A.KTK的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为()1TsB.KTC.KD.KT2T213.某系统的传达函数G(s)=K,则其单位阶跃响应函数为()Ts1A.1eKt/TB.Ket/TC.K(1et/T)D.(1eKt/T)TT图示系统称为()型系统。015.延时环节G(s)=es的相频特点G(j)等于()A.B.

9、C.D.对数幅频特点的渐近线以下列图，它对应的传达函数G(s)为()A.1+TsB.11TsC.1D.(1+Ts)2Ts图示对应的环节为()TsB.11Ts1+Ts1Ts18.设系统的特点方程为D(s)=s3+14s2+40s+40=0，则此系统牢固的值范围为()A.0B.014D.019.典型二阶振荡环节的峰值时间与()有关。A.增益B.误差带增益和阻尼比D.阻尼比和无阻尼固有频率若系统的Bode图在=5处出现转折(以下列图)，这说明系统中有()环节。A.5s+1B.(5s+1)2C.+1D.11)2(0.2s21.某系统的传达函数为G(s)=(s7)(s2),其零、极点是()(4s1)(s

10、3)A.零点s=,s=3;极点s=7,s=2B.零点s=7,s=2;极点s=,s=3C.零点s=7,s=2;极点s=1,s=3D.零点s=7,s=2;极点s=,s=322.一系统的开环传达函数为3(s2),则系统的开环增益和型次依次s(2s3)(s5)为()A.0.4，B.，C.3，D.3，23.已知系统的传达函数G(s)=Kets，其幅频特点G(j)应为1Ts()A.KeB.K1T1eTC.K22eD.K1T21T2224.二阶系统的阻尼比，等于()系统的粘性阻尼系数临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比系统粘性阻尼系数的倒数25.设c为幅值穿越(交界)频率，(

11、c)为开环频率特点幅值为1时的相位角，则相位裕度为()A.180(c)B.(c)C.180+(c)D.90+(c)26.单位反响控制系统的开环传递函数为G(s)=4，则系统在s(s5)r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为()A.10B.5C.444527.二阶系统的传达函数为G(s)=212ns2sn0在02时，其无阻2尼固有频率n与谐振频率r的关系为()A.nrD.两者没关28.串通相位滞后校正平时用于()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.以下串通校正装置的传达函数中，能在频率c=4处供应最大相位超前角的是()A.4s1B.s1C.01

12、.s1D.0.625s1s14s10.625s101.s1从某系统的Bode图上，已知其剪切频率c40，则以下串通校正装置的传达函数中能在基本保持原系统牢固性及频带宽的前提下，经过合适调整增益使稳态误差减至最小的是()A.0.004s1B.0.4s1C.4s1D.4s10.04s14s110s10.4s1单项选择题(每题1分，共30分)二、填空题(每题2分，共10分)系统的稳态误差与系统开环传达函数的增益、_和_有关。2.一个单位反响系统的前向传达函数为K，则该闭环系统的特点5s2s34s方程为_开环增益为_。3.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、_和_有关。极坐标图(Nyqu

13、ist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_。系统传达函数只与_有关，与_没关。填空题(每题2分，共10分)1.型次输入信号+5s2+4s+K=0，K3.误差带无阻尼固有频率4分贝线180线5.自己参数和结构输入1线性系统和非线性系统的根本差异在于(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令线性定常系统传达函数的分母多项式为零，则可获取系统的(B)A代数

14、方程B特点方程C差分方程D状态方程3时域解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达函数为G(s)=10，该系统为s(s1)(s2)（B）A0型系统BI型系统CII型系统DIII型系统5二阶振荡环节的相频特点()，当时，其相位移()为(B)A-270B-180C-90D0依照输入量变化的规律分类，控制系统可分为(A)恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统反响控制系统、前馈控制系统前馈反响复合控制系统最优控制系统和模糊控制系统连续控制系统和失散控制系统7采用负反响连接时，如前向通道的传达函数为G(s)，反响通道的传达函数为H

15、(s)，则其等效传达函数为(C)AG(s)B11G(s)1G(s)H(s)CG(s)DG(s)G(s)H(s)G(s)H(s)118一阶系统G(s)=K的时间常数T越大，则系统的输出响应达到Ts+1稳态值的时间(A)A越长B越短C不变D不定9拉氏变换将时间函数变换成D）A正弦函数B单位阶跃函数C单位脉冲函数D复变函数10线性定常系统的传达函数，是在零初始条件下D）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若某系统的传达函数为G(s)=K，则其频率特点的实部R()Ts1是（A）AKB

16、-K2T22T211CKD-K1T1T12.微分环节的频率特性相位移()=(A)A.90B.-90C.0D.-18013.积分环节的频率特性相位移()=(B)A.90B.-90C.0D.-180传达函数反响了系统的动向性能，它与以下哪项因素有关？（C）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系统特点方程式的全部根均在根平面的左半部分是系统牢固的(C)A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为B）A.a1y

17、1(t)+y2(t)B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)I型系统开环对数幅频渐近特点的低频段斜率为（B）A.-40(dB/dec)B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec)D.+20(dB/dec)18.设系统的传达函数为G(s)=25，则系统的阻尼比为s25s25（C）A.25B.5C.1219正弦函数sint（B）A.s1B.s22C.sD.1s2222s1的拉氏变换是20二阶系统当01时，若是增加，则输出响应的最大超调量%将（B）A.增加B.减小C.不变D.不定21主导极点的特点是（D）A.距离实轴很远B.距离实轴很近C

18、.距离虚轴很远D.距离虚轴很近22余弦函数cost的拉氏变换是（C）A.1B.sC.sD.s22s221s2223设积分环节的传达函数为G(s)=1，则其频率特点幅值M()=s（C）A.C.K1B.D.K21224.比率环节的频率特点相位移()=(C)25.奈奎斯特牢固性判据是利用系统的(C)来判据闭环系统稳定性的一个鉴识准则。A.开环幅值频率特点B.开环相角频率特点C.开环幅相频率特点D.闭环幅相频率特点26.系统的传达函数(C)与输入信号有关与输出信号有关完好由系统的结构和参数决定既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关27.一阶系统的阶跃响应，(D)A.当时间常数T较大时有振荡B.当时

19、间常数T较小时有振荡C.有振荡D.无振荡二阶振荡环节的对数频率特点相位移()在(D)之间。和90和90和180和180某二阶系统阻尼比为，则系统阶跃响应为(C)A.发散振荡B.单调衰减C.衰减振荡D.等幅振荡二设有一个系统如图1所示，k1=1000N/m,k2=2000N/m,D=10N/(m/s)，当系统碰到输入信号xi(t)5sint的作用时，试求系统的稳态输出xo(t)。(15分)xiK1DKxo2解：Xosk1Dsk1k20.01s1Xisk1k2Ds0.015s尔后经过频率特点求出xot0.025sint89.14三一个未知传达函数的被控系统，组成单位反响闭环。经过测试，得知闭环系统

20、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)(2)若是用主导极点的看法用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传达函数；(5分)17/80.55tO25ms解：（1）K07，K071K08(2)Xos7Xis0.025s8四已知开环最小相位系统的对数幅频特点如图3所示。(10分)写出开环传达函数G(s)的表达式；(5分)2.大体绘制系统的Nyquist图。(5分)1G(s)K100sss(s0.01)(s100)s(1)(1)0.0110020lgK80dBK1002五已知系统结构如图4所示,试求：(15分)1.绘制系统的信号流图。(5分)求传达函数Xo(s

21、)及Xo(s)。(10分)Xi(s)N(s)N(s)Xi(s)+G1(s)+G2(s)+Xo(s)-H1(s)H2(s)L1G2H1,L2G1G2H2P1G1G211Xo(s)G1G2Xi(s)1G2H1G1G2H2P1111G2H1Xo(s)1G2H1N(s)1G2H1G1G2H2六系统如图5所示，r(t)1(t)为单位阶跃函数，试求：(10分)1.系统的阻尼比和无阻尼自然频率n。(5分)2.动向性能指标：超调量M和调治时间ts(5%)。(5分)p142nS(S2)s(s2n)20.52n22Mp12e100%16.5%333(s)ts0.52n七如图6所示系统，试确定使系统牢固且在单位斜坡

22、输入下ess2.25时，K的数值。(10分)D(s)s(s3)2Ks36s29sK0由劳斯判据：s319s26Ks154K0s06K第一列系数大于零，则系统牢固得0K54又有：ess9K可得：K44K54八已知单位反响系统的闭环传达函数(s)2，试求系统的相位裕s3量。(10分)解：系统的开环传达函数为G(s)W(s)221，解得c|G(jc)|21c180(c)180tg1c1W(s)三、设系统的闭环传达函数为22，试求最大超调量Gc(s)=s2nsn=%、峰值时间tp=秒时的闭环传达函数的参数和n的值。解：%e12100%=%=tp=n12n=314.stp120

23、.210.62四、设一系统的闭环传达函数为Gc(s)=222，试求最大超调量ns2nsn=5%、调整时间ts=2秒(=时的闭环传达函数的参数和n的值。解：%e12100%=5%=ts=32nn=rad/s五、设单位负反响系统的开环传达函数为Gk(s)25s(s6)求（1）系统的阻尼比和无阻尼自然频率n；（2）系统的峰值时间tp、超调量、调整时间tS(=；25s(s6)2525解：系统闭环传达函数GB(s)s(s6)25s26s25251s(s6)与标准形式比较，可知2wn6，wn225故wn5，0.6又wdwn12510.624tp0.785wd40.6122100%e10.6%e100%9.

24、5%41.33tswn六、某系统以以下列图所示，试求其无阻尼自然频率n，阻尼比，超调量，峰值时间tp，调整时间ts(=。解：对于上图所示系统，第一应求出其传达函数，化成标准形式，然后可用公式求出各项特点量及瞬态响应指标。100Xoss50s41002s22Xis1000.02s50s40.08s0.0414s50s与标准形式比较，可知2wn0.08，wn20.04n0.2rad/s0.20.2%e12e10.2252.7%tp16.03sn120.210.2244100sts0.20.2n七、已知单位负反响系统的开环传达函数以下：100GK(s)2)s(s求：(1)试确定系统的型次v和开环增益

25、K；2）试求输入为r(t)13t时，系统的稳态误差。解：（1）将传达函数化成标准形式10050GK(s)s(0.5s1)s(s2)可见，v1，这是一个I型系统开环增益K50；（2）谈论输入信号，r(t)13t，即A1，B3AB1300.060.06依照表34，误差essKV1501Kp八、已知单位负反响系统的开环传达函数以下：2GK(s)s2(s0.1)(s0.2)求：(1)试确定系统的型次v和开环增益K；（2）试求输入为r(t)52t4t2时，系统的稳态误差。解：（1）将传达函数化成标准形式2100GK(s)1)(5s1)s2(s0.1)(s0.2)s2(10s可见，v2，这是一个II型系统

26、开环增益K100；（2）谈论输入信号，r(t)52t4t2，即A5，B2,C=4ABC524000.040.04依照表34，误差essKVKa11001Kp九、已知单位负反响系统的开环传达函数以下：20GK(s)(0.2s1)(0.1s1)求：(1)试确定系统的型次v和开环增益K；（2）试求输入为r(t)25t2t2时，系统的稳态误差。解：（1）该传达函数已经为标准形式可见，v0，这是一个0型系统开环增益K20；（2）谈论输入信号，r(t)25t2t2，即A2，B5，C=2ABC2522依照表34，误差essKVKa12000211Kp十、设系统特点方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0试用

27、劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识该系统的牢固性。解：用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有24001350402400135120223142032342254141204535(12)600所以，此系统是不牢固的。十一、设系统特点方程为s46s312s210s30试用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识该系统的牢固性。解：用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有4161000112300610001123602612110620361210663101105120433351215360所以，此系统

28、是牢固的。十二、设系统特点方程为s45s32s24s30试用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识该系统的牢固性。解：用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识，a4=1，a3=5，a2=2，a1=4，a0=3均大于零，且有54001230405400123150252146035245534145104333(51)1530所以，此系统是不牢固的。十三、设系统特点方程为2s34s26s10试用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识该系统的牢固性。解：（1）用劳斯-赫尔维茨牢固判据鉴识，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有41026004112340462122046144012160所以，此系统是牢固的。十四、设

29、系统开环传达函数以下，试绘制系统的对数幅频特点曲线。G(s)30s(0.02s1)解：该系统开环增益K30；有一个积分环节，即v1；低频渐近线经过（1，20lg30）这点，斜率为20dB/dec；有一个惯性环节，对应转折频率为w1150，斜率增加0.0220dB/dec。系统对数幅频特点曲线以下所示。L()/dB20lg30-20dB/dec0150-40dB/dec十五、设系统开环传达函数以下，试绘制系统的对数幅频特点曲线。G(s)100s(0.1s1)(0.01s1)解：该系统开环增益K100；有一个积分环节，即v1；低频渐近线经过（1，20lg100）这点，即经过（1，40）这点斜率为2

30、0dB/dec；有两个惯性环节，对应转折频率为w1110，w21，斜率0.11000.01分别增加20dB/dec系统对数幅频特点曲线以下所示。L()/dB40-20dB/dec-40dB/dec0110100-60dB/十六、设系统开环传达函数以下，试绘制系统的对数幅频特点曲线。G(s)0.1s1解：该系统开环增益K1；无积分、微分环节，即v0，低频渐近线经过（1，20lg1）这点，即经过（1，0）这点斜率为0dB/dec；有一个一阶微分环节，对应转折频率为w1110，斜率增加0.120dB/dec。系统对数幅频特点曲线以下所示。L()/dB20dB/dec010十七、以以下列图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。解：十八、以以下列图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。H1R(S)一C(S)G1G2一H2解：H1/G2R(S)一C(S)G1G2一H2H1/G2R(S)一G2C(S)G11+G2H2H/G21R(S)一12C(S)GG1+G2H2R(S)G1G2C(S)1+G2H2+G1H1十九、以以下列图所示，