机械控制工程基础复习题及参考

.一、单项选择题：1.某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为DA.发散振荡B.单调衰减C.衰减振荡D.等幅振荡2．一阶系统G(s)=K的时间常数T越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间BTs+1A．越长B．越短C．不变D．不定3.传达函数反响了系统的动向性能，它与以下哪项要素有关？CA.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4．惯性环节的相频特征()，当时，其相位移( )为CA．-270°B．-180°C．-90°D．0°5．设积分环节的传达函数为G(s)=1，则其频率特征幅值M( )=CsA.KB.K2C.1D.12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(t)+ay(t)A.ay1(t)+y(t)B.a1y11222C.a1y1(t)-a2y2(t)D.y1(t)+a2y2(t)7．拉氏变换将时间函数变换成DA．正弦函数B．单位阶跃函数C．单位脉冲函数D．复变函数8．二阶系统当0<<1时，假如减小，则输出响应的最大超调量%将AA.增添B.减小C.不变D.不定9．线性定常系统的传达函数，是在零初始条件下DA．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10．余弦函数cost的拉氏变换是CA.1B.ss22C.sD.12222ss微分环节的频率特征相位移θ(ω)=AA.90°B.-90°C.0°D.-180°12.II型系统开环对数幅频渐近特征的低频段斜率为AA.-40(dB/dec)B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec)D.+20(dB/dec)13．令线性定常系统传达函数的分母多项式为零，则可获得系统的Bword范文.A．代数方程B．特色方程C．差分方程D．状态方程14.主导极点的特色是DA.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近15．采纳负反响连接时，如前向通道的传达函数为G(s)，反响通道的传达函数为H(s)，则其等效传达函数为CA．G(s)B．1G(s)11G(s)H(s)C．G(s)D．G(s)G(s)H(s)G(s)H(s)11二、填空题：1．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__相频特征__。2．积分环节的对数幅频特征曲线是一条直线，直线的斜率为__-20__dB／dec。3．对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳固性、__快速性__和正确性。。4．单位阶跃函数1（t）的拉氏变换为1。0s5．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为01。6．当且仅当闭环控制系统特色方程的全部根的实部都是__负数__时，系统是稳固的。7．系统输出量的实质值与_输出量的希望值__之间的偏差称为偏差。8．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态偏差ess=_____。9．设系统的频率特征为G(j)R(j)jI( )，则I()称为虚频特征。10.用频域法解析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数_。线性控制系统最重要的特征是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不可以。12.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。解析稳态偏差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统，这是按开环传达函数的__积分__环节数来分类的。14.用频率法研究控制系统时，采纳的图示法分为极坐标图示法和__对数坐标_图示法。15.决定二阶系统动向性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼自然振荡频率wn。三、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ζ和无阻尼自然频率ω；n（2）系统的峰值时间tp、超调量σ％、调整时间tS(△=0.05)；25解：系统闭环传达函数GB(s)s(s6)252525s(s6)25s26s251s(s6)与标准形式比较，可知2wn6，wn225故wn5，0.6又wdwn12510.624word范文.tp0.785wd40.6%e122100%9.5%100%e10.631tswn四、设单位反响系统的开环传达函数为GK(s)

16s(s4)1）求系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn；2）求系统的上涨时间tp、超调量σ％、调整时间tS(△=0.02)；。16解：系统闭环传达函数GB(s)s(s4)161616s(s4)16s24s161s(s4)与标准形式比较，可知2wn4，wn216故wn4，0.5又wdwn12410.523.464故tpwd3.4640.910.5%e12100%e10.52100%16.3%ts42wn五、某系统以以下图所示，试求其无阻尼自然频率ωn，阻尼比ζ，超调量σ％，峰值时间tp，调整时间ts(△=0.02)。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，而后可用公式求出各项特色量及瞬态响应指标。100Xoss50s41002Xis1000.02s50s42s214s50sword范文.与标准形式比较，可知22n0.08，wn0.04w0.2rad/s0.20.2%e1210.2252.7%etp16.03sn120.210.2244100stsn六、已知单位负反响系统的开环传达函数以下：GK(s)20(s1)s(s2)(s22s2)求：(1)试确立系统的型次v和开环增益K；（2）试求输入为r(t)12t时，系统的稳态偏差。解：（1）将传达函数化成标准形式GK(s)20(s1)5(s1)s(s2)(s22s2)s(0.5s1)(0.5s2s1)可见，v＝1，这是一个I型系统开环增益K＝5；（2）谈论输入信号，r(t)12t，即A＝1，B＝2依据表3—4，偏差essAB1200.40.4KpKV151七、已知单位负反响系统的开环传达函数以下：GK(s)100s(s2)求：(1)试确立系统的型次v和开环增益K；（2）试求输入为r(t)13t2t2时，系统的稳态偏差。解：（1）将传达函数化成标准形式GK(s)10050s(s2)s(0.5s1)可见，v＝1，这是一个I型系统开环增益K＝50；（2）谈论输入信号，r(t)13t2t2，即A＝1，B＝3，C=2依据表3—4，偏差essABC132KpKVKa15000.0610八、已知单位负反响系统的开环传达函数以下：GK(s)20(0.2s1)(0.1s1)求：(1)试确立系统的型次v和开环增益K；（2）试求输入为r(t)25t2t2时，系统的稳态偏差。word范文.解：（1）该传达函数已经为标准形式可见，v＝0，这是一个0型系统开环增益K＝20；（2）谈论输入信号，r(t)25t2t2，即A＝2，B＝5，C=2依据表3—4，偏差essABC25221KpKVKa1200021九、设系统特色方程为s42s33s24s50试用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识该系统的稳固性。解：用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有24001350402400135120223142032342254141204535(12)600因此，此系统是不稳固的。十、设系统特色方程为s46s312s210s30试用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识该系统的稳固性。解：用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有6100011230406100011231602612110620361210663101105120433351215360因此，此系统是稳固的。十一、设系统特色方程为2s34s26s10试用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识该系统的稳固性。word范文.解：（1）用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有41026004112

404621220346144012160因此，此系统是稳固的。十二、设系统开环传达函数以下，试绘制系统的对数幅频特征曲线。1sG(s)100.05s1解：该系统开环增益K＝1；10有一个微分环节，即v＝－1；低频渐近线经过（1，20lg1）这点，即经过（1，－1010）这点，斜率为20dB/dec；1有一个惯性环节，对应转折频率为w120，斜率增添－20dB/dec。0.05系统对数幅频特征曲线以下所示。L( )/dBL( )/dB/dec20dB/dec20dB/dec0011050/(rad/s)10/(rad/s)/(rad/s)-1020(b)(c)十三、设系统开环传达函数以下，试绘制系统的对数幅频特征曲线。L( )/dBL()/dB100G(s)1)(0.01s1)－20dB/decs(0.1s解：该系统开环增益K＝100；－20dB/dec－40dB/dec1，40）这有一个积分环节，即v＝1；低频渐近线经过（1，20lg100）这点，即经过（点斜率为－20dB/dec；0－40dB/dec/(rad/s)0110130010.1100/(rad/s)有两个惯性环节，对应转折频率为w10.110，w2/(rad/s)100，斜率分别增添－－60dB/dec0.010dB/dec20dB/dec－80dB/dec(e)(f)word范文.L()/dB40-20dB/dec-40dB/dec010100(rad/s)1-60dB/dec系统对数幅频特征曲线以下所示。十四、设系统开环传达函数以下，试绘制系统的对数幅频特征曲线。Gs100.5s1s20.1s1解：该系统开环增益K＝10；有两个积分环节，即v＝2，低频渐近线经过（1，20lg10）这点，即经过（1，20）这点斜率为-40dB/dec；有一个一阶微分环节，对应转折频率为w112，斜率增添20dB/dec。0.5有一个惯性环节，对应转折频率为w2110，斜率增添－20dB/dec。0.1系统对数幅频特征曲线以下所示。十五、以以下图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。word范文.解：word范文.word范文.十六、以以下图所示，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+G2H2H1/G2R(S)一G1G2C(S)1+G2H2R(S)G1G2C(S)1+G2H2+G1H1word范文.十七、以以下图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。G4R(S)十G2C(S)G13G一H2解：R(S)C(S)G1G4+G2G3一H1R(S)G1(G4+G2G3)C(S)一H1R(S)G1(G4+G2G3)C(S)1+G1H1(G4+G2G3)十八、以以下图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。解：R(S)C(S)G1G2G3一一H1R(S)C(S)G1G2G3一一word范文H1H1.R(S)G1G2C(S)1+G2H1G3一H1R(S)G1G2G3C(S)1+G2H1+G1G2H1参照答案一、单项选择题：1.D2.B3.C4.C5.C6.B7.D8.A9.D10.C11.A12.A13.B14.D15.C二、填空题：1．相频特征2．－20__3．_0_4．15．016．负数s7．输出量的希望值8．9．虚频特征10.正弦函数11.___叠加__12.__反响_13.__积分__14.__对数坐标_15.无阻尼自然振荡频率wn25三、解：系统闭环传达函数GB(s)s(s6)252525s(s6)25s26s251s(s6)与标准形式比较，可知2wn6，wn225故wn5，0.6又wdwn12510.624tpwd40.7850.6%e12100%e10.62100%9.5%ts31wnword范文.16四、解：系统闭环传达函数GB(s)s(s4)161616s(s4)16s24s161s(s4)与标准形式比较，可知2wn4，wn216故n4，0.5w又wdwn12410.523.464故tpwd3.4640.910.5%e12100%e10.52100%16.3%ts42wn五、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，而后可用公式求出各项特色量及瞬态响应指标。100Xoss50s41002Xis1000.02s50s42s21s50s4与标准形式比较，可知2wn0.08，wn20.040.2rad/s0.20.2%e1210.2252.7%etp16.03sn120.210.22ts44100sn六、解：（1）将传达函数化成标准形式GK(s)20(s1)5(s1)s(s2)(s22s2)s(0.5s1)(0.5s2s1)可见，v＝1，这是一个I型系统开环增益K＝5；（2）谈论输入信号，r(t)12t，即A＝1，B＝2依据表3—4，偏差essAB120KpKV151七、解：（1）将传达函数化成标准形式GK(s)10050s(s2)s(0.5s1)可见，v＝1，这是一个I型系统word范文.开环增益K＝50；（2）谈论输入信号，r(t)13t2t2，即A＝1，B＝3，C=23—4，偏差essABC132依据表1KpKVKa15000.060八、解：（1）该传达函数已经为标准形式可见，v＝0，这是一个0型系统开环增益K＝20；（2）谈论输入信号，r(t)25t2t2，即A＝2，B＝5，C=2依据表3—4，偏差essABC25221KpKVKa1200021九、解：用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有24001350402400135120223142032342254141204535(12)600因此，此系统是不稳固的。十、解：用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有6100011230406100011231602612110620361210663101105120433351215360因此，此系统是稳固的。十一、解：（1）用劳斯-赫尔维茨稳固判据鉴识，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有410260041word范文.12

404621220346144012160因此，此系统是稳固的。十二、解：该系统开环增益K＝1；10有一个微分环节，即v＝－1；低频渐近线经过（1）这点，即经过（1，－1，20lg1010）这点，斜率为20dB/dec；有一个惯性环节，对应转折频率为w1120，斜率增添－20dB/dec。0.05系统对数幅频特征曲线以下所示。L()/dBL()/dB/dec20dB/dec20dB/dec010011050/(rad/s)/(rad/s)/(rad/s)20-10十三、(b)解：该系统开环增益K＝100；(c)有一个积分环节，即v＝1；低频渐近线经过（1，20lg100）这点，即经过（1，40）这L(点斜率为－20