2018机械工程控制基础考试题

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．反响控制系统是依据输入量和__反响量__的偏差进行调治的控制系统。3．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态偏差ess=___。4．当且仅当闭环控制系统特点方程的所有根的实部都是__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12。a)(s8．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__dB／dec。10．二阶系统的阻尼比ξ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，Ⅱ型系统的稳态偏差ess=__0__。12．0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。精选文档13．单位斜坡函数t的拉氏变换为1。s2依据系统输入量变化的规律，控制系统可分为__恒值__控制系统、___随动___控制系统和程序控制系统。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。系统的传达函数完整由系统的结构和参数决定，与__输入量、扰动量__的形式没关。17.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。设系统的频率特性Ｇ(jω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(j)|=R2(w)I2(w)。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。线性系统牢固的充分必需条件是它的特点方程式的所有根均在复平面的___左___部分。21．ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特点极坐标图在____第四____象限，形状为___半___圆。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_。23．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为01。24．G(s)=K的环节称为___惯性__环节。Ts125．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。26．线性控制系统其输出量与输入量间的关系能够用___线性微分__精选文档方程来描述。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wn2。22s2wnswn29．设系统的频率特点为G(j)R(j)jI()，则R()称为实频特点。依据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。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ωr与阻尼系数ξ的关系为ωr=ωn122。33.依据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，采纳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ξ=__0.707____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一定为负实根或负实部的复数根，即系统的特点根一定所有在复平面的左半平面是系统牢固的充要条件。精选文档K在单位阶跃输入下，稳态偏差为0，在单位加4.I型系统G(s)s(s2)速度输入下，稳态偏差为∞。频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特点包含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，扰动消逝后，系统能自动恢复到本来的工作状态，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，只是决定于系统自己的结构和参数，而且只适于零初始条件下的线性定常系统。系统的稳态偏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ωc（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.系统校订D.自适应控制精选文档2.反响控制系统是指系统中有()A.反响回路B.惯性环节C.积分环节D.PID调治器3.()=1,(a为常数)。saA.L［e－at］B.L［eat］－－］－(t+a)］C.L［e(ta)D.L［e4.L［t2e2t］=()A.1B.1(s2)3a(sa)C.2D.2(s2)3s35.若F(s)=4，则Limf(t)=()2s1t0A.4B.2C.0D.∞6.已知f(t)=eat,(a为实数)，则L［A.aa1s(sa)7.f(t)=3t2，则L［f(t)］=(0t2A.3sC.3se2s

t)f(t)dt］=(0B.1a(sa)D.1a(sa))B.1e2ssD.3se2s8.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.某环节的传达函数为G(s)=e－2s，它是()A.比率环节B.延时环节精选文档C.惯性环节D.微分环节10.图示系统的传达函数为()A.1RCs1B.RCsRCs1C.RCs+1D.RCs1RCs11.二阶系统的传达函数为G(s)=3,其无阻尼固有频率ωn是4s2s100()A.10B.5C.2.5D.2512.一阶系统K的单位脉冲响应曲线在1TsA.KB.KTC.KTT2

t=0处的斜率为()D.KT213.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(1－e－t/T)TT14.图示系统称为()型系统。A.0B.ⅠC.ⅡD.Ⅲ15.延时环节G(s)=e－τs的相频特点∠G(jω)等于(A.τωB.–τωC.９０°D.１８

D.(1－e－Kt/T))精选文档０°16.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()Ts1Ts1+Ts1Ts18.设系统的特点方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，则此系统牢固的τ值范围为()A.τ>0B.0<τ<14C.τ>14D.τ<019.典型二阶振荡环节的峰值时间与()有关。A.增益B.偏差带C.增益和阻尼比阻尼比和无阻尼固有频率20.若系统的Bode图在ω=5处出现转折(以下列图)，这说明系统中有()环节。精选文档A.5s+1B.(5s+1)2C.0.2s+1D.1(0.2s1)221.某系统的传达函数为G(s)=(s7)(s2),其零、极点是()(4s1)(s3)A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3D.零点s=－7,s=2;极点s=－0.25,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挨次s(2s3)(s5)为()A.0.4，ⅠB.0.4，ⅡC.3，ⅠD.3，Ⅱ23.已知系统的传达函数G(s)=Kets，其幅频特点｜G(jω)｜应为1Ts()A.1KeB.KeC.K2D.KT22e1T22124.二阶系统的阻尼比ζ，等于()系统的粘性阻尼系数B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C.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ωc为幅值穿越(交界)频率，φ(ωc)为开环频率特点幅值为1时的相位角，则相位裕度为()A.180°－φ(ωc)B.φ(ωc)C.180°+φ(ωc)D.90°+φ(ωc)精选文档26.单位反响控制系统的开环传达函数为G(s)=4，则系统在r(t)=2ts(s5)输入作用下，其稳态偏差为()A.10B.5C.444527.二阶系统的传达函数为G(s)=212ns2sn

D.0,在0＜ζ＜2时，其无阻尼2固有频率ωn与谐振频率ωr的关系为()A.ωn<ωrB.ωn=ωrC.ωn>ωrD.二者没关28.串通相位滞后校订平时用于()A.提升系统的快速性B.提升系统的稳态精度C.减少系统的阻尼D.减少系统的固有频率29.以下串通校订装置的传达函数中，能在频率ωc=4处供给最大相位超前角的是()A.4s1B.s1C.01.s1D.0.625s1s14s10.625s101.s130.从某系统的Bode图上，已知其剪切频率ωc≈40，则以下串通校订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，经过适合调整增益使稳态偏差减至最小的是()A.0.004s1B.0.4s1C.0.04s14s1单项选择题(每题1分，共30分)

4s1D.4s110s10.4s11.B2.A3.A4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.C14.B15.B16.D17.C18.B19.D20.D21.D22.A23.D24.C25.C26.A27.C28.B29.D30.B精选文档二、填空题(每题2分，共10分)1.系统的稳态偏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s35s24s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。4.极坐标图(Nyquist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_______。5.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2.s3+5s2+4s+K=0，K3.偏差带无阻尼固有频4率4.0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区别在于(C)．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。精选文档C．线性系统知足迭加原理，非线性系统不知足迭加原理。D．线性系统不知足迭加原理，非线性系统知足迭加原理。2．令线性定常系统传达函数的分母多项式为零，则可获得系统的(B)A．代数方程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递函数为G(s)=10，该系统为s(s1)(s2)（B）A．0型系统B．I型系统C．II型系统D．III型系统5．二阶振荡环节的相频特点()，当时，其相位移()为(B)A．-270°B．-180°C．-90°D．0°依据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B.反响控制系统、前馈控制系统前馈—反响复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统精选文档D.连续控制系统和失散控制系统7．采纳负反响连接时，如前向通道的传达函数为G(s)，反响通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为(C)A．G(s)B．11G(s)1G(s)H(s)C．G(s)D．G(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）．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精选文档11．若某系统的传达函数为G(s)=K，则其频率特点的实部R(ω)是Ts1A）A．1KB．-1K2T22T2C．KD．-K1T1T12.微分环节的频率特性相位移θ(ω)=(A)A.90°B.-90°C.0°D.-180°13.积分环节的频率特性相位移θ(ω)=(B)A.90°B.-90°C.0°D.-180°传达函数反响了系统的动向性能，它与以下哪项要素有关？（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所有根均在根平面的左半部分是系统牢固的(C)A.充分条件B.必需条件C.充分必需条件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)，输出应为精选文档（B）A.a1y1(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)25，则系统的阻尼比为18.设系统的传达函数为G(s)=s25s25（C）A.25B.5C.19．正弦函数sin

12t

1的拉氏变换是（B）A.C.

1sss22

B.D.

s221s2220．二阶系统当0<<1时，若是增添，则输出响应的最大超调量%将（B）A.增添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.距离实轴很近精选文档C.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.C.

1sss22

B.D.

s221s2223．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.

K1

B.D.

K21224.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=(C)A.90°B.-90°C.0°D.-180°25.奈奎斯特牢固性判据是利用系统的(C)来判据闭环系统牢固性的一个鉴识准则。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.系统的传递函数(C)与输入信号有关B.与输出信号有关C.完整由系统的结构和参数决定D.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关精选文档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θ(ω)在(D)之间。A.0°和90°B.0°和－90°C.0°和180°D.0°和－180°29.某二阶系统阻尼比为0.2，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)xiK1DxoK2解：Xosk1Ds0.01sXisk1k2Dsk1k20.015s1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，精选文档得知闭环系统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)若是用主导极点的观点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)大体绘制系统的Nyquist图。(5分)1．G(s)sKs1001)(s(s0.01)(s100)s(1)0.0110020lgK80dBK1002．精选文档五．已知系统结构如图4所示,试求：(15分)绘制系统的信号流图。(5分)求传达函数Xo(s)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Mp和调治时间ts(5%)。(5分)241．nS(S2)s(s2n)20.52n22．Mpe12100%16.5%333(s)ts0.52n精选文档七．如图6所示系统，试确立使系统牢固且在单位斜坡输入下时，K的数值。(10分)

ess≤2.25D(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：ess9≤2.25K可得：K≥44≤K＜54八．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)21W(s)s1|G(jc)|21，解得c321c180(c)180tg1c180601202n三、设系统的闭环传达函数为Gc(s)=s22ns2n，试求最大超调量σ％=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传达函数的参数ξ和ωn的值。解：∵%e12100%=9.6%∴ξ=0.6∵tp=＝0.2n12精选文档∴ωn=314.19.6rad/stp120.210.62四、设一系统的闭环传达函数为Gc(s)=22，试求最大超调量ns2nsnσ％=5%、调整时间ts=2秒(△=0.05)时的闭环传达函数的参数ξ和ωn的值。解：∵%e12100%=5%∴ξ=0.69∵ts=3＝2n∴ωn=2.17rad/s五、设单位负反响系统的开环传达函数为25Gk(s)s(s6)求（1）系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn；（2）系统的峰值时间tp、超调量σ％、调整时间tS(△=0.02)；25解：系统闭环传达函数GB(s)s(s6)2525s22525s(s6)6s2516)s(s与标准形式比较，可知

2wn6，wn225故wn5，0.6又wdwn12510.624tp0.785wd4精选文档0.6%e12100%9.5%100%e10.62ts41.33wn六、某系统以以下列图所示，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，然后可用公式求出各项特点量及瞬态响应指标。100Xoss50s410021002Xis0.02s50s42s0.08s0.0414s50s与标准形式比较，可知2wn0.08，wn20.040.2rad/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：GK(s)

100s(s2)精选文档求：(1)试确立系统的型次v和开环增益K；2）试求输入为r(t)13t时，系统的稳态偏差。解：（1）将传达函数化成标准形式10050GK(s)s(0.5s1)s(s2)可见，v＝1，这是一个I型系统开环增益K＝50；（2）议论输入信号，r(t)13t，即A＝1，B＝3AB1300.060.06依据表3—4，偏差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)试确立系统的型次v和开环增益K；（2）试求输入为r(t)52t4t2时，系统的稳态偏差。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，v＝2，这是一个II型系统开环增益K＝100；（2）议论输入信号，r(t)52t4t2，即A＝5，B＝2,C=4依据表3—4，偏差essABC524000.040.04KpKVKa11001精选文档九、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。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）议论输入信号，r(t)25t2t2，即A＝2，B＝5，C=2ABC2522依据表3—4，偏差essKVKa12000211Kp十、设系统特点方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0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=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有24001350402400135120223142032342254141204535(12)600因此，此系统是不牢固的。精选文档十一、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41

61000112300610001123602612110620361210663101105120433351215360因此，此系统是牢固的。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，且有精选文档4123

5400123005400123505214605245534145104333(51)1530因此，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410260041123

40462122046144012160因此，此系统是牢固的。十四、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。精选文档30G(s)s(0.02s1)解：该系统开环增益K＝30；有一个积分环节，即v＝1；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，斜率增添－0.0220dB/dec。系统对数幅频特点曲线以下所示。L()/dB20lg30-20dB/dec0150/(rad/s)-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K＝100；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）这点斜率为－20dB/dec；有两个惯性环节，对应转折频率为w11，w21，斜率101000.10.01分别增添－20dB/dec系统对数幅频特点曲线以下所示。精选文档L()/dB40-20dB/dec-40dB/dec0110100(rad/s)-60dB/dec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K＝1；无积分、微分环节，即v＝0，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110，斜率增添w10.120dB/dec。系统对数幅频特点曲线以下所示。L()/dB20dB/dec010(rad/s)十七、以以下列图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。精选文档解：精选文档精选文档十八、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/G2精选文档R(S)一G2C(S)G11+G2H2H1/G2R(S)一G1G2C(S)1+G2H2R(S)G1G2C(S)1+GH+GH1221十九、以以下列图所示，将方框图化简，并求出其传达函数。R(S)C(S)G1G2G3一一H1精选文档解：R(S)C(S)G1G2G3一一H1H1R(S)G1G2GC(S)1+G2H13一H1R(S)123C(S)GGG1+GH+GGH12112精选文档三、简答题(共16分)2，求系统的脉冲响应表达式。1.(4分)已知系统的传达函数为s24s32.(4分)已知单位反响系统的开环传达函数为K，试问该系