02-机械工程控制试卷(共六套)

02-机械工程控制试卷(共六套)LtDPAGEPAGE42005年10月全国自考机械工程控制基础试卷

机械工程控制基础模拟卷一、选择题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，求系统的输出（响应）2.已知机械系统的传递函数为则系统的阻尼比、增益和放大系数是（）。A.0.25,1,1B.0.5,4,1C.0.25,4,4D.0.5,1,43.弹簧-质量-阻尼系统的传递函数为1/（ms2+cs+k）,则系统的无阻固有频率ωn为（）

A

B

C

D4.对于定常控制系统来说（）表达系统的微分方程各项系数不随时间改变微分方程的各阶微分项的幂为1不能用微分方程表示系统总是稳定的5.微分环节反映了输入的变化趋势，可以应用于()。增加系统阻尼减小系统阻尼减弱噪声的作用减小稳态误差6.系统方块图如图所示,其开环传递函数Gk(S)是（）

A5S/(3S+1)B(3S+1)/5S

C1/[5S(3S+1)]D5/[S(3S+1)]

7.系统的输出误差为e(t)，其稳态误差为：（）ABC D8.比例环节的对数幅频特性曲线是一条（）。A.水平线B.垂直线C.斜率为-20db/dec的直线D.斜率为-10db/dec的直线9.所谓校正（又称补偿）是指（）A、加入PID校正器B、在系统中增加新的环节或改变某些参数C、使系统稳定D、使用劳斯判据10.PI校正属于下面哪种校正方法：（）A相位超前校正 B相位滞后校正C相位滞后超前校正 D无法确定填空题1.设计控制系统基于以下几个要求：、和。2.传递函数可定义为：在外界输入作用前，输入、输出的初始条件为时，线性定常系统的与之比。3.当阻尼比ξ大于0小于1时，系统称为系统，当阻尼比ξ=0时，系统称为系统，当阻尼比ξ=1时，系统称为系统，当阻尼比ξ大于1时系统称为系统。三、计算题1.列出如右图所示的系统的微分方程，并推出传递函数。2.化简图示系统框图，并写出其传递函数3.已知传递函数如下图所示，求单位阶跃响应的最大超调量Mp和峰值时间tp4.已知单位反馈系统的开环传递函数为:，求单位阶跃和单位斜坡函数输入作用下的稳态误差5.已知某系统的特征方程为s4+s3+4s2+6s+9=0，试判别其系统的稳定性6.试绘制下列传递函数的Bode图。

填空题(每小题2.5分，共25分)对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、和。按系统有无反馈，通常可将控制系统分为和。在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有、等。反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统的程度。一阶系统的单位阶跃响应的表达是。有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和。频率响应是线性定常系统对输入的稳态响应。稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与的类型有关。脉冲信号可以用来反映系统的。10.阶跃信号的拉氏变换是。二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）图1炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。三、如图2为电路。求输入电压与输出电压之间的微分方程，并求该电路的传递函数（10分）图2四、求拉氏变换与反变换(10分)求（5分）求（5分）五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）图3六、图4示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力组成的机械动力系统。图4(a)中是输出位移。当外力施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如图4（b）所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分)2）该系统的自由频率、阻尼比；(2分)3）该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k；（3分）4）时间响应性能指标：上升时间、调整时间、稳态误差（5分）。图4(a)机械系统图4（b）响应曲线图4七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差分别是多少？（10分）八、设有如图5所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k值的取值范围（10分）。图5填空题(每小题2分，共20分)对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性和准确性。按系统有无反馈，通常可将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程、传递函数等。稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。一阶系统的单位阶跃响应的表达是。有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与输入信号的类型有关。脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。10.阶跃信号的拉氏变换是1/s。二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）图1炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。解答：输出量：炉温。输入量：给定电压信号。被控对象：电炉。系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。原理方框图：三．如图2为电路。求输入电压与输出电压之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。（10分）图2解答：跟据电压定律得四、求拉氏变换与反变换求解答：求解答：=化简框图，并求出闭环传递函数图4解：GG1G2G3H2H1/G3Xi(s)Xo(s)__+HH1/G3Xi(s)Xo(s)__XXi(s)Xo(s)七、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力组成的机械动力系统。图(a)中是输出位移。当外力施加3牛顿阶跃力后，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如（b）图所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(4分)2）该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k；（3分）3）时间响应性能指标：上升时间、调整时间、振荡频数、稳态误差（5分）。图(a)机械系统图（b）响应曲线解答：解：1）对于该系统有：故2）求k由Laplace变换的终值定理可知：而=1.0，因此k=3.求m，由得：又由式求得=0.6将0.6代入中，得=1.96。再由求得m=0.78。求c由，求得c=1.83.3）求2.55(取=0.05时)3.40(取=0.02时)求0.912.323求N取=0.05时，=0.64取=0.02时，=0.85求当输入为阶跃信号时，系统的稳态误差为：对于0型系统，代入式中求得：=0.5八、已知某系统是单位负反馈系