机械工程控制试卷(共六套)

(优选)机械工程控制试卷(共六套)(优选)机械工程控制试卷(共六套)(优选)机械工程控制试卷(共六套)2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷12005年10月全国自考机械工程控制基础试卷22005年10月全国自考机械工程控制基础试卷32005年10月全国自考机械工程控制基础试卷42005年10月全国自考机械工程控制基础试卷52005年10月全国自考机械工程控制基础试卷62005年10月全国自考机械工程控制基础试卷72005年10月全国自考机械工程控制基础试卷82005年10月全国自考机械工程控制基础试卷92005年10月全国自考机械工程控制基础试卷102005年10月全国自考机械工程控制基础试卷112005年10月全国自考机械工程控制基础试卷122005年10月全国自考机械工程控制基础试卷132005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（）、系统已定，输入不确立，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.已知机械系统的传达函数为G(s)4,则系统的阻尼比、增益和放大系数是（）。ss24A.0.25,1,1B.0.5,4,1C.0.25,4,4D.0.5,1,4弹簧-质量-阻尼系统的传达函数为1/（ms2+cs+k）,则系统的无阻固有频次ωn为（）AkBmCcDmmkmc4.关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幂为1C、不可以用微分方程表示D、系统老是坚固的5.微分环节反应了输入的变化趋向，可以应用于( )。增添系统阻尼减小系统阻尼减弱噪声的作用142005年10月全国自考机械工程控制基础试卷减小稳态偏差系统方块图以以下图,其开环传达函数Gk(S)是（）A5S/(3S+1)B(3S+1)/5SC1/[5S(3S+1)]D5/[S(3S+1)]7.系统的输出偏差为e(t)，其稳态偏差为：（）AlimsE1(s)BlimE(s)s0s0ClimE(s)DlimsE1(s)ss8.比率环节的对数幅频特点曲线是一条（）。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.所谓校订（又称赔偿）是指（）A、加入PID校订器B、在系统中增添新的环节或改变某些参数C、使系统坚固D、使用劳斯判据PI校订属于下边哪一种校订方法：（）A相位超前校订B相位滞后校订C相位滞后超前校订D没法确立二、填空题1.设计控制系统鉴于以下几个要求：、和。传达函数可定义为：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152005年10月全国自考机械工程控制基础试卷系统。三、计算题列出如右图所示的系统的微分方程，并推出传达函数。化简图示系统框图，并写出其传达函数G3(s)+++G(s)G(s)12--+H1(s)H(s)2图4已知传达函数以以以下图所示，求单位阶跃响应的最大超调量Mp和峰值时间tp4.已知单位反应系统的开环传达函数为:162005年10月全国自考机械工程控制基础试卷500GK(s)，求单位阶跃和单位斜坡函数输入作用下的稳态偏差s(s1)(s5)已知某系统的特点方程为s4+s3+4s2+6s+9=0，试鉴别其系统的坚固性试绘制下传记达函数的Bode图。G(s)

5(s2)s2(2s1)172005年10月全国自考机械工程控制基础试卷182005年10月全国自考机械工程控制基础试卷192005年10月全国自考机械工程控制基础试卷202005年10月全国自考机械工程控制基础试卷212005年10月全国自考机械工程控制基础试卷222005年10月全国自考机械工程控制基础试卷.填空题(每题分，共25分)1．对控制系统的基本要求一般可以概括为坚固性、和。2．按系统有无反应，平常可将控制系统分为和。3．在控制工程基础课程中描绘系统的数学模型有、等。4．反应出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来权衡系统的程度。5．1的单位阶跃响应的表达是。一阶系统Ts16．有系统的性能指标依据其种类分为时域性能指标和。7．频次响应是线性定常系统对输入的稳态响应。8．稳态偏差不只取决于系统自己的构造参数，并且与的种类相关。9．脉冲信号可以用来反应系统的。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应系统（炉温控制系统10分）-++电炉Ug-给定毫电压功率减速器热电偶Ue自偶调-伏信号放大放大压器Uf+可逆加热器电机~220V图1炉温控制构造图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的构成，且画出原理方框图，说明其工作原理。232005年10月全国自考机械工程控制基础试卷三、如图2为电路。求输入电压ui与输出电压u0之间的微分方程，并求该电路的传达函数（10分）uiRu0uiCRu0(a)(b)图2uiLCu0(c)四、求拉氏变换与反变换(10分)1．求tet]（5分）2．求l1[3s]（5分）(s1)(s2)242005年10月全国自考机械工程控制基础试卷五、化简图3所示的框图，并求出闭环传达函数（10分）H2(S)Xi(S)XO(S)G1(S)G2(S)G3(S)H1(S)图3252005年10月全国自考机械工程控制基础试卷六、图4示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力f(t)构成的机械动力系统。图4(a)中xo(t)是输出位移。当外力f(t)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达函数；(5分)2）该系统的自由频次n、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：上涨时间ts、调整时间tr、稳态偏差ess（5分）。x0(t)x0f(t)kcmt024图4(a)机械系统图4（b）响应曲线图4262005年10月全国自考机械工程控制基础试卷10七、已知某系统是单位负反应系统，其开环传达函数Gk，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单5s1位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态偏差ess分别是多少？（10分）八、设好像图5所示的反应控制系统，试求依据劳斯判据确立传达函数k值的取值范围（10分）。272005年10月全国自考机械工程控制基础试卷Xi(s)1kX0(s)×s(s1)(s5)X(s)-Ts1图5.填空题(每题2分，共20分)10．对控制系统的基本要求一般可以概括为坚固性、迅速性和正确性。11．按系统有无反应，平常可将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。12．在控制工程基础课程中描绘系统的数学模型有微分方程、传达函数等。13．稳态偏差反应出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来权衡系统控制精度的程度。14．一阶系统1的单位阶跃响应的表达是1et/T。Ts115．有系统的性能指标依据其种类分为时域性能指标和频域性能指标。16．频次响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。17．稳态偏差不只取决于系统自己的构造参数，并且与输入信号的种类相关。18．脉冲信号可以用来反应系统的抗冲击能力。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应系统（炉温10控分制）系统-++电炉Ug-减速器给定毫电压功率热电偶自偶调-伏信号Ue放大放大压器Uf+可逆加热器电机~220V图1炉温控制构造图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的构成，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。系统包含：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。282005年10月全国自考机械工程控制基础试卷原理方框图：三．如图2为电路。求输入电压ui与输出电压u0之间的微分方程，并求出该电路的传达函数。（10分）uiRu0uiCRu0(a)(b)图2解答：跟据电压定律得u1LuiudtCu0u0RC0i(c)1d2udud2u00idt2RCdtdt2RCsG(s)RCs1四、求拉氏变换与反变换3．求tet]解答：1(s12s1)2．求l13s]4[(s1)(s2)解答：=3et6te2t292005年10月全国自考机械工程控制基础试卷六、化简框图，并求出闭环传达函数H2(S)Xi(S)XO(S)G1(S)G2(S)G3(S)H1(S)图4解：H2Xi(s)+Xo(s)G1G2G3__H1/G3X(s)Xo(s)iG1G2G3__1G2G3H2H1/G3302005年10月全国自考机械工程控制基础试卷Xi(s)Xo(s)G1G2G31G2G3H2G1G2G3G1G2H1七、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力f(t)构成的机械动力系统。图(a)中xo(t)是输出位移。当外力f(t)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达函数；(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：上涨时间ts、调整时间tr、振荡频数N、稳态偏差ess（5分）。x0(t)x0f(t)kcmt024图(a)机械系统图（b）响应曲线解答：解：1）关于该系统有：mx0tcx0tkx0tft故Gs1cskms22）求k由Laplace变换的终值定理可知：x0limx0tlimsX0sts0lims132cskss0ms312005年10月全国自考机械工程控制基础试卷3k而x0，所以k=3.求m，由Mpx0tpx0100%得：x0Mp100%9.5%又由式Mpe12100%求得将tp2,0.6代入tp中，得n=1.96。dn12再由kn2求得。m求c由2cm，求得c=1.83.n3）求tsts3(取=0.05时)nts4(取=0.02时)n求tr21arctantrd求N1.51取=0.05时，N21取=0.02时，N

22求ess322005年10月全国自考机械工程控制基础试卷当输入为阶跃信号时，系统的稳态偏差为：ess

11Kp关于0型系统KpK1，代入式中求得：ess10八、已知某系统是单位负反应系统，其开环传达函数Gk，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单5s1位恒速信号作用下的ess分别是多少？（8分）解答：该系统为单位负反应且为0型系统，k=11,所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作用下的ess分别是1、。11在单位脉冲信号作用下的稳态偏差为esslims1Xi(s)lims1