机械控制工程基础试题与答案

一、单项选择题（在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其答案按顺序写在答题纸上，每小题2答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分）1.闭环控制系统的特点是A不必利用输出的反馈信息B利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制C不一定有反馈回路D任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的2.线性系统与非线性系统的根本区别在于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L[f(t)]则f(t)sb2L[f(t)]则f(t)2, 2，sbAsinbt bcosbtAsinbt bcosbtCsinbt cosbtB bsinbt cosbtD bsinbt bcosbt4.已知F(s)二1.4.已知F(s)二1.，且a0，则f()s(sa)11A0BC-D12aa5・已知函数f（t）如右图所示，贝F(s)11e1213Ae-s—s2Bes--；〔2ss12ss2sC2(Sbs.」e-s_1e-3s--2se&)s22D1(e-s.1e_ s—2es)s2s6.某系统的传递函数为，其零、极点是G(s)二(s-10)(s10)(s3)A零点s二-10，s二S；极点s=—10B零点s=10，s=3；极点s=10C零点S二_10；极点s=_10,s二_3D没有零点；极点s二37.某典型环节的传递函数为 G(s)二ts，它是A一阶惯性环节 B二阶惯性环节C一阶微分环节 D二阶微分环节系统的传递函数只与系统的。有关。A 输入信号 B输出信号C输入信号和输出信号 D本身的结构与参数系统的单位脉冲响应函数g(t)=10sin4t,则系统的单位阶跃响应函数为A40cos4tb40c2.5(cos4t1)d10s2+16 s2+16.对于二阶欠阻尼系统来说，它的2阻尼比和固有频率A前者影响调整时间，后者不影响B后者影响调整时间，前者不影响C两者都影响调整时间D两者都不影响调整时间.典型一阶惯性环节 的时间常数可在单位阶跃输入的响应曲线上求得，Ts1时间常数是A响应曲线上升到稳态值的95%所对应的时间B响应曲线上升到稳态值所用的时间C响应曲线在坐标原点的切线斜率D响应曲线在坐标原点的切线斜率的倒数12・已知G(s)=G1(s)G2(s)，且已分别测试得到：G1(j)的幅频特性 G](护)=A]()，相频YG](榆=5)弘)G2(j)的幅频特性,G2(尸)=2，相频咬2(j°)=一0.1则AG(j沪=2A[⑴e1。.13'1‘(」)

G(j.)=[2•\(•，)]e"1 )0.1 ]G(j)1A)凯1中)奸旧G(j切)=[2+A1心)]e-0.1其相频特性为已矢口G(s)二 其相频特性为(1 0.2s)(10.8s)A一A一arctg0.16'■Barctg0.2；arctg0.8wC-C-(arctg0.2「arctg0.8s)Darctg0.2「-arctg0.8■14・若系统的Bode图在「处出现转折（如图所示）其渐近线由 -20db/dec转到15.0db/dec14・若系统的Bode图在「处出现转折（如图所示）其渐近线由 -20db/dec转到15.0db/decs「12..s这说明系统中有一个环节是01s■■■■:土Sr.、210设某系统开环传递函数为:G(s)s2(3s1)则此闭环系统A稳定A稳定C临界稳定满足稳定的必要条件16.■-<■■c）为开环频率特性幅值等于116.-■-)A180 (C

C180（C）」. d（c）180-17.系统的开环对数坐标图（Bode图）与极坐标图（Nyquist图）之间的对应关系为ABode图上的零分贝线对应于ABode图上的零分贝线对应于Nyquist图上的（-1,j0）点BBode图上的」BBode图上的」80线对应于Nyquist图的负实轴CBode图上的负分贝值对应于CBode图上的负分贝值对应于Nyquist图负实轴上（—二厂1）区间DBode图上的正分贝值对应于 Nyquist图正实轴a18.若已知某系统串联校正装置的传递函数为 ，其中s-b则它是一种A相位滞后一超前校正 B相位滞后校正C相位超前校正D 相位超前一滞后校正19.从某系统的Bode图上，已知其剪切频率&C200，则下列串联校正装置的传递函数中，能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整增益使系统稳态误差减至最小的是0.05s-1B 0.5s10.05s-1B 0.5s10.0005s 1D 0.005s■1A TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"0.05s 10.1s一1C 0.5s 120.下列串联校正装置的传递函数中，能在频率 -c=1处提供最大相位超前角的是0.5s+1 b2s+12s-1 0.5s 12.5s-1 0.4s-1C D \o"CurrentDocument"0.4s 1 2.5s 1二、简答题（1,2小题每题7分，3,4小题每题8分，共计30分）

试求一阶系统一1—的单位阶跃响应c(t)，画出近似响应曲线，并标出时间常数 T的值。0.5s1已知传递函数为G(s) = ，且KLT>0，试绘制其极坐标近似图(Nyguist图)。s2(Ts1)某系统Bode图如下图(1) 系统稳定与否？如果稳定，稳定程度如何？(2) 在答题纸上重新画出该图，并标出相位余量 、幅值余量kg(db)、剪切频率…c，相位穿越频率•・g。K已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)，二系统稳定的K值范围。s(s4)(s5)已知单位反馈系统的开环传递函数为三、综合计算题(每题16分，共80分)TOC\o"1-5"\h\z1.如右图所示的电路系统， 输入u1(t)，输出电压u2(t)。 -I" 一七 _■* 1I|II| 。建立系统的微分方程组； 以］(f)Cj二二C2—岭(*)求系统的传递函数。 3'L「"丁2.某系统方块图如图所示，简化该方块图，求出传递 箜、。X(s)a)c)求系统的阻尼比和固有圆频率。a)c)求系统的阻尼比和固有圆频率。3.系统的方块图如下图所示，求系统的单位阶跃响应;b)当输入正弦信号x(t)=10sin10t时，系统的稳态响应;b)104.系统方块图如图所示，输入r(t)1(tJ,n(t)二」1(t)。2求系统在r(t)、n(t)各自单独作用下的稳态误差和两者共同作用时的稳态误差。5.已知系统的开环传递函数为(s) 100(0.2s+1)s(s1)(s2 10s100)在答题纸上按照下图所给比例，画出Bode图的幅频图和相频图（幅频图用渐近线表示即可，须注明各转角频率、各直线的斜率；相频图不要求十分精确）但必20-40G)0.10’h10.51-180-270s答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分)1. B2.C 3.B4.C5.C 6.C 7.C8.D9.C10.C11.D12.C13.C14.A15.B16.A17.B18.C19.B20.D一、单项选择题(在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其30分）二、简答题(1,2小题每题7分，3,4小题每题8分，共计1 11，解：・「C(s)=G(s)R(s)二 0.5s1s1 0.5=——— s0.5s1・・・c(t)1乏2A图如右所示。解：3,解：稳定。但相位稳定余量小，即稳定程度不好。3,解：稳定。但相位稳定余量小，即稳定程度不好。，Kg(db),，."・'如图所示。尸1TOC\o"1-5"\h\z4,解：系统的特征方程为： 择9 代s3+9s2+20s+K=0 a诚一*9Routh阵如右所示，由 Routh判据得： fl'0<K<180 "二、综合计算题（每题 16分，共80分）解：设流过流过解：设流过流过R2的电流为弓（t）U1(t)=R]U1(t)=R]i[(t)•[i1(t)」2(t)]dt

C11则:—[i](t)—i2(t)]dt=R2i2(t)u2(t)则:C1/、 1./…u2(t)二cb(t)dt对上式进行零初始条件拉氏变换得：U](s)二R1I1(s) 1[I[(s)_I2(s)]C1s-1-[I1(s)—I2(s)]=R2I2(s)U2(s)C1s1U2(s)=—I2(s)C2s消去中间变量I1(s),I2(s)，得系统的传递函数为:U2(s) 1G(s)U1(s) R1R2C1C2s-(R1C1 R2C2-R1C2)s1解：

所以从而所以b） y次）从而所以b） y次）c） 2、所以:G(s)二 二 X(s) 1G3(s)■G1(s)G3(s)H(s)解：10a)系统的传递函数为：G(s)二—— 0.1s2s101 10Y(s)二■s0・1s2.s101(s5)5—s-0—5)2^(5'5.)2TOC\o"1-5"\h\zyte …t一5e -t5t_ ___一5t()一1cos55 5sin55=X0G(j.)sin(・W)10 10I10 (10-0.1102)2 102sin(10tarctg10°」102=10sin(10t-90)二10,•.；二100气二10,=0.54(s)=―6^^R(s) —2「141 s22s1而R(s)二一，N(s)二一TOC\o"1-5"\h\z\o