自动控制技术试卷

机械工程控制基础期末考试题一、填空题：(每题2分，共20分)1在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个TOC\o"1-5"\h\z信号称为 。2若前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则闭环传递函数为3齿轮副中，以主动轮角速度①为输入，以被动轮转角9为输出，则这个装置为 环节。Bode图中对数相频特性图上的一180。线对应于奈奎斯特图中的 。自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是 ，另一个是 分量。在斜坡函数的输入作用下， 型系统的稳态误差为零。16惯性环节的传递函数丁r，它的幅频特性的数学式是 ，它的相频特性的数Ts+1学式是 。s+37函数F(s)=c+止+2)的拉式反变换是-8已知单位反馈系统的开环传递函数8已知单位反馈系统的开环传递函数G(s)=30(0.5s+l)6.04s+2)，试求出系统在单位阶跃输入下的稳态误差9已知系统的单位阶跃响应为x(t)=1+0.2e-60t-1.2e-助，此系统的闭环传递函数为0 ，系统的阻尼比g是 闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s平面的 半平面。1.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、 和准确性。反馈控制系统是根据输入量和 的偏差进行调节的控制系统。当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是 时，系统是稳定的。方块图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和 连接。线性定常系统的传递函数，是在 时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。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 。积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为 dB／dec。单位斜坡函数t的拉氏变换为 。

分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统…，这是按系统开环传递函数所含 环节的数目来分类的。二阶系统的阻尼系数F= 时，为最佳阻尼系数，这时系统的平稳性与快速性都较理想。在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差es= 。OO线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 ，横坐标为 。奈奎斯特稳定性判据是利用系统的 来判断闭环系统稳定性的准则2.选择题：(共计15题)1.设系统的特征方程为DC)=s4+8s3+17s2+16s+5=0，则此系统1.2.3.4.A.稳定B.临界稳定引出点前移越过一个方块图单元时，A.并联越过的方块图单元C.串联越过的方块图单元C.不稳定应在引出线支路上D.稳定性不确定B.并联越过的方块图单元的倒数D.串联越过的方块图单元的倒数时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是A.脉冲函数2.3.4.A.稳定B.临界稳定引出点前移越过一个方块图单元时，A.并联越过的方块图单元C.串联越过的方块图单元C.不稳定应在引出线支路上D.稳定性不确定B.并联越过的方块图单元的倒数D.串联越过的方块图单元的倒数时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是A.脉冲函数B.斜坡函数C.抛物线函数D.阶跃函数系统的传递函数G(s)=s2(s+1)(s+4)，其系统的增益和型次为.A.5，2B.5/4，2C.5，4D.5/4，45.一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率o=T时，则ZGj)为.5.A.45°B.-45°C.A.45°B.-45°C.90°D.-90°6.G(s)1+G(s)B.11+G(s)H(s)G(s)1+6.G(s)1+G(s)B.11+G(s)H(s)G(s)1+G(s)H(s)G(s)1-G(s)H(s)7.已知F(s)=s2+2s+3s(s2+5s+4)，其原函数的终值f(t)=tsA.0B.8 C.0.75 D.3采用负反馈连接时，如向前通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则其闭环传递函数为

8.梅逊公式主要用来 A.判断稳定性8.梅逊公式主要用来 A.判断稳定性B.计算输入误差C.求系统的传递函数D.求系统的根轨迹9•惯性环节和积分环节的频率特性在 上相等。幅频特性的斜率 B.最小幅值C.相位变化率 D.穿越频率二阶系统的传递函数G(s)= ，则该系统是 。s2+2s+5A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统C.过阻尼系统D.零阻尼系统正弦函数coswt的拉氏变换是A.B.ws2+A.B.ws2+w2C.ss2+w2D.1s2+w2已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能 A.0.6 B.0.707 C.0D.1A.0.6 B.0.707 C.0D.1下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 。 ()A.增加积分环节 B.提高系统的开环增益KC.增加微分环节 D.引入扰动补偿通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件丄。()A.比较元件 B.给定元件C.反馈元件 D.放大元件在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短与 指标密切相关。()A.允许的稳态误差A.允许的稳态误差允许的超调量D.丄2)D.丄2))。s-1(A)(5s+1)2s+1)s+1(C)(2s+1)3s+1)1-Ts(B)1+Ts (T>0)s+2(d)s(s+3)C-2)允许的上升时间 D.允许的峰值时间7设一阶系统的传递函数为G(s)=-—，其阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率s+2A.7 B.217、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是(

18.对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数G（s）为（A.1+Tsb.1+TSc.丄TsD.(1+Ts)210.若系统的Bode图在3=5处出现转折（如图所示），这说明系统中有（节。）环A.5s+1C.0.2s+118.对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数G（s）为（A.1+Tsb.1+TSc.丄TsD.(1+Ts)210.若系统的Bode图在3=5处出现转折（如图所示），这说明系统中有（节。）环A.5s+1C.0.2s+1-1D.(0.2s+1)220.已知系统的传递函数G(s)= e—is1+TS，其幅频特性丨G（j3）应为A.)Ke—l1+ToK e—ToB.1+ToC.K2e—io1+T2o2D.J1+T2o221.已知系统的频率特性为G（j3）=1+汀①，则频率特性的虚部为（）。kA.1+TOB.1+(To)2kTC.-1+(To)2kTwD.-1+(To)222.设系统开环传递函数为G（S）—1+0.3s，其（）

幅相特性曲线是一条与虚轴平行的直线幅相特性曲线是一条与实轴平行的直线幅相特性曲线是一条s上半平面的半圆线幅相特性曲线是一条s下半平面的半圆线523、已知系统频率特性为j^1，则该系统可表示为（ ）5ejarctg wB）e-jarctg5ejarctg wB）e-jarctg®2TT(C)5e-jarctg®ejarctg®D）T24T24、已知系统频率特性为5j®+1xC）二sin2t，当输入为 时系统的稳态输出为（系统的稳态输出为（sin\2t+arctg5®B)C)D)1B)C)D)1sin(2t+arctg5®)sinV2t一arctg5®丿sin(2t一arctg5®)J25®2+1微分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的直线已知最小相位系统的Bode图如图所示，

则此系统包含的积分环节为：（则此系统包含的积分环节为：（A.0个 B.1个C．2个 D.3个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26.对于传递函数Ts26.对于传递函数Ts+1 Ts+12（T>t2>0）的系统，其相频特性为()A屮(3)=arctg(T3)—arctg(T3)A.12B申(3)=兀_arctg(T3)-arctg(T3)B.12C申(3)=—arctg(T3)—arctg(T3)C12甲(3)=兀+arctg(T3)—arctg(T3)D1229设反馈系统的传递函数为s+2，当系统的输入r（t）=sin（2t+45。）时，求系统的稳态输出（）。1A.2sin2tsin21A.2sin2tsin2t1 smtC.2J2D30.下列Nyquist图所对应的传递函数中包含积分环节的是（）D.以上三项都不包含积分环节D.以上三项都不包含积分环节三、名词解释(每题5分，共计2题10分)传递函数主导极点偶极子最小相位系统三、计算题(每题10分，共计50分)已知系统的开环传递函数如下：G(s)H(s)二 -心+1)(T2s+1)(73s+1)试绘制系统的开环Nyquist图。100(100(s+1)(s+2)(s+3)G(s)H(s)=试绘制系统的开环Nyquist图。已知如下列传递函数的系统：1G(s)二一1 s2(7s+1)(Ts+2)121G(s)二一3s2(Ts+1)(Ts+2)(T+1)1 2 3试绘制系统的开环Nyquist图。设开环系统的频率特性为

10-3(1+jl00®)2(je)2(l+j10®)(1+j0.125e)(l+j0.05®)试绘制系统的对数幅频特性图K设系统的传递函数为，式中，时间常数T=0-5秒，放大系数K=10。求在频率Ts+1f=1Hz,幅值R=10的正弦输入信号作用下，系统稳态输出x(t)o的幅值与相位。设单位负反馈系统开环传递函数。⑴G(s)= 试确定使相角裕量等于45。的a值。S28.若二阶系统的单位阶跃响应为h(t)=1+0.2e-601一1.2e-10tt>03)试求其闭环传递函数；(2)确定其阻尼比g和无阻尼固有频率®n100s(0.1100s(0.1s+1)10.某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L®)如下图所示:写出该系统的开环传递函数G(s)，并求系统的相位裕量丫。(1010.某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线L®)如下图所示:写出该系统的开环传递函数G(s)，并求系统的相位裕量丫。(10分)1dB/deci0.1 031 3io100 300^< 60dB/decn.已知某单位反馈闭环系统的开环传递函数为：G⑶h(s)=占，当系统的输入信号为x(t)-sin(2t+30)时，求系统的稳态输出。i某系统方块图如下图所示，试求其无阻尼自然频率®，阻尼比g，最大超调量Mp，峰n值时间t，调整时间t(△=0.02)。(10分)ps

100$(50s+4)100$(50s+4)0.02*13、已知最小相位系统Bode图如下图所示（10分）（必须有求解过程）1）写出系统开环传递函数（8分）；（2）利用相位裕量判断系统稳定性；（2分）14、设某系统的特征方程式为s6+2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0求其特征根，并判断系统的稳定性。（10分）15•已知单位反馈系统的开环传递函数G（s）二*t咒*T）试绘制奈奎斯特曲线，并利12用奈氏判据判断其稳定性。（10分）。注：绘出正确曲线得5分，判断正确得5分）16.已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）=16.已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）=50000s(s+10)(s+50)在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性由图解求取其幅值穿越频率3（近似值）；C在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性由图解求取其幅值穿越频率3（近似值）；C③由公式求取相位裕量Y，并由此判断该系统的稳定性。单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=10(s+1)(2s+l)(0.1s+l)(0.05s+1①在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性；由图解求取其幅值穿越频率3c(近似值)；由公式求取相位裕量Y，并由此判断该系统的稳定性。18某最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，要求：(1)写出系统开环传递函数；(2)利用相位裕量判断系统稳定性；(3)将其对数幅频特性向右平移十倍频，试讨论对系统性能的影响解：(1)由图可以写出系统开环传递函数如下：G(s)=10G(s)=10s(s0.1s+1)(20+1)2)系统的开环相频特性为：9(®)9(®)=一90°—arctano0.1一arctano20截止频率：o=0.1X10=1cv相角裕度：Y=180°+9(o)=2.85°，故系统稳定。c(3)将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数G(s)= 100 s(s+咗+1)其截止频率：o=10o=10c1 c而相角裕度：Y1=180°+9(oc1)=2.85°=Y故系统1 c1稳定性不变。由时域指标估算公式可得：ao'=0.16+0.4(1-1)=qfl/o sinY 17oK兀 K兀t= 0_= 0 =0.1ts o 10® s1c c1所以，加快。系统的超调量不变，调节时间缩短，动态响应9单位反馈控制系统的开环传递函数G(s)=£，当下列信号作用在系统输入端时，求系s