机械工程控制基础练习题

一、选择题：

1、某系统的微分方程为3%⑺+2氏⑺+5%⑺=4%⑺，它描述的是

A、线性时变系统B、线性定常系统

C、非线性系统D、非线性时变系统

2、已知f(t)=0.5t+l,则I,[f(t)]=。

A、s+0.5s2B、0.5s2C、7A■+'D>丁

2s-s2s

3、一系统的传递函数为G(s)=7则其转角频率力为___________o

5+2

A、2rad/sB、0.5rad/s

C、5rad/sD、10rad/s

4、某系统的传递函数为G(s)=(，+5)(S-3),则系统的零极点为。

(25+1)(5-2)

A、零点s尸-0.5,S2=2；极点s尸-5,S2=3

B、零点SL5,S2=-3；极点SLO.5,S2=2

C、零点s尸-5,S2=3；极点slT,S2=2

D、零点s尸-5,S2=3；极点Si=-0.5,S2=2

5、典型二阶振荡环节的峰值时间与有关,

A、增益B、误差带

C、增益和阻尼比D、阻尼比和无阻尼固有频率

6、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的

A、代数方程B、特征方程

C、差分方程D、状态方程

7、以下关于系统稳态偏差的说法正确的是o

A、稳态偏差只取决于系统的结构和参数

B、稳态偏差只取决于系统的输入和干扰

C、稳态偏差与系统的结构、参数、输入和干扰等有关

D、系统稳态偏差始终为0

8、反馈控制系统是指系统中存在o

A、反馈回路B、惯性环节

C、积分环节D、PID

9、设系统的特征方程为D(s)=s、14S+40s+40K=0,则此系统稳定的K值取值范围

为。

A、K>0B、0<K<14C、K>14D、K<0

10、设控制系统的开环传递函数为G(s)=——---，该系统为

S(S+1)(5+2)

A、0型系统B、I型系统

C、II型系统D、III型系统

11、已知单位反馈系统传递函数G(s)=————，则该系统_________<

s(s+2)(s—7)

A、稳定B、不稳定C、临界稳定D、无法判断

12、某系统的传递函数为G(s)=不J,则其单位阶跃响应函数为

(Ts+1)-----------

A、B、"句''、。、

13、某二阶系统阻尼比C为0.2,则系统阶跃响应为o

A、发散振荡B、单调衰减C、衰减振荡D、等幅振荡

14、二阶欠阻尼系统的上升时间为o

A、系统的阶跃响应曲线第一次达到稳态值的98%的时间

B、系统的阶跃响应曲线达到稳态值的时间

C、系统的阶跃响应曲线第一次达到稳态值的时间

D、系统的阶跃响应曲线达到稳态值的98%的时间

15、二阶欠阻尼系统的性能指标：上升时间、峰值时间和调整时间反映了系统的

稳定性B、响应的快速性

C、精度D、相对稳定性

16、已知闭环系统的开环传递函数为&)=2c咒八,则该系统的型次

和开环增益为O

A、n型系统，开环增益为25B、II型系统，开环增益为100

C、I型系统，开环增益为100D、0型系统，开环增益为25

17、已知系统的特征方程为3S、10S3+5S2+S+2=0,则该系统包含正实部特征根的个数

为O

A、0B、1「⑸/、2KD、3

18、设单位反馈系统的开环传递函数为-Ms+D(s+2),则此系统稳定的K值

范围为O

A、0<K<2B、K>6

C,1<K<2D,0<K<6

19、系统特征方程式的所有特征根均在位于【S］平面的左半部分是系统稳定的

A、充分条件B、必要条件C、充分必要条件D、以上都不是

20、微分环节的频率特性相位移。(3)二。

A、90°B、-90°

C、0°D、-180°

21、一个系统稳定的充要条件是o

A、系统的全部极点都在【s】平面的右半平面内

B、系统的全部极点都在【s】平面的上半平面内

C、系统的全部极点都在【s】平面的左半平面内

D、系统的全部极点都在【s】平面的下半平面内

22、串联相位滞后校正环节通常用于o

A、提高系统的快速性B、提高系统的稳态精度

C、减少系统的阻尼D、减少系统的固有频率

23、系统的稳态误差与无关。

A、开环增益B、阻尼比和无阻尼固有频率

C、输入信号D、系统的型次

24、相位超前环节可以改善系统的方面的性能。

A、快速性和准确性B、稳定性和快速性

C、准确性D、稳定性

25、闭环控制系统的特点是系统中存在o

A、执行环节B、运算放大环节

C、反馈环节D、比例环节

26、以下关于系统数学模型的说法正确是o

A、只有线性系统才能用数学模型表示

B、所有的系统都可以用精确的数学模型表示

C、建立系统的数学模型只能用分析法

D、同一系统可以用不同形式的数学模型进行表示

27、某环节的传递函数为G(s)=e-2,,它是

A、比例环节B、延时环节

C、惯性环节D、微分环节

37、设单位反馈系统的开环传递函数为,则此系统稳定的K值

范围为oG&(S)—$(s+1)($+3)

A、K<0B、K>0

C、0<K<2D、0<K<12

38、一个线性系统稳定与否取决于。

A、系统的结构和参数B、系统的输入

C、系统的干扰D、系统的初始状态

39、已知系统开环频率特性的AWufst图如右图所示，则该系统的

Im

型次为

A、0型B、I型

Re

C、I【型D、无法确定

40、已知系统的特征方程为s'-6s+9=0,则该系统

A、稳定B、不稳定

C、临界稳定D、无法判断

41、所谓校正(又称补偿)是指

A、加入PID校正器B、使用劳斯到据

C、使系统稳定D、在系统中增加新的环节改善系统性能

42、已知F(s)=L[f(t)],若尸(s).!____,贝Ulim/⑺=<,

s2+2s+1-00

A、；

B、1C、0-

3

10

43、二阶系统的传递函数为则系统的增益为

(s+0.5)(s+4)

A、10B、0.5C、4D、5

44、拉氏变换可将时间函数变换成

A、正弦函数B、单位阶跃函数

C、单位脉冲函数D、复变函数

45、设0c为幅值穿越(交界)频率/(々.)为开环频率特性幅值为1时的相位角，则

相位裕度为c

A、180-。⑷.)B、0(Q.)C、180°+^g)D、90°+。(线)

46、线性定常系统的传递函数，是指在零初始条件下，c

A、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

47、假设反馈环节前向通道的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则其等

效传递函数为。

AG(s)B____J_____CG(s)0G(s)

'、1+G(5)'1+G(s)”(s)、1±G(.V)H(5)、\-G(s)H(s)

48、开环系统与闭环系统最本质的区别是o

A、开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用

B、开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用

C、开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路

D、开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路

49、二阶系统的极点分别为邑=-05与=-4,系统增益为5,则其传递函数为

A、-------------B、-----------

(S-0.5)(5-4)(S+0.5)(S+4)

Q、_____S______D、____19______

八(54-0.5)(54-4)、(s+0.5)(s+4)

3

50、二阶系统的传递函数为G(s)=，其无阻尼固有频率以是

4s4-5-+100------

A、10B、5C、2.5D、25

二、填空题：

1、对控制系统的基本要求一般可归纳为：稳定性、性和性。

2、在闭环控制系统中，甯大开环增益K,会使系统的稳定性,准确

性o

3、二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间《与阻尼比、和有关。

4、一个单位反馈系统的前向通道传递函数为十士一,则该闭环系统的特征方程

s+5s-+4s

为；开环增益为o

5、设3c为幅值穿越(交界)频率，6(3C)为开环频率特性幅值为1时的相位角，则相位

裕度Y为。

6、一阶系统传递函数为-^―,其单位阶跃响应为。

(7S十1)

7、判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为,即系统

的特征根必须全部位于是系统稳定的充要条件。

8、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。

9、系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、一和一一有关c

10、频率特性常见的两种图示方法为和。

11、频率响应是系统对的稳态响应，频率特性包括

两种特性。

12、时间响应的组成按振动的来源划分，可分为和组成。

13、频率响应是系统对的稳态响应，频率特性包括

两种特性。

14、描述控制系统的数学模型主要有微分方程、、等。

15、控制系统的性能指标按照其类型可分为和。

16、若系统传递函数G(S)的所有均在【S】平面的,则系统

称为最小相位系统。

17、一单位反馈控制系统，在单位阶跃输入下，稳态误差为，在

单位加速度输入下，稳态误差为。

18、能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统称为系统。

19、系统的传递函数为G(s)=7』，则该系统可以看成由和

5(/5+1)------------------------

两个环节串联而成。

20、系统的稳态偏差与系统的输入信号、和有关。

21、一个系统稳定的充要条件是其特征方程的所有特征根均具有，也即

足系统所有的极点均位于【S】平面的o

22、传递函数的定义是对于线性定常系统，在零初始条件下，系统

与之比。

23、判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为，即系统

的特征根必须全部位于是系统稳定的充要条件。

三、计算题:

1、已知机械系统如图所示，其中外力f⑴为系统的输入，位移X⑴为系统的输出，m为

小车质量，k为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递因数（忽

略小车与地面的摩擦）。

2、如图所示电网络系统，其中小⑴为系统的输入，w（t）为系统的输出，试求系统的传递

函数，并写出系统的3n和C。

3、求如图所示系统的传递函数（忽略小车与地面的摩擦）。

4、已知机械系统如图所示，其中外力f⑴为系统的输入，位移X。⑴为系统的输出，m为

小车质量，k为弹簧的弹性系数，c为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数（忽

略小车与地面的摩擦）。

5、已知机械系统如图所示，其中外力f⑴为系统的输入，位移x(t)为系统的输出，m为

小车质量，k为弹簧的弹性系数，c为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数。

6、如图所示电网络系统，其中u⑴为系统的输入，⑴为系统的输出，试求系统的传递

函数。D

Ui(t)QzjzuMt)

7、若某线性定常系统在单位阶跃输入作用下，其输出为)，(/)=「"2，+26一。试求系统

的传递函数。

2

8、已知系统的传递函数为求系统的单位脉冲响应表达式。

/+4s+3

9、化简如图所示的方框图，求出系统闭环传递函数也。

R⑸

R(s)

11、系统方框图如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数目

RG)

12、求出图示系统的传递函数X。数)/i(s)0

13、求图示系统的传递函数G(s)=X°(s)/Xi(s)。

14、求图示系统的传递函数Xjs)/Xi(s).

XoG)

15＞求图示系统的传递函数G(s)=Xo(s)/X1(s)o

16、系统方框图如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数2。

RG)

17、要使如图所示系统单位阶跃响应的最大超调量等于25%,峰值时间3为2秒，试

确定K和K，的值

区已知某单位反馈控制系统的开环传递函数加⑸H(S)=就高

试求在参考输入x(t)=4+6t+3t2作用下系统的稳态误差。

19、系统如图所示,Xi(t)=l(t)为单位阶跃函数，试求:

(1)系统的阻尼比J和无阻尼固有频率〃5；

(2)动态性能指标：最大超调量可和调节时间J(△=2%)

Xi(s)Xo(s)

S(5+2)

20、已知单位负反馈系统的开环传递函数为：GA(S)=-

A5(5+6)

求：(1)系统的阻尼比&和无阻尼固有频率；

(2)系统的峰值时间tp、最大超调量此和调整时间ts(△=0.02)。

21、如下图所示的机械系统，在质量块m上施加一个阶跃力士⑴=3N后，系统的时间响

应x°(t)如右图所示，试写出系统的最大超调量MP,峰值时间tp,计算弹簧的刚度k、质

量块的质量m和阻尼系数W的值。

22、设系统的闭环传递函数为GAS)——；-%-----试求最大超调量此二5%,峰值时

s-+2gs+勺

间tp=2s时的闭环传递函数的参数€和3n的值。

23、系统如图所示，Xi(l)=l(t)为单位阶跃函数，试求：

(1)系统的阻尼比J和无阻尼固有频率幻〃；

(2)动态性能指标：最大超调量此和调节时间J(z\=2%)

Xi(s)+_9X£s)

—^一

s(s+1)

24、如图所示系统的方框图，求当输入信号为x(t)=l(t),干扰信号n(t)=l(t)时，系

统总的稳态偏差£ss和总的稳态误差。

25、已知单位负反馈系统的开环传递函数为GA<S)=八一八一