(电大复习)本科 机电控制工程基础期未复习2014.6（陈伯荣）

1 机电控制工程基础 期未复习试题 一、 选择题 1. PI 校正为（ A ）校正 A 滞后 B. 超前 C 滞后超前 D 超前滞后 2. 一阶系统的传递函数为11s,则其时间常数为 ( D ) A 0.5 B. 4 C. 2 D . 1 3系统的根轨迹（ A ） A起始于开环极点，终于开环零点 B 起始于闭环极点，终于闭环零点 C 起始于闭环零点，终于开环极点 D 起 始于开环零点，终于开环极点 4.一阶系统的传递函数 为24 3s,则其时间常数为 ( C ) A 0.5 B. 4 C. 2 D . 1 5. 二阶系统的超调量 % 。 ( A ) A. 只与 有关 B.与 无关 C.与 n 和 无关 C.与 n 和 都有关 6 劳斯稳定判据能判断（ A ）的稳定性。 A线性定常系统 B. 线性时变系统 C 非线性系统 D 任何系统 7已知)2( 1 sssF，其原函数的终值（ D ） A 0 B. C 0.75 D0.5 8、 已知线性 系统的输入 x(t)，输出 y(t)，传递函数 G(s)，则正确的关系是 B 。 A )()()( 1 sGLtxty ； B )()()( sXsGsY ； C )()()( sGsYsX ； D )()()( sGtxty 。 9、 设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力 f(t)为输入量，位移 y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（ B ） A 1； B 2； C 3； D 4 10、二阶系统的传递函数为 144 12 ss；则其无阻尼振荡频率n和阻尼比为（ D ） A 1 ，21； B 2 ， 1 ； C 2 ， 2 ； D 21， 1 11、 TSesX sYsG 传递函数表示了一个（ A ） A 时滞环节； B 振荡环节； C 微分环节； D 惯性环节 12、一阶系统的传递函数为 153s；其单位阶跃响应为（ B ） A 51 te ； B 533 te ； C 555 te ； D 53 te 13、 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则系统的单位阶跃响应曲线表现为（ B ） A单调衰减 B. 单调上升 C 等幅振荡 D 振荡衰减 14、已知道系统输出的拉氏变换为 22)(nnsssY ,那么系统处于（ C ） A 欠阻尼； B 过阻尼； C 临界阻尼； D 无阻尼 15、 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（ D ） A 1TsK； B)( bsass ds ； C)( ass K； D)(2 ass K； 2 16、根据下列几个系统的特征方程，可以判断肯定不稳定的系统为（ B ） A 023 dcsbsas ； B 0234 dcsbsass ； C 0234 edscsbsas ；其中 edcba 、 均为不等于零的正数 。 17、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ C ）。 A )12)(15( 1 ss s； B sTTs111（ T0） ； C )13)(12( 1 ss s ； D )2)(3( 2 sss s 18、已知系统频率特性为31 5j，则该系统可表示为（ C ） A 315 tgje ； B 119 52 tgje； C 321195 tgje； D 15 tgje 20、题图中 R C电路的幅频特性为 （ B ） 。 A 211 T ； B 2)(11T； C 2)(11T ； D T1 1 。 21、已知系统频率特性为15j，则该系统可表示为（ B ） A 15 tgje ； B 1152 tgje； C 15 tgje ； D 1152 tgje22、已知系统频率特性为15 1j，当输入为 ttx 2sin)( 时，系统的稳态输出为（ D ） A )52sin( 1 tgt ； B )52s in (11 12 tgt； C )52sin( 1 tgt ； D )52s in (125 1 12 tgt23、理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（ A ） A decdB20，通过 =1 点的直线； B -decdB20，通过 =1点的直线； C -decdB20，通过 =0点的直线； D decdB20 ，通过 =0点的直线 24、 系统如图所示， )(sGc为一个 （ C ） 装置 ， 实现起来比较简单 。 A 串联校正 ； B 并联校正 ； C 混合校正 ； D 正 反馈校正 。 25、二阶系统的传递函数为 15.012 ss；则其无阻尼振荡频率n和阻尼比为（ C ） A 1 ，21； B 2 ， 1 ； C 1 ， 0.25 ； D 31，32二 、 判断题 1、 一个 线性 定常系统 是稳定的，则其开环极点 位于 S 平面左半边。 （ ） 2、 劳氏稳定判据能判断线性定常 系统的稳定性。 （ + ） 3 3、 型系统和开环增益为 10，系统在单位斜输入作用下的稳态误差为。（ ） 4、 一个动态环节的传递函数乘以 5、二阶系统的超调量越大，则系统的稳定性越差。（ - ） 6、 系统的传递函数和系统结构及外输入有关。（ - ） 7、 系统的稳态误差不仅与系统的结构参数有关，与输入无关。（ - ） 8、 若二阶系统的阻尼比为 0.866 则系统的阶跃响应上定不是等幅振荡。（ +） 9、 反馈控制系统、是指正反馈。（ - ） 10、 某环节 的输出量与输入量的关系为 y(t=Kx(t)， K 是一常数，则称其为比例环节。（ +） 11、 已知系统频率特性为15j，则该系统可表示为 1152 tgje。 （ - ） 12、 一阶微分环节的传递函数为 ssG 1)( ，其频率特性可表示为 jejjG 2)(11)( 。 （ + ） 13、 积分环节的对数幅频特性是一条斜率为 decdB20 的直 线。 （ + ） 14、 系统的传递函数15.0 101)( sTs KsG，输出与输入的相位差是 90 。 （ - ） 15、 系统的幅频特性、相频特性取决于系统的输入以及初始条件。 （ - ） 16、 图中所示的频率特性是一个积分环节。 （ - ） .17、 积分环节的幅频特性 ,其幅值与频率成正比关系。 （ ） 18、 适合于应用传递函数描述的系统可以是线性系统，也可以是非线性系统。（ ） 19.某二阶系统的 特征根为两个共轭纯虚根，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为衰减振荡 （ ） 三、 填空 题 1、系统输出全部或部分地返回到输入端，就叫做 反馈 。 2、有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为 复合控制系统 .。 3、我们把输出量直接 或 间接地反馈到 输入端 ，形成闭环参与控制的系统，称作 闭环控制系统 。 4、控制的任务实际上就是 形成控制作用的规律 ，使不管是否存在扰动，均能使 被控制对象 的输出量满足给定值的要求。 5、系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态 这样的系统是 稳定 系统。 6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 线性控制系统 和非线性控制系统。 7、为了实现闭环控制，必须对 反馈 量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得 到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除 偏差 。因此，整个控制系统形成一个闭合回路。我们把输出量直接或间接地反馈到 输入 端，形成闭环 ,参与控制的系统，称作闭环控制系统。 8、 题图 由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 不能 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个 开环 控制系统。 9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这 样的系统称为 稳定 系统，否则为 不稳定 系统。任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 稳定 的。 10、对于函数 )(tf ，它的拉氏变换的表达式为 dtetf st0 )(。 11、单位阶跃信号对时间求导的结果是 单位脉冲函数 。 12、单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是 s1。 13、单位脉冲函数的拉普 拉斯变换为 A 。 4 14、 te 的拉氏变换为 11s。 15、)1( 1 sssF的原函数的初值 )0(f = 0 ，终值 )(f = 1 。 16、已知 )(tf 的拉氏变换为4)2( 2 s s，则初值 )0(f = 1 。 17、 tetf t 2sin)( 2 的拉氏变换为 4)2( 4 2 s。 18、若 )()( sFtfL ，则 )( tfeL at F(s+a) 。 19、 若 Lf(t)= F(s)，则 Lf (t-b)=、 )(2 sFe s 。 20、描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式， 。 21、在初条件为零时， 输出量的拉氏变换 ，与 输入量的拉氏变换 之比称为线性系统（或元件）的传递函数。 23、数学模型是描述系统 输入变量、输出变量之间关系 的数学表达式，或者说是描述系统内部 变量之间关系的数学表达式。 24、如果系统的数学模型 ,方程是 线性 的，这种系统叫线性系统。 25、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数，结构 有关 ，与输入 无关 ；不同的物理系统， 可以 有相同的传递函数 ， 传递函数与初始条件 有关 。 26、 惯性 环节的传递函数是 1 TsKsX sYsG。 27、二阶系统的标准型式为 22 22nn ssn 。 28、 I型系统开环增益为 10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差 e( )为 10A。 29、时间响应由 瞬 态 响应和 稳态 响应两部分组成。 30、)()()(0 jGxyA 为系统的 幅频特性 ，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减（或放大）的特性。 )()( jG 为系统的 相频特性 ，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位迟后 )0( 或超前 )0( 的特性。 31、频率响应是 系统在正弦输入信号下的 响应。 32、惯性环节的传递函数为 1 TsKsX sYsG。 33、 当输入信号的角频率在某一范围内改变时所得到的一系列频率的响应称为这个系统的 频率响应 。 34、控制系统的时间响应，可以划分 为瞬态和稳态两个过程。瞬态过程是指系统从 初始状态 到接近最终状态的响应过程； 稳态过程是指 时间 t趋于 无穷 时系统的输出状态。 35、若系统输入为 tA sin ，其稳态输出相应为 )sin( tB ，则该系统的频率特性可表示为 ejAB 。 36、 2型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为 -40 dB/dec 。 37、对于一阶系统，当由 0时，矢量 D(j ) 顺时针 方向旋转2，则系统是稳定的。否则系统不稳定。 四 、 分析、计算综合类型题 1 设单位反馈系统的开环传递函数为： G（ S） =)14( 1ss， 试求阶跃响应的性能指标 %及st答案： 系统闭环传递函数为：25.025.0 25.0)( 2 sssW与二阶传递函数的标准形式nnnss2222 相比较，可知： n2 =0.25， n2=0.25，所以 5.0n， 25.0 ，系统为欠阻尼状态，则： d 21 n=0.484 076arccos 所以，单位阶跃响应的性能指标为： 21/% e =44.5% 5 st=n/5.3=28s 2 已知系统的开环传递函数为：)104.0)(12.0( 20)( SSSSG试： 1)绘出对数渐近幅频特性曲线 )(L 以及相频特性曲线 G ； 2)用对数频率稳定判据判别系统闭环稳定性。 答案： 1) （ 1） 该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的； （ 2） K=20 20lgK=26 分贝 52.01111 T2504.0 1122 T（ 3） 低频为积分放大环节，在 1 ， K=26 分贝处作 -20dB/10 倍频 线 在 5 处作 -40dB/10 倍频 线，在 25 处作 60dB/10 倍频 线 2)判断稳定性 由图上可知 L( )0 的部分， )( 对 无穿越，所以系统闭环稳定。 3.单位反馈系统的开环传递函数为： 10()( 1)kGs ss ，试求在输入信号为 ( ) 5x t t 作用下的稳态误差。 解：系统是 型系统 当 x(t)=5 时，位置误差系数 0010l i m ( ) l i m ( 1 )pkssK G s ss 1 1( ) 01 pe K 当 x(t)= t 时，速度误差系数 0010l i m ( ) l i m 1 0( 1 )kssK s G s s ss 2 1( ) 0.1e K 故系统的稳态误差：12( ) ( ) ( ) 0 0 . 1 0 . 1e e e 4.设系统的传递函数 5()1 0 . 5 1KGs T s s，求输入信号为正弦信号，频率为 f 1Hz，振幅为Xo 5，初相为 0 时，系统的稳态输出。 答案： 由 5()0 .5 1Gs s 可以看出 G(s)是 由放大环节和惯性环节串联组成， 放大环节只影响输出量的幅值，而惯性环节对输出量的幅值和相位都有影响。 1） 输出量的频率与输入量的频率相同 f 1Hz，所以 2 6 .2 8f（ rad/s） 2） 输出量与输入量的相位差 惯性环节的相位（滞后） 00 . 5 6 . 3 3 . 1 5 7 2 . 4a r c t g T a r c t g a r c t g 3） 输出量的幅值 00 115 5 7 . 5 80 . 5 1 3 . 1 4 1Y X K jj 4） 稳态输出 00( ) s i n ( ) 7 . 5 8 s i n ( 6 . 3 7 2 . 4 )y