机械控制工程基础_习题集(含答案

1、机械控制工程基础课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院版权所有习题【说明】：本课程机械控制工程基础(编号为09010)共有单选题,计算题,填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有 填空题等试题类型未进入。、单选题word范文1.et的拉氏变换为(2.A.3.4.A.5.6.1A. ； B. 2sf (t)的拉氏变换为0.5s 1Fs二2t2t3e ； B. 1 -e ；脉冲函数的拉氏变换为(A. 0;B.oo；s(s 2)C.，贝U f(t)为(D.1 -2se2C.C.f(t) =5、t ,贝U L f (t)-B. 1已知F(s)已知F(s)A. 0;3(1 -e)；常数;C. 0D.D

2、.D.变量s2 3s 3s(s 2)(s22s 5)，其原函数的终值f(t)=(t 匚B. 0C. 0.6D. 0.3s2 2s 3s(s2 5s 4)，其原函数的终值f(t)二t- B.o ； C. 0.75D. 37.已知F（s）二2sa_n se其反变换f （t）为（A.a /、(t - a .)； n .B.a (t - n .)；C.D.8.已知F (s)s(s 1)，其反变换f （t）A.1 -eB.C.1 -e；D.e-19.已知f(t)esin2t的拉氏变换为（A.B.22(s 4)4C.s ；2 ；(s 1)4D.s2s10.图示函数的拉氏变换为（)A.a 1s、y) ； B

3、.1 s-2(1-/)a sC.11.若f （：）=0,则Fs可能是以下（1 -e）；1A.； B.s -9C.D.1s2912.开环与闭环结合在一起的系统称为（A.复合控制系统；B.开式控制系统；C.闭和控制系统;D.正反馈控制系统13.在初始条件为零时，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的。A.增益比;B.传递函数;C.放大倍数;D.开环传递函数14.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（A. y(t) =x(t) LpG(s)； word范文B.Y(s) =G(s) X(s)；C.X(s)二丫(s) G(s);D.y(t) =x(t)

4、 G(s)15.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: （C. 3A. 1 ;B.D. 416.二阶系统的传递函数为17.A.18.19.20.A.21.4s2；则其无阻尼振荡频率4s 1n和阻尼比为（1A. 1,2传递函数时滞环节;B. 21 ； C. 2, 2 ;D.GsJS表示了一个（B.阶系统的传递函数为tA. 1 -e 5 ; B.振荡环节;35s 1t3-3eC.微分环节;D.惯性环节其单位阶跃响应为C.t5-5eD.已知道系统输出的拉氏变换为A.欠阻尼；B.2,那么

5、系统处于（过阻尼；C.临界阻尼;D.无阻尼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（K .Ts 1 ；B., C.；s(s a)(s b)s(s a)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（A. as3 bs2 cs d =0 ； B.D.Ks2 (s a)s4 as3 bs2 -cs d = 0 ；word范文22.23.24.C. as4 bs3 cs2 ds e = 0 ；其中a、b、c、d、e均为不等于零的正数。1二阶系统的传递函数为A. 1, 1 ; B. 222s 0.5s 1;则其无阻尼振荡频率 n和阻尼比为（,1 ; C. 1, 0.25 ;F列开环

6、传递函数所表示的系统,属于最小相位系统的是（D.s -1A.(5 s 1)(2s 1)C.(2s 1)(3s 1)已知系统频率特性为1 - j3 B.D.s(s 3)(s _2)，则该系统可表示为（5皿丄.,.;W B. 2Jc. 1e“；D.25.下列开环传递函数所表示的系统,属于最小相位系统的有（A.s -1(5s 1)(s - 1)B.rTs( T0)；C.(2s-1)(s-1)D.s 2；;(s 3)(s 2)26.题图中R C电路的幅频特性为题图二、6. R C电路A. 1十；B.word范文1； C. I = ； D. (T )2、1-(T )227.5已知系统频率特性为厂，则该系

7、统可表示为(A.； B.I1 1-；C.5eg； D.28.已知系统频率特性为5jco，当输入为 x(t)二sin2t时，系统的稳态输出为1A. sin(2t 亠tg 5 )；B.2sin(2t tgJ5 )；. 129.C. sin(2t-tg，5 )；D.1sin (2t-tg5)25 21理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为A. 20 dB dec，通过3 =1点的直线；B. -20 dB dec，通过3日点的直线;C. - 20 dBdec，通过3 =0点的直线；D.20 dBec，通过3 =0点的直线30.开环GK(s)对数幅频特性对数相频特性如下图所示，当K增大时，(A. L(

8、 3 )向上平移，()不变;B. L(3 )向上平移，()向上平移;C. L( 3 )向下平移，()不变;D. L(3 )向下平移，()向下平移。、计算题31.简化下图所示系统的方框图，并求系统的传递函数。H3Xi(s)G2* G3* G4Xo(s)Hi32.试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压ui为系统输入量;电压U2为系统输+ O-出量；C为电容；R、R为电阻。（15分）T卜c33.单位负反馈系统的开环传递函数为:G(s)4,s(s+1O)时的稳态误差。34.试建立如图所示系统的动态微分方程。图中位移X1为系统输入量;位移X2为系统输出量；K为弹簧刚度系数；B为粘性阻尼系数。（15分

9、）aG（ s），并计35.已知一些元件的对数幅频特性曲线如下图所示，试写出它们的传递函数36. 已设单位负反馈控制系统的开环传递函数如下，试用劳斯判据确定系统稳定时，K的取值范围。KG(s)二一。s(1 -s)(1 -s)36p为开环右极点数,37. 设系统开环频率特性如下图所示，试判别系统稳定性。其中u为开环传递函数中的积分环节数目。(15分)p=0u=2p=2u=038.化简卜图所示系Im車Im丿lRe函数、cop=0u=00结构图，开求糸统word范文1$(ja)_YCfXJrU3(c)39. 试画出具有下列传递函数的Bode图:、 100G(S)1 2 2 s (s 十s+1)(10s

10、+1)40. 某单位反馈系统的开环传递函数G(s)二Ks(Ts 1)试判定系统的稳定性(TK1)41. 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压ui为系统输入量；电压 为系统输出量；C为电容；R为电阻。42. 某系统用测速发电机反馈，可以改善系统的相对稳定性，系统如下图所示。(1) 当K= 10,且使系统阻尼比=0.5，试确定&。(2) 若要使系统最大超调量 M= 0.02，峰值时间tp= is，试确定增益 K和速度反馈系 统Kh的数值，并确定在这个 K和心值的情况下，系统上升时间和调整时间。43. 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压ui为系统输入量；电压 U2为系统输出量；C为电容

11、；R、Ra为电阻。O +44. 系统开环传递函数为 Gk(s) = 5(s3),试绘制系统的开环对数频率特性并计算s(s+2)c ,v( c)值。45. 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中位移xi为系统输入量；位移 X2为系统输出量；Ki和K2为弹簧刚度系数；B为粘性阻尼系数。(16分)陷应 Ar三、填空题（略）答案一、单选题1. C2. C3. C4. A5. D6. C7. B8. C9. C10. A11. C12. ABBDABCDBCCCDBBDAA计算题范文13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.二、word3

12、1.解:G（s）G1G2G3G41 -G3G4H3g2g3h1 g1g2g3g4h2 母正确完成 步 3分）32.解：设为回路总电流,i r为R支路电流，ic为C支路电流，根据基尔霍夫电流定律得比 u2iCd（U1-U2）dt（6分）可得u2 = iR5 -吐C d（U1 -U2）Ridt2= R2 * 7 CR2d（ui（2 分）Ridtdu1u2 = -2 5 - - u2 CR2 -CR2R1R-idtdu2八-（2 分）dt整理后得CR2dt+ fR+1 uRidu1 R22心2药石U1（3分）33.解：系统的开环增益K= 14,且为I型系统 （2分）将Xi（t） =Xi1（t） Xi

13、2（t） Xi3（t） =1 t at2（a - 0）则:essi = 0 （3 分）ess214（3 分）0ess3 = oda = 0a 0（3 分）丄ess ess ess2 * ess3 十14i QOa= （4 分）a 0word范文34.解：按牛顿定律列力学方程如下:% 二 Bd（X1 旳dtKx2= B_B 吨（8 分） dtdt整理得r dX1=B （ 4 分） dt咚Axdt Bdx1（3 分）dt35.解:（a）G（s）二100.1s 1（7 分）（b） G（s）二50s（0.01s 1） （8 分）36.解:3 小 2s 9s18s 18K = 0；（ 5 分）3 s11

14、802 s918K01 s18 -2K00 s18K（5分）0:K：9（5分）该系统闭环特征方程为:37.解：（1 ）包围圈数 N= 0, P= 0,稳定；（5分）（2）正穿越次数为1，负穿越次数为0,1 0= P/2 = 1，稳定；（5 分）3）正穿越次数为1，负穿越次数为1 , 1 1= P/2 = 0，稳定。（5分）38.解：这是一个无交叉多回路结构图，具有并、串联，局部反馈，主反馈系统。首先将并联和局部反馈简化如图（b）所示,再将串联简化如图（c）所示。（3 分）（4分）系统开环传递函数为G1G2 G2 H 21 G3 Hi（2 分）系统闭环传递函数为（Gi +G2 卜G31 G3H1

15、GiG2 G3H2（2 分）39.解：对数幅频特性每画对一段得3分，横坐标上的转折频率标对得（4分）2分，相频特性渐进线相位标对得240. 解：系统闭环传递函数G（s）（4分）G（s）K21 G（s） Ts s K系统的特征方程2Ts2 s K = 0（ 4 分）特征根 丄皿（4 分）2T为一对共轭复根，且具有负实部，故该系统稳定。（3 分）41. 解：设回路电流为i，根据基尔霍夫电压定律有Ui 二 Uc U2（ 1）（ 4 分）U2=iR=icR = CR（ 2） （ 4 分）dt将方程（1）变形得Uc Ui - U2 （2 分）代入式（2）中dg -u2）八U2 =C 1- K =：n =

16、25.2 K h= 0.27 , （3 分） R（2 分）dt得U2-RC 敗-匹（2 分）I dt dt 丿整理后得du2du1八RCU2=RCdtdt即du2U2du1八（1分）dtRCdt42.解：系统的闭环传递函数为：（s）二2K（2 分）s2（1 KKh）s K所以： n2 = K 1 KKh =2 - n（ 2 分）（1）将 2 10, =0.5代入，求得：r 二 101 KKh = 2 Ki= 0.216 ; （ 2 分）（2）M p 二 e=0.02（2 分）Ji-t p21 算出：二 0.78 n 二 5.02P 川- 1算出：t s= 1.02 (s) , tr = 0.7

17、81 (s)。( 3 分)43. 解：根据基尔霍夫电压定律列方程如下:Ui = (Ri + R2 )C 5晋duedtUcUc(4分)对上述方程进行拉氏变换:3(s)=(R+R2)CsUc(s)+Uc(s)小丿(2分).U2(s)=CR2sUc (s)+Uc(s)传递函数为G(s)U2(s)CR2sUc(s) Uc(s)Ui(s) (Ri R2)CsUc(s) Uc(s)CR2s 1C(Ri R2)s 1(3 分)展开得CRsU2 (s) CR2sU2(s) U 2(s)二 CR2sU1(s) U1(s) (2 分)对上式进行拉氏反变换du2du2du1八CR-i- CR2 - u2 二 CR

18、2 - U| (3 分)dtdtdt整理后得du2 1du1 1八(R1 R2) - 氏=R2 - U1 ( 2 分)dt CdtC44. 解：1)首先将Gk(s)分成几个典型环节。Gk(s)= 3- -7.5 1 一 (1s 1)(2 分)s(s 2) s 1s 73)2(1 分)显见该系统由放大环节，积分环节，惯性环节，一阶微分环节组成。2)分别做各典型环节的对数频率特性曲线。K=7.5 20lgK=17.5dB;31=2,3 2=3 ( 1 分)对数幅频特性：20log A（，）二 20log 7.5 -20 log，- 20log（2 分）相频特性：C ） = -90 -tg J tg 1（2分）233）计算-c , vC -c）7.5 - 1c T7