《机械工程控制基础》题库

机械工程控制基础复习题第一章绪论1、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统，其精度比较（）。A开环高B闭环高C相差不多D一样高1、系统的输出信号对控制作用的影响（）。A开环有B闭环有C都没有D都有1、对于系统抗干扰能力（）。A开环强B闭环强C都强D都不强1、下列不属于按输入量的变化规律分类的是（）。A恒值控制系统B计算机控制系统C随动控制系统D程序控制系统1、按照系统传输信号的类型可分成（）。A定常系统和时变系统B离散控制系统和连续控制系统C线性系统和非线性系统D恒值系统和程序控制系统1按照控制系统是否设有反馈作用来进行分类，可分为_和_。答案开环控制系统闭环控制系统1对一个自动控制系统的最基本要求是，也即是系统工作的首要条件。答案稳定稳定性1对控制系统性能的基本要求一般可归结为稳定性、_和_。答案快速性准确性1、控制论的中心思想是，通过，和反馈来进行控制。答案信息的传递加工处理1什么是反馈包括正反馈和负反馈根据反馈的有无，可将控制系统如何分类答案（1）反馈是指输出量通过适当的检测装置将信号全部或一部分返回输入端，使之与输入量进行比较。如果反馈信号与系统的输入信号的方向相反，则称为负反馈；如果反馈信号与系统的输入信号的方向相同，则称为正反馈。（2）根据反馈的有无，可将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。1何为闭环控制系统其最主要的优点是什么答案闭环控制系统就是反馈控制系统，即输出量对控制作用有影响的系统。其最主要的优点是能实现自我调节，不断修正偏差，抗干扰能力强。1简述“自动控制”和“系统”的基本概念。答案（1）所谓“自动控制”就是在没有人直接参与的情况下，采用控制装置使被控对象的某些物理量在一定精度范围内按照给定的规律变化。（2）所谓“系统”，即具有某一特定功能的整体。1试述一个典型的闭环控制系统的基本组成。答案一个典型的闭环控制系统应该包括反馈元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正元件等。第二章控制系统的数学模型2单位速度信号、单位抛物线信号分别是（）阶信号。A1、2B2、3C1、3D3、22线性定常系统的传递函数与（）有关。A本身的结构、参数B初始条件C本身的结构、参数与外作用信号D外作用信号2常用函数1T拉氏变换式L1T为。ASBCD1S12S12对典型二阶系统，下列说法不正确的是（）。A系统临界阻尼状态的响应速度比过阻尼的要快；B系统欠阻尼状态的响应速度比临界阻尼的要快；C临界阻尼状态和过阻尼状态的超调量不为零；D系统的超调量仅与阻尼比有关2振荡环节的传递函数是。ASBS1CD2N2SS12已知单位负反馈系统的开环传递函数为，则该系统的闭环特征方程为。260GA、B、2610S120SSC、D、与是否为单位反馈系统有关2适合应用传递函数描述的系统是（）。A单输入单输出的线性定常系统；B单输入，单输出的线性时变系统；C单输入，单输出的定常系统；D非线性系统。2的拉氏反变换FT为（）。A1ETB1ETC1E2TDET2标准二阶系统的单位阶跃响应如下图所示，请指出的范围。A01，过阻尼情况，其单位阶跃响应与临界阻尼情况类似，呈现单调上升的性质，无超调，无振荡，但响应时间比临界阻尼情况长。2、当单位负反馈系统开环传递函数为，其中A、B均为大于零的常数，试问要保证系统稳定，则S1BGA、B应满足什么条件答案根据劳斯稳定判据，要保证系统稳定，则A、B应满足AB。2、已知象函数，试对其进行拉氏反变换。3S12SF答案CSC42213131LIMC221SIV24332LIM3S12SDLIMC121SIVSSSLI20S3123SLIC23S43S412F23TTTEE3TF2、试化简下图所示系统的框图，求出系统的传递函数SRCG答案先将方框G2和H1简化，得到如下系统框图再将左边第一个相加点后移至第二个相加点处，得到如下系统框图所以，系统的传递函数为SHGSHSGS211232、RLC电路如下图所示，试求出系统零初始条件下的。SUGOI答案由图可知，该电路为典型的RLC串联电路，根据KVL定理，可得相应的微分方程如下TUTRCUTLIOO在零初始条件下，对微分方程两边同时进行拉斯变换可得SUSSUIOOO2从而可得系统的传递函数为12RCSLSUGOI2用复数阻抗法求下图所示RC串联电路的传递函数UOS/UIS。答案UOS/UIS1/SC/R1/SC1/SRC12电路的微分方程为，求此电路的传递函数UOS/UIS。TUDTURCIO答案等式两边同时进行拉氏变换得SRCU0SU0SUIS，故传递函数为U0S/UIS1/SRC12试化简下图所示系统的框图，并求系统传递函数CS/RS。答案将第一个相加点后移到第二个相加点可得所以系统的传递函数为1324SHGSRC第三章控制系统的时域分析3典型一阶系统的闭环极点越靠近S平面的原点，则系统（）。A准确度越高B准确度越低C响应速度越快D响应速度越慢3、采用负反馈形式连接后，则。A、一定能使闭环系统稳定；B、系统动态性能一定会提高；C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。3临界阻尼的范围为。A01B0C1D13对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数符号相同是“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3系统开环增益减小，则闭环系统。A稳定性变好，稳态精度变差B稳定性变差，稳态精度变好C稳定性不变，稳态精度变好D稳定性不变，稳态精度变差3下列关于线性定常系统稳定性说法正确的是（）。A、特征根虚部为负，则系统稳定；B、稳定性与系统输入有关；C、线性定常系统稳定的充要条件是其特征根均在S平面的左半平面；D、开环系统稳定则对应单位负反馈系统也稳定3一阶系统,其单位阶跃响应曲线在T0处的切线斜率为（）。210SA10B5C2D103系统在输入信号RT05T2作用下的稳态误差ESS，则说明（）。A系统不稳定B型别C闭环传递函数中有一个积分环节D输入幅值过大V3设系统的特征方程为，则系统（）。06S3S23A稳定B临界稳定C右半平面闭环极点数D型别2Z1V3一个线性系统的稳定性取决于。A系统的输入B系统本身结构和参数C系统初始状态D外界干扰3一阶系统的时间常数T越小，则系统输出的单位阶跃响应的速度（）。1TSKA不变B越慢C越快D不一定3系统在RTT作用下的稳态误差ESS，说明（）。A系统不稳定B型别C闭环传递函数中有一个积分环节D输入幅值过大1V3、已知某系统的单位斜坡响应为，则系统的单位阶跃响应为（）。523TTYTYA3BCD526T3、设典型二阶系统欠阻尼状态下的单位阶跃响应为，上升时间为，峰值时间为，则（）。TYRTPTPABCDRTYPTY1RTY1P3、已知单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号是时，系统的稳态206SGS21TTR误差是。A0BC10D203、如果二阶系统阻尼比为035，则系统的单位阶跃响应为（）。A等幅振荡B振荡频率为的振荡C上升曲线D振荡频率为的衰减振荡。ND3与典型二阶系统的超调量有关的参数是（）。A自然震荡频率B阻尼比C阻尼震荡频率D都有关3、系统稳定的必要和充分条件是系统特征方程的所有根。A必须均为负实根B必须均为纯虚根C必须均位于复平面上的单位圆上D必须均位于复平面上的左侧3对二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数，则系统。A稳定B不稳定C临界稳定D以上都不是3对线性定常系统来说，系统特征方程的系数都是正数，则系统。A稳定B不稳定C临界稳定D以上都不是3、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是。A、线性系统稳定的充分必要条件是系统闭环特征方程的各项系数都为正数；B、无论是开环极点还是闭环极点位于右半S平面，系统都不稳定；C、如果闭环系统特征方程某一项系数为负数，系统不稳定；D、当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。3决定二阶系统动态性能（如快速性）的两个非常重要的参数是和。答案N3系统的开环传递函数为其中K称为系统的。1，系统称为型系统。NJJMIISTKSHG1答案开环增益13典型二阶系统（传递函数为）的调整时间TS的约为_5或_2。2N2S答案3/N4/N3表征系统性能的三大指标是、暂态性能指标。答案稳定性稳态误差（或稳态性能指标）3典型二阶系统的调整时间主要与参数和有关。答案N3在工程上，一般希望二阶系统工作在阻尼比的状态，其单位阶跃相应为衰减振荡。答案（0,1）欠阻尼3给定稳态误差与系统的_及的形式有关。答案结构参数（或型别）给定输入3任何一个线性系统的时间响应是由_与_两部分组成。答案稳态响应暂态响应3在时域分析中，采用的典型实验信号有、抛物线信号、脉冲信号等。答案单位阶跃信号单位斜坡信号3、控制系统的瞬态响应为从到的过度过程的响应。答案一个稳态另一个稳态3、对于前向通道传递函数为GS的某单位负反馈系统，其单位阶跃信号作用下稳态位置误差系数PK；ESSR。答案SLIM0GSSLI0S3、工作在欠阻尼情况下的二阶系统，其单位阶跃响应的性能指标最大超调量只与有关，其它的瞬PM态响应指标还与有关。答案N3、设系统有两个闭环特征根分布在S平面的右半部分，则劳斯阵列表中第列的元素符号应改变次。答案1两3单位反馈系统的开环传递函数为GS，A、B、C为大于0的常数。1SSB试1写出静态误差系数KP、KV和KA。2求当系统输入为单位斜坡函数时的系统稳态误差。答案（1）由题可知，该系统为1型系统，开环放大倍数为A，所以KP；（1分）KVA；（1分）KA0；（1分）（2）当输入信号为单位斜坡函数时，系统有稳态误差，。（2分）AES13、已知某单位负反馈系统的开环传递函数，其中K为开环增益，T为时间常数。试问当TSG时，要减小系统稳态误差ESS应调整哪个参数为什么TR答案由题可知，该系统是1型系统，开环增益为。（1分）所以，当时，系统稳态误差。（2分）TRKS因此，要减小系统稳态误差应调整参数，并且增大开环增益，就可以减小系统稳态误差。时间常SEKSE数T与稳态误差的大小无关。（2分）S3已知一阶系统的框图如下图所示。试求（1）系统的单位阶跃响应；（2）调整时间TS（允许误差带取5）；（3）如果要求，试问系统的反馈系STS10数KT应该如何选取答案由系统框图可知，系统闭环传递函数为（2分）由此可得（2分）所以（1）系统的单位阶跃响应为（2分）（2）系统的调整时间为（2分）（3）（2分）3设线性系统特征方程式为，试判断该系统的稳定性。05434SSSD答案建立劳斯表如下50614253034SS劳斯表中第一列元素符号改变2次，故系统是不稳定的，且有两个特征根位于右半S平面。3单位负反馈系统的开环传递函数为，试求输入信号为RT01T时系统的稳态误差ESS。51GS答案由于系统是一型系统，KV，即稳态误差ESS51LIMLI00SSSGS02/VK3设线性系统特征方程式为，试判断该系统的稳定性。3245DS答案建立劳斯表如下321045/SS劳斯表中第一列系数全为正，系统是稳定的。3单位负反馈系统的开环传递函数为，试求当系统稳定时K的取值范围。SSKG12501答案（3分）（1分）列写劳斯计算表如下2分KSS01230510根据劳斯稳定判据可知，要使系统稳定，需满足以下条件（2分）所以，系统稳定时K的取值范围为（2分）3系统框图如下图所示，试求当系统稳定时K的取值范围。答案由题可知（2分）（3分）由劳斯稳定判据可知，要使系统稳定，需满足以下条件（3分）所以（2分）第4章控制系统的频域分析5已知系统的传递函数为，其幅频特性应为（）。1SKETSGJA、B、C、D、1TWK1ET21KET21KT5、关于奈氏判据及其辅助函数FS1GSHS，错误的说法是。A、FS的零点就是开环传递函数的极点B、FS的极点就是开环传递函数的极点C、FS的零点数与极点数相同D、FS的零点就是闭环传递函数的极点5闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的（）。A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段5比例环节的相频特性。AARCTANTBARCTANTC0D1805某系统的开环传递函数为，则其相频特性为。10253SSHSGA90B0C90D1805设开环系统频率特性GJ,当1RAD/S时，其频率特性幅值A1。3J14ABCD422225一阶微分环节/惯性环节的BODE图中高频段近似幅值特性曲线的斜率是DB/DEC。A20/20B20/20C10/20D10/105在进行频域分析时，常常需要画极坐标图，又叫（）。A奈氏图B伯德图C直角坐标图D以上都不是5惯性环节的频率特性相位移。1GSTAARCTANTBARCTANTC0D1805积分环节的幅频特性，其幅值与频率成（）。A指数关系B正比关系C反比关系D不定关系5某环节的传递函数为，幅频特性为（）。12S1AABCD22/5积分环节的对数幅频特性曲线的斜率为。A0DB/DECB20DB/DECC20DB/DECD不确定5微分环节的对数幅频特性曲线的斜率为。A0DB/DECB20DB/DECC20DB/DECD不确定5在正弦信号输入下，稳态输出与输入的相位差随输入频率的变化规律，称为。A幅频特性B相频特性C传递函数D频率响应函数5型系统的奈氏图起始于（）。A复平面原点B复平面正实轴C复平面的90D复平面905振荡环节传递函数为，则其频率特性当变化至时，相位移（）。22NSABCD90901805最小相位系统是指（）。A系统开环传递函数GS的所有零点在S的右半平面，所有的极点在S的左半平面B系统开环传递函数GS的所有零点和极点都不在S的右半平面C系统开环传递函数GS的所有零点在S的左半平面，所有的极点在右半平面D系统开环传递函数GS的所有零点和极点都在S的左半平面5结构类似的最小相位系统和非最小相位系统，具有（）。A、幅频特性相同，相频特性不同；B、幅频特性不同，相频特性也不同；C、幅频特性与相频特性均相同；D、幅频特性不同，相频特性相同5、比例环节K的对数幅频特性的斜率为。A0DB/DECB20DB/DECC20LGKDB/DECD不确定5、已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是。ABCD12SK51SK12SK21SK5、稳态输出与输入正弦信号的幅值比随输入频率的变化规律是。A幅频特性B相频特性C传递函数D频率响应函数5、微分环节的幅频特性，其幅值与频率成（）。A指数关系B正比关系C反比关系D不定关系5、开环稳定的系统即PR，其闭环系统稳定的充要条件是奈氏曲线不包围点。答案0（1，J0）5积分环节GS1/S的对数频率特性L_，_。答案20LGW905线性系统常用的分析方法有、根轨迹法。答案时域分析法频域分析法5理想微分环节GSS的对数频率特性L_，_。答案20LGW905对数频率特性是由_和_组成。答案对数幅频特性对数相频特性5表征系统稳定程度的裕度有和。答案幅值裕度相角裕度5常用作频域特性分析的有图、图。答案奶奎斯特BODE5已知开环幅频特性曲线如下图所示，试分别求出相应闭环系统在右半平面的极点数。SRZRZRZ答案005、何为最小相位系统答案如果系统的开环传递函数在右半S平面上没有极点和零点，则称为最小相位系统。5、何为相频特性答案在正弦信号输入下，其稳态输出与输入的相位之差随角频率变化而变化的函数关系称为相频特性。5经常采用的稳定性判据有哪些，它们有何区别答案经常采用的稳定性判据有劳斯稳定判据、赫尔维兹稳定判据、奈奎斯特判据、对数稳定判据等。前二者属于代数稳定判据，后二者为几何稳定判据。5简述频率特性的基本概念及其常用的图形表示方法。答案（1）频率特性是指系统稳态输出与输入正弦信号的幅值比和相位差随输入频率的变化规律。A（2）频率特性通常三种图形表示法，分别为幅相频率特性图（奈氏图）、对数频率特性图（伯德图）、对数幅相频率特性图（尼柯尔斯图）。5一系统结构图如下图所示，试根据频率特性的含义，求RT4SIN2T输入信号作用下系统的稳态输出CSST。答案由题可知，闭环传递函数1分21SG所以频率特性2分J幅频特性2分412J相频特性2分1TGJG当RT4SIN2T时，其稳态输出CSST4SIN2TJJG3分452SINT5、设某系统的开环传递函数为，1指出该系统可看成是由哪几个典型环节组成2并10SG画出系统的近似BODE图（相频特性图略）。答案1）系统由比例环节、一阶微分环节，积分环节、惯性环节组成5分2）将中的各因式换成典型环节的标准形式，即SG5分10SSG如果直接绘制系统开环对数幅频特性渐近线，其步骤如下10分1转折频率1，2，20。32在L处，。DBKL201LGL013因第一个转折频率1，所以过1，点向左作一20DBDEC斜率的直线，再向右作一L40DBDEC斜率的直线交至频率2时转为一20DBDEC，当交至20时再转为一40DBDEC斜率的直线，3即得开环对数幅频特性渐近线，系统开环对数频率特性5、今测得某单位负反馈最小相位系统渐近对数幅频特性曲线如下图所示，试求（1）其开环传递函数传递函数GS的表达式；（2）读出幅值穿越频率。答案（1）其开环传递函数传递函数为10522SSG（2）从图中可读出穿越频率为2RAD/S。5、设某系统开环传递函数为，1指出系统由那些典型环节组成（2）画出系统的1SSH奈氏曲线。答案1）由题给出的开环传递函数GSHS可以看成是由一个比例环节GLSK10；两个一阶惯性环节和串联而成。5SG2S1032）这三个环节的幅相频率特性分别为1023210101TGJTJESSGJKS所以系统的开环幅频特性为22M开环相频特性为5分101TGT当取为若干具体数值时，就可由上两式计算出和的值，见下表。00512345678910M108970344304226176141150970830710029405070747088209770105201115011680121501255012930根据上表的数据就可绘出奈氏图，如下图所示。奈氏图5、已知单位负反馈最小相位系统的开环对数幅频特性为下图所示，1写出其开环传递函数；（2）求其相位稳定裕量，并判断此闭环系统是否稳定。答案解转折频率分别