机械控制工程基础复习题及答案

1、机械控制工程基础复习题 11、选择填空(30分，每小题2分)(下列各题均给岀数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白处)1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是10 1 1(A) G s (B) G(s) (C) G(s) 0.1s2s 10、丿 0.01 s2s 1、) s 101.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace变换与输入量的Lap lace变换之比，其表达式。(A) 与输入量和输出量二者有关(B) 不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关(C) 只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关1.3系统峰值时间tp满足(A) dX

2、0A 0dtp(B) Xo(tp) x0()(C) Xo(tp) Xo()Xo()其中，Xo(t)为系统的单位阶跃响应。1.4开环传递函数为G(s)的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为(A) Kv lim G(s)s0(B) Kv lim s2G(s)s 0(C) Kv lim sG(s)1.5最大百分比超调量Mp(%)的定义式为o(A) M p(%) max x0(t) x0()(B) M p(%)maxx我xoaa-, Oo%Xo()(C) M P(%) max x。 p 図 |其中，Xi(t)为系统的输入量，X(t)为系统的单位阶跃响应，maxx。(t)为x(t)的最大值。1.6给

3、同一系统分别输入Xii (t) Rsin(也和Xi2 (t) Rsin(t)这两种信号(其中，是系统的谐振频率，1是系统正常工作频率范围内的任一频率)，设它们对应的稳态2),则成立。输出分别为 Xoi (t) Cisin( it ”和 Xo2(t) C2sin( rt(A) Ci C2(B) C2 Ci (CCZ C21.7若一单位反馈系统的开环传递函数为要条件可知， oG(s)则由系统稳定的必s(a2S2 ai)(B) 不论a。,a,比取何值都不能使系统稳定(C) 总可以通过选择适当的ao, a, a?值而使系统稳定1.8关于系统稳定性的正确说法是(A) 如果开环稳定，那么闭环也稳定(B)

4、如果开环不稳定，那么闭环也不可能稳定(C如果开环是不稳定的，那么闭环可能稳定、也可能不稳定1.9下列传递函数中，属于最小相位传递函数的是(A) G(s)0.5S 1(0.1s 1)(0.01s 1)(B)G(s)05s 1(0.1s 1)(0.01s 1)(C) G(s)0.5s 1(0.1s 1)(0.01s 1)1.10已知线性系统的输入为x(t),输出为Xo(t),传递函数为G(s),则下列关系正确的是p 2所示务越系统的穆復分布图(D僭匕可以断定: 1.12设系统的齧构图如图1所示，当R(sj=1 1 &B) 丁倉电2-(C) -门谢.25系统是稳定的。G1G2 I(A)-1 G1G2

5、0 时，E(s)/N(s)为G2讦苟悲1G2 j11 G1G2Xj(s) +；图1 _(A) Xo(s) Xi(s)G(s)(C) Xi(s) Xo(s)G(s)1.11设一阶系统的传递函数为sO.25(B) Xo(t) Xi(t)L1G(s)(D) Xo(t) Xi(t)G(s)22巾| = 口+口出谢T T汕(A)(B)(C)1.14某单位反馈系统的开环传递函数为(A) s3 7s212s0(C) s2 7s 1201.15由以下3个开环传递函数可知，系统(A) G(s)(C) G(s)(0.1s 1)(0.01s 1)s(0.1s 1)( 0.01s 1)系统的特征方程为s(s 3)(

6、s4)(B)s3 7s213s 50(D)s(s 3)(s5)0是I型系统。(B) G(s)s2(0.1s 1)(0.01s 1)Z某系统结构图如图T- 3所示2.1若输入量为Xi(t)=10(t 0),试求系统的瞬态响应X0(t) o (8分)2.2若输入量为Xi(t) 10sin(t )(to),试求系统的稳态输出62.3若输入量为Xi(t) 10( t 0),试求系统的稳态误差X)(t) o (7 分)ess o (5 分)Xi(s)+ 1XOs)11s(s 1)3、试求图4所示系统的传递函数c(s)o (10分)/R(s)5s)图T44、某单位反馈系统的开环传递函数为c KG(s)S(

7、S 1)(0.1S 1)试求使系统稳定的K值。40分)5、图T 5（a）、（b）、（c）、（d）分别为开环无零点的系统的开环奈魁斯特图，试写出它们各 自对应的传递函数的一般形式（开环放大倍数用K表示，时间常数符号用Tx T2、T3等表示）。（12分，每图3分）图56、试求图T -6所示最小相位系统开环对数幅频特性曲线对应的传递函数。（8分）G(s)10试绘制开环频率特性的（10 分）,并根据Nyquist图判定系统的稳定性。s(2s 1)(0.1s 1)Nyquist曲线图(概略图)机械控制工程复习题答案 11、1.1(A)1.2 ( C)1.3 (A)1.7(B)1.8 (C)1.9 (C)

8、1.13 (A)1.14 (B)1.15(C)2、2.1 Xo(t)101e.sin,-)2.2 Xo(t)10s in(t -)23 ss3、C(S) Q G1G2G30B.0T14D. T0B.谋并带19.典型二阶振荡环节的峰值时间与(A. 增益C.增益和阻尼比D.阻尼比和无阻尼固有频率20. 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( )环节。B. (5s+1)2&5s+1D.亍0.2S+1(0.2s 1)221. 某系统的传递函数为G(s)=r匹2)(4s1)(s 3)A. 零点 s= 0.25,s=3;极点 s= 7,s=2C.零点 s= 7,s=2;极点

9、 s= 1,s=3，其零、极点是()B. 零点 s=7,s= 2;极点 s=0.25,s=3D.零点 s= 7,s=2;极点 s=0.25,s=322.系统的开环传递函数为3(s 2)s(2s 3)(s 5)A. 0.4,1B. 0.4, n,则系统的开环增益和型次依次 为C. 3,1D. 3 , n23. 已知系统的传递函数G(s)=eaKA. e1 TC. 亠e1 T224. 二阶系统的阻尼比Z,A.系统的粘性阻尼系数ts,其幅频特性IG(j 3 ) | 应为(B.Ke1 TDK*1 1 T2B. 临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C. 系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比D. 系统粘性阻尼

10、系数的倒数1时的相位角，则相位裕度25. 设3 c为幅值穿越 佼界)频率，$ (3 c)为开环频率特性幅值为ES(3c).$ ( 3 c)G(s)=-,则系统在r胆t输入作用下,其稳s(s 5)为()A. 180 $ (3 c)C. 180。+ $ (3c)26. 单位反馈控制系统的开环传递函数为 怂咲奁为(101B.27. 二阶系统的传递函数G(s)=-为s与谐振频率3 r的关系为(A. 3 n 02.1型；稳态值等于13上升时间变大；超调量减少;4.非主导极点;调节时间减小(大体上)； 无非主导极点；四、计算题(共44分)138点非主导极点曲线大体对G(GG)1 GoG底隣通道CUJ 反馈

11、迪道3=0点3 n=0.5 点3. (6分丿Go(s)=(T 3+T 4) +T 3T4S+I/SG(s)由比例部分(T3+T4)、微分部分TaT4S及积分部分1/S相加而成4. (8分丿B (x W Ky =0 11TsG(s)=, T=B/kTs15.开环传递函数在复半平面无极点，据图相位裕度为正，幅值裕度分贝数为正，根据乃奎斯特判据，系统稳定。系统为I型，具有良好的静态性能。相位裕度约为60度，具有 良好的动态性能。Ts 16.Go(s)=K ,1Ts 1可增加相位裕度，调整频带宽度。机械控制工程复习题3、单项选择题(本大题共30小题，每小题1分，共30分)在每小题列出的四个选项中只有一

12、个 选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。1 开环系统与闭环系统最本质的区别是（）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，闭坏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2若 f(t) 0, 0t 5seA. -s1c.5s eB.S15sDAss3.已知 f(t) 05t1,M Lf(t)(B. 05s21D.2sA. S 05s21 1C.22s s4.下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为（A

13、. 5 s2 25C.B.=s216D.5若 f(t) te2t,则 Lf(t)(A.c.1D.(S 2)26.线性系统与非线性系统的根本区别在于（)B.A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函 数B. 线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C. 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D. 线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少7. 系统方框图如图10A.5S 1示，则该系统的开 环传递函数为（20sB. 5s 110C. 2s(5s 1)1 开环系统与闭环系统最本质的区别是()D. 2s8. 二阶系统的极点分别为Si 05

14、 ,S24,系统增益为5,则其传递函数为(s 05)(s 4)(s 05)(s 4)C.(s 05)(s 4)D.10(s 05)(s 4)9.某系统的传递函数为G(S),则该系统的单位脉冲响应函数为( S22tA. 5e2tC. 5eB.5t5D.t)10. 二阶欠阻尼系统的上升时间tr定义为(A. 单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B. 单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间C. 单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间D. 单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间11. 系统类型A. 系统型次B. 系统型次C. 系统型次D. 系统型次12系统的传递函数为G(S)、开环增

15、益K对系统稳态误差的影响为(越 高，开环增益越佩删土躺充穗惠误套趣小 增益越低，开环增擬大，K越小，K越小，K系统稳态误差越小 系统稳态误差越小 系统稳态误差越小Tsi ，则该系统时间响应的快速性(A.与K有关C.与T有关13. 一闭环系统的开环传递函数为B.与K和T有关D.与输入信号大小有关 陛，则该系统为(W丿 s(2s 3)(s 2)B型系统，开环增益为D.0型系统，开环增益为A.0型系统，开环增益为8C型系统，开环增益为 414.瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的(A.单位脉冲函数C.单位正弦函数B.单位阶跃函数D.单位斜坡函数15二阶系统的传递函数为G(S)

16、2 2 Ks2n增大，阻尼比A.无阻尼自然频率2S增大,当K增大时，其(B.无阻尼自然频率n增大，阻尼比减小C.无阻尼自然频率n减小，阻尼比减小n减小，阻尼比D.无阻尼自然频率16.所谓最小相位系统是指(A. 系统传递函数的极点均在B. 系统开环传递函数的所有零点和极点均在C. 系统闭环传递函数的所有零点和极点均在D. 系统开环传递函数的所有零点和极点均在增大)S平面左半平面S平面左半平面S平面右半平面S平面右半平面17. 一系统的传递函数为G(S)10 ,则其截止频率 b为()s2A. 2 rad / sB.o.5 rad / sC.5 rad / sD.10 rad / s18.系统的传递

17、函数为G(s)A. tg 1T1C. 90 tg 1T19.-系统的传递函数为G(s)K ,则其相位角()可表达为()s(Ts 1)B. 90 tg 1T1D. tgT2,当输入r(t) 2sin2t时，则其稳态输出的幅 s2值为()A.、2C.2B. 2/2D.420.延时环节e (0),其相频特性和幅频特性的变化规律是(A. ()90 丄() OdBB. ()丄()1 dBC. ()90 丄()dBD. ()丄()OdB21.单位反馈系统的开环传递函数为G(s市，当k增大时，对系统性 能能的影响是(B.频宽降低D.阶跃输入误差减小A.稳定性降低C. 阶跃输入误差增大22. 一单位反馈系统的

18、开环Bode图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为 线的交点频率为c20dB/dec的渐近直线，且延长线与OdB5,则当输入为r(t) 05t时，其稳态误差为()A.0.1B.0.2C.OC. 0.523. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，ZPN中的Z表示意义为0A.开环传递函数零点在S左半平面的个数B. 开环传递函数零点在S右半平面的个数C. 闭环传递函数零点在S右半平面的个数D. 闭环特征方程的根在S右半平面的个数24. 关于劳斯一胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是A. 劳斯一胡尔维茨判据属代数判据，是用来判断开环系统稳定性的B. 乃奎斯特判据属几何判据，

19、是用来判断闭环系统稳定性的C. 乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的D. 以上叙述均不正确25. 以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是A.截止频率bC.频带宽度26. 单位反馈系统的开环传递函数为G(S)B.谐振频率与谐振峰值MrD. 相位裕量与幅值裕量kgKK ,则该系统稳定的K值范围为s(s K)A.K 0B.K 1C.Ov KV 10D. K 127. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，A. 开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性B. 中频段表征了闭环系统的动态特性C. 高频段表征了闭环系统的抗干扰能力D. 低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求28. 以下性能

20、指标中不能反映系统响应速度的指标为A.上升时间trC.幅值穿越频率 c以下叙述中不正确的有(29.当系统采用串联校正时，校正环节为Gc(s)影响是()A. 增大开环幅值穿越频率cB. 增大稳态误差C. 减小稳态误差D. 稳态误差不变，响应速度降低As 1应-，关于A与B之间关系的正确描述为(30.串联校正环节Gc(S)B.调整时间tsD.相位穿越频率gS 1,则该校正环节对系统性能的2s 1A. 若Gc(s)为超前校正环节，贝IJ人 0B. 若Gc(s)为滞后校正环节，贝U A B 0C. 若Gc(s)为超前一滞后校正环节，则 A羊BD. 若Gc(s)为PID校正环节，则A=0 , B 0第二部分非选择题二、填空题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)31 .传递函数的定义是对于线性定常系统,在氏变换与之比。32. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从 态的响应过程。33. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为一