3机械控制工程基础复习题及参考答案

1、、单项选择题1.某二阶系统阻尼比为0,则系统阶跃响应为A.发散振荡B.C.衰减振荡D.2 . 一阶系统G(s)=的时间常数Ts + 1A.越长C.不变3 .传递函数反映了系统的动态性能，它与A.输入信号C.系统的结构参数单调共减等幅振荡T越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间B.越短D.不定卜列哪项因素有关？B.初始条件D.输入信号和初始条件4.惯性环节的相频特性 0(©),当8Tg时，其相位移 日(如)为A. -270 °C. -90 °B. -180 °D. 0°5.设积分环节的传递函数为G(s)= 1 ,则其频率特性幅值M(o)=sA.

2、K0C.-0B.D.K-201-2 06.有一线性系统，其输入分别为u(t)和山 时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1ut)+a 2U2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为7.8.9.A. a .1(t)+y 2(t)C. a y(t)-a 2y2(t)拉氏变换将时间函数变换成A.正弦函数C.单位脉冲函数B. a 1y1(t)+a 2y2(t)D. y1(t)+a 2y2(t)B.单位阶跃函数D .复变函数二阶系统当0，1时，如果减小，则输出响应的最大超调量仃将A.增加C.不变B.减小D.不定线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下A.系统输出信号与输入信号之比B.系统输入信号

3、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10 .余弦函数cos ©t的拉氏变换是B.C s.22s -11 .微分环节的频率特性相位移0 ( co)=D.022s 122s A. 90C. 0A. -40(dB/dec)C. 0(dB/dec)B. -90D. -18012 . II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为B. -20(dB/dec)D. +20(dB/dec)13 .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C.差分方程14 .主导极点的特点是A.距离实轴很远B.特征方

4、程D.状态方程B.距离实轴很近D.距离虚轴很近15.采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为 其等效传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s),则A G(s)1 G(s)C G(s), 1 G(s)H(s)B.D.1 G(s)H(s)G(s)1 -G(s)H(s)二、填空题:1 .线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称2 .积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为3 .对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：dB /dec。稳定性、快速性和准确性。4 .5 .6 .7 .8 .9 .单位阶跃函数1 (t)的拉氏变换为 _二阶衰减振

5、荡系统的阻尼比 E的范围五当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是系统输出量的实际值与 之间的偏差称为误差。在单位斜坡输入信号作用下，。型系统的稳态误差ess=_设系统的频率特性为 G(jco) =R(jco) +jI (，则I侬)称为10 .用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是11 .线性控制系统最重要的特性是可以应用 12 .方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和时,系统是稳定的OO原理，而非线性控制系统则不能。连接。13 .分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统，这是按开环传递函数环节数来分类的。14 .用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为

6、极坐标图示法和图示法。15 .决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数三、设单位负反馈系统的开环传递函数为25Gk(s)=s(s 6)求(1)系统的阻尼比 I和无阻尼自然频率 3 n；(2)系统的峰值时间tp、超调量(T%、 调整时间ts(A=0.05);四、设单位反馈系统的开环传递函数为gk(s) =16s(s 4)(1)求系统的阻尼比I和无阻尼自然频率(2)求系统的上升时间tP、超调量(T %、W n ；调整时间tS(4=0.02);。五、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率调整时间ts(A=0.02) ocon,阻尼比t ,超调量b %,峰值时间tp100XU)C.距离虚轴很远六、

7、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:GK (S) =20(s 1)s(s 2)(s2 2s 2)求：(1)试确定系统的型次 v和开环增益K;(2)试求输入为r(t) =1 +2t时，系统的稳态误差。七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:Gk(s)=100s(s 2)求:八、(1)试确定系统的型次 v和开环增益K;(2)试求输入为r(t) =1 +3t +2t2时，系统的稳态误差。已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：Gk(s)=20(0.2s 1)(0.1s 1)求:(1)试确定系统的型次 v和开环增益K;(2)试求输入为r(t) =2 +5t +2t2时，系统的稳态误差。九、设系统特征

8、方程为4_ 3_ 2_s 2s 3s 4s 5=0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。十、设系统特征方程为s4 6s3 12s2 10s 3 = 0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。十一、设系统特征方程为2s3 4s2 6s 1 = 0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。十二、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G(s)=1s、100.05s 1十三、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G(s)=100s(0.1s 1)(0.01s 1)十四、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。10 0.5s 1-2s 0.

9、1s 1卜五、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。卜六、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。参考答案一、单项选择题：1. D 2,B 3.C 4.C5.C6. B 7.D 8.A 9.D10.C11. A 12.A 13.B 14.D 15.C二、填空题：11 .相频特性2 .203 .04.5.0<1 6 . 负数s7, 输出量的希望值 8 . 巴 9.虚频特，性10. 正弦函数 11. 叠加12.反馈 _ 13. _L_ 14. _对数坐标_15.无阻尼自然振荡频率 w、解：系统闭环传递函数Gb(S)=与标准形式对比，可知Wn =5Wd =Wn、1 - 2四、Wd42

10、5s(s 6)2 Wn =6= 0.6s(s 6)=5 ,1 -0.62 =4= 0.78506 二2525s(s 6) 252,Wn = 25ts2s 6s 25=e" x100% 二门".6解：系统闭环传递函数与标准形式对比，可知Wn =4Gb(s)2 Wn= 0.5Wd =Wn二五、100% =9.5%16s(s 4)116s(s 4)1616s(s 4) 162, 一s 4s 16=4, w； = 16,1 - 2 =4 ,1 -0.52 = 3.464二二0.91Wd3.464-0.5 二= eT-父100%=52 父 100% =16.3%ts =一=2解： 对

11、于上图所示系统，首先应求出其传递函数，化成标准形式,然后可用公式求出各项特征量及瞬态响应指标。100X。ss50s 41001000.02s50s 4一,2 一一. 一s50s 4 2 s 0.08s 0.04与标准形式对比，可知21n =0.08, w；=0.04=0.2 rad /s=0.2. r'0,.2O.2 A 22；=e - =e 12 ： 52.7%冗冗tp : 2 16.03 snx1 - 20.2x1 -0.2240.2 0.2= 100 s六、解：(1)将传递函数化成标准形式Gk(s)=20(s 1)s(s 2)(s22s 2)5(s 1)s(0.5s 1)(0.5

12、s2s 1)可见，v=1,这是一个I型系统开环增益K= 5; 讨论输入信号，r(t) =1+2t ,即A= 1, B= 2A B 12根据表 34,误差 ess = = +2 =0+0.4 = 0.41 Kp KV 1 二 5 p七、解：(1)将传递函数化成标准形式Gk(s)=100s(s 2)50s(0.5s 1)可见，v=1,这是一个I型系统开环增益K= 50;(2)讨论输入信号，r(t) =1+3t+2t2,即 A= 1, B=3, C=2A B C 132根据表 34,误差 ess=+B+C=+3+2 =0 + 0.06+9 =61 KpKVKa 1 二 50 0p八、 解：(1)该传

13、递函数已经为标准形式可见，v=0,这是一个0型系统开环增益K= 20;2(2)讨论输入信号，r(t)=2+5t+2t ,即 A= 2, A5, C=2A B C 25 22.根据表 3 4,次是 ess - + + - + + +&= OQ1 KpKVKa 1 20 0 0 21p九、解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1, a3=2, a2=3, a1=4, a0=5均大于零，且有2 4 0 013 5 0&4 =0 2 4 00 13 51 二2 02 =2 3 -1 4-2 03 =2 3 4 -2 2 5-4 1 4 = -12 : 0 34 =5 3 =5 (-1

14、2) = -60：二0所以，此系统是不稳定的。十、解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1, a3=6, a2=12, ai=10, a0=3均大于零，且有6 10 0 01 12 3 04 0 6 10 00 1 12 31 二6 02 =6 12 -1 10=62 03 =6 12 10 -6 6 3-10 1 10 = 512 0：4 =3 ：3 =3 512 = 1536 0所以，此系统是稳定的。H一、解：(1)用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a3=2,a 2=4,a 1=6,a0=1均大于零，且有4 1 03 = 2 6 00 4 1. ：1 =40：2 =4 6 -2 1 =22

15、0.：3 =4 6 1 -4 4 0 -1 2 1 =6 0 3所以，此系统是稳定的。1十二、解：该系统开环增益 K=-;10有一个微分环节，即 v= 1;低频渐近线通过(1, 20lg J )这点，即通过(1, -1010)这点，斜率为 20dB/dec;1有一个惯性环下，对应转折频率为w1 =20 ,斜率增加20dB/dec。0.05系统对数幅频特性曲线如下所示。L( )/dB/ dec/(rad/s)20 dB / dec10 /(rad/s)十三、(b)：该系统开环增益有一个积分环节，即 v=1;L(C)/»为20dB/dec ;低频渐近线通过(L( )/dB1, 20lg100 )这点，即通过(1, 40)这20 dB / dec40 dB / dec20 dB/dec40 dB/d ec/(rad/s)110300 /(rad/s)1一1有两个惯性环节，对应转折频率为w1=10 , w2 = =100 ,斜率分别增加0.10.0120dB/dec十四、解：该系统开环增益 K= 10;有两个积分环节，即 v= 2,低频渐近线通过(1, 20lg10 )这点，即通过(1,