机械控制工程基础_习题集(含答案)

1、专业资料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1.e2t的拉氏变换为（）A. 0 ;B.丰C.常数；D.变量4.f(t) 5t，则Lf(t)(）。A.5 ；B. 1;C. 0；5D.-s5.已知F（s）s23s3，其原函数的终值f （t）t()。s(s 2)( s22s 5)3.脉冲函数的拉氏变换为（）。A.B. 0 ;C. 0.6 ;D. 0.36.已知F(s)s22s 3s(s25s 4)，其原函数的终值f(t)()。

2、A. 0 ;B.C. 0.75 ;D. 3A.12sC.D.12se22.f（t）的拉氏变换为Fs6s(s2t2t2t、A.3e；B.1 e；C.3(1 e )；D.6e2t专业资料10.图示函数的拉氏变换为（1A.s 912.开环与闭环结合在一起的系统称为（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) L1G(s)；专业资料7.已知F(s)n s其反变换 f （t）为（A.(tB.a (t n)； C.a ten；D.1-(t a8.已知F(

3、s)s(s 1)其反变换f (t)为(A.1 et；B.1et；C.1 et；D.et9.已知f(t)sin 2t的拉氏变换为A.B.(s_2_4)24C.s(s 1)24；D.2sA.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11.若f ( )=0 ,se )； B.则Fs可能是以下（s)C.-丄(1s、)；D.-JT(1es)s( )A.增益比;B.传递函数;C.放大倍数;D.开环传递函数B.Y(s)G(s)011专业资料C.X(s) Y(s) G(s);D.y(t) x(t) 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

4、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:y(t)为()A. 1 ;16.二阶系统的传递函数为D.4sn和阻尼比为17.A.18.19.20.A.21.1A. 1,2传递函数时滞环节;B.B. 2，一阶系统的传递函数为tA.1 e5;B.振荡环节;31t55s3 3e已知道系统输出的拉氏变换为A.欠阻尼;C. 2，2 ；1D. , 12TS表示了一个（B.过阻尼;C.微分环节;其单位阶跃响应为（C.5 5eD. 惯性环节tD.3 e5Y(s)2s sn,那么系统处于（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 1s d

5、B.-s(s a)(s b)Kc.-s(s a)KD.s2(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.as3bs2cs d 043,2B.s as bscs d 0；C.as4bs3cs2ds专业资料11专业资料22.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二；则其无阻尼振荡频率s20.5s 1n和阻尼比为（）23.24.1A.1, ；2B. 2 , 1 ;C. 1, 0.25 ;D.F列开环传递函数所表示的系统,属于最小相位系统的是（A.(5s 1)(2s 1)；1 Ts(T0)C.(2s 1)(3s 1)D.s(s 3)( s 2)已知系

6、统频率特性为，则该系统可表示为（A.5eJtg13；B.5Jtg-e21CeJtg2113D.5e1J tg25.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)1 TsB.(T0);1 T1SC.(2s 1)(s 1)s 2D.(s 3)(s 2)；26.题图中R C 电路的幅频特性为（)B.1 (T )2；C.1 (T )2；D.11 T专业资料11专业资料5已知系统频率特性为 j 129.理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（）A. 20d/dec，通过=1 点的直线；B. - 20 ddec，通过 =1 点的直线;C. -20dBdec，通过3

7、=0 点的直线；D. 20dBdec，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.j tg1；C.5ejtg；D.5_1e”28.已知系统频率特性为，当输入为x（t）sin 2t时, 系统的稳态输出为1A.sin(2t tg 5 )1B. 2-sin(2t1tg15 )；1C.sin (2t tg 51D. -sin (2tv2521tg15 )27.，则该系统可表示为（专业资料A. L（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。专业资料(a)二、计

8、算题31.简化下图所示系统的方框图，并求系统的传递函数。H3Xo(s)GiG2G3G4HiH2U2为系统输140试写出它们的传递函数出各参数值。-202020G（s），并计算34试建立如图所示系统的动态微分方程。图中位移32.试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压33.单位负反馈系统的开环传递函数为X2为系统输35.已知一些元件的对数幅频特性曲线如下图所示Xi为系统输入量；位移L(3)/dBL )/dBui为系统输入量；电压时的稳态误差。出量；C为电容；Ri、R2为电阻。（15 分）出量；K为弹簧刚度系数；B为粘性阻尼系数。（15 分）G(s)s(s 10)2试求当输入Xj(t)1 t a

9、t(a0)1、100010、co/s-1050和 s-140专业资料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,取值范围。K1 1 s(13s)(16s)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39.试画出具有下列传递函数的 Bode 图:、100G(s) 2 s (s s 1)(10s 1)40.某单位反馈系统的开环传递函数G(s)s(Ts 1)G(s)p为开环右极点数,U为开环传递函数中的积分环节数目。(65 分)专业资料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。图中电压出量；C为电容；R为电阻。42.某系统用测

10、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Z=0.5，试确定Kh。(2)若要使系统最大超调量Mp= 0.02，峰值时间tp= 1s,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Kh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U1为系统输入量；电压U2为系统输出量；C为电容；R1、R2为电阻。5(s 3)44.系统开环传递函数为Gk(s),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*为系统输入量；位移X2为系统输出量；K1和

11、K2为弹簧刚度系数；B为粘性阻尼系数。(16 分)三、填空题U1为系统输入量；电压U2为系统输专业资料（略）答案一、单选题1.C2.C3.C4.A5.D6.C7.B8.C9.C10.A11.C12.A13.B14.B专业资料15.B16.D17.A18.B19.C20.D21.B22.C23.C24.C25.D26.B27.B28.D29.A30.A二、计算题专业资料31解:G（s）1 G3G4H3GQ2G3G4G2G3H1G1G2G3G4H2（每正确完成一步3 分）32.解：设为回路总电流,iR1为R1支路电流,ic为C支路电流，根据基尔霍夫电流定律得ic，iR1U1U2R1，iCdt可得整

12、理后得iU1U2_d（U1U2）八C1-（2 分）R1dtU2iR2R2U1U2CRd（U1U2）（2 分）R2dtU2R2_U1R2一U2CR2dU1CR2dU2（2 分）RR1dtdtCR2du2R 1dU1R2U2CR2U1（3 分）dtR1dt R33.解：系统的开环增益 K= 14，且为I型系统（2 分）将Xi（t） Xi1（t） Xi2（t） Xi3（t）1 t at2（a 0）则:ess10（3 分）ess2-（3 分）14a 0a 0（3分）10（4 分）14aa00ess3ess2ess3专业资料专业资料34解：按牛顿定律列力学方程如下:Kx2B d（X1X2）dtKx2B%

13、 B咚（8 分）dt dt整理得B咚dtKx2B些dt（4分）dx2dtKX2Bdx1（3分）dt35.解:（a）G（s）100.1s 1（7分）（b）G （s）50（8 分）s（0.01s 1）36.解: 该系统闭环特征方程为:9s218s 18K0； （ 5 分）37.38.s3s2s1s0解:（2）（3）解:1918 2K18K18 018K00（5分）（5分）（1 ） 包围圈数正穿越次数为正穿越次数为N= 0,P= 0,稳定;（5分）1，负穿越次数为 0,1，负穿越次数为 1,1 0= P/2 = 1,1 1 = P/2 = 0,稳定；（5 分）稳定。（5 分）这是一个无交叉多回路结构

14、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）Y（4分）专业资料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2 分，相频特性渐进线相位标对得 2 分，曲线基本画对得 3 分。40.解：系统闭环传递函数系统开环传递函数为GksG1G2G2H21 G3Hi（2分）系统闭环传递函数为GBsGiG2G31 G3HiGiG2G3H2（2分）（4分）KTs2s K（4分）系统的特征方程特征根2Ts2s K 0（ 4 分）s1,22T4 分）专业资料为一对共轭复根，且具有负实部，故该系统稳定。（3分）41.解

15、：设回路电流为i,根据基尔霍夫电压定律有UiUCU2（1） （ 4 分）U2iRC罟R（2） （4 分）将方程（1）变形得代入式（2）中得整理后得即42解:系统的闭环传递函数为:UCUiU2（ 2 分）d（Uiu2）rU2CR（ 2 分）dtdu1du2八上RC1-（ 2分）dt dtdu2RCdu1八RC2U2dtdtdu2U2du1八dtRCdt（s）s2（1 KKh）s K（2分）所以:1 KKh2n（ 2 分）（1）将K= 10,0.5代入，求得:KKh2Kh= 0.216 ; （2 分）（2）Mpe0.02（2 分）tp厂1算出：0.78n5.02Pn（12）2 Kn25.2Kh=

16、0.27 , （3 分）专业资料专业资料43.解：根据基尔霍夫电压定律列方程如下:对上述方程进行拉氏变换5(s)6(s)(R1R2)CsUe(s) Ue(s)(2 分)CR2sUe(s) Ue(s)传递函数为展开得CRSU2G) CR2SU2(S) U2(S) CR2sU1(s) U1(s)(2 分)对上式进行拉氏反变换du2du2du1八CR12CR22U2CR21u1(3 分)dtdtdt整理后得du21du11八(R R2)-U2R2-U1( 2 分)dtCdtC44.解：1）首先将Gk（s）分成几个典型环节。5(s 3)11/17.5(s 1)(2 分)s(s 2)s 1s 132显见

17、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=7.520lgK=17.5dB; 助=2, 心=3 （1 分）对数幅频特性：tstr算出：ts= 1.02 (s),tr= 0.781 (s)。(2 分)U1(RiR2)CduedtU2CR2-dUeUedtUe(4 分)G(s)U2(s)Ui(s)CR2SUC(S) UC(S)(RiR2)CSUC(S)Ue(s)CR2S1C (RiR2) s1(3分)Gk(s)(1 分)专业资料相频特性:1 1（）90 tgtg（ 2 分）23其对数频率特性曲线如图所示。（2 分）3)计算c, v(c)45.解：取 X3为阻尼器活动端的移动量，按牛顿定律列力学方程如下:K1x1K1x2K2x2K2x3(4 分)上式进行拉氏变换得K/Ms) (K1K2)X2(S) K2X3G)K2X2G) K2X3G) BSX3(s)20log A( )20log 7.5 20 log 20log2120log上)21( 2 分)J屮1mJ7.5-1 ( 2 分)c2所以7.5 235(1 分)由图可知L（ )0 dB部份,（）对-n线无穿越,故系统闭环稳定。（1分）v(c)180(c)90 tg68.25980.8(2 分)K2x2K2x3d