期末复习题 机械控制工程考试试题与答案

1、第 页共15页第1页共15页0,1,2.若f(t)=e-5sB.s1D.e5ssB.05s21D.丟若f(t)二te-2t，则Lf(t)=(B)1A.-s+21c.s-2线性系统与非线性系统的根本区别在于B.D.(s+2)21(s-2)2)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线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理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系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为(BA.)10B.5s+120sC.5s+1102s(5s+1)D.2s7.二阶系统的极点分别为

2、s=-05,s=-4，系统增益为5,则其传递函数为(D)1一2A(s-05)(s-4)5C(s+05)(s+4)B(s+05)(s+4)10D.(s+05)(s+4)&某系统的传递函数为G(s)=吕，则该系统的单位脉冲响应函数为(A)复习题参考答案一、单项选择题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开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路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0WtV5，则Lf(t)=t5e-s-s1C.s3.已知f(t)=05t+1

3、,其Lf(t)=(CA.s+05s211C.+2s2sA.5e-2tC.5e2tB.5t5D.-t二阶欠阻尼系统的上升时间t定义为(r单位阶跃响应达到稳态值所需的时间单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间系统类型九、开环增益K对系统稳态误差的影响为(A)系统型次九越高，开环增益K越大，系统型次九越低，开环增益K越大，系统型次九越高，开环增益K越小，系统型次九越低，开环增益K越小，KC)系统稳态误差越小系统稳态误差越小系统稳态误差越小系统稳态误差越小一系统的传递函数为G(s)=，贝9该系统时间响应

4、的快速性(C)Ts+1A.与K有关C.与T有关B.与K和T有关D.与输入信号大小有关8(s+3)一闭环系统的开环传递函数为G(s)=，则该系统为(Cs(2s+3)(s+2)A.0型系统，开环增益为8B.I型系统，开环增益为8C.I型系统，开环增益为4D.0型系统，开环增益为4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(BA.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14.二阶系统的传递函数为G(s)=Ks2+2s+1阻尼比:增大阻尼比:减小阻尼比匚减小阻尼比:增大B)无阻尼自然频率增大，n无阻尼自然频率增大，n无阻尼自然频率减小，n无阻尼自然频率减小，n所谓

5、最小相位系统是指(，当K增大时，其(C)系统传递函数的极点均在S平面左半平面系统开环传递函数的所有零点和极点均在S平面左半平面系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S平面右半平面系统开环传递函数的所有零点和极点均在S平面右半平面一系统的传递函数为G(s)=丄1，则其截止频率为(A)bB.0.5rad/sD.10rad/sA.2rad/sC.5rad/s17.一系统的传递函数为G(s)=，则其相位角)可表达为(BA.-tgtTC.90tg-iTB.-90-tg-iTD.tg-1T18.一系统的传递函数为G(s)=二，当输入r(t)=2sin2t时，则其稳态输出的幅值s+2为(A)C.2D.419.

6、一单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=Ks(s+1)(s+2)当K增大时，对系统性能能的影响是（A）稳定性降低B.频宽降低C.阶跃输入误差增大D.阶跃输入误差减小一单位反馈系统的开环Bode图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为-20dB/dec的渐近直线，且延长线与0dB线的交点频率为w=5，则当输入为r（t）=05t时，其c稳态误差为（A）0.1B.0.2C.0D.0.5利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为（D）开环传递函数零点在S左半平面的个数开环传递函数零点在S右半平面的个数闭环传递函数零点在S右半平面的个数闭环特征方程的根在S右半平面的个数关于劳斯胡

7、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（B）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乃奎斯特判据属几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的以上叙述均不正确以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（D）A.截止频率wB.谐振频率w与谐振峰值MbrrC.频带宽度D.相位裕量丫与幅值裕量kg24.单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=Ks(s+K)，则该系统稳定的K值范围为（A）A.K0B.K1C.0VKV10D.K1对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的有（A）开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性中

8、频段表征了闭环系统的动态特性高频段表征了闭环系统的抗干扰能力低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为（D）A.上升时间tB.调整时间trsC.幅值穿越频率wD.相位穿越频率wcgs+1当系统采用串联校正时，校正环节为G（s）=一-，则该校正环节对系统性能的影2s+1响是（D）增大开环幅值穿越频率wC增大稳态误差减小稳态误差稳态误差不变，响应速度降低+1串联校正环节G（s）=，关于A与B之间关系的正确描述为（A）cBs+1若G(s)为超前校正环节，贝yAB0c若G(s)为滞后校正环节，贝yAB0cc.若G(s)为超前一滞后校正环节，则AHBCD.若G(

9、s)为PID校正环节，则A=0,B0c29.适合应用传递函数描述的系统是：(A)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。3.0单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是：(C)A、在r(t)=Rl(t)时，输出速度与输入速度的稳态误差；B、在r(t)=R1(t)时，输出位置与输入位置的稳态误差；C、在r(t)=V-1时，输出位置与输入位置的稳态误差；D、在r(t)=V-1时，输出速度与输入速度的稳态误差。M(S)系统的开环传递函数为两个“S”多项式之比G(S)=，则闭环特征方程为：N(S)(B)A、N(S)=0B、N(S)+M

10、(S)=0C、l+N(S)=0D、与是否为单位反馈系统有关非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差E*(S)之间有如下关系：(B)A、E(S)二H(S)-E*(S)B、E*(S)二H(S)-E(S)C、E(S)二G(S)-H(S)-E*(S)D、E*(S)二G(S)-H(S)-E(S)闭环系统的动态性能主要取决于开环对数幅频特性的：(D)A、低频段B、开环增益C、高频段D、中频段34.一阶系统的闭环极点越靠近S平面原点：(C)A、准确度越高B、准确度越低C、响应速度越快D、响应速度越慢采用负反馈形式连接后(D)A.定

11、能使闭环系统稳定；B.系统动态性能一定会提咼；一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除；需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。关于系统传递函数，以下说法不正确的是(C)A.是在零初始条件下定义的；B.只适合于描述线性定常系统；C.与相应s平面零极点分布图等价；D.与扰动作用下输出的幅值无关。系统特征方程为D(s)二s3+2s2+3s+6二0，则系统(B)A.稳定；B.临界稳定；C.右半平面闭环极点数Z=2；D.型别v=1。38频域串联校正方法一般适用于(C)A.单位反馈的非最小相角系统；B.线性定常系统；C.单位反馈的最小相角系统；D.稳定的非单位反馈系统。第 页共15页某串联校正装置

12、的传递函数为Gj(S)=s+1，则它是一种(B)0.1s+1(A)滞后校正(B)超前校正(C)超前一滞后校正(D)比例校正0.001的分贝值为(C)dBTOC o 1-5 h z3(B)3(C)60(D)60某系统传递函数为(S)=100(01s+1)(001$+D，其极点是(B)(s+1)(0.001s+1)(A)10，100(B)1，1000(C)1，1000(D)10，100某二阶系统阻尼比为2,则系统阶跃响应为(B)(A)振荡发散(B)单调衰减(C)振荡衰减(D)等幅振荡判断系统稳定性的参数有(A)K(B)3(C)(D)Kgnca系统的截止频率愈大，(B)(A)对高频躁声滤除性能愈好上

13、升时间愈小快速性愈差稳态误差愈小某系统传递函数为(S)=100，则(D)0.01s2+0.1s+1(A)=0.01(B)=0.1nn(C)3=1(D)3=10nn为提高某二阶欠阻尼系统相对稳定性，可(C)A)C)(B)减小(D)减小Z系统的稳定性取决于(C)系统的干扰系统的干扰点位置系统传递函数极点分布系统的输入根据以下最小相位系统的相角裕量，相对稳定性最好的系统为(A)49.(A)Y-70(B)y=-50。(C)Y二0(D)Y=30两系统传递函数分别为G(S)=00,G(S)=100。调整时间分别为1s+12s+10tS1tS2则有(A)(A)(C)ttS1S2tS1=tS2B)D)ttS1

14、S2S1WtS250.为了降低噪声干扰，有效的方法是(D)提高系统的型次降低系统的型次第 页共15页提高截止频率降低截止频率二、填空题1传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态状态到状态的响应过程。判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。K4.1型系统G(s)=在单位阶跃输入下，稳态误差为0，在单位加速度s(s+2)输入下，稳态误差为竺。5.频率响应是系统对正弦输入的稳态响应，频率特性包括幅频和相频

15、两种特性。三、简答题1.二阶系统的传递函数为1S2+s+1试在左图中标出系统的特征根在S平面上的位置，在右图中标出单位阶跃曲线。jo*C(t)2二1討0.5ni2.时域动态性能指标有哪些？它们反映系统哪些方面的性能?答：t延迟时间dt上升时间rt峰值时间pM超调量pt调节时间Std、t、t、t反映系统的快速性M反映系统的相对稳定性。p3简述相位裕量Y的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。答：定义：是开环频率特性幅值为1时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交点的连线与负实轴的夹角。计算公式：y=180+()在极坐标下表示为简述串联相位超前校正的特点。答：相位超前校正特点：增加相位余量

16、丫，提高稳定性增加幅值穿越频率o，提高快速性c增加高频增益（或高通滤波器），抗干扰能力下降。四、分析计算题1试建立如图所示系统的微分方程。其中外力F（t）为输入量；位移y（t）为输出量；k为弹性系数，f为阻尼系数，质量m。（6分）解：以平衡状态为基点（不考虑重力影响），对m进行受力分析，根据牛顿定理可写出陀I-规）-了字didt2整理得at诜mfnm2.机械系统如图所示，其中，外力f（t）为系统的输入，位移x（t）为系统的输出，m为小车质量，k为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数（忽略小车与地面的摩擦）。（6分）解：系统的微分方程为d2xdt2dxf(t)BKx(t)=m

17、dtd2xdxm+B+Kx(t)f(t)dt2dt拉氏变换得：(零初始条件)ms2X(s)+BsX(s)+KX(s)F(s).X(s)1F(s)ms2+Bs+K3.系统如图所示，r(t)1t为单位阶跃函数，试求:系统的阻尼比E和无阻尼自然频率on动态性能指标：超调量皿“和调节时间t（65）（7分）ps解：1.4S(S+2)O2ns(s+2go)n仝0.54s(s+2)g兀M=e-i-g2x100%=16.5%p33t=3(s)sg0.5x2n4.设系统的闭环传递函数为G(s)=葺，试求最大超调量。=9.6%、峰值时间TOC o 1-5 h zcs2+2gs+2pnntp=0.2秒时的闭环传递函

18、数的参数E和s的值。(7分)nI解：l.T。=ev1sX100%=9.6%p.E=0.6Tt=p.3=.冗=19.6rad/snt1g20.210.62p如图所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下eW2.25时，K的数值。(8分)ss解：D(s)=s(s+3)2+K=S3+6s2+9s+K=0由劳斯判据：s319s2654KKs160sK9第一列系数大于零，则系统稳定得0K-90-妙戌g%-盘吃增（O.lmJ=-180咕伍k=3HO因相角裕度和幅值裕度都大于零，所以闭环系统稳定。（可用MATLAB绘制）奈奎斯特曲线如下图：因P=0，R=0，因此Z=P-R=O,闭环系统稳定。或利用波特图：在盹|&o）|o的区域，补画一90度相角，N=0,R=0,因此Z=P-R=O,因此闭环系统稳定。对于典型二阶系统，已知参数叭二3首=荫试确定截止频率和相角裕度。解：根据题意，可设系统的开环传递函数为昭曲=庄=空占职）+2x0.7xJ）訂I?十肯42J绘制开环对数幅频特性曲线如图所示,=2.143尸二1旳+庶叫）二疔勢最小相位系统的渐近对数幅频特性曲线如图所示，试求当