1116机电控制工程基础

试卷代号：1116国家开放大学2022年春季学期期末统一考试机电控制工程基础试题2022年7月一、单项选择题（每小题4分，共32分）1.系统的稳定性取决于(C)。 A.系统干扰的类型 B.系统干扰点的位置 C.系统闭环极点的分布 D.系统的输入2.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(B)。 A.y(t)=x(t)·L-1[G(s)] B.y(s)=G(s)·X(s) C.X(s)=Y(s)·G(s) D.Y(s)=G(s)／X(s)3.PID调节中的“P”指的是(D)。 A.微分调节 B.积分调节 C.非线性调节 D.比例调节4.系统的传递函数G(s)=5s2(s+1)(s+4) A.5,2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4,45.某系统的传递函数是G(s)=12s+1e−τs A.比例、延时 B.惯性、超前 C.惯性、延时 D.惯性、比例6.一阶系统的传递函数为G(s)=102s+1，其时间常数为(B A.2 B.0.5 C.10 D.0.17.某单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=2s2 A.O B.1 C.s D.1/s8.惯性环节的对数幅频特性的高频渐近线斜率为(D)。 A.-80dB/dec_ B.-60dB/dec_ C.-40dB/dec_ D.-20dB/dec_二、判断（每小题3分，共30分） 9.线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。(√) 10.单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是1。(×) 11.衡量二阶系统动态性能优劣的两个重要指标是超调量和调节时间。(√) 12.线性系统的稳态误差取决于系统自身结构、参数以及外输入。(√) 13.叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。(√) 14.劳斯稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。(×) 15.系统的传递函数为G(s)=5(s+1)s(s+2)，则该系统零点为0，极点为1 16.在经典控制理论中常用的控制系统数学模型有微分方程、传递函数、频率特性等。(√) 17.频率响应是线性系统在单位脉冲信号输入下的稳态响应。(×)18.控制系统的三个基本要求是稳定、准确及快速。(√)三、综合题（38分） 19.（15分）有一系统传递函数ϕ(s)=Kks2+s+解：系统的闭环传递函数为ϕs=Kk与二阶系统标准形式的传递函数ϕ对比得：固有频率ω(1)阻尼比由2ξωn(2)超调量δ(3)调整时间t 20.(13分)已知单位负反馈系统的开环传递函数如下G(s)=200 求：(1)试确定系统的型别和开环增益； (2)试求输人为r(t)=1+lOt时，系统的稳态误差。解：(1)该传递函数已经为标准形式，可见，系统型别为0，这是一个0型系统。开环增益K=200。(2)讨论输入信号rt=1+稳态误差e21.(10分)已知单位负反馈系统的开环传递函数如下G(s)=K 求： (1)写出系统的闭环传递函数。 (2)确定系统的闭环特征方程并确定使得闭环系统稳定的K的取值范围。21.(10分）已知单位负反馈系统的开环传递函数如下GK求：(1)写出系统的闭环传递函数。(2)确定系统的闭环特征方程并确定使得闭环系统稳定的K的取值范围。解：(1)闭环传递函数为ϕs=K(2)闭环特征方程为：S若闭环系统稳定，应满足K>0试卷代号：1116机电控制工程基础试题（半开卷）2018年1月一、单项选择题（共15分，每小题3分）1．反馈控制系统又称为(A)。A.闭环控制系统B．开环控制系统C．按扰动补偿的复合控制系统D．按给定补偿的复合控制系统2．如果典型二阶系统的单位阶跃响应为衰减振荡，则系统的阻尼比ξ(B)。A．ξ=B.1>ξ>oC．ξ≥1D．ξ<03．反映线性系统的稳态输出和输入的相位差随频率变化的关系是(D)。A.幅频特性B．传递函数C．微分方程D．相频特性4．在系统开环对数幅频特性图中，反映系统动态性能的是(B)。A.低频段B．中频段C高频段D．无法反映5．开环传递函数为则实轴上的根轨迹区间为(C)。A．[-2，O]B．（一∞，O]C．（-∞，-2]D．[0，+∞）二、判断题（共10分6.的转折频率为2(X)。7．二阶系统在单位阶跃函数作用下，当阻尼ξ∈>O时系统输出为等幅振荡(X)。8．线性定常系统的传递函数是零初始条件下输出与输入信号之比(X)。三、填空题（共30分，每空2分）9．闭环系统的传递函数为，则闭环特征方程式为S2+2s+1=010．某单位负反馈系统的开环传递函数为，则此系统为I型型系统，它在单位阶跃函数输入下的稳态误差为__0_。线性定常连续时间系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的根均位于复平面的左半平面12．某系统的微分方程为其中c(t)为输出，，(t)为输入。则该系统的闭环传递函数φ(s)1s+1，单位阶跃输入下系统超调量为_0，调节时间为_4_(取2%的误差带t=4T)。13.传递函数分母多项式的根称为系统的极点，分子多项式的根称为系统的零点14.比例环节的传递函数为G(s)=K。15.在频域中，通常用幅值裕量和相位裕量两个量来表示系统的相对稳定性。16.PID调节中的“I”指的是_积分_控制器。17．单位斜坡函数的拉氏变换为1s218.系统开环对数幅频特性的低频段反映系统的稳态性能。四、（10分）19.设系统的结构图如图1所示，试求系统的闭环传递函数。五、（25分）20.已知单位负反馈系统的开环传递函数如下解答：(1)该传递函数已经为标准形式，可见，系统型别为0，这是一个0型系统。开环增益K=20。(10分)(2)讨论输入信号，r(t)=2+5t，即A=2，B=5（5分）稳态误差+∞=∞（10分）六、（10分）21.单位负反馈系统的开环传递函数为，要求系统稳定，试确定参数K的取值范围。解：系统特征方程为：使系统稳定的增益范围为：O<K<120。（3务）试卷代号：1116机电控制工程基础试题（半开卷）2018年7月一、单项选择题（共15分，每小题3分）1．关于系统的传递函数，下述说法正确的是(C)。A．与输入信号有关B．与输出信号有关C．完全由系统的结构和参数决定D．和系统的结构和参数及输入信号有关2．比例环节的相频特性币(∞)为(C)。A．90°B．-90°C．0°D．-180°3．一阶系统的阶跃响应特征为(D)。A.当时间常数T较大时有振荡B．当时间常数T较小时有振荡C．有振荡D．无振荡4．某二阶系统阻尼比为0.2，则系统阶跃响应为(C)。A.发散振荡B．单调衰减C．衰减振荡D．等幅振荡5．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(B)。A.代数方程B．特征方程C．差分方程D．状态方程二、判断题（10分）6．o型系统（其开环增益为K）在单位阶跃输入下，系统的稳态误差为10000K(错7．一阶系统的传递函数为Gs=58．线性系统稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根（系统闭环传递函数的极点）全部具有负实部，也就是所有闭环传递函数的极点都位于s平面的左侧(对)。三、填空题（共30分，每空2分）9．用频蜮法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是正弦函数。10．稳定性、快速性和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。11．反馈控制系统是根据输入量和反馈量的偏差进行调节的控制系统。12.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼比和无阻尼自振荡角频率（或ξωn13.线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。14.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的积分环节数来分类的。15.单位反馈系统的开环传递函数为Gs30，-2，根轨迹的起点包括-3[-20]，在实轴上的根轨迹区间有[一16．二阶系统的阻尼比ξ为零时，响应曲线为等幅振荡。17．设系统的频率特性为Gjω=P(ω)+jQ(ω)，则P(18.开环传递函数为G(s)的单位负反馈系统，其闭环特征方程为1+G(s)=0四、（10分）19.设系统的结构图如图1所示，试求系统的闭环传递函数φ解答：闭环传递函φs五、（25分）20.系统结构图如图2所示，试求(1)系统的闭环传递函数。(2)系统的阻尼比及无阻尼自振荡角频率。(3)计算系统的动态性能指标中的超调量σ%（写出表达式即可）和调节时间tS(4)当输入为r(t)=1时，系统的稳态误差。解答：(1)闭环传递函数为φs(2)无阻尼自振荡角频率ωn=4，阻尼比(3)σts(4)这是一个Ⅰ型系统。稳态误差ess六、（10分）21．解答：该系统开环增益K=30;有一个积分环节，低频渐近线通过(1，20lg30)这点，斜率为-20dB/dec；右一个惯性环节，对应转折频率ω1系统对数幅频特性渐近特性曲线如下所示。试卷代号：1116国家开放大学2019年春季学期期末统一考试机电控制工程基础试题（半开卷）2019年7月一、选择题（每小题4分，共32分）1.一阶系统的传递函数为15s+1 A.0.5 B.5 C.2 D.12.已知线性系统的输入为单位阶跃函数，系统传递函数为G(s)，则输出Y(s)的正确表达式是(B)。 A.y(t)=L-1G(s)2s B.Y(s)= C.X(s)=Y(s)·G(s) D.Y(s)=s·G(s)3.二阶系统的两个极点为位于s左半平面的共轭复根，则其在阶跃输入下的输出响应表现为(A)。 A.衰减振荡 B.单调上升并趋于稳态值 C.振荡发散 D.等幅振荡4.某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为(B)。 A.单调上升 B.等幅振荡 C.衰减振荡 D.振荡发散5.传递函数G(s)一三表示(B)环节。 A.微分 B.积分 C.比例 D.滞后6.惯性环节的对数幅频特性的高频渐近线斜率为(A)。 A.-20dB/dec B.20dB/dec C.-40dB/dec D.40dB/dec7.在单位阶跃输入下，I型系统的给定稳态误差为(A)。 A.O B.1 C.s D.1/s8.某系统的传递函数是G(s)一2se-rs，则该系统可看成由(D)环节串联而成。 A.积分、延时 B.微分、延时 C.微分、积分 D.惯性、延时二、判断题（每小题3分，共30分） 9.将被控量的全部或部分反馈回系统的输入端，参与系统的控制，这种控制方式称为反馈控制或闭环控制。(√) 10.单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是1。(×) 11.对于负反馈结构的系统，其前向通道传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则系统的开环传递函数为G(s)H(s)，闭环传递函数为G（s） 12.两个二阶系统具有相同的超调量，这两个系统也会具有不同的阻尼比。(×) 13.-阶系统的时间常数越小，系统的响应速度越快。(√) 14.叠加性和齐次性是鉴别系统是否为线性系统的根据。(√) 15.传递函数分母多项式的根称为系统的极点，分子多项式的根称为系统的零点。(√) 16.比例环节的传递函数为G(s)=K。(√) 17.系统的传递函数为G(s)=5(S−1)S(S+2)，则该系统零点为1，极点为；0，- 18.在经典控制理论中常用的控制系统数学模型有微分方程、传递函数、频率特性等。(√)三、综合题（共38分） 19.（13分）典型的二阶系统的单位阶跃响应曲线如图1所示，试确定系统的