2023年自考类机电一体化自考机械工程控制基础历年高频考题带答案难题附详解

2023年自考类机电一体化自考机械工程控制基础历年高频考题带答案难题附详解（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题参考题库(共50题)1.对于二阶系统的超调量Mp，以下说法正确的是______A.只与阻尼比ζ有关B.只与固有频率ωn有关C.与阻尼比ζ无关D.与ζ和ωn相关2.已知单位负反馈系统的开环传递函数为则其在单位阶跃输入下的稳态误差为______。3.系统在何种情况下采用相位超前校正、相位滞后校正和相位滞后一超前校正?为什么?4.正弦函数sin2t的拉氏变换为______

A．

B．

C．

D．5.在时域分析法中，常采用的典型输入信号有______、阶跃函数、斜坡函数和加速度函数等。6.系统增益调整中，若减小开环增益，可使系统的稳定性______(填“提高”或“降低”)。7.已知单位反馈系统的开环传递函数为试求参数K的取值范围以满足下面的指标：当输入r(t)=t时，系统的稳态误差ess≤0.02。8.设系统的特征方程为

s4+4s3+2s2+6s+2=0

试用劳斯判据判断系统的稳定性。9.传递函数的极点是______A.-2，-3B.2，3C.-3D.-210.设系统开环传递函数为G(s)=1+0.3s，其______A.奈奎斯特曲线是一条与虚轴平行的直线，所以闭环系统是稳定的B.奈奎斯特曲线是一条与实轴平行的直线，所以闭环系统是稳定的C.奈奎斯特曲线是一条与虚轴平行的直线，所以闭环系统是不稳定的D.奈奎斯特曲线是一条与实轴平行的直线，所以闭环系统是不稳定的11.反馈校正与串联校正相比，所具有的突出优点是什么?12.稳定系统的全部特征根si均应在复平面的______A.上半平面B.下半平面C.左半平面D.右半平面13.二阶微分环节与振荡环节的对数幅频曲线对称于______。14.的拉氏反变换为______

A．

B．

C．

D．15.线性系统总的稳态误差主要来源是______。16.若系统的开环传递函数的所有零点和极点均在[s]平面的______时，则该系统称为最小相位系统。17.系统从一种稳定状态达到另一种稳定状态所需的时间称为______。18.若最小相位系统的伯德图在ω=5处出现转折(如图所示)，这说明系统中有______环节。

A．5s+1

B．

C．

D．19.n个环节并联，其总的传递函数等于各并联环节传递函数的______。20.系统的奈奎斯特图为______

A．

B．

C．

D．21.开环控制系统是指______对系统没有控制作用。A.系统输入量B.系统输出量C.系统的传递函数D.系统的干扰22.二阶系统的单位阶跃响应中，当阻尼比为零时，其振荡特性为______。23.一系统的传递函数为当输入r(t)=2sin4t时，则其稳态输出的幅值为______

A．

B．

C．2

D．424.当输入与输出已知而系统尚未构建时，要求设计系统使系统在该输入条件下尽可能符合给定的最佳要求，此类问题即______。25.负反馈指反馈回去的信号与原系统的输入信号相位相差______。26.控制系统中一阶系统是指______A.具有时间常数B.具有系统增益C.能用方块图描述D.能用一阶微分方程描述27.串联相位超前校正对系统性能的改善体现在哪几个方面?28.一系统在扰动作用下的误差函数为，则系统由扰动引起的稳态误差essN等于______

A．

B．0

C．

D．∞29.在复数域中描述一个系统输入和输出关系的数学模型是传递函数，而在时域中描述一个系统的输入和输出的动态因果关系的数学工具是系统的______。30.简述脉冲响应函数的定义。31.某系统如图下所示，试用劳斯稳定性判断该系统的稳定性。

32.设系统框图如下图所示，试用框图的简化法求

33.简述劳斯稳定性判据的内容。34.已知某单位反馈系统的开环传递函数为，当输入信号r(t)=2+4t+t2时，试求系统的稳态误差。35.当典型的二阶系统含有零点时，系统的瞬态响应______A.仅与二阶系统的极点分布有关B.与二阶系统的极点分布无关C.不仅与二阶系统的极点分布有关，还与零点的分布有关D.不仅与二阶系统的极点分布有关，还与零点和极点的相对位置有关36.简述稳定性和不稳定性的概念。37.设计控制系统基于以下几个要求：______性和______性，以及______性。38.下列系统中，最小相位系统是______

A．

B．

C．

D．39.什么是数学模型?40.传递函数的主要特点是什么?41.如何描述二阶系统的单位阶跃响应曲线上各瞬态性能指标的含义?42.系统的频率特性和系统的传递函数G(s)有密切的联系，令G(s)中的s=______，当ω从0→∞范围变化时，就可求出系统的频率特性。43.Mp表征了系统的相对稳定性，td、tr及tp表征了系统的______。44.以对数坐标表示的频率特性图又称为______，它由______图和______图组成。45.系统的单位脉冲响应函数为g(t)=3e-0.2t，则系统的传递函数为______

A．

B．

C．

D．46.当系统受到外加作用激励后，从初始状态到最后状态的响应过程称为______A.瞬态响应B.脉冲响应C.稳态响应D.频率响应47.已知系统开环频率特性的奈奎斯特图如下图所示，则该系统的型次为______

A.0型B.Ⅰ型C.Ⅱ型D.无法确定48.控制系统的输出信号对控制作用的影响是______A.开环闭环都有B.开环闭环都没有C.闭环有D.开环有49.若函数f(t)的拉氏变换为，则f(0+)=______。50.系统相对稳定性的指标有哪些?针对最小相位系统如何由此判断系统的相对稳定性?第1卷参考答案一.历年考点试题参考题库1.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为二阶系统的超调量Mp。

[解析]由于二阶系统的超调量Mp=，故Mp只与系统的阻尼比ζ有关。2.参考答案：03.参考答案：相位超前校正主要用于稳态精度已经满足要求，噪声信号较小，但动态性能不能满足要求的系统。这是由于超前校正环节增大了相位裕量和频宽，而频宽的增大意味着调整时间的减少，响应速度的加快，但是系统对噪声信号更加敏感。

相位滞后校正主要用于提高系统的稳态精度。这是由于滞后校正环节使系统高频段增益衰减，频宽减小，从而改善系统稳态精度。

相位滞后一超前校正主要用于既要提高系统的稳态精度，又要改善系统的瞬态响应的系统。这是由于超前校正的效果是使系统频宽增加，提高时间响应速度，但对稳态误差影响较小；而滞后校正则可以提高稳态性能，但使系统频宽减小，对时间响应减慢。4.参考答案：B[解析]正弦函数sinωt对应的拉氏变换为，则sin2t的拉氏变换为。5.参考答案：脉冲函数6.参考答案：提高7.参考答案：由开环传递函数知系统为Ⅰ型系统。

当r(t)=t时，系统的稳态误差为

故开环增益应取K≥50。8.参考答案：列出劳斯数列

根据劳斯稳定性判据，劳斯数列中第一列元素符号变化两次，说明系统有两个不稳定根存在，故系统不稳定。9.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为传递函的极点。

[解析]使分母等于零的点即为传递函数的极点。故的极点即为s2+5s+6=(s+2)(s+3)=0的解，求解得s1=-2，s2=-3，故选A，切勿把分母s+2与分子约分。10.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点是典型环节的奈奎斯特图及奈奎斯特稳定性判据。

[解析]G(jω)=1+j0.3ω是一阶微分环节，它的奈奎斯特曲线是平行于虚轴的直线，其不包围(-1，j0)点，并且此开环传递函数无极点在[s]右半平面，故相应的闭环系统是稳定的。11.参考答案：反馈校正比串联校正更有其突出的优点：利用反馈能有效地改善被包围环节的动态结构参数，甚至在一定条件下能用反馈校正环节完全取代被包围环节，从而大大减弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰给系统带来的不利影响。12.参考答案：C13.参考答案：零分贝线14.参考答案：D[考点]本题主要考查的知识点为拉氏反变换的部分分式法中F(s)无重极点的情况。[解析]

15.参考答案：系统输入信号的误差和扰动信号的误差16.参考答案：左半平面17.参考答案：调整时间18.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为用伯德图估计最小相位系统的传递函数。[解析]此题中ω=5处斜率又增加了-20dB/dec，故系统含有19.参考答案：代数和20.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为非最小相位系统奈奎斯特图的画法。[解析]由于和G(s)=的幅频特性相同(即G(jω)的实部相同)，相频特性(即G(jω)的虚部)的符号相反。又由惯性环节的奈奎斯特图可知，本题应选B。21.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为开环控制系统的定义。

[解析]开环控制系统是指系统输出量对系统没有控制作用的系统，即系统中无反馈回路。22.参考答案：等幅振荡23.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为由频率特性求系统的幅值。[解析]由频率特性的幅值|G(jω)|=(B为系统输出幅值，A为系统输入幅值)，即由题知，A=2，ω=4，将其代入可得24.参考答案：最优设计25.参考答案：180°26.参考答案：D[解析]能用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统。27.参考答案：串联相位超前校正是对原系统在中频段的频率特性实施校正，它对系统性能的改善体现在以下两方面：

(1)由于+20dB/dec的环节可加大系统的幅值穿越频率ωc，所以它可提高系统的响应速度。

(2)由于其相位超前的特点，它使原系统的相位裕量增加，所以可提高其相对稳定性。28.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为系统由扰动作用引起的稳态误差的计算。[解析]由题知，29.参考答案：脉冲响应函数30.参考答案：当一个系统受到一个单位脉冲激励(输入)时，它所产生的反应或响应(输出)定义为脉冲响应函数。31.参考答案：该系统的闭环传递函数为

系统的特征方程为：s3+10s2+4s+4=0

其劳斯数列如下：

因为特征方程的全部系数符号相同，并且劳斯数列的第一列的所有各项为正，符合劳斯判据系统稳定的必要且充分条件，所以，系统稳定。32.参考答案：框图简化过程如下所示：

故33.参考答案：劳斯稳定判据可陈述如下：系统稳定的必要且充分的条件是其特征方程的全部系数符号相同，并且其劳斯数列的第一列的所有各项全部为正，否则，系统不稳定。如果劳斯数列的第一列中发生符号变化，则其符号变化的次数就是其不稳定根的数目。34.参考答案：解：将系统的开环传递函数标准化得，

可知系统K=2，λ=1，即系统为Ⅰ型系统。由于输入信号是由阶跃、斜坡和加速度信号组成的复合信号，根据线性系统的叠加原理，系统总误差为各个信号单独作用下的误差之和。因此所求误差为35.参考答案：D36.参考答案：稳定性的定义是：系统在受到外界干扰作用时，其被控制量将偏离平衡位置，当这个干扰作用去除后，若系统在足够长的时间内能够恢复到其原来的平衡状态或者趋于一个给定的新的平衡状态，则该系统是稳定的。反之，若系统对干扰的瞬态响应随时间的推移而不断扩大或发生持续振荡，也就是一般所谓的“自激振动”，则系统是不稳定的。37.参考答案：稳定性准确性快速性38.参考答案：D39.参考答案：数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态系统特性的前提。一个合理的数学模型应以最简化的形式准确地描述系统的动态特性。40.参考答案：①传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与外界输入无关；

②对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不小于分子中s的阶数；

③传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要它们的动态特性相同，其传递函数相同。41.参考答案：单位阶跃响应的各性能指标如下图所示。

(1)延迟时间td：单位阶跃响应c(t)第一次达到其稳态值的50%所需要的时间。

(2)上升时间tr：单位阶跃响应c(t)第一次从稳态值的10%上升到90%(通常用于过阻尼系统)，或从0上升到100%所需要的时间(通常用于欠阻尼系统)。

(3)峰值时间tp：单位阶跃响应c(t)超过其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。

(4)超调量Mp：单位阶跃响应c(t)第一次越过稳态值并达到峰值时，对稳态值的偏差与稳态值之比的百分数。

(5)调整时间ts：单位阶跃响应与稳态值之差进入允许的误差范围所需的时间。允许的误差用达到稳态值的百分数来表示，通常为5%或2%。42.参考答案：jω43.参考答案：灵敏性44.参考答案：伯德图对数幅频对数相频45.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为单位脉冲函数的象函数就是系统的传递函数。[解析]由题知系统的传递函数为46.参考答案：A[解析]当系统受到外加作用激励后，从初始状态到最后状态的响应过程称为瞬态响应。47.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为系统的奈奎斯特图的起始点与系统型次的关系。[解析]当ω=0时，奈奎斯特曲线起始点取决于系统的型次。即当ω=0时，0型系统(λ=0)，|G(jω)|=K，∠G(jω)=0°，起始