机械工程控制基础考试题完整版

控制根底填空题(每空1分，共20分)1.线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统那么不能。2．反应控制系统是根据输入量和__反应量__的偏差进行调节的控制系统。3．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差ess=_____。4．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__负数__时，系统是稳定的。5.方框图中环节的根本连接方式有串联连接、并联连接和__反应_连接。6．线性定常系统的传递函数，是在_初始条件为零___时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。7．函数te-at的拉氏变换为。8．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为__相频特性__。9．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__－20__dB／dec。10．二阶系统的阻尼比ξ为_0_时，响应曲线为等幅振荡。11．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差ess=__0__。12．0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为___0___dB/dec，高度为20lgKp。13．单位斜坡函数t的拉氏变换为。14.根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为__恒值__控制系统、___随动___控制系统和程序控制系统。15.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、__快速性__和准确性。16.系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与__输入量、扰动量__的形式无关。17.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼自然振荡频率wn。18.设系统的频率特性Ｇ(jω)=R(ω)+jI(ω),那么幅频特性|G(jω)|=。19.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。20.线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的___左___局部。21．ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在____第四____象限，形状为___半___圆。22.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是_正弦函数_。23．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为。24．G(s)=的环节称为___惯性__环节。25．系统输出量的实际值与_输出量的希望值__之间的偏差称为误差。26．线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用___线性微分__方程来描述。27．稳定性、快速性和准确性是对自动控制系统性能的根本要求。28．二阶系统的典型传递函数是。29．设系统的频率特性为，那么称为实频特性。30.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为__线性__控制系统、非线性_控制系统。31.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和_准确性__。32.二阶振荡环节的谐振频率ωr与阻尼系数ξ的关系为ωr=ωn。33.根据自动控制系统是否设有反应环节来分类，控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。34.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和__对数坐标_图示法。35.二阶系统的阻尼系数ξ=__0.707____时，为最正确阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。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。2.瞬态响应是系统受到外加作用鼓励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。3.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。4.I型系统在单位阶跃输入下，稳态误差为0，在单位加速度输入下，稳态误差为∞。5.频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。6.如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是(渐进)稳定的系统。7.传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。8.系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。9.如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，那么称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。10.反应控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc〔截止频率〕附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要说明系统的稳态性能。11.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和精确或准确性。单项选择题：1.当系统的输入和输出时，求系统结构与参数的问题，称为()A.最优控制B.系统辩识C.系统校正D.自适应控制2.反应控制系统是指系统中有()A.反应回路B.惯性环节C.积分环节D.PID调节器3.()=,(a为常数)。A.L［e－at］B.L［eat］C.L［e－(t－a)］D.L［e－(t+a)］4.L［t2e2t］=()A.B.C.D.5.假设F(s)=，那么=()

A.4B.2C.0D.∞6.f(t)=eat,(a为实数)，那么L［］=()A.B.C.D.7.f(t)=，那么L［f(t)］=()A. B.C. D.8.某系统的微分方程为,它是()A.线性系统 B.线性定常系统C.非线性系统 D.非线性时变系统9.某环节的传递函数为G(s)=e－2s，它是()A.比例环节B.延时环节C.惯性环节D.微分环节10.图示系统的传递函数为()A.B.C.RCs+1D.11.二阶系统的传递函数为G(s)=,其无阻尼固有频率ωn是()A.10B.5 C.2.5D.2512.一阶系统的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为()

A. B.KT C. D.13.某系统的传递函数G(s)=,那么其单位阶跃响应函数为()A. B. C.K(1－e－t/T) D.(1－e－Kt/T)14.图示系统称为()型系统。A.0B.ⅠC.ⅡD.Ⅲ15.延时环节G(s)=e－τs的相频特性∠G(jω)等于()A.τω B.–τωC.９０° D.１８０°16.对数幅频特性的渐近线如下图，它对应的传递函数G(s)为()A.1+Ts B.C. D.(1+Ts)217.图示对应的环节为()A.TsB.C.1+TsD.18.设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，那么此系统稳定的τ值范围为()A.τ>0B.0<τ<14C.τ>14D.τ<019.典型二阶振荡环节的峰值时间与()有关。A.增益B.误差带C.增益和阻尼比 D.阻尼比和无阻尼固有频率20.假设系统的Bode图在ω=5处出现转折(如下图)，这说明系统中有()环节。A.5s+1B.(5s+1)2C.0.2s+1D.21.某系统的传递函数为G(s)=,其零、极点是()A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3D.零点s=－7,s=2;极点s=－0.25,s=322.一系统的开环传递函数为,那么系统的开环增益和型次依次为()A.0.4，ⅠB.0.4，Ⅱ C.3，ⅠD.3，Ⅱ23.系统的传递函数G(s)=，其幅频特性｜G(jω)｜应为()A.B.C.D.24.二阶系统的阻尼比ζ，等于()A.系统的粘性阻尼系数B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C.系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比D.系统粘性阻尼系数的倒数25.设ωc为幅值穿越(交界)频率，φ(ωc)为开环频率特性幅值为1时的相位角，那么相位裕度为()A.180°－φ(ωc) B.φ(ωc)C.180°+φ(ωc) D.90°+φ(ωc)26.单位反应控制系统的开环传递函数为G(s)=，那么系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为()A. B. C. D.027.二阶系统的传递函数为G(s)=,在0＜ζ＜时，其无阻尼固有频率ωn与谐振频率ωr的关系为()A.ωn<ωrB.ωn=ωrC.ωn>ωrD.两者无关28.串联相位滞后校正通常用于()A.提高系统的快速性B.提高系统的稳态精度C.减少系统的阻尼 D.减少系统的固有频率29.以下串联校正装置的传递函数中，能在频率ωc=4处提供最大相位超前角的是()A.B.C.D.30.从某系统的Bode图上，其剪切频率ωc≈40，那么以下串联校正装置的传递函数中能在根本保持原系统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是()A.B.C.D.单项选择题(每题1分，共30分)1.B2.A3.A4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.C14.B15.B16.D17.C18.B19.D20.D21.D22.A23.D24.C25.C26.A27.C28.B29.D30.B二、填空题(每题2分，共10分)1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、_______和_______有关。2.一个单位反应系统的前向传递函数为，那么该闭环系统的特征方程为_______开环增益为_______。3.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、_______和_______有关。4.极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于Bode图上的_______；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的_______。5.系统传递函数只与_______有关，与______无关。填空题(每题2分，共10分)1.型次输入信号2.s3+5s2+4s+K=0，3.误差带无阻尼固有频率4.0分贝线－180°线5.本身参数和结构输入线性系统和非线性系统的根本区别在于(C)A．线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。B．线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。C．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。D．线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。2．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，那么可得到系统的(B)A．代数方程B．特征方程C．差分方程D．状态方程3．时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是〔D〕A．脉冲函数 B．斜坡函数C．抛物线函数 D．阶跃函数4．设控制系统的开环传递函数为G(s)=，该系统为〔B〕A．0型系统B．I型系统C．II型系统D．III型系统5．二阶振荡环节的相频特性，当时，其相位移为(B)A．-270°B．-180°C．-90°D．0°6.根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为(A)A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.反应控制系统、前馈控制系统前馈—反应复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统7．采用负反应连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反应通道的传递函数为H(s)，那么其等效传递函数为(C)A．B．C．D．8．一阶系统G(s)=的时间常数T越大，那么系统的输出响应到达稳态值的时间(A)A．越长B．越短C．不变D．不定9．拉氏变换将时间函数变换成〔D〕A．正弦函数B．单位阶跃函数C．单位脉冲函数D．复变函数10．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下〔D〕A．系统输出信号与输入信号之比B．系统输入信号与输出信号之比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11．假设某系统的传递函数为G(s)=，那么其频率特性的实部R(ω)是〔A〕A．B．-C．D．-12.微分环节的频率特性相位移θ(ω)=(A)A.90°B.-90°C.0°D.-180°13.积分环节的频率特性相位移θ(ω)=(B)A.90°B.-90°C.0°D.-180°14.传递函数反映了系统的动态性能，它与以下哪项因素有关？〔C〕A.输入信号 B.初始条件C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件15.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半局部是系统稳定的(C)A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是16.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为〔B〕A.a1y1(t)+y2(t) B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t) D.y1(t)+a2y2(t)17.I型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为〔B〕A.-40(dB/dec) B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec) D.+20(dB/dec)18.设系统的传递函数为G(s)=，那么系统的阻尼比为〔C〕A.B.C.D.119．正弦函数sin的拉氏变换是〔B〕A.B.C.D.20．二阶系统当0<<1时，如果增加，那么输出响应的最大超调量将〔B〕A.增加 B.减小C.不变 D.不定21．主导极点的特点是〔D〕A.距离实轴很远 B.距离实轴很近C.距离虚轴很远 D.距离虚轴很近22．余弦函数cos的拉氏变换是〔C〕A.B.C.D.23．设积分环节的传递函数为G(s)=，那么其频率特性幅值M()=〔C〕A.B.C.D.24.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=(C)A.90°B.-90°C.0°D.-180°25.奈奎斯特稳定性判据是利用系统的(C)来判据闭环系统稳定性的一个判别准那么。A.开环幅值频率特性B.开环相角频率特性C.开环幅相频率特性D.闭环幅相频率特性26.系统的传递函数(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.既由系统的结构和参数决定，也与输入信号有关27.一阶系统的阶跃响应，(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28.二阶振荡环节的对数频率特性相位移θ(ω)在(D)之间。A.0°和90°B.0°和－90°C.0°和180°D.0°和－180°29.某二阶系统阻尼比为0.2，那么系统阶跃响应为(C)A.发散振荡B.单调衰减C.衰减振荡D.等幅振荡二．设有一个系统如图1所示，k1=1000N/m,k2=2000N/m,D=10N/(m/s)，当系统受到输入信号的作用时，试求系统的稳态输出。(15分)解：然后通过频率特性求出三．一个未知传递函数的被控系统，构成单位反应闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图2所示。(10分)问：(1)系统的开环低频增益K是多少？(5分)(2)如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(5分)解：〔1〕，(2)四．开环最小相位系统的对数幅频特性如图3所示。(10分)1.写出开环传递函数G(s)的表达式；(5分)2.概略绘制系统的Nyquist图。(5分)1．2．五．系统结构如图4所示,试求：(15分)1.绘制系统的信号流图。(5分)2.求传递函数及。(10分)六．系统如图5所示，为单位阶跃函数，试求：(10分)1.系统的阻尼比和无阻尼自然频率。(5分)2.动态性能指标：超调量Mp和调节时间。(5分)1．2．七．如图6所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下时，K的数值。(10分)由劳斯判据：第一列系数大于零，那么系统稳定得又有：≤2.25可得：K≥44≤K＜54八．单位反应系统的闭环传递函数，试求系统的相位裕量。(10分)解：系统的开环传递函数为，解得三、设系统的闭环传递函数为Gc(s)=，试求最大超调量σ％=9.6%、峰值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。解：∵=9.6%∴ξ=0.6∵tp=＝0.2∴ωn=19.6rad/s四、设一系统的闭环传递函数为Gc(s)=，试求最大超调量σ％=5%、调整时间ts=2秒(△=0.05)时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。解：∵=5%∴ξ=0.69∵ts=＝2∴ωn=2.17rad/s五、设单位负反应系统的开环传递函数为求〔1〕系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn；〔2〕系统的峰值时间tp、超调量σ％、调整时间tS(△=0.02)；解：系统闭环传递函数与标准形式比照，可知，故，又六、某系统如以下图所示，试求其无阻尼自然频率ωn，阻尼比ζ，超调量σ％，峰值时间，调整时间(△=0.02)。解：对于上图所示系统，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。与标准形式比照，可知，七、单位负反应系统的开环传递函数如下：求：(1)试确定系统的型次v和开环增益K；〔2〕试求输入为时，系统的稳态误差。解：〔1〕将传递函数化成标准形式可见，v＝1，这是一个I型系统开环增益K＝50；〔2〕讨论输入信号，，即A＝1，B＝3根据表3—4，误差八、单位负反应系统的开环传递函数如下：求：(1)试确定系统的型次v和开环增益K；〔2〕试求输入为时，系统的稳态误差。解：〔1〕将传递函数化成标准形式可见，v＝2，这是一个II型系统开环增益K＝100；〔2〕讨论输入信号，，即A＝5，B＝2,C=4根据表3—4，误差九、单位负反应系统的开环传递函数如下：求：(1)试确定系统的型次v和开环增益K；〔2〕试求输入为时，系统的稳态误差。解：〔1〕该传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〕讨论输入信号，，即A＝2，B＝5，C=2根据表3—4，误差十、设系统特征方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。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，且有所以，此系统是不稳定的。十一、设系统特征方程为试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有所以，此系统是稳定的。十二、设系统特征方程为试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=5，a2=2，a1=4，a0=3均大于零，且有所以，此系统是不稳定的。十三、设系统特征方程为试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：〔1〕用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有所以，此系统是稳定的。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。解：该系统开环增益K＝30；有一个积分环节，即v＝1；低频渐近线通过〔1，20lg30〕这点，斜率为－20dB/dec；有一个惯性环节，对应转折频率为，斜率增加－20dB/dec。系统对数幅频特性曲线如下所示。LL()/dB­20dB/dec0/(rad/s)50­40dB/dec120lg30十五、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。解：该系统开环增益K＝100；有一个积分环节，即v＝1；低频渐近线通过〔1，20lg100〕这点，即通过〔1，40〕这点斜率为－20dB/dec；有两个惯性环节，对应转折频率为，，斜率分别增加－20dB/dec系统对数幅频特性曲线如下所示。LL()/dB­20dB/dec­40dB/dec10100­60dB/dec(rad/s)0140十六、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。解：该系统开环增益K＝1；无积分、微分环节，即v＝0，低频渐近线通过〔1，20lg1〕这点，即通过〔1，0〕这点斜率为0dB/dec；有一个一阶微分环节，对应转折频率为，斜率增加20dB/dec。系统对数幅频特性曲线如下所示。LL()/dB20dB/dec10(rad/s)0十