机械工程控制基础

⼀、单项选择题

1、延时环节G(s)=e-τs的相频特性∠G(jω)等于(B)

A.τω

B.-τωC.90°D.180°

2、下⾯因素中，与系统稳态误差⽆关的是(D)

A.系统的类型

B.开环增益

C.输⼈信号

D.开环传递函数中的时间常数

3、某环节的传递函数为G(s)=Ts+1,它是(D)

A.积分环节

B.微分环节

C.—阶积分环节

D.—阶微分环节

4、某系统的微分⽅程为5t2x”(t)+2x’(t)sinωt=y(t)，它是(A)

A.线性时变系统

B.线性定常系统

C.⾮线性系统

D.⾮线性时变系统

5、控制论的中⼼思想是（C）

A.⼀门既与技术科学⼜与基础科学紧密相关的边缘科学

B.通球信息的传递、加⼯处理和反馈来进⾏控制

C.抓住⼀切通讯和控制系统所共有的特点

D.对⽣产⼒的发展、⽣产率的提⾼具有重⼤影响

6、对于⼆阶系统的超调量MP，以下说法正确的是(A)

A.只与阻尼⽐ξ有关

B.只与⾃然频率ωn有关

C.与阻尼⽐ξ⽆关

D.与ξωn相关

7、系统对单位斜坡函数输⼈R(s)=1/s2的稳态误差称为(B)

A.位置误差

B.速度误差A.3.75,1.25B.3,0.8C.0.8,3

D.1.25，3.75

2、若系统传递函数G(s)的所有零点和极点均在S平⾯的哪个部位时，则该系统称为最⼩相位系统。(C)A.上半平⾯

B.下半平⾯

C.左半平⾯

D.右半平⾯

3、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)

A.开环传递函数零点在s左半平⾯的个数

B.开环传递函数零点在s右半平⾯的个数

C.闭环传递函数零点在s右半平⾯的个数

D.闭环特征⽅程的根在s右半平⾯的个数

4、⼆阶系统的性能td、tr、ts指标反映了系统的（C）

A.稳定性

B.相对稳定性A.3/2B.1C.∞D.2/3

6、负反馈指反馈回去的信号与原系统的输⼈信号相位相差（D）A.30°B.60°C.90°D.180°

7、信息传递指信息在系统及过程中的传递关系是（A）

A.动态

B..静态

C.始终不变

D.杂乱⽆章

8、系统受到外⼒作⽤激励后，从初始状态到最终状态的响应过程称为（C）

A.初始响应

B.过程响应

C.瞬态响应

D.稳态响应

9、PID校正器不包含（D）

A.⽐例

B..微分

C.积分

D..差分

10、系统分析时⾼阶系统分析较为复杂，习惯上⼏阶以上的系统称为⾼阶系统（A）A.三阶

B.四阶

C..五阶

D.六阶⼀、单项选择题

1、函数c(t)=δ(t-t0)（脉冲函数）的拉⽒变换为（B）B.1e-t0sC.e-sD.1-t0s

2、已知F(s)=5/[s(2s+1)]，当时的值为（A）A..5B.2C.0D.∞

3、系统的传递函数G(s)=20/(3s+10)，则系统的时间常数为（D）A.20B.2C.3D.0.3

4、有两个标准⼆阶振荡系统，其超调量Mp相等，则这两个系统⼀定具有相同的(D)A.ωn

B.ωdC.K

D.ξ

5、增加系统的型次，系统的（B）

A.准确性提⾼，快速性提⾼

B.准确性提⾼，快速性降低

C.准确性降低，快速性提⾼

D..准确性降低，快速性降低

6、系统开环传递函数的增益越⼤，系统的稳态误差（B）

A..越⼤

B..越⼩

C.不变

D.不定标准答案是：。您的答案是：

7、有两个单位负反馈系统，其前向通道传递函数分别为G1(1)=1/3,G2(2)=1/2s则相应的截⽌频率满⾜(C)A.ωb1<ωb2

B.ωb1=ωb2

C.ωb1>ωb2

D.ωb1=4ωb2A..-180°B.-90°C.0°D.-270°

9、单位负反馈系统的开环传递函数为Gk=(2s+3)2/[s(s+1)2(s+5)]，则其对数幅频特性曲线处在的斜率为（C）A.-60dB/decB.-80dB/decC.-40dB/decD.-20dB/dec

10、—个反馈控制系统的特征⽅程为s3+5Ks2+(2K+3)s+10=0，则使该闭环系统稳定的值范围是（D）A.K＞0.1

B.K＞0

C.K＜0.5

D.K＞0.5

1、某环节的传递函数为Gc(s)=(Ts+1)/(αTs+1),T＞0，若将此环节作为相位滞后环节使⽤，则应符合（A）A.a＞1B.a=1C.a=0

D.0＜a＜1

2、若需要提⾼系统的快速性，则选择串联校正装置为（D）

A..PI校正

B.正⽐校正

C..相位滞后校正

D.相位超前校正

3、某系统的原传递函数为G（s）=40/[s(s+4)]，串联校正后的传递函数为Gk(s)=[40(20+0.5s)]/s(s+4)，则该校正环节为（C）A..P校正

B..PI校正

C.PD校正

D.PID校正

4、若单位反馈系统闭环传递函数为10/(0.1s+1)，则该系统开环传递函数为（D）A.10/(0.1s+11)B.10/(0.1s+9)C.10/(10s+1)A.90°B.53.1°C.41.8°D.56.44°

10、若系统开环传递函数为Kg(s+2)/[s(s+1)(s+3)]，则实轴上的根轨迹段为（C）A.（-1，0）,（-2，-1）

B.（-2，-1）,（-∞，-3）

C.（-1，0）,（-3，-2）

D.（-∞，-3）,（-1，0）

1、若系统闭环传递函数为10/(s2+2s+2)，则该系数（C）

A.临界稳定

B.不稳定

C.稳定A.1/s2+12/(s+1)2B.1/s2-12/(s+1)2C.10/s2+12/(s-1)2D.10/s2+12/(s+1)2

5、扰动信号是⼀种输⼊量，⼀般对系统的输出量（B）

A.不产⽣影响

B..产⽣影响

C.有时产⽣影响

D.产⽣影响不⼤

6、某位置伺服系统的输出⾓度的象函数为θ(s)=(3s+2)/(2s2+4s+1)，由初值定理，则系统的初始位置为（A）A.1.5radB.2radC.0radD.∞

标准答案是：。您的答案是：

7、控制信号叠加时，其纲量（B）

A.与控制信号有关

B.必须⼀致

C.不必⼀致

D.与控制信号⽆关

8、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为：G（s）=2/(s-1)，在单位脉冲信号输⼊下，输出函数为（B）A..2/(s-1)B.2/(s+1)D.1/(s+12)

9、在由⾼兴环节组成的控制系统中，其惯性⼤⼩取决于（A）

A.系统本⾝

B.外界条件

C.上升时间

D.调整时间

10、某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s）=2/(s2+2s-2)，则闭环系统为（A）

A.0型系统

B.Ⅱ型系统

C.Ⅰ型系统

D.Ⅲ型系统

1、在单输⼈—单输出系统的瞬态响应分析或频率响应分析中，采⽤的数学模型是_传递函数，在现代控制理论中，数学模型则采⽤__状态空间___。2、系统传递函数只与____系统本⾝的结构_____有关,与____外界输⼊____⽆关。3、Mp表⽰了系统的_____相对稳定性_____,td,tr及ts表征了系统的____灵敏性_______。4、—般对机械⼯程系统有三⽅⾯的性能要求，即稳定性、____准确性_____及______快速性_______。5、⼯程系统中常⽤的校正⽅案有串联校正、_并联校正和ID校正__。6、反馈校正是从系统某⼀环节的输出取出信号，经过校正⽹络_加到该环节前⾯某⼀环节的输⼊端。7、根轨迹法判别系统稳定性最根本的出发点是判别闭环系统特征⽅程的根在S平⾯上的__位置___。8、如何⽤实验分析的⽅法来建⽴系统数学模型这⼀学科称为____系统辨识___。9、稳态误差与开环传递函数的___结构___和输⼊信号的形式有关。10、系统中各环节之间的联系归纳起来有串联、并联和___反馈___。1、机械⼯程控制论是研究以__机械⼯程技术____为对象的控制论问题。2、数字仿真⼜称为计算机仿真。3、并联校正按校正环节的并联⽅式分为反馈校正和顺馈校正。4、线性系统是否稳定是系统本⾝的⼀个特性，它与系统输⼊量和扰动___⽆关___。5、⼤多数机械结构都可以⽤质量-弹簧-阻尼系统近似描述，包括⼯艺设备如⾦属切削机床和__锻压机床___等6、延迟时间td规定为单位阶跃响应c(t)达到其稳定值的___50_____所需的时间。7、通过对系统时间响座的分析可以揭⽰系统本⾝的动态特性.8、系统的“⼲扰”与“输⼈”是_相对__概念，它们都是系统的输⼈，都是通过各⾃相应的传递关系⽽产⽣其相应的系统输出成分。9、数学模型是系统动态特性的数学___表达式____。10、延时环节对系统的幅频特性⽆影响，会产⽣相位_滞后___。1、若按系统是否存在反馈来分，可将系统分为开环系统和闭环系统，开环系统是指____系统的输出量对系统⽆控制作⽤__________。2、3、系统的传递函数是指在__零开始__条件下，系统输出的拉⽒变换与引起输出的拉⽒变换之⽐。4、系统的单位脉冲响应函数h(t)=1-2t，则系统的传递函数_____________5、系统的传递函数为G(s)=2.5/(s2+6s+25)，当有⼀单位阶跃信号作⽤于系统时，系统的最⼤超调超量Mp=__9.5__。6、在频率特性的极坐标图（Nyquist图）中，延时环节G(jω)=e-jωτ的相⾓----∠G(jω)=___-jwt___。7、某系统的对数幅频特性为40dB，则该系统的幅频特性为_100____。8、系统的评定⽅法是巳知系统的结构和参数的情况下，分析和评定系统的稳定性、快速性及__准确性___。9、PI调节器可以在维持系统原有满意的瞬态性能的同时，有效地提⾼系统的__稳态__性能。10、采⽤__顺馈__校正可以达到消除扰动影响的⽬的。1、⾃动控制系统有_开环__和__闭环__两种构成形式。2、在经典控制理论中，线性定常系统常⽤的数学模型有___微分⽅程___、_传递函数____和频率特性。3、Ⅰ型系统是指系统开环传递函数中有⼀个__积分___环节，它对加速度输⼊信号的稳态误差为__∞___。4、在伯德图中，积分环节的对数幅频特性是⼀条斜率为的-20dB/dec直线，⽽它的相频特性是⼀条恒为_-90°直线。5、控制系统的相对稳定性⽤__相位裕量____和_____幅值裕量____来衡量。6、对控制系统进⾏相位超前校正后，可以使系统的带宽____增加_____，因⽽响应______提⾼____速度。7、对最⼩相位系统⽽⾔，系统的相对稳定是指，相位裕量γ和副值富量Kg都应该___⼤于零___。8、系统的开环奈⽒曲线对（-1，j0）点的靠近程度，就表征了系统的__稳定程度______。9、系统超前校正中，若提⾼开环增益，可使系统的稳定性_降低___。10、对⼀阶系统，提⾼其快速性的⽅法是_减⼩开环增益_______。1、⼆阶系统的单位阶跃响应中，当阻尼⽐为零时，其震荡特性为_等幅震荡_____。2、闭环控制系统的基本⼯作原理是不断地检测偏差并纠正偏差，当⽆偏差时，则该系统的⼯作状态是_稳态____。3、闭环与开环控制系统在使⽤中哪个更经济__开环___。4、当系统的传递函数G(s)=10/(1+s)时，其极点为_s=-1__。5、校正元件的作⽤是改善系统的__动态___性能。6、在初始条件为零时，____输出的拉⽒变换_____与____输⼊的拉⽒变换______之⽐称为线性系统的传递函数。7、时间响应由__瞬态____响应和__稳态____响应两部分组成。8、系统输出全部或部分地返回到输⼊端，就叫反馈。9、单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是1/S。10、对控制系统有三⽅⾯的性能要求，即__稳定性_____、____准确性__，和快速性。1、1.简述串联相位超前、相位滞后校正的优缺点是什么。正确答案：【相位超前校正：优点：加快系统响应速度；提⾼系统相对稳定性。缺点：稳态精度变化不⼤】2、.试述绘制系统的伯德图的⼀般⽅法步骤。正确答案：【(1)由传递函数求出频率特性并将其化为若⼲典型环节频率特性相乘的形式；(2)求出各典型环节的转⾓频率、阻尼⽐等参数；正确答案：【传递函数是初始条件为零时系统输出的拉⽒变换⽐输⼊的拉⽒变换。具备条件：(1)系统描述为时域问题，即有时间函数f(t);(2)在描述范围内⾄少分段连续；(3)系统为线性。】

4、什么是信息和信息的传递？试举例说明。正确答案：【答:⼀切能表达⼀定含义的信号、密码、情报和均为信息。例如，机械系统中的应⼒、变形、温升、⼏何尺⼨与形状精度等等，表明了机械系统信号、密码、情报或消息。所谓信息传递，是指信息在系统及过程中以某种关系动态地传递，或转换。如机床加⼯⼯艺系统，将⼯件尺⼨作为信息，通过⼯艺过程的转换，加⼯前后⼯件尺⼨分布有所变化，这样，研究机床加⼯精度问题，可通过运⽤信息处理的理论和⽅法来进⾏。】

5、.系统数学模型有哪些？采⽤哪些⽅法建⽴数学模型？正确答案：【答:系统的数学模型主要有两种，对于单输⼊单输出系统采⽤的是传递函数表达式，在现代控制理论中数学模型采⽤状态空间表达式。建⽴系统的数学模型有两种⽅法。（1)分析法:根据系统本⾝所遵循的有关定律写出数学表达式，在列⽅程的过程中进⾏必要的简化，如线性化等。（2)实验法:是根据系统对某些典型输⼈信号的响应或其它实验数据建⽴数学模型。】

1、时间响应由哪两部分组成，它们的含义和作⽤是什么？正确答案：【答:系统的时间响应是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。（2分)系统受到外加作⽤后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。当时间趋于⽆穷⼤时，系统的输出状态称为稳态响应。瞬态响应反映了系统的动态性能，⽽稳态响应偏离系统希望的程度可⽤来衡量系统的精确程度。】

2、简述相位裕量Kg的定义、计算公式。正确答案：【答:在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称幅值裕量Kg。Kg=1/|G(jω)H(jω)|】3、终值定理的应⽤条件是什么？正确答案：【答：若函数f(t)及其⼀阶导数都是可拉⽒变换的，并且除在原点处唯⼀的极点外， sF(s)在包含知轴的右半s平⾯内是解析的，（这就意味着当 t→∞时f(t)趋于⼀个确定的值），则函数f(t)的终值为limt→∞f(t)=lims→0F(s)。】4、什么是主导极点？正确答案：【答：主导极点是指系统所有闭环极点中距离虚轴最近，且周围没有其它闭环零点的那些闭环极点。主导极点对系统的响应起主导作⽤。】

5、采⽤何种⽅式可以同时减⼩或消除控制输⼊和⼲扰作⽤下的稳态误差？正确答案：【答：在⼲扰作⽤点⾄系统输⼈⼝的前向通道中，提⾼增益和设置积分环节。】1、最⼩相位系统与⾮最⼩相位系统的对数频率特性有何异同？正确答案：【答：最⼩相位系统与⾮最⼩相位系统的对数幅频特性相同，两者对数相频特性不同，⾮最⼩相位系统的相⾓变化绝对值⽐最⼩相位系统相⾓变化绝对值⼤。】

2、系统有⼆个闭环特征根分布在s平⾯的右半⾯，劳斯表中第⼀列元素的符号应改变⼏次？正确答案：【答：有⼆个右半s平⾯的特征根，说明劳斯表中第⼀列元素的符号改变⼆次。】3、传递函数的定义是什么？⼀个物理可实现的系统，其传递函数有什么特征？正确答案：【答：线性定常控制系统，当初始条件为零时，系统输出信号的拉⽒变换与输⼊信号的拉⽒变换之⽐称为系统的传递函数。⼀个物理可实现的系统，其传递函数分母阶数n应不⼩于分⼦阶数m，即n≥m。】

4、简要说明欲降低由输⼊和⼲扰信号引起的稳态误差，采取的措施有何不同？正确答案：【答：欲降低由输⼊信号引起的稳态误差，应提⾼系统开环增益或在系统中增加积分环节（提⾼系统型次）；欲降低由⼲扰信号引起的稳态误差，应在⼲扰信号作⽤点之前的前向通道中增加放⼤倍数或增加积分环节。】正确答案：【答：⼀般将系统开环频率特性的幅值穿越频率ωc看成是频率响应的中⼼频率，把ω<<ωc的频率范围称为低频段；把ωc附近的频率范围称为中频段；把ω>>ωc的频率范围称为⾼频率段。开环频率特性的低频段反映了控制系统的稳态性能；中频段反映了控制系统的动态性能；⾼频段反映了控制系统的抗⾼频⼲扰性能和系统的复杂性。】

1、简述劳斯稳定判据和奈奎斯特稳定判据在使⽤⽅法和功能上的区别。正确答案：【答：在使⽤⽅法上的区别：劳斯判据是利⽤系统闭环特征⽅程的系数做成劳斯数列，根据劳斯数列⾸列元素的符号来判断闭环系统的稳定性，是⼀种代数⽅法；⽽奈奎斯特判据则是利⽤系统开环频率特性，由开环频率特性图来判断闭环系统的稳定性，属于频率特性分析⽅法。在功能上的区别：劳斯判据只能判断闭环系统稳定与否，⽽奈奎斯特判据不仅能判断闭环系统的稳定性，还能给出系统稳定或不稳定的程度，揭⽰改善系统稳定性的途径。】

2、什么是稳态误差，并分析其与系统结构（类型）的关系。正确答案：【答：控制系统的希望输出和实际输出之差；系统的结构不同，产⽣