2025 年大学机械电子工程（控制工程基础）试题及答案

2025年大学机械电子工程（控制工程基础）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.控制系统的传递函数取决于（）A.系统的结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号2.二阶系统的阻尼比ζ越小，则系统的（）A.响应速度越快B.超调量越大C.稳定性越好D.稳态误差越小3.系统的传递函数为G(s)=1/(s^2+2s+1)，则该系统为（）A.一阶系统B.二阶系统C.三阶系统D.四阶系统4.控制系统的稳定性取决于（）A.系统的结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号5.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=1/(s(s+1))，则系统的闭环传递函数为（）A.1/(s^2+s+1)B.1/(s^2+2s+1)C.1/(s^2+3s+1)D.1/(s^2+4s+1)6.二阶系统的无阻尼自然频率ωn越大，则系统的（）A.响应速度越快B.超调量越大C.稳定性越好D.稳态误差越小7.系统的传递函数为G(s)=1/(s+1)，则该系统的时间常数为（）A.1B.2C.3D.48.控制系统的稳态误差取决于（）A.系统的结构和参数B.输入信号C.输出信号D.干扰信号以及系统的类型9.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=1/(s(s+2))，则系统的闭环传递函数为（）A.1/(s^2+2s+1)B.1/(s^2+3s+1)C.s/(s^2+2s+1)D.1/(s^2+4s+1)10.二阶系统的阻尼比ζ=0.707时，则系统的（）A.响应快速且平稳B.超调量最大C.稳定性最差D.稳态误差最大二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.控制系统的基本要求包括（）A.稳定性B.快速性C.准确性D.复杂性2.下列属于系统性能指标的有（）A.上升时间B.超调量C.调节时间D.稳态误差3.系统的传递函数的特点有（）A.与系统的结构和参数有关B.与输入信号无关C.反映系统的动态特性D.反映系统的稳态特性4.二阶系统的性能与下列哪些因素有关（）A.阻尼比ζB.无阻尼自然频率ωnC.输入信号的幅度D.干扰信号的强度5.控制系统的稳定性分析方法有（）A.劳斯判据B.奈奎斯特判据C.根轨迹法D.频率响应法三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”）1.控制系统的传递函数只取决于系统的结构，与参数无关。（）2.二阶系统的阻尼比ζ越大，系统的超调量越大。（）3.系统的传递函数为G(s)=1/(s^2+2s+1)，则该系统为二阶系统。（）4.控制系统的稳定性与输入信号的大小有关。（）5.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=1/(s(s+1))，则系统的闭环传递函数为1/(s^2+s+1)。（）6.二阶系统的无阻尼自然频率ωn越小，系统的响应速度越快。（）7.系统的传递函数为G(s)=1/(s+1)，则该系统的时间常数为1。（）8.控制系统的稳态误差只取决于系统的结构和参数。（）9.系统的开环传递函数为G(s)H(s)=1/(s(s+2))，则系统的闭环传递函数为1/(s^2+2s+1)。（）10.二阶系统的阻尼比ζ=0时，系统的响应为等幅振荡。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述控制系统的稳定性、快速性和准确性的含义，并说明它们之间的关系。2.二阶系统的性能指标有哪些？它们与系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn有何关系？3.简述系统的传递函数的定义和作用，并说明如何从系统的微分方程求传递函数。五、计算题（总共2题，每题15分，请写出详细的计算过程和答案）1.已知系统的开环传递函数为G(s)H(s)=10/(s(s+1)(s+2))，试求系统的闭环传递函数，并判断系统的稳定性。2.已知二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s^2+2s+4)，试求系统的阻尼比ζ、无阻尼自然频率ωn、上升时间tr、超调量σ%和调节时间ts。答案一、选择题1.A2.B3.B4.A5.A6.A7.A8.D9.A10.A二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABC4.AB5.ABC三、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.×10.√四、简答题1.稳定性是指系统在受到外界干扰后，能够恢复到原来平衡状态的能力。快速性是指系统对输入信号的响应速度。准确性是指系统输出信号与输入信号的接近程度。它们相互制约，稳定性是基础，快速性和准确性要在保证稳定性的前提下实现。2.二阶系统性能指标有上升时间、超调量、调节时间、稳态误差等。阻尼比ζ影响超调量等，ζ越小超调量越大；无阻尼自然频率ωn影响响应速度，ωn越大响应越快。3.传递函数是零初始条件下，系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比。作用是描述系统动态特性。从微分方程求传递函数，先对微分方程两边进行拉氏变换，利用初始条件为零化简，再整理得到传递函数。五、计算题1.闭环传递函数：先求1+G(s)H(s)=1+10/(s(s+1)(s+2))=(s^3+3s^2+2s+10)/(s(s+1)(s+2))，则闭环传递函数为10/(s^3+3s^2+2s+10)。用劳斯判据判断稳定性：列出劳斯表，第一列元素均为正，所以系统稳定。2.已知G(s)=4/(s^2+2s+4)，与标准二阶系统传递函数G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωns+ωn^2)对比，可得ωn^2=4，ωn=2；2ζωn=2，ζ=0.5。上升时间tr=(π-β)/ωd，ω