机械控制工程基础习题集含答案.docx
《机械控制工程基础习题集含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械控制工程基础习题集含答案.docx(30页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![机械控制工程基础习题集含答案.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/23/7390e958-eac4-40be-85ac-1b198da7cf89/7390e958-eac4-40be-85ac-1b198da7cf891.gif)
机械控制工程基础习题集含答案
《机械控制工程基础》课程习题集
西南科技大学成人、网络教育学院版权所有
习题
【说明】:
本课程《机械控制工程基础》(编号为09010)共有单选题,计算题,填
空题等多种试题类型,其中,本习题集中有[填空题]等试题类型未进入。
、单选题
1.
e°t的拉氏变换为(
2.
A.
3.
4.
A.
5.
6.
1
A.;B.2s
f(t)的拉氏变换为
0.5
s1
F[s]二
2t2t
3e;B.1-e;
脉冲函数的拉氏变换为(
A.0;
B.
oo;
s(s2)
C.
,贝Uf(t)为(
D.
1-2s
e
2
C.
C.
f(t)=5、t,贝UL[f(t)]-
B.1
已知F(s)
已知F(s)
A.0;
3(1-e」);
常数;
C.0
D.
D.
D.
变量
s23s3
s(s2)(s22s5)
,其原函数的终值
f(t)=(
t匚
B.0
C.0.6
D.0.3
s22s3
s(s25s4),其原函数的终值
f(t)二
t-■
B.
o;C.0.75
D.3
7.
已知F(s)二2
s
a_ns
e
•其反变换f(t)为(
A.
a/、
(t-a.);n.
B.
a(t-n.);
C.
D.
8.
已知F(s)
s(s1)
,其反变换f(t)
A.
1-e
B.
C.
1-e」;
D.
e」-1
9.
已知
f(t)
e'sin2t的拉氏变换为(
A.
B.
2
2
(s4)4
C.
s;
2;
(s1)4
D.
s
~~2
s
10.图示函数的拉氏变换为(
)°
A.
a1s、
y);B.
1s
—-2(1-/)
as
C.
11.若
f(:
:
)=0,则F[s]可能是以下(
(1-e」);
1
A.;B.
s-9
C.
D.
1
s29
12.开环与闭环结合在一起的系统称为(
A.复合控制系统;B.开式控制系统;C.闭和控制系统;
D.正反馈控制系统
13.在初始条件为零时,输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统的
。
A.增益比;
B.传递函数;
C.放大倍数;
D.开环传递函数
14.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(
A.y(t)=x(t)LpG(s)];word范文
B.
Y(s)=G(s)X(s);
C.
X(s)二丫(s)G(s);
D.
y(t)=x(t)G(s)
15.设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统,如图所示,以外力
f(t)为输入量,位移
y(t)
为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述,那么这个微分方程的阶次是:
(
C.3
A.1;
B.
D.4
16.
二阶系统的传递函数为
17.
A.
18.
19.
20.
A.
21.
4s2
;则其无阻尼振荡频率
4s1
''n和阻尼比为(
1
A.1,
2
传递函数
时滞环节;
B.2
1;C.2,2;
D.
Gs"
JS表示了一个(
B.
阶系统的传递函数为
t
A.1-e5;B.
振荡环节;
3
5s1
t
3-3e^
C.微分环节;
D.
惯性环节
其单位阶跃响应为
C.
t
5-5e^
D.
已知道系统输出的拉氏变换为
A.欠阻尼;B.
■2
那么系统处于(
过阻尼;C.
临界阻尼;
D.
无阻尼
某一系统的速度误差为零,则该系统的开环传递函数可能是(
K.
Ts1;
B.
C.;
s(sa)(sb)s(sa)
根据下列几个系统的特征方程,可以判断肯定不稳定的系统为(
A.as3bs2csd=0;B.
D.
K
s2(sa)
s4as3bs2-csd=0;
22.
23.
24.
C.as4bs3cs2dse=0;
其中a、b、c、d、e均为不等于零的正数。
1
二阶系统的传递函数为
A.1,1;B.2
2
2
s0.5s1
;则其无阻尼振荡频率
''n和阻尼比为(
1;C.1,0.25;
F列开环传递函数所表示的系统,
属于最小相位系统的是(
D.
s-1
A.
(5s1)(2s1)
C.
(2s1)(3s1)
已知系统频率特性为
1-j3■
B.
D.
s(s3)(s_2)
,则该系统可表示为(
5皿丄.,.
;
WB.—2—J
c.—1e」“;
D.
25.下列开环传递函数所表示的系统,
属于最小相位系统的有(
A.
s-1
(5s1)(s-1)'
B.
rTs(T>0);
C.
(2s-1)(s-1)
D.
s2;
;
(s3)(s2)
26.题图中
R—C电路的幅频特性为
题图二、6.R—C电路
A.—1十;B.
word范文
1
;C.I=;D.(T)2、1-(T)2
27.
5
已知系统频率特性为厂,则该系统可表示为(
A.
;B.—I
11
-';C.5e」g「;D.
28.
已知系统频率特性为
5jco
,当输入为x(t)二sin2t
时,系统的稳态输出为
1
A.sin(2t亠tg5■);
B.
—2—sin(2ttgJ5);
.■■1
29.
C.sin(2t-tg,5・);
D.
——1sin(2t-tg」5‘)
25■21
理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为
A.20dBdec,通过3=1点的直线;B.-20dBdec,通过3日点的直线;
C.-20dBdec,通过3=0点的直线;D.20dB^ec,通过3=0点的直线
30.开环
GK(s)对数幅频特性对数相频特性如下图所示,当
K增大时,(
A.L(3)向上平移,()不变;
B.L(3)向上平移,(')向上平移;
C.L(3)向下平移,()不变;
D.L(3)向下平移,(')向下平移。
、计算题
31.简化下图所示系统的方框图,并求系统的传递函数。
H3
Xi(s)
G2
*G3
*G4
Xo(s)
Hi
32.试建立如图所示系统的动态微分方程。
图中电压
ui为系统输入量;
电压
U2为系统输
+O-
出量;C为电容;R、R为电阻。
(15分)
T卜
c
33.单位负反馈系统的开环传递函数为:
G(s)^4^,
s(s+1O)
时的稳态误差。
34.试建立如图所示系统的动态微分方程。
图中位移
X1为系统输入量;
位移
X2为系统输
出量;K为弹簧刚度系数;B为粘性阻尼系数。
(15分)
a
G(s),并计
35.已知一些元件的对数幅频特性曲线如下图所示,试写出它们的传递函数
36.已设单位负反馈控制系统的开环传递函数如下,试用劳斯判据确定系统稳定时,K的
取值范围。
K
G(s)二一——。
s(1-s)(1-s)
36
37.
p为开环右极点数,
设系统开环频率特性如下图所示,试判别系统稳定性。
其中
u为开环传递函数中的积分环节数目。
(15分)
p=0
u=2
p=2
u=0
38.化简卜图所示系
Im車
Im丿l
Re
函数、
co
p=0
u=0
0结构图,开求糸统
1—
—
$
(ja)__
YCf
X"
J
r
U3
(c)
39.试画出具有下列传递函数的Bode图:
〜、100
G(S)122s(s十s+1)(10s+1)
40.某单位反馈系统的开环传递函数
G(s)二
K
s(Ts1)
试判定系统的稳定性(TK>1)
41.试建立如图所示系统的动态微分方程。
图中电压ui为系统输入量;电压⑴为系统输
出量;C为电容;R为电阻。
42.某系统用测速发电机反馈,可以改善系统的相对稳定性,系统如下图所示。
(1)当K=10,且使系统阻尼比〔=0.5,试确定&。
(2)若要使系统最大超调量M=0.02,峰值时间tp=is,试确定增益K和速度反馈系统Kh的数值,并确定在这个K和心值的情况下,系统上升时间和调整时间。
43.试建立如图所示系统的动态微分方程。
图中电压ui为系统输入量;电压U2为系统输
出量;C为电容;R、Ra为电阻。
■O+
44.系统开环传递函数为Gk(s)=5(s3),试绘制系统的开环对数频率特性并计算
s(s+2)
■c,v(c)值。
45.试建立如图所示系统的动态微分方程。
图中位移xi为系统输入量;位移X2为系统输
出量;Ki和K2为弹簧刚度系数;B为粘性阻尼系数。
(16分)
陷应Ar
三、填空题
(略)……
答案
一、单选题
1.C
2.C
3.C
4.A
5.D
6.C
7.B
8.C
9.C
10.A
11.C
12.A
B
B
D
A
B
C
D
B
C
C
C
D
B
B
D
A
A
计算题
范文
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
二、
word
31.解:
G(s)
G1G2G3G4
1-G3G4H3
g2g3h1g1g2g3g4h2"母正确完成步3分)
32.
解:
设
为回路总电流,
ir为R支路电流,ic为C支路电流,根据基尔霍夫电流定
律得
比u2
i「Cd(U1-U2)
dt
(6分)
可得
u2=iR
5-吐Cd(U1-U2)
Ri
dt
2=R2*7CR2
d(ui
(2分)
Ri
dt
du1
u2=-25-■--u2■CR2—-'CR2
R1R-i
dt
du2八
-(2分)
dt
整理后得
CR2
dt
+fR^+1u
Ri
du1R2
2心2药石U1(3分)
33.解:
系统的开环增益K=14,且为I型系统(2分)
将Xi(t)=Xi1(t)Xi2(t)Xi3(t)=1tat2(a-0)
则:
essi=0(3分)
ess2
14
(3分)
‘0
ess3=‘
od
a=0
a0(3分)
丄
ess—ess^^~ess2*ess3十—]14
iQO
a=°(4分)
a0
34.解:
按牛顿定律列力学方程如下:
%二Bd(X1旳
dt
Kx2
=B^_B吨(8分)dt
dt
整理得
rdX1
=B(4分)dt
咚Ax
dtB
dx1
(3分)
dt
35.
解:
(a)
G(s)二
10
0.1s1
(7分)
(b)G(s)二
50
s(0.01s1)(8分)
36.
解:
3小2
s9s
18s18K=0;(5分)
3s
1
18
0
2s
9
18K
0
1s
18-
-2K
0
0s
18K
(5分)
0
:
:
K
:
:
9
(5分)
该系统闭环特征方程为:
37.解:
(1)包围圈数N=0,P=0,稳定;(5分)
(2)正穿越次数为1,负穿越次数为0,1—0=P/2=1,稳定;(5分)
3)正穿越次数为1,负穿越次数为1,1—1=P/2=0,稳定。
(5分)
38.解:
这是一个无交叉多回路结构图,具有并、串联,局部反馈,主反馈系统。
首先将
并联和局部反馈简化如图(b)所示,再将串联简化如图(c)所示。
(3分)
(4分)
系统开环传递函数为
G1G2G2H2
1G3Hi
(2分)
系统闭环传递函数为
(Gi+G2卜G3
1G3H1GiG2G3
H2
(2分)
39.解:
对数幅频特性每画对一段得3分,横坐标上的转折频率标对得
(4分)
2分,相频特性渐
进线相位标对得2
40.解:
系统闭环传递函数
G(s)
(4分)
G(s)K
2
1G(s)TssK
系统的特征方程
2
Ts2sK=0(4分)
特征根»丄■皿(4分)
2T
为一对共轭复根,且具有负实部,故该系统稳定。
(3分)
41.解:
设回路电流为i,根据基尔霍夫电压定律有
Ui二UcU2
(1)(4分)
U2=iR=icR=CR
(2)(4分)
dt
将方程
(1)变形得
Uc—Ui-U2(2分)
代入式
(2)中
dg-u2)八
U2=C1R(2分)
dt
得U2-RC敗-匹(2分)
Idtdt丿
整理后得
du2
du1八
RC
U2
=RC
dt
dt
即
du2
U2
du1八
(1分)
dt
RC
dt
42.解:
系统的闭环传递函数为:
(s)二
2
K
(2分)
s2(1KKh)sK
所以:
•’n2=K1•KKh=2-n(2分)
(1)将210,•=0.5代入,求得:
r二101KKh=2■
•••Ki=0.216;(2分)
(2)Mp二e=0.02(2分)
Ji-
tp21算出:
二0.78■n二5.02
P川-1
算出:
ts=1.02(s),tr=0.781(s)。
(3分)
43.解:
根据基尔霍夫电压定律列方程如下:
Ui=(Ri+R2)C■
5晋
due
dt
Uc
Uc
(4分)
对上述方程进行拉氏变换
:
3(s)=(R+R2)CsUc(s)+Uc(s)"小
丿(2分)
.U2(s)=CR2sUc(s)+Uc(s)
传递函数为
G(s)
U2(s)CR2sUc(s)Uc(s)
Ui(s)—(RiR2)CsUc(s)Uc(s)
CR2s1
C(RiR2)s■1
(3分)
展开得
CRsU2(s)CR2sU2(s)U2(s)二CR2sU1(s)U1(s)(2分)
对上式进行拉氏反变换
du2du2du1八
CR-i-CR2-u2二CR2-U|(3分)
dtdtdt
整理后得
du21du11八
(R1R2)-氏=R2-U1(2分)
dtCdtC
44.解:
1)首先将Gk(s)分成几个典型环节。
Gk(s)=——3--7.51一(1s1)(2分)
s(s2)s1s73)
2
(1分)
显见该系统由放大环节,积分环节,惯性环节,一阶微分环节组成。
2)分别做各典型环节的对数频率特性曲线。
K=7.520lgK=17.5dB;31=2,32=3(1分)
对数幅频特性:
20logA(,)二20log7.5-20log,-20log
(2分)
相频特性:
C)=-90-tgJtg1(2分)
23
3)计算-c,vC-c)
7.5-—1
cT
75x2
(2分)所以-■-5(1分)
3
由图可知LC-)0dB部份,()对-n线无穿越,故系统闭环稳定。
(1分)
v(・c)=180(c)=90-tg
冷tg寺90-68.259二8。
8
(2分)
其对数频率特性曲线如图所示。
(2分)
45.解:
取X3为阻尼器活动端的移动量,按牛顿定律列力学方程如下:
K1X1-K1X2二K2X2-K2X3
(4分)
I
K2x2-K2x3二BdX3
2223dt
上式进行拉氏变换得
KX1(S)=(K1+K2)X2(S)-K2X3G)/八、
」(3分)
K2X2G)=K2X3(s)+BsX3(s)
K2X2(s)
X3(s)「(1分)
K2Bs
经计算整理得
K2X2(s)八
QX1(s)=(K1•K-)X-(s)-K-2-(1分)
K-+Bs
(心Bs)QXi(s)=(Q心)(心Bs)X2(s)-K;X2(s)(1分)
(1
K1K2X1G)KiBsXi(s)二
K1K2X2(s)K1BsX2(s)K;X2(s)K2BsX2(s)-K;X2(s)
分)
两边取拉氏反变换得
dx?
dx1
(K1K2)B-K1K2X2二K1B--K1K2BX1(3分)dtdt
即
1BdX-K1x^K-1BdX-K1Bx1(-分)
K-dtK-dt
填空题
(略)
2
试求当输入Xi(t^itat(a>0)