3机械控制工程基础复习题及参考答案.docx

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3机械控制工程基础复习题及参考答案

一、单项选择题：

1、某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为D　　　　

A、发散振荡　　　　　B、单调衰减

C、　衰减振荡ﻩ　　　　　　D、等幅振荡

2。

一阶系统G（ｓ）=得时间常数T越小,则系统得输出响应达到稳态值得时间B　　　　　　　　　　　　　　　　　

A。

越长Ｂ。

越短

Ｃ。

不变D.不定

3、传递函数反映了系统得动态性能，它与下列哪项因素有关？

C　　　　　

A、输入信号ﻩﻩﻩﻩＢ、初始条件

C、系统得结构参数ﻩﻩﻩD、输入信号与初始条件

４。

惯性环节得相频特性,当时,其相位移为C　　　

A．—２70°ﻩB。

－１80°

C.－90°D。

0°

５.设积分环节得传递函数为Ｇ（s）=，则其频率特性幅值M（）＝　C　　

A、ﻩﻩﻩﻩB、

Ｃ、ﻩﻩﻩﻩﻩD、

6、有一线性系统，其输入分别为u１（t）与u2（t）时,输出分别为y1（t）与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）ﻩﻩB、a1ｙ1（t）+a２y２（ｔ）

Ｃ、　ａ１y1（t）—a2y2（t）ﻩﻩ　　D、y1（t）+a2y2（t）

7。

拉氏变换将时间函数变换成Ｄ　　　　　　　　　　　

Ａ．正弦函数ﻩﻩﻩＢ．单位阶跃函数

C.单位脉冲函数ﻩD.复变函数

8.二阶系统当0〈〈1时，如果减小，则输出响应得最大超调量将Ａ

A、增加ﻩﻩﻩﻩﻩB、减小

C、不变ﻩﻩﻩﻩﻩD、不定

9。

线性定常系统得传递函数，就是在零初始条件下　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.系统输入信号得拉氏变换与输出信号得拉氏变换之比

D.系统输出信号得拉氏变换与输入信号得拉氏变换之比

10.余弦函数cos得拉氏变换就是　C　　　　　　　　　　　　　　

A、ﻩﻩﻩB、

C、ﻩﻩD、

１1、微分环节得频率特性相位移θ（ω）＝　　　A　　　　　　　　　　　

A、90°　　　　　　　B、-9０°

Ｃ、０°　　　　　　　D、—１8０°

12、　ＩI型系统开环对数幅频渐近特性得低频段斜率为　A　　　

A、　—4０（dB/dｅc）ﻩﻩﻩB、—２0（dＢ/dec）

C、0（dＢ/deｃ）ﻩﻩﻩﻩD、+20（ｄB/deｃ）

１3．令线性定常系统传递函数得分母多项式为零,则可得到系统得　Ｂ　　　　　

A.代数方程Ｂ。

特征方程

C.差分方程D。

状态方程

14、　主导极点得特点就是D　　　　　　　　　　

A、距离实轴很远ﻩB、距离实轴很近

Ｃ、距离虚轴很远ﻩﻩＤ、距离虚轴很近

1５。

采用负反馈连接时,如前向通道得传递函数为G（s），反馈通道得传递函数为H（s）,则其等效传递函数为Ｃ　　　　　　　　　　　

A。

Ｂ.

Ｃ。

ﻩD.

二、填空题:

1。

线性定常系统在正弦信号输入时,稳态输出与输入得相位移随频率而变化得函数关系称为＿_相频特性　__.

2.积分环节得对数幅频特性曲线就是一条直线,直线得斜率为_＿　—20　＿＿dB/ｄec。

3.对于一个自动控制系统得性能要求可以概括为三个方面:

稳定性、＿_快速性__与准确性。

。

4．单位阶跃函数1（t）得拉氏变换为０　.

5.二阶衰减振荡系统得阻尼比ξ得范围为　。

６．当且仅当闭环控制系统特征方程得所有根得实部都就是＿＿负数　　　＿_时,系统就是稳定得。

7.系统输出量得实际值与＿　输出量得希望值　＿_之间得偏差称为误差。

8．在单位斜坡输入信号作用下,0型系统得稳态误差ess＝___＿_。

9.设系统得频率特性为，则称为　虚频特性　　　　　。

1０、　用频域法分析控制系统时，最常用得典型输入信号就是_　正弦函数_.

11、线性控制系统最重要得特性就是可以应用＿_＿叠加　__原理，而非线性控制系统则不能。

12、方框图中环节得基本连接方式有串联连接、并联连接与＿_　反馈_连接。

1３、分析稳态误差时,将系统分为0型系统、Ｉ型系统、II型系统…,这就是按开环传递函数得__　　积分__环节数来分类得。

14、用频率法研究控制系统时，采用得图示法分为极坐标图示法与_＿　对数坐标　_图示法。

15、　决定二阶系统动态性能得两个重要参数就是阻尼系数ξ与＿无阻尼自然振荡频率wｎ　　　　　　　。

三、设单位负反馈系统得开环传递函数为

求

（1）系统得阻尼比ζ与无阻尼自然频率ωn;

（2）系统得峰值时间tp、超调量σ％、调整时间tS（△=０、05）；

　　　解：

系统闭环传递函数　

与标准形式对比，可知　　　　　　，　　　　　　　　　

故　,　　　　　　　　　

又　　　　　　　　　　

四、设单位反馈系统得开环传递函数为

（1）求系统得阻尼比ζ与无阻尼自然频率ωn;

（2）求系统得上升时间tp、超调量σ%、调整时间tS（△=０、02）；。

　解:

系统闭环传递函数　　　

与标准形式对比，可知　　　　　　，　　　　　

故　　　　　　,　　　　　　　　　

又　　　　　　　　　　　　　　

故　　　　　　　　　　　　　　　　

五、某系统如下图所示，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。

　　与标准形式对比,可知　　　,

六、已知单位负反馈系统得开环传递函数如下：

求：

（1）　试确定系统得型次v与开环增益Ｋ；

（2）试求输入为时，系统得稳态误差。

　　解：

（1）将传递函数化成标准形式

可见，ｖ＝1，这就是一个I型系统

　　开环增益K＝5;

（2）讨论输入信号，，即A=1,B＝2

根据表3-４，误差

七、已知单位负反馈系统得开环传递函数如下：

求：

（1）　试确定系统得型次v与开环增益K;

（2）试求输入为时，系统得稳态误差。

解:

（1）将传递函数化成标准形式

可见，v=1，这就是一个I型系统

　　开环增益K=50;

（2）讨论输入信号,，即Ａ=1,Ｂ＝3,C=２

根据表3-4,误差

八、已知单位负反馈系统得开环传递函数如下:

求：

（１）试确定系统得型次v与开环增益Ｋ;

（２）试求输入为时，系统得稳态误差。

　　解：

（１）该传递函数已经为标准形式

　可见，v＝0,这就是一个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

九、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得稳定性。

　　　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，此系统就是不稳定得。

十、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得稳定性.

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，此系统就是稳定得。

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得稳定性。

　　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，此系统就是稳定得。

十二、设系统开环传递函数如下,试绘制系统得对数幅频特性曲线。

解：

该系统开环增益Ｋ=；

有一个微分环节,即v=—１;低频渐近线通过（１,20ｌｇ）这点，即通过（1，－１0）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。

十三、设系统开环传递函数如下，试绘制系统得对数幅频特性曲线.

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。

十四、设系统开环传递函数如下,试绘制系统得对数幅频特性曲线。

解:

该系统开环增益Ｋ=１0;

有两个积分环节,即v＝2,低频渐近线通过（1,２0ｌｇ10）这点，即通过（1，20）这点斜率为-４０dB/ｄec；

有一个一阶微分环节,对应转折频率为,斜率增加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。

十五、如下图所示，将方框图化简,并求出其传递函数。

解:

十六、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

　　解：

十七、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

解:

十八、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数.

　　　解:

参考答案

一、单项选择题:

１、D　2、B　　3、Ｃ　　４、C　　5、C　　

6、　　　Ｂ　　7、D　8、A　９、D　　　　１0、C　

1１、　Ａ　　　12、A　　1３、B　　14、D　15、C

二、填空题：

１．相频特性2.　—20__３。

　＿0_4。

　5。

　６．负数　７。

　输出量得希望值　　　８。

9.　虚频特性　　1０、　正弦函数　1１、　_＿＿叠加_＿　

12、__反馈_　13、__积分__14、__对数坐标＿1５、无阻尼自然振荡频率wn

三、解：

系统闭环传递函数　

与标准形式对比,可知　,　　　　　

故　，　　　　　　　　　　

又　　　　　

四、解：

系统闭环传递函数　　

与标准形式对比,可知　　　　，　　　　　　　　

故　，　　　　　　　　　　　　　　　　

又　　　　　

故　　　　　　　　　　

五、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.

与标准形式对比,可知　　　　，

六、解：

（1）将传递函数化成标准形式

可见，v＝1，这就是一个I型系统

　　　开环增益K＝5;

（２）讨论输入信号,,即A＝1，B=2

根据表3—4,误差

七、解：

（１）将传递函数化成标准形式

可见，v＝1,这就是一个I型系统

　　开环增益K=50;

（2）讨论输入信号,，即Ａ=1，B=3,C=2

根据表３—４，误差

八、解：

（1）该传递函数已经为标准形式

　　　可见，ｖ＝0，这就是一个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

九、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，此系统就是不稳定得。

十、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，此系统就是稳定得。

十一、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,此系统就是稳定得。

十二、解:

该系统开环增益K＝；

有一个微分环节,即v=－1;低频渐近线通过（1，２0lg）这点,即通过（1,-１０）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.

十三、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。

十四、解:

该系统开环增益K=10；

有两个积分环节，即ｖ＝2，低频渐近线通过（1,20lg10）这点，即通过（1，20）这点斜率为－40dB/dｅc;

有一个一阶微分环节，对应转折频率为,斜率增加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。

十五、解:

十六、解:

十七、解:

C（S）

R（S）

十八、解：