机械工程控制基础第2阶段测试题.docx

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机械工程控制基础第2阶段测试题

江南大学现代远程教育第二阶段测试卷

考试科目:

《机械工程控制基础》（第三章、第四章）（总分100分）

时间：

90分钟

学习中心（教学点）批次：

层次：

专业：

学号：

身份证号：

姓名：

得分：

一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。

）

1、线性系统对输入信号的时间响应（C）。

A、只与输入信号有关

B、只与系统本身的固有特性有关

C、反映系统本身的固有特性及输入作用下的行为

D、会随干扰信号所引起的输出而变化

2、一阶系统的传递函数为G（s）=7/（s+2），则其单位脉冲响应曲线在t=0时的切线斜率（C）。

A、-7B、-3.5

C、-14D、-1/7

3、线性系统的单位斜坡响应为x0（t）=t-T+Te-t/T则该系统的单位脉冲响应为（D）。

A、w（t）=1-e-t/TB、w（t）=1-Te-t/T

C、w（t）=e-t/TD、w（t）=（1/T）e-t/T

4、已知典型二阶系统的阻尼比为ξ=0.5，则系统的单位阶跃响应呈现为（C）。

A、等幅的振荡B、发散的振荡

C、收敛的振荡D、恒值

5、已知某机械系统的传递函数为G（s）=ωn2/（s2+2ξωns+ωn2）

则系统有阻尼固有频率为（A）。

A、ωn（1-ξ2）1/2B、ωn（1+ξ2）1/2

C、ωn（1+2ξ2）1/2D、ωn（1-2ξ2）1/2

6、要想减少二阶欠阻尼系统的上升时间，可以采取的措施是（D）。

A、ωn不变，增大ξB、ξ不变，减小ωn

C、ωn减小，增大ξD、ξ减小，增大ωn

7、要想减少二阶欠阻尼系统的最大超调量，可以采取的措施是（A）。

A、ωn不变，增大ξB、ωn不变，减小ξ

C、ξ不变，减小ωnD、ξ不变，增大ωn

8、已知系统开环传递函数为GK（s）=7/[s（s+2）]，则系统的增益和型次分别为（C）。

A、7，Ⅰ型B、7，Ⅱ型

C、3.5，Ⅰ型D、3.5，Ⅱ型

9、系统开环传递函数为（D）的单位反馈系统，在输入xi（t）=4t2作用下的稳态误差最小。

（单元自测）

A、GK（s）=7/[s（s+5）]B、GK（s）=7/[s2（s+2）]

C、GK（s）=7/[s2（s+5）]D、GK（s）=7/[s3（s+2）（s+5）]

10、已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示，则系统不包含（C）。

A、比例环节B、积分环节

C、二阶微分环节D、惯性环节

11、一阶系统的传递函数为G（s）=1/（s+1），在输入xi（t）=4cos（t-30o）作用下的稳态输出为（B）。

A、xo（t）=4cos（t-15o）B、xo（t）=2.828cos（t-75o）

C、xo（t）=2.828cos（t+15o）D、xo（t）=4cos（t+15o）

12、二阶振荡环节的传递函数为G（s）=16/（s2+4S+16），则其谐振频率为（B）。

A、4B、

C、

D、不存在

13、已知系统开环节频率特性Nyquist图如图所示，则该系统的型次为（B）。

A、0型B、Ⅰ型

C、Ⅱ型D、无法确定

14、系统G（s）=1/（1-0.01s）的Nyquist图线为（B）。

A、

B、

C、

D、

15、已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示，则系统包含（B）个积分环节。

A、0B、1

C、2D、3

二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）

1、二阶系统的典型传递函数是,当阻尼比ζ=1时,系统处

于临界阻尼状态。

2、如果要求系统的快速性好，则闭环极点应距离闭环极点越远越好。

3、稳定的线性定常系统在正弦信号作用下,系统输出的稳态分量为同频率正弦函数,其振幅与输入正弦信号的关系称为幅频特性,输出信号与输入信号的相位差与频率之间的关系称为相频特性。

4、幅相曲线是把作为参变量将幅频特性和同时表示在复数平面上的曲线。

5、在s平面上，最靠近虚轴而附近又无闭环零点的一些闭环极点称为。

6、惯性环节的频率特性是G（jω）=1/（jTω+1）,它的幅频特性为,相频特性为。

三、简答题（本题共2小题，每小题5分，共10分）

1、在0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1三种情况下，标准二阶系统的单位阶跃响应特性分别是什么?

答：

2、简述控制系统分析的时域分析法及其特点。

答：

直接在时间域中对系统进行分析，具有直观、准确的优点，可以提供系统时间响应的全部信息。

四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）

1、设系统的单位脉冲响应函数为

，试求该系统的传递函数。

解：

因此，

2、如下图所示系统，已知

，试求输入Xi（s）和扰动N（s）作用下的稳态误差。

先求当

时，即N（s）单独作用下的稳态误差essN。

此时系统的方框图可以简化为下图所示。

因此，干扰作用下的输出为     

由干扰产生的误差为：

则该误差的稳态值为

再求当

时，即Xi（s）单独作用下的稳态误差essX。

此时系统的方框图可以简化为下图所示。

因此，输入作用下的传递函数为        

输入作用下的误差为                  

则该误差的稳态值为      

根据线性系统的叠加原理，系统在输入和干扰共同作用下的误差等于分别作用下的误差之和，即

3、单位负反馈系统的开环传递函数为

求上升时间tr,峰值时间tp,最大超调σp和过渡过程时间ts。

4、试绘出下列传递函数的系统Bode图，

解：

系统的传递函数可以化为   

其频率特性为   

该系统由一个比例环节（比例系数为k=100），一个积分环节、两个一阶微分环节（转折频率分别为

）和三个一阶微分环节（转折频率分别为

）。

因此，其Bode图如下图所示。

五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）

1、由质量、弹簧、阻尼器组成的机械系统如下图所示。

已知，m=1kg，k为弹簧的刚度，c为阻尼系统。

若外力f（t）=2sin2tN，由实验得到系统稳态响应为xoss=sin（2t-π/2），试确定k和c。

解：

由系统结构图可知，系统的动力学方程为    

则系统的传递函数为    

    （其中m=1）

即，其频率特性为      

其中，幅频特性为      

相频特性为            

由题意有，当ω=2时，

解得k=4，c=1。

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