机械控制工程基础习题集含答案.docx

1、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.et的拉氏变换为(2.A.3.4.A.5.6.1A. ； B. 2sf (t)的拉氏变换为0.5s 1Fs二2t 2t3e ； B. 1 -e ；脉冲函数的拉氏变换为(A. 0 ;B.oo；s(s 2)C.，贝U f(t)为(D.1-2se2C.C.f(t) =5、t ,贝U L f (t)-B. 1已知F(s)已知F(s)A. 0 ;3(1 -e)；

2、常数;C. 0D.D.D.变量s2 3s 3s(s 2)(s2 2s 5)，其原函数的终值f(t)=(t 匚B. 0C. 0.6D. 0.3s2 2s 3s(s2 5s 4)，其原函数的终值f(t)二t- B.o ； C. 0.75D. 37.已知F（s）二2sa _n se其反变换f （t）为（A.a / 、(t - a .)； n .B.a (t - n .)；C.D.8.已知F (s)s(s 1)，其反变换f （t）A.1 -eB.C.1 -e；D.e-19.已知f(t)esin2t的拉氏变换为（A.B.22(s 4) 4C.s ；2 ；(s 1) 4D.s2s10.图示函数的拉氏变换为

3、（)A.a 1 s、y) ； B.1 s-2(1-/)a sC.11.若f （：）=0,则Fs可能是以下（1 -e）；1A. ； B.s -9C.D.1s2 912.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

4、) 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. 3A. 1 ;B.D. 416.二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4s 1n和阻尼比为（1A. 1 ,2传递函数时滞环节;B. 21 ； C. 2 , 2 ;D.GsJS表示了一个（B.阶系统的传递函数为tA. 1 -e 5 ; B.振荡环节;35s 1t3-3eC. 微分环节;D.惯性环节其单位阶跃响应为C.t5-5eD.已知道

5、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 .Ts 1 ；B., C. ；s(s a)(s b) s(s a)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. as3 bs2 cs d =0 ； B.D.Ks2 (s a)s4 as3 bs2 -cs d = 0 ；22.23.24.C. as4 bs3 cs2 ds e = 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. 222s 0.5s 1;则其无阻尼振荡频率 n和阻尼比为（

6、,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 -1A.(5 s 1)(2s 1)C.(2s 1)(3s 1)已知系统频率特性为1 - j3 B.D.s(s 3)(s _2)，则该系统可表示为（5 皿丄.,.;W B. 2Jc. 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(5s 1)(s - 1)B.rTs( T0)；C.(2s-1)(s-1)D.s 2 ；;(s 3)(s 2)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 、

7、1-(T )227.5已知系统频率特性为厂，则该系统可表示为(A.； B. I1 1-；C. 5eg； 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1A. sin(2t 亠tg 5 )；B.2sin(2t tgJ5 )；. 129.C. sin(2t-tg，5 )；D.1 sin (2t-tg5)25 2 1理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为A. 20 dB dec，通过3 =1点的直线；B. - 20 dB dec，通过3日点的直线;C. - 20 dBdec，通过3 =0点的直线； D. 20 dBec，通过3 =0点的直线30.开环GK(

8、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。H3Xi(s)G2* G3* G4Xo(s)Hi32.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c33.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

9、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）aG（ 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。KG(s)二一。s(1 -s)(1 -s)3 637.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=0u=2p=2u=038.化简卜图所示系Im車Im丿lRe函数、cop=0u=00结构图，开求糸统1$(ja)_YCf XJrU3 (c)39.试画出具有下列传递函数的

10、 Bode图:、 100G(S)1 2 2 s (s 十s+1)(10s+1)40.某单位反馈系统的开环传递函数G(s)二Ks(Ts 1)试判定系统的稳定性(TK1)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 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

11、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(s 3),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.C2.C3.C4.A5.D6.C7.B8.C9.C10.A11.C12.ABBDABCDBCCCDBBDAA计算题范文13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.2

12、6.27.28.29.30.二 、word31.解:G（s）G1G2G3G41 -G3G4H3g2g3h1 g1g2g3g4h2 母正确完成 步 3分）32.解：设为回路总电流,i r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 u2iCd（U1-U2）dt（6分）可得u2 = iR5 -吐 C d（U1 -U2）Ridt2= R2 * 7 CR2d（ui（2 分）Ridtdu1u2 = -2 5 - - u2 CR2 -CR2R1 R-idtdu2 八-（2 分）dt整理后得CR2dt+ fR+1 uRidu1 R22心2药石U1（3分）33.解：系统的开环增益 K= 14,且为

13、I型系统 （2分）将 Xi（t） =Xi1（t） Xi2（t） Xi3（t） =1 t at2（a - 0）则:essi = 0 （3 分）ess214（3 分）0ess3 = oda = 0a 0（3 分）丄ess ess ess2 * ess3 十14i QOa= （4 分）a 034.解：按牛顿定律列力学方程如下:% 二 Bd（X1 旳dtKx2= B_B 吨（8 分） dtdt整理得r dX1=B （ 4 分） dt咚Axdt Bdx1（3 分）dt35.解:（a）G（s）二100.1s 1（7 分）（b） G（s）二50s（0.01s 1） （8 分）36.解:3 小 2s 9s18

14、s 18K = 0；（ 5 分）3 s11802 s918K01 s18 -2K00 s18K（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G1 G2 G2 H 21 G3 Hi（2 分）系统闭环

15、传递函数为（Gi +G2 卜G31 G3H1 Gi G2 G3H2（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240.解：系统闭环传递函数G（s）（4分）G（s） K21 G（s） Ts s K系统的特征方程2Ts2 s K = 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 Uc U2 （ 1）（ 4 分）U2=iR=icR = C R （ 2） （ 4 分）dt将方程（1）变形得Uc Ui - U2 （2 分）代入式（

16、2）中dg -u2） 八U2 =C 1 R（2 分）dt得 U2-RC 敗-匹（2 分）I dt dt 丿整理后得du2du1 八RCU2=RCdtdt即du2U2du1 八（1分）dtRCdt42.解：系统的闭环传递函数为：（s）二2K（2 分）s2 （1 KKh）s K所以： n2 = K 1 KKh =2 - n（ 2 分）（1） 将 2 10, =0.5代入，求得：r 二 10 1 KKh = 2 Ki= 0.216 ; （ 2 分）（2） M p 二 e =0.02（2 分）Ji -t p 2 1 算出： 二 0.78 n 二 5.02P 川- 1算出：t s= 1.02 (s) ,

17、 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duedtUcUc(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) (Ri R2)CsUc(s) Uc(s)CR2s 1C(Ri R2)s 1(3 分)展开得CRsU2 (s) CR2sU2(s) U 2(s)二 CR2sU1(s) U1(s) (2 分)对上式进行拉氏反变换du2 du2 du1 八CR-i -

18、 CR2 - u2 二 CR2 - U| (3 分)dt dt dt整理后得du2 1 du1 1 八(R1 R2) - 氏=R2 - U1 ( 2 分)dt C dt C44.解：1)首先将Gk(s)分成几个典型环节。Gk(s)= 3- -7.5 1 一 (1s 1)(2 分)s(s 2) s 1s 7 3 )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=7.5 20lgK=17.5dB ; 31=2, 3 2=3 ( 1 分)对数幅频特性：20log A（，）二 20log 7.5 -20 log，- 20log（2 分

19、）相频特性：C ） = -90 -tg J tg 1 （2分）2 33）计算-c , vC -c）7.5 - 1c T75x2（2 分）所以- - 5 （1 分）3由图可知LC-） 0 dB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. 2 59 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）IK2x2 -K2x3 二 BdX32 2 2 3 dt上式进行拉氏变换得KX1（S）=（K1+K2

20、）X2（S）-K2X3G） / 八、 （3分）K2X2G） =K2X3（s） +BsX3（s）K2X2(s)X3(s) ( 1 分)K2 Bs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)(1K1K2X1G) Ki BsXi (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(K1 K2)B - K1K2X2 二 K1B - - K1K2BX1 (3 分) dt dt即1 BdX- K1xK-1BdX- K1Bx1 (-分)K- dt K- dt填空题(略)2试求当输入Xi (ti t at ( a 0)