机械控制工程基础复习题及参考答案Word格式.docx

1、D.系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比10.余弦函数cos ，t的拉氏变换是 CA.C.11.1s2 20 （ 3 ）= A微分环节的频率特性相位移A. 90 B. -90C. 0D. -18012.II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 AA. -40（dB/dec） B. -20（dB/dec）C. 0（dB/dec） D. +20（dB/dec）13.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的A.代数方程 B.特征方程C.差分方程 D.状态方程14.主导极点的特点是 DA.距离实轴很远 B.距离实轴很近C.距离虚轴很远 D.距离虚轴很近15. 采用负反馈连接

2、时，如前向通道的传递函数为 G（s），反馈通道的传递函数为 H（s），则其等效传递函数为 C1 G（s）H（s）G（s）二、填空题：1.线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称 为相频特性 。2. 积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为 _ -20 _dB / dec。3. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面： 稳定性、快速性和准确性。4. 单位阶跃函数1 （t）的拉氏变换为 0 - 。s 5. 二阶衰减振荡系统的阻尼比 E的范围为二0 ： 1 。6. 当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部 _负数_ 时，系统是稳定的。7. 系

3、统输出量的实际值与 _ 输出量的希望值 之间的偏差称为误差。&在单位斜坡输入信号作用下， 0型系统的稳态误差 ess=_2_。9.设系统的频率特性为 G（j .HR（j ） jIC ），则IC ）称为 。10.用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是 _正弦函数 _ 。11.线性控制系统最重要的特性是可以应用 叠加 原理，而非线性控制系统则不能。12.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和 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，这是按开环传递函数的 积分 环节数来分类的。14.用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和 _ 对

4、数坐标 _ 图示法。15.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数 E和 无阻尼自然振荡频率wn 。故 Wn =5 , =0.6又 wd 二wn .1 - 2 =5 1 -0.62 =4tp0.785Wd 4.0.6 二100% =9.5%=e 1 广 100% =e 5四、设单位反馈系统的开环传递函数为与标准形式对比，可知故 Wn =4 , =0.5又 Wd = wn - 2 = 4 ： 1 - 0.52 =3.464五、某系统如下图所示， 试求其无阻尼自然频率 3 n,阻尼比Z ,超调量6 %,峰值时间tp , 调整时间匕 =0.02）。然后可用公式求出解：对于上图所示系统，首先应求出

5、其传递函数，化成标准形式, 各项特征量及瞬态响应指标。100X。s S50s 4 _ 100 2Xi s 仁 100 002 s50s 4 2 s2 0.08s 0.04s50s 4 .2 wn = 0.08 , wn = 0.04n = 0.2 rad /s -0.2 % =e 一二 .2e E :52.7%tsJI2 厂 16.03 sn1 - 2 0.2 J -0.224 4100 s n 0.2 0.2六、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：20（s+1） Gk （s） s（s+2）（s +2s + 2）求：（1）试确定系统的型次 v和开环增益K;（2）试求输入为r（t） =1 2t

6、时，系统的稳态误差。 解：（1）将传递函数化成标准形式20（s+1）5（s 1 ）Gk （s） 2 2_s（s 2）（s 2s 2） s（0.5s 1）（0.5s s 1）可见，v= 1,这是一个I型系统开环增益K= 5;（2）讨论输入信号，r（t） =1 2t，即A= 1 , B= 220 0.4 = 0.45号,A B根据表34,误差ess 1+Kp Kv1 -:七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：Gk （s）:s（s +2）（2）试求输入为r（t1 3t 2t2时，系统的稳态误差。一、 100 50Gk（s）二s（s 2） s（0.5s 1）可见，v= 1,这是一个I型系统 开环增

7、益K= 50;（2）讨论输入信号，r（t） =1 3t 2t2，即 A= 1, B= 3, C=2A B . C1 Kp KV Ka根据表34,误差ess1 3 20 0.06 i： 50 0八、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下:20Gk （s）=求:（0.2s 1）（0.1s 1）（1）试确定系统的型次 v和开环增益K；（2） 试求输入为r（t2 5t 2t2时，系统的稳态误差。（1）该传递函数已经为标准形式 可见，v = 0，这是一个0型系统开环增益K= 20;（2）讨论输入信号，r（t） =2 5t 2t2，即 A= 2, B= 5, C=2A B C 2 5 2 2根据表34,误差

8、ess :1+Kp Kv Ka 1 +20 0 0 21九、设系统特征方程为s4 +2s3 +3s2 + 4s +5 = 0试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。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24 0 013 5 0氐4 =0 2 4 00 13 5r =2 02 =2 3-1 4 =2 03=2 3 4 -2 2 5 4 1 4 = 一12 ： 0=5 = 3 =5 （-12）- -60 ：所以，此系统是不稳定的。十、设系统特征方程为4 3 2s +6s +12s +10s + 3=0用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别

9、， a4=1, a3=6, a2=12, a1=10, a0=3均大于零，且有6 10 0 01 12 3 0A4 =0 6 10 00 1 12 3冷=6 02=6 12 -1 10 =62 03=6 12 10 -6 6 3 -10 1 10 =512 04 =3 3 =3 512 =1536 0所以，此系统是稳定的。十一、设系统特征方程为2s3 +4s2 +6s + 1 = 0（1）用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别， a3=2,a2=4,a i=6,a o=1均大于零，且有4 1 03 = 2 6 00 4 1l1 =4 0=2 =4 62 1= 22、03=4 6 1 -4 4 0 -1

10、2 1 =6 0十二、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。G（s） 10 -0.05s+1有一个微分环节，即 v=- 1;低频渐近线通过（1, 20lg 1 ）这点，即通过（1, *+J4卜六、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。R（S）十七、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。HiGl（G4+ G2G3）1+ G1H i（G4+ G2G3）,1 k十八、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。参考答案一、单项选择题D2.B3.C4.C5.C6.B7.D8.A9.D10.CA12.A13.B14.D15.C-5 . 0 :. 1 6 . 负数、填空题:1

11、. 相频特性 2 . 20 3 . _ 0 47. 输出量的希望值 8 .二912. 反馈 13. 积分 14. _虚频特性 10. 正弦函数 11. 叠加_对数坐标_15.无阻尼自然振荡频率 w25三、解：系统闭环传递函数Gb（S）=s（s 6）25 25s（s 6） 25 s 6s 25与标准形式对比，可知 2 wn - 6故 Wn = 5 , =0.6,w2 =25又 wd =wn,12 =5 1 0.62 = 4-A-0.6 7：3wn=116s（s 4） 1616 _ s（s 4） 16s（s 4）与标准形式对比，可知 2wn=4 , w2 =16故 Wn = 4 ， =0.5又 w

12、d 二 wn . 12 =4 1-0.52 =3.464r， H IE C f故 tp 0.91p wd 3.464-二 _0.5 二1 匹 1 0 5?=e 100% ne5 100% =16.3%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。s S50S 4 100Xi s 100 002 s50s 4 2* 0.08s 0.04S50s + 4） *与标准形式对比，可知 2 wn =0.08 ，w； =0.04二 0.2 i . ;0.2 = e 二 e ： 52.7%31 Jttp: 2 16.03 S国 nj1- U 0.

13、21-0.24 4 ts 100 Sn 0.2 汇 0.2六、 解：20（s 1） 5（s 1）Gk（s） 2 厂s（s 2）（s2 2s 2） s（0.5s 1）（0.5s2 s 1）a b 12根据表 34,误差 eSS 二2 = 0 0. 0.41+Kp Kv 1心 5七、 解：Gk （s）二s（s 2）50s（0.5s 1）开环增益K= 50;（2）讨论输入信号，r（t） = 1 3t 2t2，即 A= 1, B= 3, C=2a b c 1 3 2根据表 34,误差 ess -一 =0 0.06 ：-：1+Kp KV Ka 1+立 50 0八、 解：（1）该传递函数已经为标准形式可见

14、，v = 0，这是一个0型系统 开环增益K= 20; （2 ）讨论输入信号，r（t） =2 5t 2t，即=2, = 5, =2九、解：用劳斯-赫尔维次稳定判据判别， a4=1, as=2, a2=3, ai=4, a=5均大于零，且有2 4 0 0冷=2 0：2 =2 3-1 4=2 03=2 3 4 -2 2 5 -4 1 4 = -12 ：二4 =5 3 =5 （-12） = -60 ：十、解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别， a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a=3均大于零，且有也4 =6 02 =6 12 -1 10 =62 04=3=3 512 =1536 0a3=2,a

15、2=4,a 1=6,a 0=1 均大于零，且有十一、解：（1）用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别,l i =4,0l 2 4 6-2 1= 2203=4 6 1 -4 4 0-1 2 1 =6 0十二、解：该系统开环增益 K=;v低频渐近线通过（1, 20lg 1 ）这点，即通过（1,J10L（，）/dB/ dec-/（rad/s）十三、（b）:该系统开环增益有一个积分环节，即 v= 1;低频渐近线通过（1，20lg100 ）这点，即通过（1，40）这L（点斜率为20dB/dec ; L（ ）/dB1 1W1 10， W2 100，斜率分别增加20 &B/dec 00120有两个ec性环节，对应转折频率为20dB/dec 40 dB / dec40 dB/dec十四、解：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）这有一个一阶微分环节，对应转折频率为 w1 2，斜率增加20dB/dec。有一个惯性环节，对应转折频率为 w2 10，斜率增加20dB/dec。卜六、十七、 Gi（G4+ G2G3） IC（S）Hi *Gi（G4+ G2G3）1+ G iH i（G4+ G2G3）十八、解: