机械工程控制基础考试题完整版1.docx

1、机械工程控制基础考试题完整版1控制基础填空题(每空1分，共20分)I.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。2.反馈控制系统是根据输入量和 反馈量 的偏差进行调节的控制系统。3.在单位斜坡输入信号作用下， 0型系统的稳态误差 ess= 。4.当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是 负数 时，系统是稳定的。5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。6.线性定常系统的传递函数，是在 一初始条件为零时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。7.函数te-at的拉氏变换为。(S a)8.线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与

2、输入的相位移随频率 而变化的函数关系称为 相频特性 。9 .积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为 _二20 dB / dec。10.二阶系统的阻尼比E为 _0_时，响应曲线为等幅振荡。II. 在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差 ess=_0_。12.0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为 0dB/dec,高度为 20lgKp。13. 单位斜坡函数t的拉氏变换为 1 。s14.根据系统输入量变化的规律， 控制系统可分为_恒值_扌空制系统、随动 控制系统和程序控制系统。15.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。16.系统的传递函数完

3、全由系统的结构和参数决定，与 输入量、扰动量的形式无关。17.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。18.设系统的频率特性G (j 3 )=R( 3 )+jl( 3 ),则幅频特性|G(j3 )|= R2 (w) 12 (w)。19.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。20.线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的左部分。21.3从0变化到+ a时，惯性环节的频率特性极坐标图在 第四 象限，形状为半圆。22.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_。

4、23. 二阶衰减振荡系统的阻尼比E的范围为 o 1。24. G(s)=J的环节称为 惯性_环节。Ts 125.系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。26 .线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用 线性微分方程来描述27.稳定性、快速性 和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。228. 二阶系统的典型传递函数是 -w 2。s 2 WnS Wn29. 设系统的频率特性为 G(j ) R(j ) jI()，则R()称为 实频特性 。30.根据控制系统元件的特性，控制系统可分为 线性控制系统、非线性_控制系统。31.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、

5、快速性和_准确性_。32.二阶振荡环节的谐振频率3 与阻尼系数E的关系为3 r=3 n .1 2 2。33.根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类， 控制系统可分为 一开环控制系统、闭环控制系统。34.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 对数坐标图示法。35.二阶系统的阻尼系数E = 0.707 时，为最佳阻尼系数。这时系统的平稳性与快速性都较理想。1. 传递函数的定义是对于线性定常系统 ，在初始条件为零的条件下， 系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2.瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终 状态的响应过程。3.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的

6、根必须为负实根或负 实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件4.I型系统G(s) K 在单位阶跃输入下， 稳态误差为0 ,在单位加s(s 2)速度输入下，稳态误差为 乂。5.频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频 两种特性。6如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动 恢复到原来的工作状态，这样的系统是 (渐进)稳定的系统。7.传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的 结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。8.系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的 开环传递函数有关。9.如果在系统中

7、只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散 (数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。10.反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以 如(截止频率)附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快 _ 速性；而低频段主要表明系统的稳态性能。11.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 性和精确或准确性。单项选择题：1.当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为( )A.最优控制 B.系统辩识C.系统校正 D.自适应控制2反馈控制系统是指系统中有 (A.反馈回路B.惯性环节3.(C.积分环节: )=丄，为常数)A. L : eat4.

8、L :t2e2t=(A. 冷(s 2)3C.亠(s 2)35.若 F(s)=化，则 Lim f(t)=(2s 1 t o B.D.A. 4C. 06.已知f(t)=e at,(a为实数)，则D.PID调节器B. L : eatD. L : e1a(s a)2sB. 2(t+a)A.丄s aC. 1s(s a)t0B.1a(s a)D.-1a(s a)7.f(t)= 0 t 2 ,则 L=(A. 3s3 2sC. -esB.D.1 2s-e s3 2ses8.某系统的微分方程为5x(t) 2xg (t) Xo(t)xi(t)，它是(A.线性系统B.线性定常系统C.非线性系统D.非线性时变系统9.

9、某环节的传递函数为G(s)=e 2s,它是(A.比例环节B.延时环节C.惯性环节D.微分环节10.图示系统的传递函数为B.RCsRCs 1( )c11Ux AC. RCs+1|D RCs 1 RCs11.二阶系统的传递函数为( )A. 10B. 5G(s)= ,其无阻尼固有频率34s s 100C. 2.5 D. 2512.一阶系统的单位脉冲响应曲线在 t=0处的斜率为(1 TsA.B. KTC.T213.某系统的传递函数G(s)二启,则其单位阶跃响应函数为(Is 1A.Kt/TB.K t/TD. (1 - e-Kt/T)14.图示系统称为( 系统。A. 0C. K(1 - et/T)型B.I

10、c.nd.m15.延时环节G(s)=e s的相频特性/G(j 3 )等于()A. T3B. -T3C. 9 0D. 1 8i-7/ r 百 i1/T 10/T G16.对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数 G(s )为( )A.1+Ts B. 11 TsC.1 D. (1+Ts)217.图示对应的环节为( )A.TsB.11 TsC.1+TsD.丄Ts18.设系统的特征方程为 D(s)=s3+14s2+40s+40 t =0 ,则此系统稳定的t值范围为( )A.D. t 0 B. 0 t 1419.典型二阶振荡环节的峰值时间与( )有关A.增益 B.误差带出现转折(如图所示)，这说明

11、系统中有( )环节。A.5s+1 B.(5s+1)2C. 0.2s+1 D. (0.2s 1)221.某系统的传递函数为 G(s)= 7)(s ?,其零、极点是( )(4s 1)(s 3)A.零点 s=-0.25,s=3;极点 s=-7,s=2 B.零点 s=7,s= 2;极点 s=0.25,s=3C.零点 s=- 7,s=2;极点 s=- 1,s=3 D.零点 s=- 7,s=2;极点 s= 0.25,s=322.一系统的开环传递函数为 3(s 2)，则系统的开环增益和型次依次s(2s 3)(s 5)为( )A. 0.4 , I B. 0.4 , nC. 3, IK ets，其幅频特性丨1

12、Tsd. 3, nG(j 3 )丨应为23.已知系统的传递函数G(s)=( )A. K eB. K e1 T1 TC K2C. 1 T2 八D K.1 T2 224. 二阶系统的阻尼比Z,等于()A.系统的粘性阻尼系数B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C.系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比D.系统粘性阻尼系数的倒数25.设3 c为幅值穿越 佼界)频率，$ ( 3 c)为开环频率特性幅值为 1时的B. $ ( 3 c)D. 90 +$ ( 3 c)相位角，则相位裕度为( )A. 180 -$ ( 3 c)C. 180 + $ (3 c)26单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=，则系统在

13、 r(t)=2ts(s 5)输入作用下，其稳态误差为（A.巴 B. 54 4C.D. 027. 二阶系统的传递函数为 G（s）=1S2 2 nS2,在 Ovzvn2时，其无阻尼2固有频率3 n与谐振频率3 r的关系为（A. 3 n 3 rB. 3 n= 3 rD.两者无关28串联相位滞后校正通常用于 （A.提高系统的快速性B.提高系统的稳态精度C.减少系统的阻尼D.减少系统的固有频率29.下列串联校正装置的传递函数中，能在频率3 c=4处提供最大相位超前角的是（ ）A 4s 1 b s 1 c 01 s 1 d 0.625s 1 s 1 4s 1 0.625s 1 0.1s 130.从某系统的

14、Bode图上，已知其剪切频率3 c-40,则下列串联校正 装置的传递函数中能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下， 通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是 （ ）A 0.004s1B 0.4s 1C. 4s 1D.4s 10.04s14s 110s 10.4s 1单项选择题侮小题1分，共30分)1.B2.A3.A4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.C14.B15.B16.D17.C18.B19.D20.D21.D 22.A23.D24.C25.C26.A27.C28.B29.D30.B二、填空题（每小题2分，共10分）1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、

15、 和 有关。2. 个单位反馈系统的前向传递函数为 3 K ，则该闭环系统的特征s 5s 4s方程为 开环增益为 。3二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间 ts与阻尼比、 和 有关。4.极坐标图（Nyquist图）与对数坐标图（Bode图）之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于 Bode图上的 ；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的 。5系统传递函数只与 有关，与 无关。填空题（每小题2分，共10分）1型次 输入信号 2.s3+5s2+4s+K=0，k3误差带 无阻尼固有频4率4.0分贝线 180。线 5本身参数和结构 输入1.线性系统和非线性系统的根本区别在于（C ）A .线性系统有外加输

16、入，非线性系统无外加输入。B .线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。C.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。D .线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。2 .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(B )A .代数方程 B .特征方程C.差分方程 D .状态方程3.时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是(D )A .脉冲函数 B .斜坡函数C.抛物线函数 D .阶跃函数4 .设控制系统的开环传递函数为G(s)= 10 ，该系统为s(s 1)(s 2)(B )A. 0型系统 B . I型系统C. II型系统 D .III型系统5.二阶振荡环

17、节的相频特性(),当 时，其相位移()为(B )A . -270 B . -180 C. -90 D . 06.根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为(A )A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈一反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为 G(s),反馈通道的传H(s)则其等效传递函数G(s)1 G(s)G(s)1 G(s)H(s)B. 11 G(s)H(s)D G(s) 1 G(s)H(s)阶系统G(s)二具 的时间常数T越大，贝U系统的输出响应达到C.Ts +1稳态值的时间

18、B .越短C.不变A .越长D .不定换将时间函数变换A .正弦函数B .单位阶跃函数C.单位脉冲函数D .复变函数10 .线性定常系统的传递函数，是在零初始条件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.系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D .系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比11.若某系统的传递函数为 G（s）二亠，则其频率特性的实部 R（ 3 ）是Ts 1（A ）12.(A K节的频B .D .率- K相位B. -90 D. -180 移 e 1(3 )1 2tC. K1 T微分A )A. 90 C. 0 2环11特2t2KT性13.积分环

19、节的频率特性相位移 e 1(3 )(B )A. 90 B. -90 C. 0 D. -180 14.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？（C ）A.输入信号 B.初始条件C.系统的结构参数 D.输入信号和初始条件15.系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的（C ）A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是16.有一线性系统，其输入分别为 U1（t）和U2（t）时，输出分别为y1（t）和y2（t）。当 输入为aw1（t）+a2U2（t）时 越 为常数），输出应为A. aiyi(t)+y 2(t) B. aiyi(t)+a2y2(t)C. aiyi

20、(t)-a2y2(t) D. y i(t)+a2y2(t)17.I型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为(B )A. -40(dB/dec)B.-20(dB/dec)C. 0(dB/dec)D. +20(dB/dec)18.设系统的传递函数为G(s)=2 25 ,则系统的阻尼比为s 5s 25(C )A. 25B. 5C.1D. 1219. 正弦函数sint的拉氏变换是(B )A. 1sB.s2C S.S2 2D. Ts1220.二阶系统当0 1时，如果增加，贝U输出响应的最大超调量 %将(B)A.增加B.减小C.不变D.不定21. 主导 极 点的 特 点 是(D )A.距离实轴很远 B.距

21、离实轴很近22. 余弦函数cost 的拉氏变换是(C )A. 1sB. 2 2sC sC.s2 2D. 21s223 .设积分环节的传递函数为G(s)=，则其频率特性幅值sM()=(C )A.KB.$C.1D丄24.比例环节的频率特性相位移e(3)=(C )A.90 B.-90 C.0 D.-18025.奈奎斯特稳定性判据是利用系统的(C )来判据闭环系统稳定性的一个判别准则。A.开环幅值频率特性C.开环幅相频率特性26. 系 统 的B.开环相角频率特性D.闭环幅相频率特性传 递 函 数(C )A.与输入信号有关B.与输出信号有关C.完全由系统的结构和参数决定D.既由系统的结构和参数决定，也与

22、输入信号有关27.阶 系 统 的 阶 跃 响 应(D )A.当时间常数T较大时有振荡 B.当时间常数T较小时有振荡C.有振荡 D.无振荡28.二阶振荡环节的对数频率特性相位移B ( 3 )在(D )之间。A.0 和 90 B.0。和一90C.0 和 180 D.0。和18029.某二阶系统阻尼比为0.2 ,则系统阶跃响应为(C )A.发散振荡 B.单调衰减C.衰减振荡 D.等幅振荡二.设有一个系统如图1 所示，ki=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s),当系统受到输入信号Xj(t) 5si nt的作用时，试求系统的稳态输出x(t)。(15 分)解:X。sXi s心D

23、sk1 k2 Ds k1k20.01s0.015s 1然后通过频率特性求出 Xo t 0.025sin t 89.143.一个未知传递函数的被控系统，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图 2所示。（10分）问：（1）系统的开环低频增益 K是多少？ （5分）（2）如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；（5分）解：(1) 7， Ko 71 Ko 8(2) X o s 7() Xi s 0.025s 84.已知开环最小相位系统的对数幅频特性如图 3所示。（10分）1.写出开环传递函数 G（s）的表达式；（5分） 2.概略绘制系统的 Nyquist图

24、。（5分）1 . G(s)100s(s 0.01)(s 100)K20lg 80dBK 1002.5.已知系统结构如图 4所示，试求：(15分)1.绘制系统的信号流图。(5分)P G1G2 i 1Xo(S) G1G2Xi(s) 1 g2h1 g1g2h2R 1 1 1 G2H1Xo(s) 1 G2H1N(s) 1 G2H1 G1G2H26.(10 分)系统如图5所示，r(t) 1(t)为单位阶跃函数，试求:1.系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 n。(5分)2.动态性能指标：超调量 Mp和调节时间ts( 5%)(5分)1.4S(S 2)2ns(s 2 n)0.5ts1 22. M p e 100%

25、 16.5%0.5 23(s)U07.ess 2.25如图6所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下D(s) s(s 3) K s 6s2 9s K由劳斯判据3 s192 s6K1 s54 K060 sK时，K的数值。(10分)0第一列系数大于零，则系统稳定得 0 K 54又有：ess - 44 K V 54八.已知单位反馈系统的闭环传递函数(s)三，试求系统的相位裕(10 分)解：系统的开环传递函数为 G(s)W(s) 21 W(s) s 1|G(j c)l1，解得180 ( c) 180 tg 1 c 18060 120三、设系统的闭环传递函数为a% =9.6%、峰值时间 tp=0.2

26、 秒时的闭环传递函数的参数E和3的值 解：I % e1 $ 100%=9.6%E =0.6 t=0.219.6rad/s四、设一系统的闭环传递函数为2Gc(s)= - 2 2s 2 ns n，试求最大超调量. _ 3.14-3 n= 2 2tp屮 2 0.2 J1 0.62cr % =5%、调整时间ts=2秒（ =0.05）时的闭环传递函数的参数E和3 n的值。解：I % e1 $ 100%=5%E =0.69 ts=2 = 2n3 n=2.17 rad/s五、设单位负反馈系统的开环传递函数为Gk(s)25s(s 6)求（1）系统的阻尼比 Z和无阻尼自然频率（2）系统的峰值时间tp、超调量c%、调整时间ts( =0.02);解：系统闭环传递函数Gb(s)25s(s 6)1亠s(s 6) 25 s(s2526) 25 s 6s 25与标准形式对比，可知2