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1、机械工程控制基础考试题完整版完整控制基础填空题 (每空 1 分，共 20 分)1.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 _ 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 1 2 。(s

2、 a)28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 _。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 _20_dB dec。10二阶系统的阻尼比 为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。 11在单位斜坡输入信号作用下，型系统的稳态误差 ess=_0_。120 型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为 _0_dB/dec，高度为 20lgKp 。13单位斜坡函数 t 的拉氏变换为 12 。 s14.根据系统输入量变化的规律， 控制系统可分为 _恒值 _控制系统、_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

3、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 和 _无阻尼自然振荡频率 wn 。18.设系统的频率特性(j)=R( )+jI( ),则幅频特性 |G(j)|= R2(w) I2(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 从 0 变化到 +时，惯性环节的频率特性极坐标图在 第四 象限

4、，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 _。23二阶衰减振荡系统的阻尼比 的范围为 0 1。24 G(s)= K 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 2 wn 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

5、，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、 快速性和 _准确性 _。32.二阶振荡环节的谐振频率 r与阻尼系数 的关系为 r=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 _ 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 =_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

6、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，从初始状态到最终或稳定 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 。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

7、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 c(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 (B )A.最优控

8、制 B.系统辩识C.系统校正 D.2.反馈控制系统是指系统中有 ( A )A.反馈回路B.惯性环节D.PIDC.积分环节3.( A )= 1 ,(a为常数 )saA. L eatC. L e(ta)B. L eatD. L e(t+a)4.L t2e2t=( B )A. 1 3 (s 2)3C. 2 3(s 2)35.若 F(s)= 2s4 1，则 Ltim0f(t)=( BB. 1 a(s a)D. s23sA. 4B. 2C. 0D.6.已知 f(t)=e at,(a为实数)，则 L1a(s a)A. asaC.1 s(s a)7.f(t)= 03 tt 22 ，则 Lf(t)dt =(

9、C 0B.1a(s a)D.f(t) =( CA. 3 s3 2sC. esB.D.1 2ses3 2ses8.某系统的微分方程为5x0(t) 2x0(t) x0(t) xi(t),它是 (A. 线性系统C.非线性系统B.线性定常系统D.非线性时变系统9.某环节的传递函数为G(s)=e2s，它是 ( B )B.延时环节A. 比例环节C.惯性环节D.微分环节10.图示系统的传递函数为A. 1RCs 1B. RCsRCs 1C. RCs+1D. RCs 1RCs11.二阶系统的传递函数为G(s)= 2 3 , 其无阻尼固有频率4s2 s 100n是A. 10B. 5C. 2.5D. 2512.一阶

10、系统K 的单位脉冲响应曲线在 t=0 处的斜率为 ( C1 TsC. K2 D. K2T 2 T 213.某系统的传递函数 G(s)= K ,则其单位阶跃响应函数为 ( CTs 1C. K(1 et/T)A. KTB. KTA. T1eKt/T B. TKe t/TD. (1eKt/T)14. 图示系统称为 (A. 0B.C.D.15.延时环节 G(s)=es的相频特性A. C.)G(j )等于( BD. B. 16.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( D )A.1+TsB. 11 TsC1 TsD. (1+Ts) 217.图示对应的环节为(C )A.TsB.11 T

11、sC1+TsD. T1s18.设系统的特征方程为 D(s)=s3+14s2+40s+40 =0，则此系统稳定的 值范围为 ( B )A.0 B. 0 1419.典型二阶振荡环节的峰值时间与 ( D )A. 增益 B.误差带D. 0转折 (如图所示 )，这说明系统中有 ( D )环节。A. 5s+1 B. (5s+1) 2C. 0.2s+1D.12 (0.2s 1) 221.某系统的传递函数为G(s)= (4ss 71)(ss 23),其零、极点是 (A. 零点 s=0.25,s=3;极点 s=7,s=2B.零点 s=7,s= 2;极点 s=0.25,s=3C.零点 s=7,s=2;极点 s=

12、1,s=3D.零点 s= 7,s=2;极点 s= 0.25,s=322.一系统的开环传递函数为,则系统的开环增益和型次依次A.0.4 ， B.0.4 ，C. 3，D. 3，23.已知系统的传递函数G(s)=K1 Tse ts，其幅频特性G(j )应为( D)A.KeB.Ke1T1TC.K2eD.K221 T2 21T 2 224.二阶系统的阻尼比 ，等于 (C)为( A )3(s 2) s(2s 3)(s 5)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c为幅值穿越 (交界)频率，(c)为开环频率特性幅值

13、为 1 时的 相位角，则相位裕度为 ( C )A. 180 (c)C. 180+ ( c)B. ( c)D. 90+ (c)26.单位反馈控制系统的开环传递函数为 G(s)= 4 ，则系统在 r(t)=2ts(s 5)输入作用下，其稳态误差为 ( A )A. 10 B. 5 C. 4 D. 0 4 4 527.二阶系统的传递函数为 G(s)= 2 1 2 ,在 0r D. 两 者)B.D.A. n r B. n= r无关28.串联相位滞后校正通常用于 ( BA.提高系统的快速性C.减少系统的阻尼29.下列串联校正装置的传递函数中，能在频率 c=4 处提供最大相位超前角的是 ( D )A. 4s

14、 1 B. s 1 C. 0.1s 1 D. 0.625s 1A. s 1 B. 4s 1 C. 0.625s 1 D. 0.1s 130.从某系统的 Bode 图上，已知其剪切频率 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 ( B )0.004s 1B. 0.4s 1 4s 1C. 4s 110s 1D.4s 10.04s 10.4s 1单项选择题(每小题 1 分，共30 分 )1.B2.A3.A4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.C14.B15.B16.D17.C18.B19.

15、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、 _型次 和 _输入信号 2.一个单位反馈系统的前向传递函数为 3 K2 ，则该闭环系统的特征s3 5s2 4s方程为 _ s3+5s2+4s+K=0 开环增益为 _ K 43.二阶系统在阶跃信号作用下， 其调整时间 ts 与阻尼比、_误差带 和 无阻尼固有频 _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 _0 分贝线 ；极坐

16、标图上的负实轴对应于 Bode 图上的 _180线 。5.系统传递函数只与 _本身参数和结构 有关，与 _输入 无关。填空题 （每小题 2 分，共 10 分）1.型次 2.s3+5s2+4s+K=0， K 3.误差带 无阻尼固有频44.0 分贝线 180 5.本身参数和结构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

17、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 )A0型系统 BI 型系统C II 型系统 DIII 型系统5二阶振荡环节 的相频特性 ( )，当 时，其相位移 ( ) 为 ( B )A -270 B -180C -90 D06.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、

18、前馈控制系统前馈反馈复合控制系统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7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8AC数为G(s)1 G(s)G(s)1 G(s)H(s)H(s)则其等效传递函数阶系统 G(s)=B 11 G (s)H (s) D G(s) 1 G(s)H(s)K 的时间常数 T 越大，则系统的输出响应达到Ts +1稳态值的时间B越短A 越长C不变D不定拉氏换将时间函数变换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

19、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)= K ，则其频率特性的实部Ts 1( A )AK22BK- 2 212T1 2T 2CKD-K1T-1 T12.微分环节的频率特性相位移(A)A. 90B. -90 C. 0D. -180 13.积分环节的频率特性相位移(B)A. 90B. -90 C. 0D. -180 R()是 )= )=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

20、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.D.y1(t)和充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件以上都不是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) B. a1y1(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(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(

21、dB/dec)18.C. 0(dB/dec)设系统的传递函数为G(s)=D. +20(dB/dec)，则系统的阻尼比为25s2 5s 25C)19A. 25B. 5正弦函C.sinD. 1拉氏变换B. 2 2sD. s2 1 2sA. 1 sC.s s2 220二阶系统当 0 1 时，如果增加 ，则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22A. 距离实轴很远C.距离虚轴很远余弦函A. 1sC. sC. 2 2s23设积分环节的传递函数为A. KC. 124. 比 例 环 节 的 频A.90B.-90B.距离实轴很近D

22、.距离虚轴很近cos t 的 拉 氏 变B. 2 2sD. s2 1 2sG(s)= 1 ，则其频率特性幅值B. K2D. 12率特性相位移C.0换是M( )= )=D.-18025. 奈奎斯特稳定性判据是利用系统的)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B.开环相角频率特性C.开环幅相频率特性D.闭环幅相频率特性26.( 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，也与输入信号有关27.一 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

23、. 无振荡28.二阶振荡环节的对数频率特性相位移 ()在 ( D )之间。A.0 和 90 B.0和 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. 单调衰减设有一个系统如图当系统受到输入信号C. 衰减振荡 D. 等幅振荡1 所示，k1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s) ，xi (t) 5sint 的作用时，试求系统的稳态输出 xo(t) 。(15 分)解： X o sk1DsX i s k1 k2 Ds k1k2DK2K10.01s0.015s 1然后通

24、过频率特性求出 xo t 0.025sin t 89.14三一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) K0 7 ， K0 71 K0 8 0(2) X o s 7X i s 0.025s 8四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 ）1100s(s 0.01)(s 100)2. 概略绘制

25、系统的 Nyquist 图。 （5 分 ）G(s) s s s( 0.01 1)(100 1)K20lg 80dBK 100五已知系统结构如图 4所示, 试求： (15 分)1. 绘制系统的信号流图。 (5 分 )L1 G2H1,L 2 G1G2H2 P1 G1G2 1 1Xo (s) G1G2Xi (s) 1 G2H1 G1G2H 2P1 1 1 1 G2H1Xo (s) 1 G2H1N(s) 1 G2H1 G1G2H 2六系统如图 5 所示， r(t) 1(t)为单位阶跃函数，试求：(10 分 )1. 系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 n 。(5 分)(5 分 )2. 动态性能指标：超调量

26、Mp 和调节时间 ts( 5%)24n S(S 2) s(s 2 n)n20.5 2n22 M p e 1 100% 16.5% ts 3七如图ts n0 K 546 所示系统， 试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下 ess 2.25时， K 的数值。 (10 分)D(s) s(s 3)2 K s3 6s2 9s K 0由劳斯判据：3 s192 s6K154 K0s60 sK第一列系数大于零，则系统稳定得又有： ess 9 2.25K可得： K 44K54八已知单位反馈系统的闭环传递函数 (s) 2 ，试求系统的相位裕s3量 。 (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)| 22 1，解得 c 3c2 1180 ( c ) 180 tg 1 c 180 60 120三、设系统的闭环传递函数为Gc(s)=22s2 2 ns 2n ，试求最大超调量 =9.6%、峰值时间 tp=0.2 秒时的闭环传递函数的参数 和 n的值解： % e 1 1