机械工程控制基础期末试卷答案

《机械工程控制基础》试题（A 卷）（考试时间：120分钟）一、单项选择题（共10分，每小题2分）1.控制系统中，下列元件通常属于反馈元件的是________ 。

A ．电压放大器；B ．热电偶；C ．液压马达； D ．电动机；2.某系统的传递函数是)1)(1()5.0()(2++++=s s s s s G ，其中没有________ 环节。

A ．比例环节；B ．惯性环节；C ．积分环节；D ．一阶微分环节；3.二阶系统的时域性能指标上升时间r t 、峰值时间p t 、调整时间s t 、最大超调量p M 和振荡次数N ，反应系统稳定性的是________ 。

A ．r t 、p M ；B ． p t 、s t ；C ．r t 、N ；D ．p M 、N ； 4.某放大器的传递函数)1()(+=Ts K s G ，当s rad /1=ω，相频为45-，则T 的值为________。

A ．1；B ．2；C ．3； D. 4；5. PID 校正是针对___________进行比例、积分和微分运算后形成的控制规律。

A ．输入信号)(t x i ；B ．输出信号)(0t x ；C ．误差信号)(t e ；D ．偏差信号)(t ε；二、填空题（共20分，每空2分）6.1954年，我国科学家_____________发表了《工程控制论》，奠定了控制工程的理论基础。

7.对于受干扰的闭环系统，如果系统只受输入)(t x i 作用时的输出是)(01t x ，系统只受干扰)(t n 作用时的输出是)(02t x ，则系统同时受)(t x i 和)(t n 作用时的输出=)(0t x _______________。

8.如图所示的信号流图，前向通道的传递函数为_________，反馈通道有_________条，系统的传递函数为_________。

(X i )(0s 题8图9. 已知单位反馈系统的开环传递函数为)12(5)(+=s s s G ，则系统单位阶跃和单位速度输入时的稳态误差分别为________、_________ 。

第一章1. 闭环控制系统中的反馈作用（）A．依输入信号的大小而存在Ｂ．不一定存在Ｃ．必然存在Ｄ．一定不存在闭环系统一定存在反馈作用。

闭环的作用是（进行偏差控制）负反馈是将输出量引回输入端，与输入信号比较，比较的结果称为偏差。

系统的输出信号对控制作用的影响（闭环有）关于反馈的说法正确的是（ D ）A．反馈实质上就是信号的并联B．反馈就是输入信号与反馈信号相加C．反馈都是人为加入的D．反馈是输出以不同的方式对系统作用对于系统的抗干扰能力（）A．开环强 B. 闭环强 C. 都强 D. 都不强关于闭环控制的不正确说法是（）A．输入与输出信号只有顺向传递，没有反向联系B．输入与输出信号既有顺向传递，又有反向联系C．闭环控制精度高，抗干扰性好D．闭环控制引入反馈，参数选择不当不易稳定2.控制系统是由控制器和被控对象组成。

控制系统所要操纵的对象称为被控对象。

3.作为系统开环不振荡。

开环控制系统的控制信号取决于（）A．系统的实际输出。

B．系统的实际输出与理想输出之差C．输入与输出之差D．输入4.如果系统的被控量随着输入量的变化而变化，则称为随动系统5.负反馈控制原理是将输出信号引回输入端，与输入信号比较，利用所得的偏差信号进行控制，使偏差减小或消除。

6. 某系统的微分方程为.3()()()()o o o ix t x t x t x t-+=，则它是非线性系统。

系统的动态方程为...2()()()()x t x t x t y t++=，则该系统为非线性系统。

7.以下几个微分方程表示的系统中，属于线性定常系统的是...222 o o o i x x x x ++=某系统的微分方程为...33()2()()()o o o ix t x t x t x t-+=，则它是（D ）A．线性定常系统B．线性系统C ．非线性时变系统D ．非线性系统系统的动态方程为'''()4()3()()x t x t x t y t ++=，则该系统为 线性 系统。

机械工程控制基础_东北大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.正半次穿越是对数相频特性曲线始于-180o向下。

（）答案:错误2.关于系统稳定的说法正确的是（）答案:线性系统稳定性与系统初始状态无关_非线性系统稳定性与系统初始状态有关_线性系统稳定性与输入无关3.对于一阶系统，又称为惯性系统，时间常数T越大，惯性越大。

答案:正确4.系统的时间响应过程仅取决于系统本身的特性。

答案:错误5.对于一阶系统，又称为惯性系统，时间常数T越大，惯性越大。

（）答案:正确6.系统的时间响应过程仅取决于系统本身的特性。

（）答案:错误7.为提高二阶欠阻尼系统相对稳定性，可（）。

答案:加大ξ8.线性定常二阶系统的闭环增益加大：答案:对系统的动态性能没有影响9.反馈信号与给定信号比较后产生的偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。

答案:正确10.奈奎斯特判据属于代数稳定性判据。

答案:错误11.是评价系统稳定程度的指标。

（）答案:稳定裕度12.关于劳斯—胡尔维茨稳定性判据和奈奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是（）答案:奈奎斯特判据属与几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的13.控制系统的稳定性与有关（）答案:系统的结构参数14.利用赫尔维茨判据，则系统稳定的充要条件不正确为：特征方程的各项系数均为( )；各阶子行列式都。

（）答案:负、大于0_负、小于0_正、小于015.下列哪项是不正确（）答案:赫尔维茨判据、奈奎斯特代数稳定性判据_奈奎斯特判据、劳斯判据又称为代数稳定性判据_赫尔维茨判据、奈奎斯特代数稳定几何性判据16.关于传递函数正确的说法有（）答案:传递函数的分母与系统的输入无关_实际系统的传递函数分母中s的阶次不小于分子中s的阶次_在零初始条件下，系统输出的拉氏变换取决于输入和其传递函数_不同物理类型的系统，可以具有相同形式的传递函数17.对于一个线性定常系统（）答案:如有多个输入，则输出是多个输入共同作用的结果_可用线性微分方程式来描述_可用拉氏变换方法得出输入与输出之间的传递函数18.在下列这些运动中都存在信息的传输，其中（）运动是利用反馈来进行控制的。

一、单项选择题：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)=)2s )(1s (s 10++，该系统为 （ B ）A ．0型系统B ．I 型系统C ．II 型系统D ．III 型系统5．二阶振荡环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 ( B )A ．-270°B ．-180°C ．-90°D ．0°6. 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—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)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为 ( C )A ．)s (G 1)s (G + B ．)s (H )s (G 11+C ．)s (H )s (G 1)s (G + D ．)s (H )s (G 1)s (G -8． 一阶系统G(s)=1+Ts K的时间常数T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间( A )A ．越长B ．越短C ．不变D ．不定9．拉氏变换将时间函数变换成 （ D ）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，是在零初始条件下 （ D ）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)=1Ts K+，则其频率特性的实部R(ω)是 （ A ）A ．22T 1K ω+B ．-22T1K ω+ C ．T 1K ω+ D ．-T 1Kω+ 12. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( A )A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°13. 积分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( 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u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。

一. 填空题(每小题2.5分，共25分)1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。

2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 和 。

3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。

4． 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 的程度。

5． 一阶系统11Ts +的单位阶跃响应的表达是 。

6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。

7． 8． 9． 图4(a)中)(t x o 是输出位移。

当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。

试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分)3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。

图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线图4七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1510+=s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分） 八、设有如图5所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k 值的取值范围（10分）。

图5二. 填空题(每小题2分，共20分)10． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。

11． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。

12． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。

13．14．15．16．17．18．10. 3．求[0.5]t te -l解答：2112(1)s s -- 4．求13[](1)(2)ss s -++l解答：=t236t e te ---+六、 化简框图，并求出闭环传递函数图4解：物体的2）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分）3）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、振荡频数N 、稳态误差ss e （5分）。

全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。

每小题1。

5分,共30分）1.控制工程主要研究并解决的问题之一是( ) A 。

系统已定,输入不确定，求系统的输出B 。

系统已定,输入已知，求系统的输出(响应） C.系统已定，规定系统的输入D.系统不定，输入已知，求出系统的输出(响应)2.f(t ）如图所示 则L ［f （t)］为( ）A 。

s 1e —2t B. s 2e -2s C 。

s 1e —2s D 。

s1e —ts3.已知F （s)=1)s(s 1+,则L -1[F （s ）］为( ）4。

已知F(s)=L ［f （t)]，若F(s ）=12s s 12++，则f(t ）｜t ∞→=?( )A 。

21 B 。

1 C 。

31D.0 5.下列系统中为线性系统的微分模型为：（ )A.dt)t (dx )t (x )dt )t (dx (12dt )t (x d 16i 020202=++ B.)t (x )t (x 24dt)t (dx 12dt )t (x d 16i 00202=++C.)t (x )t (x 24dt)t (dx 12)dt )t (x d (16i 002202=++ D 。

)t (x )t (x )t ln(24dt)t (dx 12e dt )t (x d 16i 00t 202=⋅+⋅+ 6。

对于定常控制系统来说，（ ）A 。

表达系统的微分方程各项系数不随时间改变B 。

微分方程的各阶微分项的幂为1 C.不能用微分方程表示 D.系统总是稳定的7.系统方框图如图所示，则系统的闭环传递函数为( ）A 。

G(S)H(S)1G(S)H(S)+B.G(S)-1H(S)G(S)⋅C 。

1+G(S ）·H （S)D 。

G(S)H(S)1G(S)+8.二阶系统的传递函数为4)0.5)(s (s 10++,则系统增益为( ）A 。

机械工程控制基础答案(第七版)第一章：控制系统的基本概念1.1 什么是控制系统？控制系统是由各种组件和部件组成的工程系统，它们通过传递信号和信息来控制和调节系统的运行状态。

1.2 控制系统的分类控制系统可以根据输入和输出信号的性质分为连续时间控制系统和离散时间控制系统。

1.3 控制系统的组成控制系统主要由输入部分、执行部分和输出部分组成。

输入部分负责接收输入信号，执行部分负责根据输入信号执行相应的操作，输出部分负责输出结果。

1.4 控制系统的闭环与开环闭环控制系统是指系统的输出信号可以作为输入信号的一部分进行反馈控制，而开环控制系统是指系统的输出信号不会作为输入信号的一部分进行反馈控制。

1.5 控制系统的性能指标控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒性等。

第二章：传输函数与信号流图2.1 传输函数的定义传输函数描述了控制系统中输入和输出之间的关系。

它可以通过系统的微分方程和拉普拉斯变换来求得。

2.2 传输函数的性质传输函数具有线性、时不变和因果性等性质。

2.3 信号流图的表示信号流图是用于描述控制系统的一种图形表示方法，它由节点和支路组成。

节点表示系统的状态，支路表示信号的传递。

2.4 信号流图的简化信号流图可以通过串联、并联、反馈和转移等操作进行简化和求解。

第三章：经典控制系统设计3.1 一阶惯性环节的控制系统设计一阶惯性环节的控制系统设计主要包括根轨迹法和频率响应法。

根轨迹法通过绘制根轨迹来设计控制系统的参数，频率响应法通过频率特性来设计控制系统的参数。

3.2 二阶惯性环节的控制系统设计二阶惯性环节的控制系统设计主要包括模拟法和频率法。

模拟法通过模拟计算来设计控制系统的参数，频率法通过频率特性来设计控制系统的参数。

3.3 控制系统的稳定性分析与设计控制系统的稳定性是指系统在受到干扰时能够保持稳定的状态。

稳定性分析和设计是控制系统设计中的重要内容。

3.4 控制系统的性能分析与设计控制系统的性能包括快速性、准确性和鲁棒性等方面。

一、单项选择题(在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分）1．闭环控制系统的特点是A不必利用输出的反馈信息 B 利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制 C 不一定有反馈回路 D 任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的2．线性系统与非线性系统的根本区别在于 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3．，则A BC D4．已知，且，则A 0BCD 15．已知函数如右图所示，则A BCD6．某系统的传递函数为,其零、极点是A 零点，；极点B 零点，；极点C 零点；极点,D 没有零点；极点7．某典型环节的传递函数为,它是A 一阶惯性环节B 二阶惯性环节C 一阶微分环节D 二阶微分环节8．系统的传递函数只与系统的○有关.A 输入信号B 输出信号C 输入信号和输出信号D 本身的结构与参数9．系统的单位脉冲响应函数，则系统的单位阶跃响应函数为A B C D10．对于二阶欠阻尼系统来说，它的阻尼比和固有频率A 前者影响调整时间，后者不影响B 后者影响调整时间,前者不影响C 两者都影响调整时间D 两者都不影响调整时间11．典型一阶惯性环节的时间常数可在单位阶跃输入的响应曲线上求得, 时间常数是A 响应曲线上升到稳态值的95%所对应的时间B 响应曲线上升到稳态值所用的时间C 响应曲线在坐标原点的切线斜率D 响应曲线在坐标原点的切线斜率的倒数12．已知，且已分别测试得到：的幅频特性，相频的幅频特性，相频则ABCD13．已知,其相频特性为A BC D14．若系统的Bode图在处出现转折（如图所示），其渐近线由转到，这说明系统中有一个环节是A BCD15．设某系统开环传递函数为：，则此闭环系统A 稳定B 不稳定C 临界稳定D 满足稳定的必要条件16．为开环频率特性幅值等于1时的相位角，则相位裕度等于A BC D17．系统的开环对数坐标图（Bode图）与极坐标图（Nyquist图）之间的对应关系为A Bode图上的零分贝线对应于Nyquist图上的点B Bode图上的线对应于Nyquist图的负实轴C Bode图上的负分贝值对应于Nyquist图负实轴上区间D Bode图上的正分贝值对应于Nyquist图正实轴18．若已知某系统串联校正装置的传递函数为，其中则它是一种A 相位滞后—超前校正B 相位滞后校正C 相位超前校正D 相位超前—滞后校正19．从某系统的Bode图上，已知其剪切频率,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系统稳态误差减至最小的是A BC D20．下列串联校正装置的传递函数中，能在频率处提供最大相位超前角的是A BC D二、简答题（1，2小题每题7分，3,4小题每题8分，共计30分）1．试求一阶系统的单位阶跃响应，画出近似响应曲线,并标出时间常数T的值.2．已知传递函数为，且，试绘制其极坐标近似图（Nyguist图）.3．某系统Bode图如下图（1）系统稳定与否?如果稳定,稳定程度如何？（2）在答题纸上重新画出该图，并标出相位余量、幅值余量、剪切频率，相位穿越频率。

机械控制工程基础期末考试试卷课程名称： 机械控制工程基础1；试卷编号：卷；考试时间：120分钟；考试形式：闭卷一、填空（ 每小题4分，共20分）得分 评卷人复查人1、某系统传递函数为21s，在输入t t r 3sin 2)( 作用下，输出稳态分量的幅值为 。

2、谐波输入下，系统的 响应称为频率响应。

3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面，其开环频率特性曲线如图1.5所示，则该系统位于右半S 平面的极点数有 个。

4、控制系统的基本要求主要有： ， ， 。

5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上 的 线。

二、选择题（ 每小题3分，共30分 ）1、关于反馈的说法，正确的是（ ）A ．反馈实质上就是信号的并联B ．反馈都是人为加入的C ．正反馈就是输入信号与反馈相加D ．反馈就是输出以不同方式作用于系统 2、关于系统模型的说法，正确的是（ ）A ．每个系统只有一种数据模型B ．动态模型在一定条件下可简化为静态模型C ．动态模型比静态模型好D ．静态模型比动态模型好 3、某环节的传递函数为s 1，则该环节为（ ）A. 惯性环节B. 积分环节 C ．微分环节 D ．比例环节 4、系统的传递函数（ ）学院 专业班级 年级姓名 学号 装订线(答题不得超过此线)A ．与外界无关B ．反映了系统、输出、输入三者之间的关系C ．完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 5、二阶欠阻尼系统的上升时间为（ ）A ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间B ．阶跃响应曲线达到稳定值的时间C ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间D ．阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 6、关于线性系统时间响应，说法正确的是（ ）A ．时间响应就是系统输出的稳态值B ．由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成C ．由强迫响应和自由响应组成D ．与系统初始状态无关 7、系统的单位脉冲响应函数为te t w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ ）A ．2.03)(+=S s G B. 32.0)(+=S s GC ．2.06.0)(+=S s G D ．36.0)(+=S s G8、以下系统中，属于最小相位系统的是（ ） A ．s s G 01.011)(-= B ．s s G 01.011)(+=C ．101.01)(-=s s G D ．)1.01(1)(s s s G -=9、一个线性系统稳定与否取决于（ ）A ．系统的结构和参数B ．系统的输入C ．系统的干扰D ．系统的初始状态 10、一个系统稳定的充要条件是（ ）A ．系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内B ．系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内C ．系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内D ．系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内三、系统结构图如下图所示，求)()(s R s Y （15分）四、系统在静止平衡状态下，加入输入信号t t r +=1)(，测得响应为9.09.0)(10+-=-tet t C试求系统的传递函数。

东北大学22春“机械工程”《机械工程控制基础》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.混合节点表示的变量是所有流入该点信号的代数和，而从节点流出的各支路信号均为该节点的信号。

()A、错误B、正确参考答案：B2.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的()。

A.稳态性能B.稳态和动态性能C.动态性能D.抗扰性能参考答案：A3.系统的时间响应过程不仅取决于系统本身的特性，还与外加的输入信号的类型有关。

()A、错误B、正确参考答案：B4.相位最小系统的幅频特性与相频特性关于频率一一对应。

()A.正确B.错误参考答案：AA.正确B.错误参考答案：A6.远离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响很小。

()A.错误B.正确参考答案：A7.如果要求系统快速性好，应使所有闭环极都在虚轴右侧远离虚轴的地方。

()A、错误B、正确参考答案：A8.微分环节的频率特性相位移θ(ω)=()。

A.90°B.-90°C.0°D.-180°参考答案：A9.闭环的极点和零点对系统的响应均有影响，但它们的影响程度不同。

对系统响应影响最大的是主导零点。

()A.错误B.正确参考答案：A当系统所有根均位于实轴上时，系统阶跃响应为非周期单调过程，否则阶跃响应呈振荡趋势。

()A.正确B.错误参考答案：A11.系统对谐波输入的稳态响应随输入信号的频率而变化的特性称为系统的()。

A.频率响应B.稳态响应C.瞬态响应D.时间响应参考答案：A12.欠阻尼系统峰值时间是用()来表示的。

A.tpB.tdC.trD.ts参考答案：A13.传递函数表达式中分子、分母多项式各项系数的值完全取决于系统的结构和参数，所以它是系统的动态数学模型。

()A.正确B.错误参考答案：A14.如高阶系统存在复数共轭复数主导极点，系统可近似为一阶系统。

()A、错误B、正确15.输入为阶跃信号时，如果()，则积分环节的输出信号的上升速度越快。

机械工程控制基础考试题及答案Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】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e ss =∞___。

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2)(1a s +。

8．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ξ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，Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0__。

12．0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21s 。

14. 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ξ和_无阻尼自然振荡频率w n 。

18. 设系统的频率特性Ｇ(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(jω)|=)()(22w I w R 。

GC (s)
C(s) N(s)
G2 (s) 1 G1 (s)G2 (s)H (s)
GY (s)
Y (s) N(s)
G1 (s)G2 (s)H (s) 1 G1 (s)G2 (s)H (s)
从上可知：对于同一个闭环系统，当输入的取法不同时，前向通道的传递函数不同，反馈回路的传递
函数不同，系统的传递函数也不同，但系统的传递函数分母不变，这是因为分母反映了系统固有特性，而
作 Laplace 变换，得，
UO(S)= I(S) CS
消去中间变量，得：
G(S)
=
Uo (S)/Ui (S)
LCS2
1 RCS1
2、已知惯性环节的传递函数 G(S)=1/(TS+1)，请写出其频率特性 G(jω)，实频特性 u(ω)，
虚频特性 v(ω)，幅频特性|G((jω)|，相频特性∠G(jω)的表达式,并绘制其 Nyquist 图。
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． 4
2n
S(S 2) s(s 2n )
n
2
0.5
2n 2
2． Mp e 12 100% 16.5%
ts
3 n
3 0.5 2
3(s)
七．如图 6 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
2
n
s
2 n
，试求最大超调量σ％=5%、调整时间
ts=2 秒(△=0.05)时的闭环传递函数的参数ξ和ωn 的值。
解：∵ % e 1 2 100% =5% ∴ξ=0.69

拟题学院（系）： 机电学院 适用专业： 机自07C2009/2010 学年 1 学期 机械工程测试技术 试卷（A) 试题标准答案（答案要注明各个要点的评分标准）一 填空（每空1分 共20分）1、时间（t ），频率（f ）；2、离散性，谐波性，收敛性；3、被测量；4、线性；5、涡电流；6、mv / (m/s)；7、电压或电流；8、幅频特性曲线降为最大值的21倍时对应的频率为截止频率；12c c f f B -=；122c c f f =；9、大；10、带通滤波法，傅立叶变换法；11、100；12、时域，频域；13、远大于；二、选择题（把正确答案前的字母填在空格上，每题1分，共20分）1—5 D B C A B6—10 D B D B D11-15 C B B C D16-20 A C D D B三、判断题（用√或×表示，在正确的题目对应的括号里填√，反之填 ×，每题1分，共20分）1、√；2、╳；3、√；4、 ╳；5 ╳；6、√；7、 √；8、√；9、 ╳；10、 ╳ ；11、√；12、╳；13、√；14、√；15、√；16、╳；17、╳；18、√；19、√；20、╳；四、简答和计算题（共40分）1．（5分）2分频谱特点：离散性、谐波性、递减性 3分(每答对一个得1拟 题 人： 宗殿瑞书写标准答案人： 宗殿瑞分)2. （5分）输出y(t)与输入x(t)满足关系y(t)=A0x(t-t), 其中A和t为常数,则为不失真测试。

2分或者用文字描述上述关系，描述正确2分，不完整1分，错误不得分。

实现不失真测试的测试装置的幅频特性为 A(ω)= A= 常数 1.5分相频特性为φ(ω)=ωt- 1.5分或者用文字表述，表述正确同样得分。

3. （5分）（1）电压幅值调理（或者放大） 1分（2）滤波（或者滤去高频） 2分（3）隔离直流分量（或者隔直） 1分（4）如原信号进行调制，则应先进行解调（或者解调） 1分4. （5分）（1）互相关函数，因为是非奇非偶函数。

填空题( 每空 1 分，共20 分)1.线性控制系统最重要的特色是能够应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能够。

2．反响控制系统是依照输入量和 __反响量 __的误差进行调治的控制系统。

3．在单位斜坡输入信号作用下，0 型系统的稳态误差e ss= ___。

4．当且仅当闭环控制系统特色方程的全部根的实部都是__负数__时，系统是牢固的。

5.方框图中环节的基本连接方式有串通连接、并联连接和__反响_连接。

6．线性定常系统的传达函数，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。

( s 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__相频特色 __。

9．积分环节的对数幅频特色曲线是一条直线，直线的斜率为__ －20__dB／ dec。

10．二阶系统的阻尼比ξ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，Ⅱ型系统的稳态误差e ss=__0__。

12．0型系统对数幅频特色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 1 。

s214.依照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能够概括为三个方面：稳定性、 __快速性 __和正确性。

16.系统的传达函数完好由系统的结构和参数决定，与__输入量、扰动量 __的形式没关。

17.决定二阶系统动向性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼自然振荡频率w n 。

18.设系统的频率特色Ｇ(j ω )=R( ω )+jI( ω ), 则幅频特色|G(jω )|=R2 (w)I 2 (w) 。

19.解析稳态误差时，将系统分为 0 型系统、I 型系统、II 型系统，这是按开环传达函数的 __积分 __环节数来分类的。

复习题参考答案一、单项选择题1. 开环系统与闭环系统最本质的区别是（ A ）A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路 2. 若f t t t (),,=⎧⎨⎩⎪00515≤＜≥，则L f t [()]=（ B ）A.e ss - B.e s s-5C.1sD.15s e s3. 已知f t t ().,=+051其L f t [()]=（ C ）A.s s +052. B.052.s C.1212s s + D.12s4. 若f t te t()=-2，则L f t [()]=（ B ）A.12s +B.122()s +C.12s -D.122()s - 5. 线性系统与非线性系统的根本区别在于（ C ）A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数B.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D.线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少 6. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ B ）A.1051s + B.2051s s +C.10251s s ()+D.2s7. 二阶系统的极点分别为s s 12054=-=-.,，系统增益为5，则其传递函数为（ D ） A.2054(.)()s s --B.2054(.)()s s ++C.5054(.)()s s ++ D.10054(.)()s s ++ 8. 某系统的传递函数为2s 5)s (G +=，则该系统的单位脉冲响应函数为（ A ） ()R s ()C s 1051s +2sA.52e t -B.5tC.52e tD.5t9. 二阶欠阻尼系统的上升时间t r 定义为（ C ） A.单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间C.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间D.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间10. 系统类型λ、开环增益K 对系统稳态误差的影响为（ A ） A.系统型次λ越高，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 B.系统型次λ越低，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 C.系统型次λ越高，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 D.系统型次λ越低，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 11. 一系统的传递函数为G s KTs ()=+1，则该系统时间响应的快速性（ C ） A.与K 有关 B.与K 和T 有关C.与T 有关D.与输入信号大小有关12. 一闭环系统的开环传递函数为G s s s s s ()()()()=+++83232，则该系统为（ C ）A.0型系统，开环增益为8B.I 型系统，开环增益为8C.I 型系统，开环增益为4D.0型系统，开环增益为413. 瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的（ B ） A.单位脉冲函数 B.单位阶跃函数 C.单位正弦函数 D.单位斜坡函数 14.二阶系统的传递函数为G s Ks s ()=++2212，当K 增大时，其（ C ） A.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ζ增大 B.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ζ减小C.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ζ减小D.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ζ增大15. 所谓最小相位系统是指（ B ）A.系统传递函数的极点均在S 平面左半平面B.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左半平面C.系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面D.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面 16. 一系统的传递函数为G s s ()=+102，则其截止频率ωb 为（ A ） A. 2rad s / B.0.5rad s / C.5rad s / D.10rad s /17. 一系统的传递函数为G s Ks Ts ()()=+1，则其相位角ϕω()可表达为（ B ）A.--tg T 1ωB.-︒--901tg T ωC.901︒--tg T ωD.tg T -1ω18. 一系统的传递函数为G s s ()=+22，当输入r t t ()sin =22时，则其稳态输出的幅值为（ A ）A.2B.22/C.2D.419. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s Ks s s ()()()=++12，当K 增大时，对系统性能能的影响是（ A ） A.稳定性降低 B.频宽降低 C.阶跃输入误差增大 D.阶跃输入误差减小 20. 一单位反馈系统的开环Bode 图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为-20dB dec/的渐近直线，且延长线与0dB 线的交点频率为ωc =5，则当输入为r t t ().=05时，其稳态误差为（ A ） A.0.1 B.0.2 C.0 D.0.5 21. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z P N =-中的Z 表示意义为（ D ） A.开环传递函数零点在S 左半平面的个数 B.开环传递函数零点在S 右半平面的个数 C.闭环传递函数零点在S 右半平面的个数 D.闭环特征方程的根在S 右半平面的个数22. 关于劳斯—胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是（ B ）A.劳斯—胡尔维茨判据属代数判据，是用来判断开环系统稳定性的B.乃奎斯特判据属几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的C.乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的D.以上叙述均不正确23.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（ D ） A.截止频率ωb B.谐振频率ωr 与谐振峰值M r C.频带宽度 D.相位裕量γ与幅值裕量kg 24. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s Ks s K ()()=+，则该系统稳定的K 值范围为（ A ）A.K ＞0B.K ＞1C.0＜K ＜10D. K ＞－1 25. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的有（ A ） A.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性 B.中频段表征了闭环系统的动态特性 C.高频段表征了闭环系统的抗干扰能力D.低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求26. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为（ D ） A.上升时间t r B.调整时间t s C.幅值穿越频率ωcD.相位穿越频率ωg27. 当系统采用串联校正时，校正环节为G s s s c ()=++121，则该校正环节对系统性能的影响是（ D ）A.增大开环幅值穿越频率ωcB.增大稳态误差C.减小稳态误差D.稳态误差不变，响应速度降低 28. 串联校正环节G s As Bs c ()=++11，关于A 与B 之间关系的正确描述为（ A ）A.若G c (s)为超前校正环节，则A ＞B ＞0B.若G c (s)为滞后校正环节，则A ＞B ＞0C.若G c (s)为超前—滞后校正环节，则A ≠BD.若G c (s)为PID 校正环节，则A=0，B ＞0 29.适合应用传递函数描述的系统是：（ A ）A 、单输入，单输出的线性定常系统；B 、单输入，单输出的线性时变系统；C 、单输入，单输出的定常系统；D 、非线性系统。

选择题.1. 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2. 系统的输出信号对控制作用的影响（）。

A. 开环有B. 闭环有C. 都有3. 若F(s)=421s+，则Lim f tt→0()=( )。

A. 4B. 2C. 04. 放大环节对数幅频特性为位于横轴上方与角频率ω无关且平行于横轴的直线，则其放大倍数K（）。

A. K 〉10B. K 〉1C. K 〉05. 对于系统的抗干扰能力（）。

A. 闭环强B. 开环强C. 两者一样6. 积分环节的频率特性与（）重合。

A. 负虚轴B.正虚轴C. 虚轴7. 放大环节对数幅频特性为位于横轴上方与角频率ω无关且平行于横轴的直线，则其放大倍数K（）。

A. K =1B. K 〉1C. K < 18. 传递函数是复变量s的有理真分式函数，分子的阶数m( )分母的阶数n 且所有系数均为实数。

A. 大于或等于B. 大于C. 小于或等于9. 线性系统稳定的充分必要条件是它的所有特征根具有（）的实数部分。

A. 负B. 正C. 零10. 系统的输出信号对控制作用的影响（）。

A. 开环有B. 闭环有C. 都有11.对于欠阻尼二阶系统,下列描述正确的的是（）。

A. 当ξ保持不变时，ωn 越大，系统的超调量σP越大B. 当ωn 不变时，阻尼比ξ越大，系统的调整时间ts越大C. 当ωn不变时，阻尼比ξ越大，系统的超调量σ越小12. 设单位反馈系统开环传递函数为G(s)=1/Ts,输入信号为r(t)=3t，则系统稳态误差ess等于（）。

A. TB. 3TC. 6T13. 惯性环节对数幅频特性曲线高频段的渐近线斜率为（）dB/dec。

A. 20B. -40C. -2014. 振荡环节对数幅频特性曲线高频段的渐近线斜率为（）dB/dec。

A. 20B. -40C. -2015. 下列校正环节的相位特征分别归类为相位超前校正的是（）。

A.P调节器B. PD调节器C. PID调节器16 当系统稳态性能不佳时，一般可采用以下措施改善（）。

1.1 工程控制理论的研究对象和任务是什么？答：机械工程控制论的研究对象及任务：工程控制论实质是研究工程技术中广义系统的动力学问题。

具体说，它研究的是工程技术中的广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由其内部的固有特性所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的关系。

1.2 组成典型闭环控制系统的主要环节有哪些？它们各起到什么作用？答：典型闭环控制系统的主要环节：给定环节、测量环节、比较环节、放大及运算环节、执行环节。

作用：给定环节：给出与系统输出量希望值相对应的系统输入量。

测量环节：测量系统输出量的实际值，并把输出量的量纲转化与输入量相同。

比较环节：比较系统的输入量和反馈信号，并给出两者之间的偏差。

放大环节：对微弱的偏差信号进行放大和变换，使之具有足够的幅值和功率，以适应执行元件动作的要求。

执行环节：根据放大后的偏差信号产生控制、动作，操作系统的输出量，使之按照输入量的变化规律而变化。

1.3 自动控制系统按照输出变化规律如何分类？按照反馈规律分为哪几类答：按输出变化规律分类：自动调节环节、随动系统、程序控制系统。

按反馈情况分类：开环系统、闭环系统、半闭环系统。

1.4 什么是反馈控制？日常生活种有许多闭环和开环系统，请举例说明。

答：反馈控制是将系统的输出信号通过一定的检测元件变送返回到系统的输入端，并和系统的输入信号进行比较的过程。

举例：开环系统：洗衣机、电烤箱、交通红绿灯和简易数控机床。

闭环系统：数控机床的进给系统。

1.5 分析比较开环系统与闭环系统的特征、优缺点和应用场合的不同之处。

答：开环系统：信号单向传递；系统输出量对输入没有影响的系统。

特征：作用信号单向传递。

优点：简单、调整方便、成本低、不会震荡。

系统总能稳定工作。

缺点：开环控制系统精度不高，抗干扰能力差。

场合：在一些对控制精度要求不高、扰动作用不大的场合。

闭环系统：信号形成闭环回路；系统末端输出量对输入有影响的系统。