(完整版)机械控制工程基础复习题及参考答案

1 机械控制工程基础

一、单项选择题：

1. 某二阶系统阻尼比为0，则系统阶跃响应为 [ ]

A. 发散振荡 B. 单调衰减

C. 衰减振荡 D. 等幅振荡

2． 一阶系统G(s)=1+TsK的时间常数T越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间

[ ]

A．越长 B．越短

C．不变 D．不定

3. 传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ [ ]

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

4．惯性环节的相频特性)(，当时，其相位移)(为 [ ]

A．-270° B．-180°

C．-90° D．0°

5．设积分环节的传递函数为G(s)=s1，则其频率特性幅值M()= [ ]

A. K B. 2K

C. 1 D. 21

6. 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a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为 [ ]

A. a1y1(t)+y2(t) B. a1y1(t)+a2y2(t)

C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t)

7．拉氏变换将时间函数变换成 [ ]

A．正弦函数 B．单位阶跃函数

C．单位脉冲函数 D．复变函数

8．二阶系统当0<<1时，如果减小，则输出响应的最大超调量%将 [ ]

A.增加 B.减小

C.不变 D.不定

9．线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下 [ ]

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

10．余弦函数cost的拉氏变换是 [ ]

A.s1 B.22s

C.22ss D. 22s1

11. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= [ ] 2 A. 90° B. -90°

C. 0° D. -180°

12. II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 [ ]

A. -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 [ ]

A.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 [ ]

A．)s(G1)s(G B．)s(H)s(G11

C．)s(H)s(G1)s(G D．)s(H)s(G1)s(G

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__ __。

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__ __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 。

5．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为 。

6．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__ __时，系统是稳定的。

7．系统输出量的实际值与_ __之间的偏差称为误差。

8．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差ess=__ ___。

9．设系统的频率特性为)(jI)j(R)j(G，则)(I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_ _。

11.线性控制系统最重要的特性是可以应用___ __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__ _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__ __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__ _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ξ和_ 。

三、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )6(25)(sssGk 3 求（1）系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn；

（2）系统的峰值时间tp、超调量σ％、 调整时间tS(△=0.05)；

四、设单位反馈系统的开环传递函数为

（1）求系统的阻尼比ζ和无阻尼自然频率ωn；

（2）求系统的上升时间tp、 超调量σ％、 调整时间tS(△=0.02)；。

五、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率ωn，阻尼比ζ，超调量σ％，峰值时间pt，调整时间st(△=0.02)。

六、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：

)22)(2()1(20)(2ssssssGK

求：(1) 试确定系统的型次v和开环增益K；

（2）试求输入为ttr21)(时，系统的稳态误差。

七、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：

)2(100)(sssGK

求：(1) 试确定系统的型次v和开环增益K；

（2）试求输入为2231)(tttr时，系统的稳态误差。

八、 已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：

)11.0)(12.0(20)(sssGK

求：(1) 试确定系统的型次v和开环增益K；

（2）试求输入为2252)(tttr时，系统的稳态误差。

)4(16)(sssGK 4 九、设系统特征方程为

05432234ssss

试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。

十、设系统特征方程为

0310126234ssss

试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。

十一、设系统特征方程为

0164223sss

试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。

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。

105.0101)(sssG

十三、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。

)101.0)(11.0(100)(ssssG

十四、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。

11.015.0102ssssG

十五、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

十六、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

一

一 H1

G1 G2

H2 R(S) C(S) 5 十七、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。

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：

1. D 2.B 3.C 4.C 5.C

6. B 7.D 8.A 9.D 10.C

11. A 12.A 13.B 14.D 15.C

二、填空题：

1． 相频特性 2． －20__ 3． _ 0 _ 4． s1 5． 10 6． 负数

7． 输出量的希望值 8． 9． 虚频特性 10. 正弦函数 11. ___叠加__

12. __反馈 _ 13. __积分__ 14. __对数坐标_15. 无阻尼自然振荡频率wn

三、解：系统闭环传递函数2562525)6(25)6(251)6(25)(2sssssssssGB

与标准形式对比，可知 62nw ，252nw

故 5nw ， 6.0

又 46.015122ndww 一 十 G4

G1 G2

H2 R(S)

C(S)

G3

一 一 G1 G3 R(S) C(S) G2

H1 6 785.04dpwt

13%5.9%100%100%226.016.01nswtee

四、解：系统闭环传递函数1641616)4(16)4(161)4(16)(2sssssssssGB

与标准形式对比，可知 42nw ，162nw

故 4nw ， 5.0

又 464.35.014122ndww

故 91.0464.3dpwt

24%3.16%100%100%225.015.01nswtee