机械工程控制基础简答题答案(1)

一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。

）1、已知系统特征方程为 3s4+10s3+5s2+s+2=0，则该系统包含正实部特征根的个数为（）。

A、0B、1C、2D、32、劳斯判据用（）来判定系统的稳定性。

A、系统特征方程B、开环传递函数C、系统频率特性的Nyquist图D、系统开环频率特性的Nyquist图3、已知系统特征方程为 s4+s3+4s2+6s+9=0，则该系统（）。

A、稳定B、不稳定C、临界稳定D、无法判断4、延时环节串联在闭环系统的前向通道时，系统稳定性（）。

A、变好B、变坏C、不会改变D、时好时坏5、开环传递函数 G K（s）、闭环传递函数 G B（s）和辅助函数 F（s）=1+G K（s）三者之间的关系为（）。

A、G K（s）绕(-1,j0)点的圈数就是G K（s）绕原点的圈数B、G K（s）绕原点的圈数就是G B（s）绕(-1,j0)点的圈数C、G K（s）绕(-1,j0)点的圈数就是F（s）=1+G K（s）绕原点的圈数D、G K（s）绕原点的圈数就是F（s）=1+G K（s）绕(-1,j0)点的圈数6、已知开环稳定的系统，其开环频率特性的Nyquist图如图所示，则该闭环系统（）。

A、稳定B、不稳定C、临界稳定D、与系统初始状态有关7、设单位反馈系统的开环传递函数为 G K(s)= K/[s(s+1)(s+3)]，则此系统稳定的K值范围为（）。

A、K<0B、K>0C、2>K>0D、12>K>08、对于一阶系统，时间常数越大,则系统（）。

A、系统瞬态过程越长B、系统瞬态过程越短C、稳态误差越小D、稳态误差越大9、系统稳定的充要条件（）。

A、幅值裕度大于0分贝B、相位裕度大于0C、幅值裕度大于0分贝，且相位裕度大于0D、幅值裕度大于0分贝，或相位裕度大于010、以下方法可增加系统相对稳定性的是（）。

A、增加系统的开环增益B、减小系统的开环增益C、增加系统的型次D、减小系统的输入11、以下网络可以作为（）。

机械工程控制基础简答题1、简述机械控制工程论的研究对象和研究任务。

【P2】答：工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题。

研究对象：广义系统研究任务：动力学问题2、什么是时间响应？时间响应由哪几部分组成？【P83】答：（1）系统在输入信号的作用下，其输出随时间的变化过程称为时间响应；（2）时间响应由瞬态响应和稳态响应两个部分组成。

3、任意列写物种典型环节的传递函数。

【P39-P45】答：（1）比例环节：G（s）=K；（2）惯性环节：G（s）=；（3）微分环节：G（s）=Ts；（4）积分环节：G（s）=；（5）振荡环节：G（s）=。

4、什么是最小相位系统？有何特点？与非最小相位系统的区别是什么？【P152】答：（1）在复平面【s】右半部分没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，具有最小相位传递函数的系统称为最小相位系统；（2）特点：①稳定系统中最小相位系统的相位变化范围最小；②在复平面【s】右半部分没有极点和零点；（3）区别：最小相位系统在复平面【s】右半部分没有极点和零点，非最小相位系统在复平面【s】右半部分有极点或零点；稳定系统中非最小相位系统的相位变化比最小相位系统的相位变化范围大。

5、对控制系统的基本要求是什么？【P15】答：①系统的稳定性②响应的快速性③响应的准确性（也可这样回答：对控制系统的基本要求一般归纳为稳定性、快速性和准确性。

）6、什么是传递函数的零点、极点和增益？【P38】答：系统传递函数G（s）是以复变数s作为自变量的函数，经因式分解写成一般形式G（s）（K为常数）上式中，当s=（j=1,2…，m）时，均有G（s）=0，故称,, …为G（s）的零点；当s=，G（s）的分母为均为0，即使G（s）取极值，故称为G（s）的极点。

K为系统增益。

7、什么是系统的频率特性？【P126】答：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率特性。

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1、反馈(fǎnkuì)：输出信号被测量环节(huánjié)引回到输入端参与控制的作用。

2、开环控制系统(xìtǒng)与闭环控制系统的根本区别：有无(yǒu wú)反馈。

3、线性及非线性系统的定义及根本(gēnběn)区别：当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统的称为线性系统。

非线性系统：一个系统，如果其输出不与其输入成正比，则它是非线性的。

根本区别：线性系统遵从叠加原理，而非线性系统不然。

4、传递函数的定义及特点：零初始条件下，系统输出量的拉斯变换与输入量的拉斯变换的比值。

用G（s）表示。

特点：1）、传递函数是否有量纲取决于输入与输出的性质，同性质无量纲。

2）、传递函数分母中S的阶数必n不小于分子中的S的阶数m，既n=>m ,因为系统具有惯性。

3）、若输入已给定，则系统的输出完全取决于其传递函数。

4）、物理量性质不同的系统，环节和元件可以具有相同类型的传递函数。

5）、传递函数的分母与分子分别反映系统本身与外界无关的固有特性和系统同外界的关系。

5、开环函数的定义：前向通道传递函数G（s）与反馈回路传递函数H(s)之积。

6、时间响应的定义和组成：系统在激励信号作用下，输出随时间的变化关系。

按振动来源分为：零状态响应和零输入响应。

按振动性质：自由响应和强迫响应。

7、瞬态性能指标以及反映系统什么特性：性能指标：上升时间tr、峰值时间tp、最大超调量Mp、调整时间ts、振荡次数N。

这些性能指标主要反映系统对输入的响应的快速性。

8、稳态误差的定义及计算公式：系统进入稳态后的误差。

稳态误差反映稳态响应偏离系统希望值的程度。

衡量控制精度的程度。

稳态误差不仅取决于系统自身结构参数，而且与输入信号有关。

系统误差：输入信号与反馈信号之差。

9、减少输入引起稳态误差的措施：增大干扰作用点之前的回路的放大倍数K1，以及增加这一段回路中积分环节的数目。

10、频率响应的概念：线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。

2015年全国自考机械工程控制基础模拟试卷(一)一、单项选择题（本大题共15小题,每小题2分,共30分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

第1题【正确答案】 B【你的答案】本题分数2分第2题【正确答案】 A【你的答案】本题分数2分第3题【正确答案】 A【你的答案】本题分数2分第4题【正确答案】 A【你的答案】本题分数2分第5题下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据 ()A. 劳斯判据B. 胡尔维茨判据C. 乃奎斯特判据D. 以上选项都不正确【正确答案】 C【你的答案】本题分数2分第6题【正确答案】 C【你的答案】本题分数2分第7题【正确答案】 A【你的答案】本题分数2分第8题【正确答案】 A【你的答案】本题分数2分第9题下面关于系统稳态误差的说法正确的是 ()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【正确答案】 A【你的答案】本题分数2分第10题【正确答案】 D【你的答案】本题分数2分第11题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. 减少系统的自然频率【正确答案】 B【你的答案】本题分数2分第12题主导极点是指()A. 距离实轴最近的极点B. 距离虚轴最近的极点C. 距离虚轴最远的极点D. 距离实轴最远的极点【正确答案】 B【你的答案】本题分数2分第13题设系统的特征方程为D(s)=s3+s2+2=0,则此系统()A. 稳定B. 临界稳定C. 不稳定D. 稳定性不确定【正确答案】 C【你的答案】本题分数2分第14题【正确答案】 D【你的答案】本题分数2分第15题超前校正装置的最大超前相位角可趋近()A. －90°B. －45°C. 45°D. 90°【正确答案】 D二、填空题(本大题共5小题，每小题2分，共10分。

机械工程控制基础简答题答案(1)机械工程控制基础简答题答案1.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？答：控制系统是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。

开环系统构造简单，不存在不稳定问题、输出量不用测量；闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需要校核稳定性。

2.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？答：相位裕量是指在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线，该直线与负实轴的夹角。

幅值裕量是指在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。

3.试写出PID控制器的传递函数？答：G C(s)=K P+K Ds+K I/s4,什么叫校正（或补偿）？答：所谓校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的方法。

5.请简述顺馈校正的特点答：顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿，以便及时消除干扰的影响。

6.传函的主要特点有哪些？答：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与外界输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不少于分子中s的阶数；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同。

7.设系统的特征方程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0，试判断系统系统的稳定性。

答：各项系数为正，且不为零，满足稳定的必要条件。

列出劳斯数列：s44s363s236s1-25/3s06所以第一列有符号变化，该系统不稳定。

8.机械控制工程主要研究并解决的问题是什么？答：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。

（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。

（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即最优设计。

机械⼯程控制基础简答题答案（1）[1]1.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？答：控制系统是指系统的输出，能按照要求的参考输⼊或控制输⼊进⾏调节的。

开环系统构造简单，不存在不稳定问题、输出量不⽤测量；闭环系统有反馈、控制精度⾼、结构复杂、设计时需要校核稳定性。

2.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？答：相位裕量是指在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连⼀直线，该直线与负实轴的夹⾓。

幅值裕量是指在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。

3.试写出PID控制器的传递函数？答：G C(s)=K P+K Ds+K I/s4,什么叫校正（或补偿）？答：所谓校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的⽅法。

5.请简述顺馈校正的特点答：顺馈校正的特点是在⼲扰引起误差之前就对它进⾏近似补偿，以便及时消除⼲扰的影响。

6.传函的主要特点有哪些？答：（1）传递函数反映系统本⾝的动态特性，只与本⾝参数和结构有关，与外界输⼊⽆关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不少于分⼦中s的阶数；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同。

7.设系统的特征⽅程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0，试判断系统系统的稳定性。

答：各项系数为正，且不为零，满⾜稳定的必要条件。

列出劳斯数列：s4 4s3 6 3s2 3 6s1 -25/3s0 6所以第⼀列有符号变化，该系统不稳定。

8.机械控制⼯程主要研究并解决的问题是什么？答：（1）当系统已定，并且输⼊知道时，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本⾝的有关问题，即系统分析。

（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输⼊应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。

（3）当输⼊已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出⾦肯符合给定的最佳要求，此即最优设计。

《机械控制工程基础》习题及解答目录第１章绪论第２章控制系统的数学模型第３章控制系统的时域分析第４章控制系统的频域分析第５章控制系统的性能分析第６章控制系统的综合校正第７章模拟考试题型及分值分布第1章绪论一、选择填空题1.开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。

P2A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用2.闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。

P3A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端3.闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。

P3A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用A.输入量B.输出量C.反馈量D.干扰量4.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。

P2-3A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程5.一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。

P2A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统6.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有(B)。

p5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节7.闭环控制系统必须通过（C）。

p3A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制8.随动系统要求系统的输出信号能跟随（C的变化）。

P6A.反馈信号B.干扰信号C.输入信号D.模拟信号9.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。

P3A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈10．输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统）。

P2A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统11.自动控制系统的反馈环节中一般具有（ B ）。

p5A..给定元件B.检测元件 C．放大元件 D．执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的〔 B 〕p8A. 快速性B.准确性C. 稳定性D.动态性13.输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（ B ）p3A.开环控制系统B.闭环控制系统C.线性控制系统D.非线性控制系统14.通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为（无差系统）。

机械控制工程基础复习题11、 选择填空（30分，每小题2分）（下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处）1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。

(A) 101.010)(2++=s s s G (B) 101.01)(2++=s s s G (C) 101)(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace变换之比，其表达式 。

（A ）与输入量和输出量二者有关（B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。

（A ）0)(=pp o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞⋅∆≤∞-o o p o x x t x其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。

1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。

(A) )(lim 0s G K s v →= (B) )(lim 2s G s K s v →=(C) )(lim 0s sG K s v →=1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。

（A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100)()()(max (%)∞∞-=o o o p x x t x M（C ）)()(max(%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。

1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中，r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111ϕω+=t C t x o 和)sin()(222ϕω+=t C t x r o ，则 成立。

控制论两个核心：信息和反馈控制论与机械工程控制关系：机械工程控制论是研究控制论在机械工程中应用的一门技术学科。

控制论发展阶段及特点：第一阶段的自动控制理论，即经典伺服机构理论，成熟于40~50年代。

针对工程技术运用控制论的基本原理建立起来的在复数域（频率域）内以传递函数（频率特性）概念为基础的理论体系，主要数学基础是拉普拉斯变换和傅里叶变换，主要研究单输入—单输出定常系统的分析和设计。

第二阶段的自动控制理论，即形成于20世纪60年代的现代控制理论。

主要以状态空间法为基础建立起来的理论体系，主要针对多输入—多输出（线性或非线性）系统研究其稳定性、可控性、可观测性等系统分析、综合以及最优控制和自适应控制等问题。

第三阶段的自动控制理论，即在20世纪70年代形成的大系统理论，主要针对规模特别庞大的系统，或者特别复杂的系统，采用网络化的电子计算机进行多级递阶控制。

第四阶段的自动控制理论，即始于20世纪70年代的智能控制理论。

使工程系统、社会、管理与经济系统等具有人工智能。

机械工程控制论研究对象：机械工程控制论是研究以机械工程控制技术为对象的控制论问题。

具体的讲，是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题，即研究系统在一定的外界条件（即输入与干扰）作用下，系统从某一初始状态出发，所经历的整个动态过程，也就是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。

控制系统研究涉及问题分类：1）系统确定，输入已知而输出未知，要求确定系统输出并分析系统性能，此类问题为系统分析。

2）系统确定，输出已知而输入未施加，要求确定输入使输出满足最佳要求，此类问题称为最优控制。

3)系统已确定，输出已知而输入已知但未知时，要求识别系统输入或输入中有关信息，此类问题即滤波与预测。

4）当输入与输出已知而系统结构参数未知时，要求确定系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此类问题即系统辨识。

5）当输入与输出已知而系统尚未构建时，要求设计系统使系统在该输入条件下尽可能符合给定的最佳要求，此类问题即最优设计。