某系统开环传递函数为 ,绘制开环对数幅频特性曲线

选择题（共 10 道试题，共30分。

）峰值h(t p)超出终值h(∞)的百分比叫超调量。

已知系统闭环传递函数为：φ(s)=1/0.25s2+0.707s+1则系统的ts（5％）是（或者则系统的ωn为2）(或者：则系统的超调σ％为0.043)（或者：则系统的阻尼比ξ为0.707）阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间叫上升时间。

在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为振幅按指数规律衰减的简谐振荡6. 阶跃响应到达并保持在终值h(∞)+ -5%误差带内所需的最短时间；有时也用终值的+ -2％误差带来定义叫调节时间。

阶跃响应第一次达到终值h(∞)的50％所需的时间叫延迟时间。

一阶微分环节波德图渐近线斜率为20dB/dec二阶系统的临界阻尼比是 1 ？以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是没有超调量？下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的有s+2/(s+3)(s+2)下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是s+1/(2s+1)(3s+1)劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？线性定常系统20db/dec,通过ω=1点的直线。

单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( 1/S )。

单位斜坡函数的拉氏变换结果是(1/S2)。

以下控制系统按结构分类正确的是开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统阶跃响应越过稳态值h(∞)达到第一个峰值所需的时间叫峰值时间。

某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？单调上升当时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的误差为5%～2%。

3T< t<4T临界阻尼条件下二阶系统的输出为单调上升曲线。

阶跃响应到达并保持在终值％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的％误差带来定义叫调节时间。

当时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的误差为5%～2%。

自动控制原理考试复习题整理1.开环、闭环系统的最主要区别是（）。

A．反馈 B．输入信号C．被控对象 D．干扰参考答案：A2.下图所示系统属于（）。

A．恒值控制系统 B．开环系统C．程序控制系统 D．随动系统参考答案：D3.系统采用负反馈形式连接后，则 ( )。

A．一定能使闭环系统稳定B．系统动态性能一定会提高C．一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除D．需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能参考答案：D4.直接对对象进行操作的元件称为（）。

A．比较元件 B．给定元件C．执行元件 D．放大元件参考答案：C5.如果被调量随着给定量的变化而变化，这种控制系统叫（）。

A.恒值调节系统B.随动系统C.连续控制系统D.数字控制系统参考答案：B6.随动系统对（）要求较高。

A.快速性B.稳定性C.准确性D.振荡次数参考答案：A7.主要用于产生输入信号的元件称为（）A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件参考答案：B8.自动控制系统的主要特征是（）。

A．在结构上具有反馈装置并按负反馈组成系统，以求得偏差信号B．由偏差产生控制作用以便纠正偏差C．控制的目的是减少或消除偏差D．系统开环参考答案：ABC9.自动控制系统按输入信号特征可分为（）。

A．恒值控制系统 B．程序控制系统C．线性系统 D．随动系统参考答案：ABD10.自动控制系统按描述元件的动态方程分（）。

A．随动系统 B．恒值控制系统C．线性系统 D．非线性系统参考答案：CD11.自动控制系统的基本要求（）。

A．稳定性 B．快速性C．准确性 D．安全性参考答案：ABC12.人工控制与自动控制系统最大的区别在于控制过程中是否有人参与。

（）参考答案：√第二章控制系统的教学模型1.下图所示电路的微分方程是（）。

A．B．C．D．参考答案：A2.下图所示电路的传递函数是（）。

A．B．C．D．参考答案：A3.关于传递函数，错误的说法是（）。

A 传递函数只适用于线性定常系统；B 传递函数不仅取决于系统的结构参数，给定输入和扰动对传递函数也有影响；C 传递函数一般是为复变量s的真分式；D 闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。

《机械控制工程基础》课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有习题【说明】：本课程《机械控制工程基础》（编号为09010）共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。

一、单选题1. t e 2-的拉氏变换为（ ）。

A.s21； B. 15.0+s ； C. 21+s ；D.21se 2- 2. )(tf 的拉氏变换为)2(6][+=s s s F ，则)(t f 为（ ）。

A. te23-； B. te21--； C. )1(32te--； D. t e 26-3. 脉冲函数的拉氏变换为（ ）。

A. 0 ；B. ∞；C. 常数；D. 变量4. ()t t f δ5)(=，则=)]([t f L （ ）。

A. 5 ；B. 1 ；C. 0 ；D.s55. 已知)52)(2(33)(22+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。

A. ∞ ； B. 0 ； C. 0.6 ； D. 0.36. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。

A. 0 ；B. ∞ ；C. 0.75 ；D. 37. 已知sn e s a s F τ-=2)(其反变换f (t)为（ ）。

A.)(ττa t n a -⋅； B. )(τn t a -⋅； C. τn te a -⋅； D. )(1τn t a-⋅ 8. 已知)1(1)(+=s s s F ，其反变换f (t)为（ ）。

A. t e -1；B. t e -+1；C. t e --1；D. 1--t e9. 已知t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为（ ）。

A.ses 2242-+ ； B. 4)4(22++s ； C.4)1(2++s s； D.se s s 224-+ 10. 图示函数的拉氏变换为（ ）。

自动控制原理习题一、(20分)试用结构图等效化简求下图所示系统的传递函数)()(s R s C 。

解：所以：32132213211)()(G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为06363234=++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，四．（121m -=222K K-0=1K ⇒=，s = 所以当1K >时系统稳定，临界状态下的震荡频率为ω五．（20分）某最小相角系统的开环对数幅频特性如下图所示。

要求（1） 写出系统开环传递函数； （2） 利用相角裕度判断系统的稳定性；（3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频程，试讨论对系统性能的影响。

解（1）由题图可以写出系统开环传递函数如下：（2）系统的开环相频特性为截止频率1101.0=⨯=c ω相角裕度：︒=+︒=85.2)(180c ωϕγ故系统稳定。

（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率10101==c c ωω而相角裕度︒=+︒=85.2)(18011c ωϕγγ= 故系统稳定性不变。

由时域指标估算公式可得)11(4.016.0-+=σoo=o o 1σ（1（2（2）121)(=s G 2函数。

1、的输出量不会对系统的控制量产生影响。

开环控制结构简单、成本较低、系统控制精度取决于系统元部件、抗干扰能力较差。

（２分）2、根轨迹简称为根迹，它是开环系统某一参数从零变到无穷时，闭环特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。

（３分）系统根轨迹起始于开环极点，终至于开环零点。

（２分）二、看图回答问题（每小题10分，共20分）1、解：结论：稳定（２分）理由：由题意知系统位于s 右半平面的开环极点数0=P ，且系统有一个积分环节，故补画半径为无穷大，圆心角为2122πππ-=⨯-=-v 的圆弧，则奈奎斯特曲线如图1示，（３分）由图可知系统奈奎斯特曲线包围(-1,j0)点的圈数为000=-=-=-+N N N ，（３分）由奈奎斯特稳定判据，则系统位于s 右半平面的闭环极点数02=-=N P Z ，（２分）故闭环系统稳定。

5-25对于典型二阶系统，已知参数3=nω，7.0=ξ，试确定截止频率cω和相角裕度γ。

解依题意，可设系统的开环传递函数为)12.4(143.2)37.02(3)2()(22+=⨯⨯+=+=sssssssGnnξωω绘制开环对数幅频特性曲线)(ωL如图解5-25所示，得143.2=cω︒=+︒=63)(180cωϕγ5-26对于典型二阶系统，已知σ％=15％，s3=st，试计算相角裕度γ。

解依题意，可设系统的开环传递函数为)2()(2nnsssGξωω+=依题⎪⎩⎪⎨⎧====--nsooooteξωσξξπ5.331521联立求解⎩⎨⎧==257.2517.0nωξ有)1333.2(1824.2)257.2517.02(257.2)(2+=⨯⨯+=sssssG绘制开环对数幅频特性曲线)(ωL如图解5-26所示，得1824.2=cω︒=+︒=9.46)(180cωϕγ5-27 某单位反馈系统，其开环传递函数G sss s s().(.)(.)(.)=+++1670810251006251试应用尼柯尔斯图线，绘制闭环系统对数幅频特性和相频特性曲线。

解由G(s)知：20lg16.7=24.5db交接频率：ω1108125==.., ω210254==., ω310062516==.应用尼柯尔斯曲线得：ω0.01 0.05 0.1 0.3 0.6 3 10 20 30 40 50 60 70 80 100|G|db -15 -2 4 13 19 24 15 7 2 -3 -7 -10 -13 -16 -20φω()088 85 83 70 54 -23 -94 -127 -143 -151 -156 -160 -163 -164 -166M (db) -15 -4.5 -2 -.75 -0.6 -0.5 0 1.8 4.3 2.3 -3.4 -7.5 -11 -16 -20αω()069 48 30 12 5 -1 -11 -28 -53 -110 -140 -152 -158 -162 -165图解5-27 Bode图Nyquist图5-28某控制系统，其结构图如图5-83所示，图中)201(8.4)(,81)1(10)(21sssGsssG+=++=试按以下数据估算系统时域指标σ％和t s。

《自动控制原理》习题习题11有一水位控制装置如图所示。

试分析它的控制原理，指出它是开环控制系统闭环控制系统？说出它的被控量，输入量及扰动量是什么？绘制出其系统图。

2 某生产机械的恒速控制系统原理如图所示。

系统中除速度反馈外，还设置了电流正反馈以补偿负载变化的影响。

试标出各点信号的正负号并画出框图。

3图示为温度控制系统的原理图。

指出系统的输入量和被控量，并画出系统框图。

4.自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。

画出方块图说明此反馈系统。

5.双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。

目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗？6.开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？7.反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性是什么？习题21 试分别写出图示各无源网络的传递函数。

习题1图2 求图示各机械运动系统的传递函数。

(1)求图a的＝？(2)求图b的＝？(3) 求图c的＝？习题2图3 试分别写出图中各有源网络的传递函数U2(s)/ U1(s)。

习题3图4交流伺服电动机的原理线路和转矩－转速特性曲线如图所示。

图中，u为控制电压．T 为电动机的输出转矩。

N为电动机的转矩。

由图可T与n、u呈非线性。

设在某平衡状态附近用增量化表示的转矩与转速、控制电压关系方程为k n、k c为与平衡状态有关的值，可由转矩－转速特性曲线求得。

设折合到电动机的总转动惯量为J，粘滞摩擦系数为f，略去其他负载力矩，试写出交流伺服电动机的方程式并求输入为u c，输出为转角θ和转速为n时交流伺服电动机的传递函数。

习题4图5图示一个转速控制系统，输入量是电压V，输出量是负载的转速 ，画出系统的结构图，并写出其输入输出间的数学表达式。

习题5图6 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统框图，求出闭环传递函数。

7 系统的微分方程组如下：其中K0，K1，K2，T均为正常数。

东北农业大学网络教育学院自动控制原理作业题作业题（一）一、控制系统如图所示。

简述该系统的工作原理，说明该系统的给定值、被控制量和干扰量，并画出该系统的方块图。

图1-7发电机-电动机调速系统减速器负载Θr给定值被控量Wm+E -EWm发电机-电动机调速系统二、求有源网络的传递函数。

三、单位反馈控制系统的开环传递函数为)1)(1()(2+++=cs bs as s Ks G ， 求：1）位置误差系数，速度误差系数和加速度误差系数；2）当参考输入为2)(1t t t ，，时，系统的稳态误差。

四、已知某一控制系统如图所示，其中)(s G c 为PID 控制器，它的传递函数为s K sK K s G d ip c ++=)(，要求校正后系统的闭环极点为1010j ±-和-100，确定PID 控制器的参数d i p K K K 和,。

五、已知某一单位反馈控制系统如图所示。

设计一串联校正装置)(s G c ，使校正后的系统同时满足下列性能指标要求： 跟踪输入221)(t t r =时的稳态误差为0.1；相位裕度为︒=45γ六、已知负反馈控制系统的开环传递函数为)2)(1()()(++=s s s ks H s G试绘制控制系统的根轨迹，并依此分析系统的稳定性，计算ξ=0.5时系统的动态性能。

作业题（二）一、控制系统如图所示，输入信号为t t r =)(。

要求系统输出响应的稳态误差为0，试确定K d 的值。

二、已知单位负反馈控制系统如图所示，试回答：1）G(s)=1时，闭环系统是否稳定？2）ss K s G p )1()(+=时，闭环系统的稳定条件是什么？三、单位反馈控制系统，若要求：（1）跟踪单位斜坡输入时系统的稳态误差为2（2）设该系统为三阶，其中一对复数闭环极点为1±j 求满足上述要求的开环传递函数。

四、系统方块图如图所示。

请画出信号流图，并利用梅逊公式求取传递函数C (s )/R (s )五、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为)15.0()()(+=s s Ks H s G应用根轨迹法分析开环放大倍数K 对系统的影响，计算K=5时系统的性能。

机械工程控制基础考试题及答案The pony was revised in January 2021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(j ω)|=)()(22w I w R 。