机械工程控制基础历年自考真题
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s→0 s→0
2s =0 s +1
17. 答案：二。此题考查系统阶次的概念，知识点在课本 107-108 页。二阶系统是用二阶
ω2 n 微分方程描述的系统。 2 为典型二阶系统的传递函数。此题系统传递函 s + 2ζω n s + ω2 n
数 G (s ) =
20 20 ，此系统最高阶次为 2，所以是二阶系统。 = 2 s(0.8 + s ) s + 0.8s
是不稳定的，故而系统要稳定，需要γ和 Kg 均大于 0。 10. 【C】此题考查系统校正，知识点在课本 205 页相位超前校正概念。 二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分) 11. 答案：零频幅值。此题考查频率特性。当ω＝0 时的 A(ω)值，称为零频幅值。 12. 答案：当 t 趋于无穷大时系统的输出。此题考查稳态响应的定义，知识点在课本 102 页。 13. 答案：数学模型。此题考查数学模型的概念，知识点在课本 61 页。为研究系统的动态 特性，要建立另外一种模型-数学模型。 14. 答案：输入与反馈值之差。此题考查偏差的概念。偏差指的输入与反馈值之差。 15. 答案：改变系统的零极点分布。此题考查校正的实质，知识点在课本 201 页，校正的 实质就是通过引入校正环节，改变整个系统的零点和极点分布。 16. 答案： 零。 此题考查误差系数， 知识点在课本 125 页。 k v = lim sG (s )H(s ) = lim
4. 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为：G (s ) = 函数为 A.
2 ，在单位脉冲信号输入下，输出 s+3
D.
2 s+5
B.
2 s+3
C.
2 s−3
2 s−5
5. 下图示控制系统的闭环传递函数为
R (s )
G1 (s )
+
G 2 (s )
+ 一
C(s )
G 3 (s )
5 题图
A.
[1 − G1 (s )]G 2 (s ) 1 + G1 (s )G 3 (s ) [1 + G1 (s )]G 3 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
G (s ) =
10 + s 100 + ω2 ,则系统的幅频特性为 A(ω) = 。 s(1 + 0.5s ) ω2 1 + 0.52 ω2
9. 【C】 此题考查相位裕度γ和幅值裕度 Kg， 知识点在课本 191 页， 对最小相位系统而言，
γ > 0° 时，系统稳定； γ ≤ 0° 时，系统不稳定。 k g > 0 ，系统是稳定的； k g ≤ 0 时，系统
传递函数为 G1 (s ) + 1 ， G 2 (s ) 和 G 3 (s ) 构成反馈联接，等效传递函数为
G 2 (s ) ，等 1 + G 2 (s )G 3 (s )
效后的两个环节构成串联，环节传递函数相乘，所以框图的传递函数为
[1 + G1 (s )]G 2 (s ) 。 1 + G 2 (s )G 3 (s )
x1 (t )
B. 延迟时间
B.
[1 + G1 (s )]G 2 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s ) [1 − G1 (s )]G 3 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
D. 超调量
C.
D.
6. 在欠阻尼二阶控制系统中，反映其相对稳定性指标的是 A. 上升时间 C. 峰值时间
2
7. 某单位反 B. Ⅱ型系统
18. 答案：
9 1 sin t 。此题考查系统拉氏反变换，知识点在课本 45，50-51 页。某控制系 2 2
统输出信号 X(s ) =
9 ，则对应的 4s + 1
2
1 9 −1 −1 −1 9 2 = 9 sin 1 t 。 x (t ) = L [X(s )] = L 2 = L 2 2 2 1 2 2 4s + 1 s + 2
K ，试确定： s(s + 1)(0.1s + 1)
参考答案及解析
一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）
1. 【D】]此题考查传递函数的定义，知识点在课本 71 页。传递函数的定义：对单输入-单 输出线性定常系统，在初始条件为零的条件下，系统输出量与输入量的拉氏变换之比，称为 系统的传递函数。 2. 【C】此题考查函数的拉氏变换式，知识点在课本 44-45 页，可以参照表 2-1 中序号 2 和 5 两项，另外此题中 te
27. 系统的闭环传递函数为：
3s 3 + 12s 2 + 17s − 20 F(s ) = 5 s + 2s 4 + 14s 3 + 88s 2 + 200s + 800
试评价其稳定性，如果不稳定，求出在 s 平面的右半面的极点数目。 28. 设单位反馈系统的开环传递函数为 G (s ) = （1）使系统的幅值裕度 Kg＝20dB 的 K 值； （2）使系统的相位裕度 γ＝＋60º 的 K 值。
R (s )
G1 (s )
+
G 2 (s )
+ 一
C(s )
G 3 (s )
R (s )
G1 (s ) + 1
G 2 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
C(s )
R (s )
(1 + G1 (s ))G 2 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
C(s )
6. 【B】此题考查欠阻尼二阶控制系统的性能指标，知识点在课本 115 页， M p 表征了系统 的相对稳定性。
10. 增加系统的开环增益，可提高系统的稳态精度和响应速度，但稳定性下降，为保证系统 的响应速度，又能保证其他特性不变坏而用的校正方法是 A. 相位滞后校正 C. 相位超前校正 B. 相位超前-滞后校正 D. 相位滞后-超前校正
二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分) 请将答案填写在答题卡的非选择题答题区。错填、不填均无分。 11. 当ω＝0 时的 A(ω)值，称为 12. 稳态响应是指 13. 研究系统动态特性的模型称为 14. 偏差指的是 15. 校正的实质是 16. G (s ) = 。 。 。 。 。 。
Y(s ) G (s ) ， = X(s ) 1 + G (s )H(s )
开环传递函数已知， 闭环传递函数带入公示求出， 此题问的是在单位脉冲信号输入下的输出
2 2 s+3 函数， X(s ) = 1 ， Y(s ) = Φ (s ) = = 2 ×1 s + 5 1+ s+3 5. 【B】此题考查动态系统的构成中，环节的连接 G1 (s ) 和下边的 H(s ) = 1 构成并联，等效
7. 【D】此题考查系统的分类，知识点在课本 124 页，按开环传递函数中拥有积分环节的 个数进行分类，无积分环节为 0 型系统，1 个积分环节为 I 型系统 ，此题中单位反馈控制 系统的开环传递函数为 G (s ) =
2 ，无积分环节，则系统为 0 型系统。 s + 2s − 1
2
8. 【D】此题考查系统的幅频特性，知识点在课本 133-134 页，已知系统的传递函数为
19. 答案：左半平面。此题考查最小相位系统，知识点在课本 158 页。若系统的开环传递 函数的所有零点和极点均在 s 平面的左半平面时，则该系统称为最小相位系统。 20. 答案：叠加。此题考查反馈校正的概念，知识点在课本 217 页。所谓反馈校正，是从 系统某一环节的输出中取出信号， 经过校正网络加到该环节前面某一环节的输入端， 并 与那里的输入信号叠加，从而改变信号的变化规律，实现对系统进行校正的目的。 三、简答题(本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分) 21. 答案：使传递函数为零的 S 值，称为零点。使传递函数趋于无穷大的 S 值，称为极点。 此题考查传递函数的零点、极点，知识点在课本 72 页。 22. 答案：响应曲线到达超调量第一个峰值所需要的时间。此题考查峰值时间，知识点在课 本 114 页。 23. 答案：三阶或三阶以上的系统称为高阶系统；对高阶系统在一定条件下简化为有一对闭 环主导点的二阶系统进行分析研究； 因主导极点对系统起主导作用， 而其它极点对系统 的影响较小，故在近似分析中可忽略不计。此题考查高阶系统的动态分析方法，知识点 在课本 111-112 页。 24. 答案：指线性系统或环节在正弦函数作用下，稳态输出与输入之比对频率的关系特性。 此题考查频率特性的概念，知识点在课本 133 页。 25. 答案：能用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统；T 表征了系统过渡的品质，其值愈 小，则系统的响应愈快。此题考查一阶系统的概念及一阶系统中 T 的意义，知识点在 课本 105、107 页。 四、分析计算题(本大题共 3 题，第 26 小题 10 分，第 27、28 小题各 15 分，共 40 分) 26. 分析下图，求所示系统的微分方程。此题考查数学模型-微分方程的建立。
2 ，则系统为 s + 2s − 1
D. 0 型系统
C. Ⅰ型系统
8. 已知系统的传递函数为 G (s ) = A. A(ω) = C. A(ω) =
10 + s ,则系统的幅频特性为 s(1 + 0.5s )
B. A(ω) = D. A(ω) =
10ω2 ω 1 + 0.5 ω
2 2
10ω ω 1 − 0.52 ω2
机械工程控制基础历年自考真题 2012 年 10 月高等教育自学考试全国统一命题考试
机械工程控制基础
2s =0 s +1
17. 答案：二。此题考查系统阶次的概念，知识点在课本 107-108 页。二阶系统是用二阶
ω2 n 微分方程描述的系统。 2 为典型二阶系统的传递函数。此题系统传递函 s + 2ζω n s + ω2 n
数 G (s ) =
20 20 ，此系统最高阶次为 2，所以是二阶系统。 = 2 s(0.8 + s ) s + 0.8s
是不稳定的，故而系统要稳定，需要γ和 Kg 均大于 0。 10. 【C】此题考查系统校正，知识点在课本 205 页相位超前校正概念。 二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分) 11. 答案：零频幅值。此题考查频率特性。当ω＝0 时的 A(ω)值，称为零频幅值。 12. 答案：当 t 趋于无穷大时系统的输出。此题考查稳态响应的定义，知识点在课本 102 页。 13. 答案：数学模型。此题考查数学模型的概念，知识点在课本 61 页。为研究系统的动态 特性，要建立另外一种模型-数学模型。 14. 答案：输入与反馈值之差。此题考查偏差的概念。偏差指的输入与反馈值之差。 15. 答案：改变系统的零极点分布。此题考查校正的实质，知识点在课本 201 页，校正的 实质就是通过引入校正环节，改变整个系统的零点和极点分布。 16. 答案： 零。 此题考查误差系数， 知识点在课本 125 页。 k v = lim sG (s )H(s ) = lim
4. 某单位负反馈控制系统的开环传递函数为：G (s ) = 函数为 A.
2 ，在单位脉冲信号输入下，输出 s+3
D.
2 s+5
B.
2 s+3
C.
2 s−3
2 s−5
5. 下图示控制系统的闭环传递函数为
R (s )
G1 (s )
+
G 2 (s )
+ 一
C(s )
G 3 (s )
5 题图
A.
[1 − G1 (s )]G 2 (s ) 1 + G1 (s )G 3 (s ) [1 + G1 (s )]G 3 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
G (s ) =
10 + s 100 + ω2 ,则系统的幅频特性为 A(ω) = 。 s(1 + 0.5s ) ω2 1 + 0.52 ω2
9. 【C】 此题考查相位裕度γ和幅值裕度 Kg， 知识点在课本 191 页， 对最小相位系统而言，
γ > 0° 时，系统稳定； γ ≤ 0° 时，系统不稳定。 k g > 0 ，系统是稳定的； k g ≤ 0 时，系统
传递函数为 G1 (s ) + 1 ， G 2 (s ) 和 G 3 (s ) 构成反馈联接，等效传递函数为
G 2 (s ) ，等 1 + G 2 (s )G 3 (s )
效后的两个环节构成串联，环节传递函数相乘，所以框图的传递函数为
[1 + G1 (s )]G 2 (s ) 。 1 + G 2 (s )G 3 (s )
x1 (t )
B. 延迟时间
B.
[1 + G1 (s )]G 2 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s ) [1 − G1 (s )]G 3 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
D. 超调量
C.
D.
6. 在欠阻尼二阶控制系统中，反映其相对稳定性指标的是 A. 上升时间 C. 峰值时间
2
7. 某单位反 B. Ⅱ型系统
18. 答案：
9 1 sin t 。此题考查系统拉氏反变换，知识点在课本 45，50-51 页。某控制系 2 2
统输出信号 X(s ) =
9 ，则对应的 4s + 1
2
1 9 −1 −1 −1 9 2 = 9 sin 1 t 。 x (t ) = L [X(s )] = L 2 = L 2 2 2 1 2 2 4s + 1 s + 2
K ，试确定： s(s + 1)(0.1s + 1)
参考答案及解析
一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）
1. 【D】]此题考查传递函数的定义，知识点在课本 71 页。传递函数的定义：对单输入-单 输出线性定常系统，在初始条件为零的条件下，系统输出量与输入量的拉氏变换之比，称为 系统的传递函数。 2. 【C】此题考查函数的拉氏变换式，知识点在课本 44-45 页，可以参照表 2-1 中序号 2 和 5 两项，另外此题中 te
27. 系统的闭环传递函数为：
3s 3 + 12s 2 + 17s − 20 F(s ) = 5 s + 2s 4 + 14s 3 + 88s 2 + 200s + 800
试评价其稳定性，如果不稳定，求出在 s 平面的右半面的极点数目。 28. 设单位反馈系统的开环传递函数为 G (s ) = （1）使系统的幅值裕度 Kg＝20dB 的 K 值； （2）使系统的相位裕度 γ＝＋60º 的 K 值。
R (s )
G1 (s )
+
G 2 (s )
+ 一
C(s )
G 3 (s )
R (s )
G1 (s ) + 1
G 2 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
C(s )
R (s )
(1 + G1 (s ))G 2 (s ) 1 + G 2 (s )G 3 (s )
C(s )
6. 【B】此题考查欠阻尼二阶控制系统的性能指标，知识点在课本 115 页， M p 表征了系统 的相对稳定性。
10. 增加系统的开环增益，可提高系统的稳态精度和响应速度，但稳定性下降，为保证系统 的响应速度，又能保证其他特性不变坏而用的校正方法是 A. 相位滞后校正 C. 相位超前校正 B. 相位超前-滞后校正 D. 相位滞后-超前校正
二、填空题(本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分) 请将答案填写在答题卡的非选择题答题区。错填、不填均无分。 11. 当ω＝0 时的 A(ω)值，称为 12. 稳态响应是指 13. 研究系统动态特性的模型称为 14. 偏差指的是 15. 校正的实质是 16. G (s ) = 。 。 。 。 。 。
Y(s ) G (s ) ， = X(s ) 1 + G (s )H(s )
开环传递函数已知， 闭环传递函数带入公示求出， 此题问的是在单位脉冲信号输入下的输出
2 2 s+3 函数， X(s ) = 1 ， Y(s ) = Φ (s ) = = 2 ×1 s + 5 1+ s+3 5. 【B】此题考查动态系统的构成中，环节的连接 G1 (s ) 和下边的 H(s ) = 1 构成并联，等效
7. 【D】此题考查系统的分类，知识点在课本 124 页，按开环传递函数中拥有积分环节的 个数进行分类，无积分环节为 0 型系统，1 个积分环节为 I 型系统 ，此题中单位反馈控制 系统的开环传递函数为 G (s ) =
2 ，无积分环节，则系统为 0 型系统。 s + 2s − 1
2
8. 【D】此题考查系统的幅频特性，知识点在课本 133-134 页，已知系统的传递函数为
19. 答案：左半平面。此题考查最小相位系统，知识点在课本 158 页。若系统的开环传递 函数的所有零点和极点均在 s 平面的左半平面时，则该系统称为最小相位系统。 20. 答案：叠加。此题考查反馈校正的概念，知识点在课本 217 页。所谓反馈校正，是从 系统某一环节的输出中取出信号， 经过校正网络加到该环节前面某一环节的输入端， 并 与那里的输入信号叠加，从而改变信号的变化规律，实现对系统进行校正的目的。 三、简答题(本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分) 21. 答案：使传递函数为零的 S 值，称为零点。使传递函数趋于无穷大的 S 值，称为极点。 此题考查传递函数的零点、极点，知识点在课本 72 页。 22. 答案：响应曲线到达超调量第一个峰值所需要的时间。此题考查峰值时间，知识点在课 本 114 页。 23. 答案：三阶或三阶以上的系统称为高阶系统；对高阶系统在一定条件下简化为有一对闭 环主导点的二阶系统进行分析研究； 因主导极点对系统起主导作用， 而其它极点对系统 的影响较小，故在近似分析中可忽略不计。此题考查高阶系统的动态分析方法，知识点 在课本 111-112 页。 24. 答案：指线性系统或环节在正弦函数作用下，稳态输出与输入之比对频率的关系特性。 此题考查频率特性的概念，知识点在课本 133 页。 25. 答案：能用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统；T 表征了系统过渡的品质，其值愈 小，则系统的响应愈快。此题考查一阶系统的概念及一阶系统中 T 的意义，知识点在 课本 105、107 页。 四、分析计算题(本大题共 3 题，第 26 小题 10 分，第 27、28 小题各 15 分，共 40 分) 26. 分析下图，求所示系统的微分方程。此题考查数学模型-微分方程的建立。
2 ，则系统为 s + 2s − 1
D. 0 型系统
C. Ⅰ型系统
8. 已知系统的传递函数为 G (s ) = A. A(ω) = C. A(ω) =
10 + s ,则系统的幅频特性为 s(1 + 0.5s )
B. A(ω) = D. A(ω) =
10ω2 ω 1 + 0.5 ω
2 2
10ω ω 1 − 0.52 ω2
机械工程控制基础历年自考真题 2012 年 10 月高等教育自学考试全国统一命题考试
机械工程控制基础
