机械控制工程基础复习题及参考答案.docx

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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O,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)=7一的时间常数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9仙)，当uw时，其相位移9(W)为A.-270oB.-180C.-90oD.05 .设积分环节的传递函数为G=1,则其频率特性幅值M(U)=6 .有一线性系统，其输入分别为由和u2时，输出分别为y1和y2(t)当输入为a

2、M(t)+a2时也为常数)，输出应为A.a1y1(t)+y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t)7.拉氏变换将时间函数变换成A.正弦函数C.单位脉冲函数B-a1y1(t)+a2y2(t)Dy1+a?y2(t)B.单位阶跃函数D.复变函数8.二阶系统当0二1时，如果减小则输出响应的最大超调量c%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CoS就的拉氏变换是A.1B.s+(!)S2+2C

3、.,S、D.1S2+UJS2+211.微分环节的频率特性相位移()=A.90oC.OoB. -90D.-180A. -40(dBdec)B. -20(dBdec)12. II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为C. O(dBdec)D.+20(dBdec)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，反馈通道的传递函数为H，则其等效传递函数为A.Gb11 +G(s)1+G(s)H(s)cG

4、(S)DG1+G(s)H(s)1G(s)H(s)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，直线的斜率为一dBdec03 .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、_快速隹=和准确性。4 .单位阶跃函数1的拉氏变换为。5 .二阶衰减振荡系统的阻尼比E的范围为c6 .当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是b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G(jfn)=R(jm

5、)+j1(rn),则I(rn)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一。11 .线性控制系统最重要的特性是可以应用1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、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W和。25三、设单位负反馈系统的开环传递函数为Gk(S)=s(s+6)求(1)系统的阻尼比和无阻尼自然频率n;(2)系统的峰值时间tpx超调量。、调

6、整时间ts(=0.05);四、设单位反馈系统的开环传递函数为1/、16GK(S)(1)求系统的阻尼比和无阻尼自然频率n;峰值时间tp,(2)求系统的上升时间tp、超调量。%、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3n,阻尼比,超调量。,调整时间IS(A=0.02)六、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：G(s)=叫+1)5+2Xs2+2j+2)求：Q)试确定系统的型次V和开环增益K;(2)试求输入为r(t)=1+2t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：求：Q)试确定系统的型次V和开环增益K;(2)试求输入为r(t)=1+3t+2t2

7、B,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：c(_20K-(0.2s+1)(01s+1)求：Q)试确定系统的型次V和开环增益K;(2)试求输入为r(t)=2+5t+2t2a,系统的稳态误差。九、设系统特征方程为s4+2s3+3s2+4s+5=0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S4+6s3+12s2+IOs+3=0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2s3+4s2+6s1=0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。1G(S)=90.05s+1十三、

8、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。G(S)=100s(0.Is+1)(0.01s+1)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。10(05s+1)G(S)=s2(0.1s+1)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。R(S)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。C(S)参考答案一、单项选择题:1.D2.B3.C4.C5.C6.B7.D8.A9.D10.C11.A12.A13.B14.D15.C二、填空题负数1.相频特性2.-20_3._

9、0_4.5.O-16.S7.输出量的希望值8.oc9.虚频特性10.正弦函数11._Ii)112._反馈.13._积分14一对数坐标_15.无阻尼自然振荡频率Wn25三解：系统闭环传递函数Gb(S)=-=-b25s(56)25,+6s25s(s+6)与标准形式对比，可知wn=6rW=25故w=5,2=0.6又wd=Wn,-2=5j0.62=4wd-=0.7854-U1-0.6几(%=e17100%=e100%=9.5%31t=1飞Wn_16_四、解：系统闭环传递函数Gb(S)=JTT=,Tb-16%-4)+16x24j+16s(s4)与标准形式对比，可知2飞Wn=4,W2=16故wn=4,飞=

10、0.5又Wd=WnIc-飞2=4人X10.52=3.464故t=-=-=0.91pwj3.464-W-05几(%=eA飞21%=e7100%=16.3%t=4=25飞Wn五、解：对于上图所示系统，首先应求出其传递函数，化成标准形式，然后可用公式求出各项特征量及瞬态响应指标。1X(S)0_s(50s+4)1002X(s)100nos(50s+4)+2-s2+0.08s0.04s(50s+4)Wq=0.04与标准形式对比，可知2飞Wn=0.08On=0,2(rads)G=0.2一独_1人0.2(%=e2=e必52.7%tp=一必16.030n1-G20.2V1-0.22IGa=40M则六、解：Q）

11、将传递函数化成标准形式一、20(51)5(f1)GK(S)=”$2Xs22)乂0.5s+1X0.5j,s+I1可见，v=1,这是一个I型系统开环增益K=5;讨论初短，r(t)=1+2t,即A=1,B=2AB12c37,误差e0A3=2/3x42乂2真5-4XIX4=-12W04=53=5-12）=-600%=612-1IO=6203=612m10-6w6w3-10AAO=5120=3=3x512=1536043所以，此系统是稳定的。十一、解：（1）用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a3=2,a2=4,a=6,a0=1均大于零，且有410A3=260041=40A2=4*621=220A3=4614

12、401x21=60所以，此系统是稳定的。十二、解：该系统开环增益K=J21；有一个微分环节，即V=-1;低频渐近线通过（1,201g上）这点，即通过（1,I10）这点，斜率为20dBdec;有IS环节，对应车封ffig为W1=1o05=20，力口-20dBdeco系统对数幅频特性曲线如下所示。/dec,t1(rads)1(m)dB20dBdec10十三、&P:有一个积分环节，即V=I氐频渐近线通过(1,20IgIOO)这点,即通过(1,40)这1G，阖第d睡为-20dBdec;11)dB-20由B两/Ue惯C性环节，对应转折频率为w=2=10,w-1=100,斜率分别增加-40dBdec-1200dec20.011.(rads)OdB/dec-40dB/dec1,1dR300n,(rad