2022年机械控制工程基础练习题考试题及其答案.pdf

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1、机械控制工程基础练习题考试题及其答案1、简答题 1 、控制系统的基本要求。1) 、简述闭环控制系统的组成。测量元件 ,给定元件 ,比较元件 ,放大元件 ,执行元件 ,校正元件2) 、非最小相位系统有何特点, 与最小相位系统的区别就是什么？第二题在复平面【 s】右半平面没有极点与零点的传递函数称为最小相位传递函数,反之 ,在【s】右半平面有极点与零点的传递函数称为非最小相位传递函数。具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统,反之 ,具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统3) 、简述系统串联滞后校正网络的校正原理。此滞后校正环节就是一个低通滤波器,因为当频率高于1/T 时,增益全部下降2

2、0lgb(db), 而相位减小不多。如果把这段频率范围的增益提高到原来的增益直,当然低频段的增益就提高了。4)、简述系统超前校正网络的校正原理在对数幅频特性曲线上有20db/dec 段存在 ,故加大了系统的剪切频率Wc 、谐振频率 Wr与截止频率 Wb, 其结果就是加大了系统的带宽,加快了系统的响应速度;又由于相位超前,还可能加大相位裕度 ,结果就是增加了系统相位稳定性。5)、减小或消除系统稳态误差的措施主要有哪些？1:增大系统开环增益或扰动之前系统的前向通道增益2:在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节3:采用串级控制抑制内回路扰动。6)、简要说明比例积分微分PID 控制规律中 P、I

3、 与 D 的作用(1)比例系数 Kp直接决定控制作用的强弱,加大Kp可以减小系统的稳定误差,提高系统的动态响应速度,但Kp过大会使动态质量变坏,引起被控制量震荡甚至导致闭环系统不稳定(2)在比例的调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差,因为只要存在偏差,它的积分所产生的控制量总就是用来消除稳态误差,直到积分的直为零,控制作用才停止(3)微分的控制作用就是跟偏差的变化速度有关。2、已知控制系统的结构图如下图所示, 求: （1） 当不存在速度反馈)0(a时, 试确定单位阶跃输入动态响应过程的rt,st与%。(1)a=0 时,42G ss s,2424sss,所以0.5,2n4(2)s sa

4、 s- - R(s) C(s) E(s) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案21rnt,21pnt,21%e(2) 确定0.7时的速度反馈常数a值, 并确定ttr)(时系统的稳态误差sse。考虑内反馈时 ,242444244124s sasssa ss sas0.7,所以2440.2aa412.80.72.84sspG ses sK3、如图所示系统 ,122Gs,233Gs s1Gs2GsR s

5、E sN sC s(1)判断系统的稳定性 ; (2)求静态误差系数pk,vk,ak; (3)当系统输入为( )30.21r tttg,求系统的稳态误差 ; (4)若系统的干扰为( )0.11n ttg,求系统在输入与干扰共同作用下的稳态误差。(1)12321261566Gs GssGs Gssss有劳斯表 ,可判定第一列均大于0,所以系统稳定。(2)1201202120limlim1lim0psvsasKG s GsKsG s GsKs Gs Gs精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共

6、 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案(3)120.200.2ssssssveeeK(4)00320.1limlim0.1236ssssrssnssnnsseeeses Essss ssggg0.20.10.1ssssrssneee4、已知系统结构图如下图所示,化简系统结构图 ,求出系统的传递函数C(s)/R(s)。R(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)C(s)5、化简系统结构框图 , 并求 C sR s 与 C sN s 。1Gs2G s3Gs1HsR sC sN s2Gs4Gs3GsR sC sN s2Gs6、求下图所示系统的传递

7、函数0iUsUs 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案K0R1R2R2C0UsiUsK1R2R2C0UsiUs1C7、求下图力学模型的传递函数s。ix t为输入位移 ,oxt为输出位移。1f2f1K2Kixox8、已知单位反馈的最小相位系统,其开环对数幅频特性如下图所示,试求(1)开环传递函数 ; (2)计算系统的相位裕度 ,并判断系统的稳定性 ; (3)若将其对数频率特性曲线向右平移十倍频程,

8、试讨论对系统性能的影响。(华南理工考试题 ) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案解:(1)设1211KG ss TsT s,由图可知 ,1210,0.05TT20lg0,10=10kdbkQ传递函数为101010.051G ssss(2)22101110010.051ccccQgg(近似计算 ) 18018090arctan10arctan0.052.91cccG joooo所以 ,系统稳定。(

9、3)右移十倍频程 ,可得10010.0051G ss ss, 10,18018090arctanarctan0.0052.91ccccGjooooQ相角裕度不变 ,截止频率扩大10 倍,系统响应速度加快。9、设系统开环传递函数为:515KGss ss,作出系统的开环幅频与相频特性曲线 ,并判断系统的稳定性。10、设电子心率起搏器系统如下图所示:(南航考试题 ) R sE s0.051Ks1s期望心跳实际心跳电子起搏器心脏其中,模拟心脏的传递函数相当于一纯积分器,试求: （1） 若0.5对于最佳响应 ,问起搏器的增益 K 为多大？（2） 若期望心速为60 次/min,并突然接通起搏器 ,问 1s

10、 后实际心速为多大？瞬时最大心速为多大？（3）10、220,0.0512020kKG ssssssK（4）(1)20.5,220,20,20nnK K精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案（5）(2)240020400sss,闭环极点 ,1,21010 3sj（6）脉冲响应10cos10 3sin10 3th tetjt（7）阶跃响应1006060 1ttc th t dte160.0029/ mi

11、nc次（8）p2t0.181 s1n, 21%e16.5%最大心率60 1 16.5%69.9次。11、系统方框图如下图所示。N(s)cGsnGsiXsE s+_+1G s2GsHsoXs求:(1) 输出对指令信号的传递函数oiXsXs; (2)输出对扰动信号的传递函数oXsN s; (3)要消除扰动对系统的影响,cGs应如何选取。、解 :(1)012121iXsGs GsXsGs Gs H s(2)210121nciGsGsG s GsXsNsG s Gs H sggg(3)1ncGsGsGs,可以消除扰动对系统的影响12、根据系统图 ,及所对应的阶跃响应曲线 ,确定系统质量 M、阻尼系数

12、C 与弹簧刚度 K 的数值。 (武汉科技考试题 ) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案MKCf=300Nxx1.0Mp=0.0950.2t/s12、解 :2X s1F smscsks21pMe0.095,0.6ts0300limctlims C s1,K300Kcgp2t0.2 s1n,19.6nKc,m2 K mng,求得 :c18.36,m0.7813、控制系统方块图如下图所示。(中科院考试

13、题 ) R(s)K10.251ssY(s)tKs（1） 确定就是闭环系统稳定的参数KKt 的取值范围 ; （2） 若要求 :系统的最大超调量为10%,调整时间为 1、5 秒(5%的误差带 ),试确定参数 K 与 Kt 的值。13、解 :(1)由结构图求闭环传递函数,应用劳斯判据K Kt1 (2)由超调量求,由调节时间求n,对比传递函数标准型求得K 及 Kt。14、(南航考试题 )系统结构如图所示 ,( )(1)KG ss Ts, 定义误差( )( )( )e tr tc t。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - -

14、- - - -第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案试求:(1)若希望 (a)图中,系统所有的特征根位于s平面 s=-2的左侧 ,且阻尼比为 0、5,求满足条件的 K、T 的取值范围。(2)求(a)图中系统的单位斜坡输入下的稳态误差。(3)为了使稳态误差为零 ,让斜坡输入先通过一个比例微分环节,如图 (b)中所示,试求出合适的 K0值。R(s)G(s)C(s)R(s)C(s)01K sG(s)(a)(b)14、解 :(1)由劳斯稳定判据求得。1ss2(2)sse1 K(3)02Ts1KKER sC ss TssKs0sss001K

15、KelimsEs0KK1 K15、设单位负反馈系统开环传递函数为210( )4100kGss ss。(武汉科技考研题 ) 求(1)写出系统开环幅频、相频特性表达式; (2)绘制系统开环对数幅频特性(渐近线 )与相频特性 ; (3)确定该系统的相位穿越频率,并判断系统的稳定性。16、某单位负反馈系统的开环传递函数为1KG ss Ts,已知在正弦输入信号sin2r tt作用下 ,系统的稳态输出为sin 22ssctt,试确定系统单位阶跃响应的超调量与调整时间。(电子科大 ) 、解 :由开环传递函数G(s)得2TKsssK,j21,j222K1,K4T0K4T4,K=2,T=0.5,=0.5,2ra

16、d sn精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案进而求21pMe16.3%,s3t3 sn17、(1)已知一最小相位系统开环的对数幅频特性如下图所示。试写出系统开环传递函数 G(s),计算相位裕度与增益裕度h。(2)若系统原有的开环传递函数为2100 10.1sG ss,而校正后的对数幅频特性正如下图 ,求串联校正装置的传递函数。(东北大学 ) /LdB40-40dB/dec-20dB/dec-40d

17、B/declg1410017、解 :(1)系统开环传递函数12221Ks1K Ts14G s1sTs1ss1100120lg40lg40,100KdBK21004()11cccAg,25c18066.9coo, 增益裕量为(2)校正前开环传递函数为2100 10.1sG ss前校正后的开环传递函数为2100 0.2510.011sG sss后所以 ,0.2510.011 0.11csGGsGss后前精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - -

18、 机械控制工程基础练习题考试题及其答案18、设单位负反馈系统的开环传递函数为:k( )( )(1)G S H Ss s,要求设计串联无源超前校正网络Gc(S),使校正后系统满足下列指标: 1) 响应ttr)(时的稳态误差 ess=0 、 05,;2) 相角裕度45;3) 截止频率 c7、5radS-1。确定 K 值,求校正网络传递函数。18、解 :由10.05,20ssvveKKK201G s H ss s,14.47crad sg18090arctan12.61cooo选取18mcrad sg20lg10.110lg10.110.24ccLG jdBadBa10.039mTa200 0.41

19、10.4110.39110.391csaTssaGsGsTsss ss18062.445cGjooo满足设计要求19、下图中 ABC 就是未加校正环节前系统的Bode 图,GHKL 就是加入某种串联环节校正后的 Bode 图。试求:(1)加入的就是哪种校正方式 ,写出该校正环节的传递函数; (2)证明系统的开环增益就是K=100。ABCGHKL0.02-20dB/dec-60dB/dec-40dB/dec110dB10019、(1)由于校正后高频增益下降,因此就是相位滞后校正,校正装置传递函数为: 1150110.02cssGsss精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -

20、 - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案(2)这就是一个I 型系统 ,其低频段对数幅频特性20lgKL,当K时, 0dBL,所以 K=100 。20、闭环离散系统如下图所示,试求其闭环脉冲传递函数z。R sE sEs1Es1EsC s1Gs2GsH sCs*1211*1112C sEs GsE sEs G sEsEs GsC sEs Gs GsggQggg*12E sR sH s C sR sEs Gs Gs H sggg*12EsRsEs Gs G Hsgg

21、*12*12121211RsEsGs G HsRs Gs GsCsEs Gs GsGs G Hsgggggg精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案1、根据控制系统元件的特性, 控制系统可分为( B )。A、反馈控制系统与前馈控制系统 B、线性控制系统与非线性控制系统C、定值控制系统与随动控制系统 D、连续控制系统与离散控制系统2、开环系统与闭环系统最本质的区别就是( A )。A、开环系统的输出对系

22、统无控制作用,闭环系统的输出对系统有控制作用B、开环系统的输入对系统无控制作用,闭环系统的输入对系统有控制作用C、开环系统不一定有反馈回路,闭环系统有反馈回路D、开环系统不一定有反馈回路,闭环系统也不一定有反馈回路3、一阶系统的阶跃响应( D )。A、当时间常数T 较大时有超调 B、当时间常数T 较小时无超调C、输入信号幅度大时有超调 D、无超调4、某系统的传递函数为52G ss,则该系统的单位脉冲响应函数为( B )。A、5t B、25teC、25teD、5t5、一系统的传递函数为1KTs,则该系统时间响应的快速性( C )。A、与 K 有关B、与 K 与 T 有关C、与 T 有关D、与输入

23、信号大小有关6、二阶系统的传递函数2221G sKss,当 K 增大时 ,其( C )。A、固有频率n增大 ,阻尼比增大B、固有频率n增大 ,阻尼比减小C、固有频率n减小 ,阻尼比减小D、固有频率n减小 ,阻尼比增大7、二阶系统的极点分别为120.5,4ss,系统增益为5,则其传递函数为( C )。A、50.5 (4)ssB、20.5 (4)ssC、100.5 (4)ssD、50.5 (4)ss8、单位反馈开环传递函数为22354ss,则其闭环系统的,n分别为 ( C )。54525252ABC2D63612623、 ，、 ，、，、 ，9、非最小相位放大环节的频率特性相位移为( A )。A.

24、-180B.0C.90D.-90 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案10、0 型系统对数幅频特性的低频段渐近线斜率为( D ) A. -60(dB/dec) B. -40(dB/dec C. -20(dB/dec) D.0(dB/dec) 11、闭环系统跟轨迹的条数就是( D ) A、 n 、 B、 m、 C、 n-m D、n、m中的大者12、系统的单位脉冲响应为( )0.1w tt,则系统的

25、传递函数为 ( A ) A、20.1sB、0.1sC、21sD、1s13、设一阶系统的传递函数为325s,则该系统时间常数与放大增益为( C ) A、2 3 B、322C、2 355D、532214、一阶系统的传递函数为7( )2G ss,若系统容许误差为2% ,则系统的调整时间为 ( B ) A、8 B、2 C、7 D、3、515、已知系统开环频率特性的Nyquist 图如左图 ,可判断系统型别就是 ( C ) A、0 型B、型C、型D 无法确定16、传递函数22132sss的零点与极点及比例系数分别就是( D ) A、零点为 0、5,极点为 -1、-2,比例系数为 1。B、零点为 0、5,

26、极点为 -1、-2,比例系数为 2。C、零点为 -0、5,极点为 -1、-2,比例系数为 1。D、零点为 -0、5,极点为 -1、-2,比例系数为 2。17、关于频率特性与传递函数的描述,错误的就是 ( D ) A、都就是系统的数学模型B、都与系统的初始状态无关C、与单位脉冲响应函数存在一定的数学关系D、与系统的微分方程无关18、跟轨迹渐近线的条数为 ( C ) A、n B、m C、n-m D、n+m 19、下列系统或过程中 ,不存在反馈的有 ( C ) =精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第

27、13 页，共 14 页 - - - - - - - - - - 机械控制工程基础练习题考试题及其答案A、抽水马桶B、电饭煲C、并联的电灯D、教学过程20、以下环节中可以作为相位超前环节的就是( A ) A、211csGssB、21331csGssC、131csGssD、1221csGss21、已知系统的相位裕度为45o,则( C ) A、系统稳定B、系统不稳定C、当其幅值裕度大于0 分贝时系统稳定D、当其幅值裕度小于或等于0 分贝时系统不稳定22、 对于传递函数为1101G ss与2131Gss的两个系统 ,( A ) A、系统 1 的带宽宽 ,响应速度快B、系统 1 的带宽宽 ,响应速度慢C

28、、系统 2 的带宽宽 ,响应速度快D、系统 2 的带宽宽 ,响应速度慢23、已知系统单位脉冲传递函数为12zG zzz,其单位脉冲响应为y nT为:( A ) A、00,1,23,37,415,yy TyTyTyTLB、00,1,23,35,415,yy TyTyTyTLC、00,1,23,35,415,yy TyTyTyTLD、00,1,21 3,31 5,41 15,yy TyTyTyTL24 、 若 线 性 离 散 系 统 为 三 阶 系 统 , 其 闭 环 极 点 投 影 到平 面 为1,0.020.06j,则系统( C ) A、稳定B、不稳定C、临界稳定D、稳定与否取决于采样周期精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - - -