2022年机械控制工程基础复习题及参考答案 .pdf

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1、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0，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)=1+TsK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)(，当时，其相位移)(为 A-270B-180C-90 D05设积分环节的传递函数为G(s)=s1，则其频率特性幅值M()= A. KB. 2KC. 1D. 216. 有一线性系统，其输入分别为u1(

2、t) 和 u2(t) 时，输出分别为y1(t) 和 y2(t) 。当输入为a1u1(t)+a2u2(t) 时(a1,a2为常数 ) ，输出应为 A. a1y1(t)+y2(t) B. a1y1(t)+a2y2(t) C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y1(t)+a2y2(t) 7拉氏变换将时间函数变换成 A正弦函数B单位阶跃函数C单位脉冲函数 D复变函数8二阶系统当01 时，如果减小，则输出响应的最大超调量%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

3、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cost的拉氏变换是 A.s1B.22sC.22ssD. 22s111. 微分环节的频率特性相位移( )= 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页2 A. 90 B. -90C. 0 D. -18012. II型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. 0(dB/dec) D. +20(dB/dec) 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

4、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(s) ，反馈通道的传递函数为H(s) ，则其等效传递函数为 A) s(G1)s(GB) s(H) s(G11C) s(H) s(G1)s(GD) s(H) s(G1) s(G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_ _dB dec。3 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。4单位阶跃函数1（t

5、）的拉氏变换为。5二阶衰减振荡系统的阻尼比的范围为。6当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是_ _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)(jI)j (R)j (G，则)(I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_ _。11. 线性控制系统最重要的特性是可以应用_ _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、 II型系统，这是按开环传递函数

6、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和_ 。三、设单位负反馈系统的开环传递函数为)6(25)(sssGk精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页3 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tp、超调量、调整时间tS( =0.05) ；四、设单位反馈系统的开环传递函数为（ 1）求系统的阻尼比 和无阻尼自然频率n；（ 2）求系统的上升时间tp、 超调量、调整时间tS( =0.02) ；

7、 。五、某系统如下图所示，试求其无阻尼自然频率n，阻尼比， 超调量， 峰值时间pt，调整时间st( =0.02) 。六、已知单位负反馈系统的开环传递函数如下：)22)(2()1(20)(2ssssssGK求： (1) 试确定系统的型次v 和开环增益K；（2）试求输入为ttr21)(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：)2(100)(sssGK求： (1) 试确定系统的型次v 和开环增益K；（2）试求输入为2231)(tttr时，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：)11 .0)(12 .0(20)(sssGK求： (1) 试确定系统的型次v 和开

8、环增益K；（2）试求输入为2252)(tttr时，系统的稳态误差。)4(16)(sssGK精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页4 九、设系统特征方程为05432234ssss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0310126234ssss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0164223sss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。105. 0101)(sssG十三、设系统开环传

9、递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。)101.0)(11.0(100)(ssssG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。11.015.0102ssssG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。一一H1G1G2H2R(S) C(S) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页5 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。参考答案一、单项选择题：1. D 2.B 3.C 4.C 5.

10、C 6. B 7.D 8.A 9.D 10.C 11. A 12.A 13.B 14.D 15.C 二、填空题：1相频特性 2 20_ 3 _ 0 _ 4s1 510 6 负数7输出量的希望值 89虚频特性10. 正弦函数11. _叠加 _ 12. _反馈_ 13. _积分 _ 14. _对数坐标 _15. 无阻尼自然振荡频率wn 三、 解：系统闭环传递函数2562525)6(25)6(251)6(25)(2sssssssssGB与标准形式对比，可知62nw，252nw故5nw，6.0又46. 015122ndww一十G4G1G2H2R(S) C(S) G3一一G1G3R(S) C(S) G2

11、H1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页6 785.04dpwt13%5.9%100%100%226 .016.01nswtee四、 解：系统闭环传递函数1641616)4(16)4(161)4(16)(2sssssssssGB与标准形式对比，可知42nw，162nw故4nw，5.0又464. 35 .014122ndww故91.0464.3dpwt24%3.16%100%100%225. 015 .01nswtee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

12、。04. 008. 02245010002. 045010014501002sssssssssXsXio与标准形式对比，可知08.02nw，04.02nwststeesradnsnpn1002.02.04403.162.012.01%7.52%2.0/2.0222.012.0122精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页7 六、 解： （1）将传递函数化成标准形式)15 .0)(15 .0()1(5)22)(2()1(20)(22sssssssssssGK可见， v1，这是一个I 型系统开环增益K5；（2）讨论输入信号，

13、ttr21)(，即 A1，B 2 根据表 34，误差4 .04.0052111VpssKBKAe七、 解： （1）将传递函数化成标准形式)15.0(50)2(100)(sssssGK可见， v1，这是一个I 型系统开环增益K50；（2）讨论输入信号，2231)(tttr，即 A1，B3，C=2 根据表 34，误差06.0002503111KaCKBKAeVpss八、解： （1）该传递函数已经为标准形式可见， v0，这是一个0型系统开环增益K20；（2）讨论输入信号，2252)(tttr，即 A2，B 5，C=2 根据表 34，误差212020520121KaCKBKAeVpss九、 解：用劳斯

14、 - 赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5 均大于零，且有5310042005310042402102413220124145224323精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页8 060)12(5534所以，此系统是不稳定的。十、 解：用劳斯 - 赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3 均大于零，且有3121001060031210010640610621011262051210110366101263015365123334所以，此系统是稳定的。十

15、一、 解： （1）用劳斯 - 赫尔维茨稳定判据判别，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1 均大于零，且有140062014306121044164022126404321所以，此系统是稳定的。十二、 解：该系统开环增益K101；有一个微分环节，即v 1；低频渐近线通过（1，20lg101）这点，即通过（1，10）这点，斜率为20dB/dec ；有一个惯性环节，对应转折频率为2005. 011w，斜率增加 20dB/dec 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页9 系统对数幅频特性曲线如下所示。十三、 解：该系统开环

16、增益K100；有一个积分环节，即v1；低频渐近线通过（1，20lg100 ）这点，即通过（1，40）这点斜率为 20dB/dec ；有两个惯性环节，对应转折频率为101 .011w，10001.012w，斜率分别增加20dB/dec 系统对数幅频特性曲线如下所示。十四、 解：该系统开环增益K10；有两个积分环节，即v2，低频渐近线通过（1，20lg10 ）这点，即通过（1，20）这点斜率为 -40dB/dec ；有一个一阶微分环节，对应转折频率为25 .011w，斜率增加20dB/dec 。有一个惯性环节，对应转折频率为101.012w，斜率增加20dB/dec 。系统对数幅频特性曲线如下所示

17、。十五、 解：/ decL()/dB20 dB / dec10L( )/dB20 dB / dec1050 /(rad/s) /(rad/s) /(rad/s) /(rad/s)0 dB / decL( )/dB 20 dB / dec 40 dB / dec0.1100 60 dB / decL( )/dB 20 dB/dec 40 dB/dec300 /(rad/s) 80 dB/dec(b)(c)(e)(f )00 /(rad/s)11000-10 1 20 L()/dB-20 dB / dec-40 dB / dec10100-60 dB / dec(rad/s)0140精选学习资料

18、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页10 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页11 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页12 十六、 解：一一H1/G2G1G2H2R(S) C(S) 一H1/G2G1R(S) C(S) G21+ G2H2一H1/G2R(S) C(S) G1G21+ G2H2R(S) C(S) G1G21+ G2H2+G1H1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页13 十七、 解：十八、 解：一一G1G3H1R(S) C(S) G2H1一H1G3R(S) C(S) G1G21+ G2H1R(S) C(S) G1G2G31+ G2H1+ G1G2H1一H1G1R(S) C(S) G4+ G2G3R(S) C(S) 一H1G1(G4+ G2G3) R(S) C(S) G1(G4+ G2G3) 1+ G1H1(G4+ G2G3) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页