3機械控制工程基礎復習題及參考答案1

1、、單項選擇題1、某二階系統(tǒng)阻尼比為0,則系統(tǒng)階躍響應為B、126、有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為U1（t）與 U2（t）時，輸出分別為y1（t）與 y2（t）。當輸入為a1U1（t）+a2U2（t）時（a1,a2為常數）,輸出應為A、增加C、不變9.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數，就是在零初始條件下A.系統(tǒng)輸出信號與輸入信號之比B.系統(tǒng)輸入信號與輸出信號之比C.系統(tǒng)輸入信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比D.系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換之比10.余弦函數 cost的拉氏變換就是A、1sB、2 2sCsD、1C、2 2ss11、微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移B（3A、90 B、-90 C、 0 D

2、、-18012、 II 型系統(tǒng)開環(huán)對數幅頻漸近特性的低頻段斜率為A、-40（dB/dec）B、-20（dB/dec）C、0（dB/dec）D +20（dB/dec）A、發(fā)散振蕩C、 衰減振蕩K2.一階系統(tǒng) G（s）=的時間常數Ts+ 1A.越長C.不變3.傳遞函數反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能A、輸入信號C、系統(tǒng)的結構參數4. 慣性環(huán)節(jié)的相頻特性（），當A.-270 C.-90 B、 單調衰減D、 等幅振蕩T 越小，則系統(tǒng)的輸出響應達到穩(wěn)態(tài)值的時間B.越短D.不定,它與下列哪項因素有關？B、初始條件D、輸入信號與初始條件時,其相位移（）為5.設積分環(huán)節(jié)的傳遞函數為1G（s）=-,則其頻率特性幅值sM()

3、=D、A、a y（t）+y2（t）C、a1y1（t）-a2y2（t）7.拉氏變換將時間函數變換成A.正弦函數B、ay(t)+a2y2(t)D、y1(t)+a2y2(t)8.二階系統(tǒng)當 0 1 時,如果減小B. 單位階躍函數D.復變函數,則輸出響應的最大超調量%將B、減小13. 令線性定常系統(tǒng)傳遞函數的分母多項式為零，則可得到系統(tǒng)的A代數方程B.特征方程C.差分方程D.狀態(tài)方程14、 主導極點的特點就是A、距離實軸很遠B、距離實軸很近C、距離虛軸很遠D、距離虛軸很近15. 采用負反饋連接時,如前向通道的傳遞函數為G(s),反饋通道的傳遞函數為H(s),貝淇等效傳遞函數為D.G(s)1 G(s)H

4、(s)二、填空題：1.線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數關系稱為2. 積分環(huán)節(jié)的對數幅頻特性曲線就是一條直線，直線的斜率為_ _dB / dec。3. 對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性_快速性與準確性。4. 單位階躍函數 1(t)的拉氏變換為 _ 。5. 二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比E的范圍。6當且僅當閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實部都就是_ _ 時,系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。7系統(tǒng)輸出量的實際值與 _ 之間的偏差稱為誤差。8、在單位斜坡輸入信號作用下,0 型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ess=_。9、_設系統(tǒng)的頻率特性為G(j ) R(j ) jI(),則

5、I ()稱為_。10、 用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號就是 _。11、 線性控制系統(tǒng)最重要的特性就是可以應用 _原理,而非非線性控制系統(tǒng)則不能。12、 方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接與_ _ 連接。13、 分析穩(wěn)態(tài)誤差時，將系統(tǒng)分為 0 型系統(tǒng)、I 型系統(tǒng)、II 型系統(tǒng)，這就是按開環(huán)傳遞函數 的_ _=環(huán)節(jié)數來分類的。14、 用頻率法研究控制系統(tǒng)時,采用的圖示法分為極坐標圖示法與 _ 圖示法。15、 決定二階系統(tǒng)動態(tài)性能的兩個重要參數就是阻尼系數E與 _。求(1)系統(tǒng)的阻尼比Z與無阻尼自然頻率3n四、設單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為整時間ts( =0、02)。G(s

6、)1 G(s)B.11 G(s)H(s)G(s)1 G(s)H(s)三、設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為Gk(s)25s(s 6)(2)系統(tǒng)的峰值時間tp、超調量b%、調整時間ts( =0、05)；GK(S)16s(s 4)(1) 求系統(tǒng)的阻尼比Z與無阻尼自然頻率(2) 求系統(tǒng)的上升時間tp、超調量b%、五、某系統(tǒng)如下圖所示,試求其無阻尼自然頻率3n；調整時間ts( =0、02);。on,阻尼比Z,超調量b%,峰值時間tp,調六、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數如下G (s)20(s 1)GK(s)2s(s 2)(s 2s 2)求:(1)試確定系統(tǒng)的型次 v 與開環(huán)增益 K;(2)試求輸入為r

7、(t) 1 2t時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。七、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數如下：求:(1) 試確定系統(tǒng)的型次 v 與開環(huán)增益 K;(2)試求輸入為r(t) 1 3t 2t2時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。八、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數如下：試確定系統(tǒng)的型次 v 與開環(huán)增益 K;試求輸入為r(t) 2 5t 2t2時,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。九、設系統(tǒng)特征方程為s42s33s24s 50試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。十、設系統(tǒng)特征方程為432s46s312s210s 3 0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。十一、設系統(tǒng)特征方程為2s34s26s 10試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別該系

8、統(tǒng)的穩(wěn)定性。十二、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數如下，試繪制系統(tǒng)的對數幅頻特性曲線。GK(S)100s(s 2)GK(S)20(0.2s 1)(0.1s 1)求：(1)G(s)0.05s 1十三、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數如下,試繪制系統(tǒng)的對數幅頻特性曲線。G(s)100s(0.1s 1)(0.01s 1)十四、設系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數如下,試繪制系統(tǒng)的對數幅頻特性曲線。10 0.5s 1s20.1s 1卜五、如下圖所示,將方框圖化簡，并求出其傳遞函數。六、如下圖所示,將方框圖化簡,并求出其傳遞函數。十八、如下圖所示,將方框圖化簡,并求出其傳遞函數。參考答案、單項選擇題1、D2、B3、C4、C5、C6、B7、D8 、A

9、9、D10、C11、A12、A13、B14、D15、C、填空題R(S)C十七、如下圖所示,將方框圖化簡，并求出其傳遞函數。11.相頻特性 2. 20_ 3._ 0 _ 4.-S10、5.016. 負數 7.出量的希望值 8.反饋12、13、9._虛頻特性積分14、正弦函數11、疊加對數坐標 15、無阻尼自然振蕩頻率w25三、解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數與標準形式對比，可知故Wn5WdWn12四、tp0.785Wd4% eL 100%ts解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數與標準形式對比，可知故Wn4wdwn1tPwd3.464tsS(S6)S(S2Wn6,GB(S)0.651 0.620.6GB(S)2Wn0.525

10、S(S6)2525S26S25100%166)2Wn259.5%S(S4)S(S4) w2n4. 1 0.523.4640.91100%Wn解：對于上圖所示系統(tǒng)特征量及瞬態(tài)響應指標。五、X。SXiS與標準形式對比16S(S4) 16162S4S16160.5e1 0.52100%16.3%,首先應求出其傳遞函數，化成標準形式,然后可用公式求出各項100s50s 4-100二1 0.02S50S41002S50S4 2S0.08S0.04,可知2 Wn0.082wn0.04in0.2 rad/ s0.20.2T1 0.252.7%- -16.03S0.2 0.22tsn六、解:GK(S)100

11、S0.2 0.2將傳遞函數化成標準形式20(S1)S(S2)(S2可見,v = 1,這就是一個開環(huán)增益 K= 5;討論輸入信號，r(t)5(s 1)2S2)S(0.5S1)(0.5S2I型系統(tǒng)1 2t,即 A= 1,B = 2A B1 KpKV七、解：(1)將傳遞函數化成標準形式10050根據表 34,誤差essS1)0 0.40.4GK(S)S(S2)S(0.5S1)I可見,v = 1,這就是一個 開環(huán)增益 K= 50;討論輸入信號，r(t)型系統(tǒng)根據表 34,誤差ess1 3tA1 Kp22t,即 A= 1,B = 3,C=2B CKVKa131500 0.06八、解:(1)該傳遞函數已經

12、為標準形式 可見,v = 0,這就是一個 0 型系統(tǒng) 開環(huán)增益 K= 20;(2)討論輸入信號，r(t)根據表 34,誤差ess2 5tA1 Kp22t,即 A= 2,B = 5,C=2KV221九、解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別2(12)5 4 1460 0C 25Ka 1200,a4=1,a3=2,a2=3,a1=4,a0=5 均大于零,且有12 0i00所以，此系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別，a4=1,a3=6,a2=12,a1=10,a0=3 均大于零，且有61210124所以，此系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。十一、解:(1)用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據判別，a3=2,a2=4,a

13、1=6,a0=1 均大于零，且有2 1 221有一個微分環(huán)節(jié)，即 v = 1;低頻漸近線通過(1,20lg)這點，即通過(1, 10)這點，V10斜率為 20dB/dec;系統(tǒng)對數幅頻特性曲線如下所示。20 dB / dec十、100121 1062 01210 66 3 10 1 10 512033 5121536014 4 03所以，此系統(tǒng)就是穩(wěn)定的。12 16 0十二、解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K=；0;有一個慣性環(huán)節(jié)，對應轉折頻率為w1120,斜率增加20dB/dec。0.05L( )/dB/ dec/(rad/s)20 dB / dec10/(rad/s)十三、(b)：該系統(tǒng)開環(huán)增益有一個積分環(huán)節(jié)，即 v = 1；低頻漸近線通過(1,20lg100)這點，即通過(1,40)這點斜率為L(/2!B/dec;L( )/dB00/(rad/s)0.1100 /(rad/s)10300 /(rad/s)40 dB / dec20 dB/dec40 dB/dec20dB/dec十四、解：該系統(tǒng)開環(huán)增益 K= 10;有兩個積分環(huán)節(jié)，即 v = 2,低頻漸近線通過（1,20lg10） 這點，即通過（1,20） 這點斜率為 -40dB/dec;卜五、解:C(s)有兩個慣性環(huán)節(jié)，對應轉