歷年機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試題及答案

1、全國 2002 年 10 月自學(xué)考試 機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試卷一、單項(xiàng)選擇題 (在每小題的四個(gè)備選答案中選出一個(gè)正確答案，并將其號(hào)碼填在題干的括號(hào)內(nèi)。每小題 共 30 分 )1.控制工程主要研究并解決的問題之A. 系統(tǒng)已定，B.系統(tǒng)已定，C.系統(tǒng)已定，D.系統(tǒng)不定，2.f(t) 如圖所示是輸入不確定，求系統(tǒng)的輸出 輸入已知，求系統(tǒng)的輸出 規(guī)定系統(tǒng)的輸入 輸入已知，求出系統(tǒng)的輸出(響應(yīng))(響應(yīng) )則 L f(t) 為 ()A.1-2t es2B.-2se-2ssC.1 -2sD.1 -tseess3.已知F(s)=1 ，則L-1F(s)為()s(s 1)4.已知F(s)=L f(t) ，若F(s)=

2、1=2,則 f(t)| t=?( )s 2s 11A.25.下列系統(tǒng)中為線性系統(tǒng)的微分模型為：B.11C.3(D.01.5 分，2d2x0(t)dx0(t) 2 dxi(t)A.160212( 0 )2 x0(t) dxi(t)dt2 dt dt2 d x 0(t)dx0(t)B.160212 024x0(t) xi (t)dt2 dt2d2x 0(t) 2dx0(t)C.16( 02 )2 12 0 dt2dt 24x0(t) xi (t)D.16 d2x02(t) etdt212 dxd0t(t ) 24ln(t) x0(t) xi(t) dt6.對(duì)于定常控制系統(tǒng)來說， ( ) A.表達(dá)系

3、統(tǒng)的微分方程各項(xiàng)系數(shù)不隨時(shí)間改變 B.微分方程的各階微分項(xiàng)的冪為1C.不能用微分方程表示D.系統(tǒng)總是穩(wěn)定的7.系統(tǒng)方框圖如圖所示，則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為A. G(S)H(S)A. 1 G(S)H(S)C. 1+G(S) ·H(S)( )G(S) H(S) B.1 - G(S)G(S)D.1 G(S)H(S)8.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為(s 0.5)(s 4) ,則系統(tǒng)增益為 ( )A.10 B.0.59.若系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為C.4 D.5e-2t+2e-t，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： ( )12A.s 2 s 110.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為B. s2 2s 1 5C.s12e 2sD.s1A.極

4、點(diǎn)B.極點(diǎn)C.極點(diǎn) D.極點(diǎn)系統(tǒng)的零極點(diǎn)為 ( (s 1)(s 2)s1=-1, s2=-2, 零點(diǎn) s3=5s1=1, s2=2 s1=-1, s2=-2 s1=1, s2=2, 零點(diǎn) s3=-511.下列信號(hào)中，哪個(gè)用來定義二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo) A.單位階躍12.系統(tǒng)如圖B.單位脈沖，其穩(wěn)態(tài)誤差定義為 (C.單位斜坡)D.單位正弦A.e ss= lim SG(S)B.ess= lim te(t)sC.ess= lim e(t)tD.ess= lim e(t)t013.某系統(tǒng)傳函數(shù)為G(s)= k ，則轉(zhuǎn)角頻率為 s1A.14. 控制系統(tǒng)中 (A.系統(tǒng)型次越高，B.系統(tǒng)型次越高，C.系統(tǒng)階

5、次越高，D.系統(tǒng)階次越高，15.在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，穩(wěn)定性判斷 ( ) A. 不必判斷B. 絕對(duì)必要)增益增益增益B.C.k/D.kK 越大，系統(tǒng)穩(wěn)定誤差越大K 越大，系統(tǒng)穩(wěn)定誤差越小K 越大，系統(tǒng)穩(wěn)定誤差越小穩(wěn)態(tài)誤差越大C.有時(shí)是必要的D.根據(jù)系統(tǒng)而定16.系統(tǒng)的正弦響應(yīng)是指 ( )A.不論輸入為何種信號(hào)，輸出都為正弦時(shí)的情況B.對(duì)系統(tǒng)輸入一系列不同頻率正弦信號(hào)時(shí)，輸出的響應(yīng)變化情況C.對(duì)系統(tǒng)輸入一個(gè)固定的頻率正弦信號(hào)時(shí)，輸出的響應(yīng)變化情況D.對(duì)系統(tǒng)輸入一系列幅值不同的正弦信號(hào)時(shí)，輸出的響應(yīng)變化情況17.勞斯判據(jù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷時(shí)是針對(duì) ( )A.閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C.閉環(huán)系統(tǒng)中的開環(huán)

6、傳遞函數(shù)的特征方程18.為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性裕量，可以 (A.減小系統(tǒng)的增益C.減小輸入信號(hào)B.開環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)D.閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程)B.增大系統(tǒng)的增益D.使用開環(huán)系統(tǒng)19.所謂校正 (又稱補(bǔ)償 )是指 ( A. 加入 PID 校正器 C.使系統(tǒng)穩(wěn)定)B.在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)或改變某些參數(shù)D.使用勞斯判據(jù)20.二階振蕩環(huán)節(jié) G(s)= 2 n 2 的幅頻特性( s2 2 n s2nA. 越大，諧振峰越高C.n 越小，諧振峰越高、填空題 (每空 0.5分，共 10 分)B.越小，諧振峰越高D. n越大，諧振峰越高21. 閉環(huán)系統(tǒng)是指系統(tǒng)的 對(duì)系統(tǒng)有控制作用，或者說，系統(tǒng)中存在 的回路。22.

7、 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)基于以下幾個(gè)要求： 性、 性、 性和 性。23. 傳遞函數(shù)通過 與 之間信息的傳遞關(guān)系，來描述系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)特征。24. 系統(tǒng)在外加激勵(lì)作用下，其 隨 變化的函數(shù)關(guān)系稱為系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)。25. 頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì) 輸入的 。26. 若系統(tǒng)傳遞函數(shù) G（S）的所有 均在 S平面的 ，則系統(tǒng)稱為最小相位系統(tǒng)。27. 一個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的必要和充分條件是，其特征方程的所有的根都必須為 或 。也即穩(wěn)定系統(tǒng)的全部根 Si 均應(yīng)在復(fù)平面的 。28. PID 校正器是能夠?qū)崿F(xiàn) P， I 和 D控制作用的校正器。三、簡答題 （每小題 5 分，共 20分）29. （5 分 ）什么是反饋 （包括正反饋和負(fù)反

8、饋 ）?什么是閉環(huán)控制系統(tǒng) ?30. （5 分）單位反饋系統(tǒng)的前向通道傳遞函數(shù)為Gk（s）=，a、 b、 c為大于 0 的常數(shù)。s（bs 1）（cs 1）（1）試寫出靜態(tài)誤差系數(shù) Kp、Kv和 Ka。（2）當(dāng)系統(tǒng)輸入為單位斜坡函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)有無穩(wěn)態(tài)誤差，若有為何值31. （5 分 ）簡述系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的概念 ?何為相位裕量 ?（畫圖說明 ）32. （5 分 ）串聯(lián)相位超前校正時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)作了何種改善?簡述原理。四、計(jì)算題 （共 40 分）33. （6 分 ）某系統(tǒng)方框圖如下，求使系統(tǒng)穩(wěn)定的f 值范圍。34. （6 分）寫出圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并寫出系統(tǒng)的n 和。35. （6 分 ）化簡下列方框圖，

9、并寫出傳遞函數(shù)。36. （6 分 ）某系統(tǒng)如圖（單位階躍輸入 ）1037.（8 分 ）設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)= (2s 1)(s 1)試求該系統(tǒng)的峰值時(shí)間、最大超調(diào)量試求閉環(huán)的 Mr, r 和 d1000( s 1)38.（8 分 ）已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 G（s）=10 ss s( 1)( 1)2 100（1）試畫出傳遞函數(shù)對(duì)應(yīng)的漸近線幅頻特性曲線；（2）試畫出相應(yīng)的近似相頻特性曲線；（3）系統(tǒng)是否穩(wěn)定，為什么 ?全國 2001年 10 月機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試題課程代碼： 02240第一部分 選擇題、 單項(xiàng)選擇題（本大題共 30 小題，每小題 1 分，共 30 分）在每小題列出的

10、四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題 目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。1. 開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)最本質(zhì)的區(qū)別是（ A ）A. 開環(huán)系統(tǒng)的輸出對(duì)系統(tǒng)無控制作用，閉環(huán)系統(tǒng)的輸出對(duì)系統(tǒng)有控制作用B. 開環(huán)系統(tǒng)的輸入對(duì)系統(tǒng)無控制作用，閉環(huán)系統(tǒng)的輸入對(duì)系統(tǒng)有控制作用C. 開環(huán)系統(tǒng)不一定有反饋回路，閉環(huán)系統(tǒng)有反饋回路 D.開環(huán)系統(tǒng)不一定有反饋回路，閉環(huán)系統(tǒng)也不一定有反饋回路2. 若f(t) 0, 0t<5，則 Lf(t) ( B )1, t 5A.esB.C.11 5sD. e3. 已知 f (t) 0.5t 1,其 Lf(t) ( C )2A.s 0.5s2B.0.5s2C.12s21D.

11、2s4. 下列函數(shù)既可用初值定理求其初始值又可用終值定理求其終值的為（A.5s2 25B.ss2 16C.1s2D.1s25. 若f(t) te 2t，則Lf(t) ( B )1A.s2B.1(s 2)2C.1s2D.1(s 2)26. 線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于（ C ）A. 線性系統(tǒng)微分方程的系數(shù)為常數(shù)，而非線性系統(tǒng)微分方程的系數(shù)為時(shí)變函數(shù)B. 線性系統(tǒng)只有一個(gè)外加輸入，而非線性系統(tǒng)有多個(gè)外加輸入C. 線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理D. 線性系統(tǒng)在實(shí)際系統(tǒng)中普遍存在，而非線性系統(tǒng)在實(shí)際中存在較少7. 系統(tǒng)方框圖如圖示，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（10A.5s 120s

12、B.5s 110C.2s(5s 1)D.2s8. 二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分別為s10.5 , s24 ，系統(tǒng)增益為5，則其傳遞函數(shù)為（A. 2(s 0.5)(s 4)B. 2(s 0.5 )( s 4)C.(s 0.5 )( s 4)10D.(s 0.5 )( s 4)59. 某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 G(s) ，則該系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為(s2A.5e 2tB.5tC.5e2t5 D.t10. 二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間 tr 定義為( CA.單位階躍響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間B.單位階躍響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的 10%上升到 90%所需的時(shí)間C.單位階躍響應(yīng)從零第一次上升到穩(wěn)態(tài)值時(shí)所需的時(shí)間D.單位階躍響應(yīng)達(dá)到其穩(wěn)

13、態(tài)值的 50%所需的時(shí)間11. 系統(tǒng)類型A.系統(tǒng)型次B.系統(tǒng)型次C.系統(tǒng)型次D.系統(tǒng)型次A ) 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小、開環(huán)增益 K 對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響為( 越高，開環(huán)增益 越低，開環(huán)增益 越高，開環(huán)增益 越低，開環(huán)增益12. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 G(s)K 越大， K 越大， K 越小， K 越小，KTs 1，則該系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的快速性(A.與 K 有關(guān) C.與 T 有關(guān)B. 與 K 和 T 有關(guān)D. 與輸入信號(hào)大小有關(guān)13. 一閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)8(s 3)，則該系統(tǒng)為(s(2s 3)(s 2)A. 0 型系統(tǒng)，開環(huán)增益為 8

14、B.I 型系統(tǒng)，開環(huán)增益為C. I型系統(tǒng)，開環(huán)增益為 4D.0 型系統(tǒng)，開環(huán)增益為14. 瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)是根據(jù)哪一種輸入信號(hào)作用下的瞬態(tài)響應(yīng)定義的(A. 單位脈沖函數(shù)C.單位正弦函數(shù)B.單位階躍函數(shù) D.單位斜坡函數(shù)15.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 G(s) 2 2Ks 2s 1，當(dāng) K 增大時(shí)，其( CA.無阻尼自然頻率n 增大，阻尼比增大B.無阻尼自然頻率n 增大，阻尼比減小C.無阻尼自然頻率n 減小，阻尼比減小D.無阻尼自然頻率n 減小，阻尼比增大S平面左半平面S平面右半平面S平面右半平面16. 所謂最小相位系統(tǒng)是指( B )A. 系統(tǒng)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均在 S 平面左半平面B. 系統(tǒng)開環(huán)傳遞

15、函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在C. 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在D. 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在17. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為10G(s) 10 ，則其截止頻率 b 為( A ) s2A. 2rad/ sC.5 rad / sB.0.5rad / sD.10 rad / s18. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為KG(s) K ，則其相位角 ( ) 可表達(dá)為( B ) s(Ts 1)A. tg 1TB. 90 tg 1TC.90 tg 1TD.tg 1T19. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為2G(s) 2 ，當(dāng)輸入 r(t) 2sin2t 時(shí)，則其穩(wěn)態(tài)輸出的幅值為( A ) s2A. 2B. 2 /2C.2D.

16、420. 延時(shí)環(huán)節(jié) e s( 0) ，其相頻特性和幅頻特性的變化規(guī)律是(D )A. ( ) 90 ,L( ) 0 dBB. ( ) , L( ) 1 dBC. ( ) 90 ,L( ) dBD. ( ) , L( ) 0 dB21. 一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)Ks(s 1)(s 2)當(dāng) K 增大時(shí)，對(duì)系統(tǒng)性能能的影響是(A. 穩(wěn)定性降低B.頻寬降低C.階躍輸入誤差增大D.階躍輸入誤差減小22. 一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán) Bode 圖已知，其幅頻特性在低頻段是一條斜率為20dB/ dec的漸近直線，且延長線與 0dB 線的交點(diǎn)頻率為 c 5 ，則當(dāng)輸入為 r(t) 0.5t時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差

17、為(AA.0.1B.0.2C.0D.0.523. 利用乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，Z P N 中的 Z 表示意義為(D )A.開環(huán)傳遞函數(shù)零點(diǎn)在S左半平面的個(gè)數(shù)B.開環(huán)傳遞函數(shù)零點(diǎn)在S右半平面的個(gè)數(shù)C.閉環(huán)傳遞函數(shù)零點(diǎn)在S右半平面的個(gè)數(shù)D.閉環(huán)特征方程的根在S右半平面的個(gè)數(shù)24. 關(guān)于勞斯胡爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)和乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)，以下敘述中正確的是(B )A. 勞斯胡爾維茨判據(jù)屬代數(shù)判據(jù)，是用來判斷開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的B. 乃奎斯特判據(jù)屬幾何判據(jù)，是用來判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的C. 乃奎斯特判據(jù)是用來判斷開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的D. 以上敘述均不正確25.以下頻域性能指標(biāo)中根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)來定義的是( D

18、 )A.截止頻率 bB.諧振頻率 r與諧振峰值 M rC.頻帶寬度D. 相位裕量 與幅值裕量 kg26. 一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)則該系統(tǒng)穩(wěn)定的s(s K)K 值范圍為( AA.K>0B.K> 1C.0<K< 10D. K> 127. 對(duì)于開環(huán)頻率特性曲線與閉環(huán)系統(tǒng)性能之間的關(guān)系，以下敘述中不正確的有(A.開環(huán)頻率特性的低頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性B. 中頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性C. 高頻段表征了閉環(huán)系統(tǒng)的抗干擾能力 D.低頻段的增益應(yīng)充分大，以保證穩(wěn)態(tài)誤差的要求 28. 以下性能指標(biāo)中不能反映系統(tǒng)響應(yīng)速度的指標(biāo)為( D )B.調(diào)整時(shí)間 tsA.

19、上升時(shí)間 t rC.幅值穿越頻率cD.相位穿越頻率gs129. 當(dāng)系統(tǒng)采用串聯(lián)校正時(shí)，校正環(huán)節(jié)為Gc(s) s 1 ，則該校正環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響是( c 2s 1A.增大開環(huán)幅值穿越頻率cB. 增大穩(wěn)態(tài)誤差C. 減小穩(wěn)態(tài)誤差D. 穩(wěn)態(tài)誤差不變，響應(yīng)速度降低As 130. 串聯(lián)校正環(huán)節(jié) Gc(s)，關(guān)于 A與 B之間關(guān)系的正確描述為(A )c Bs 1A.若 Gc(s)為超前校正環(huán)節(jié)，則 A>B> 0B. 若 Gc(s)為滯后校正環(huán)節(jié)，則 A> B>0C. 若 Gc(s)為超前滯后校正環(huán)節(jié)，則 ABD. 若 Gc(s)為 PID 校正環(huán)節(jié)，則 A=0，B>0第二部

20、分 非選擇題、填空題(本大題共 5小題，每小題 2分，共 10 分)31. 傳遞函數(shù)的定義是對(duì)于線性定常系統(tǒng),在 初始條件為零 的條件下， 系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換 之比。32. 瞬態(tài)響應(yīng)是系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)狀態(tài)到最終狀態(tài)狀態(tài)的響應(yīng)過程。33. 判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點(diǎn)是系統(tǒng)特征方程的根必須為負(fù)實(shí)根或負(fù)實(shí)部的復(fù)數(shù)根，即系統(tǒng)的特征根必須全部在復(fù)平面的左半平面 是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。34.034.I 型系統(tǒng) G(s)Ks(s 2)在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0 ，在單位加速度輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為 。35.頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì) 正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，頻率特性包括幅頻和相頻 兩種特

21、性。 三、簡答題(共 16 分)36.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為1，s2 s 1試在左圖中標(biāo)出系統(tǒng)的特征根在S平面上的位置，在右圖中標(biāo)出單位階躍曲線。解：37. 時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有哪些？它們反映系統(tǒng)哪些方面的性能？解： td延遲時(shí)間tr上升時(shí)間tp峰值時(shí)間Mp 超調(diào)量 ts調(diào)節(jié)時(shí)間td、tr、tp、ts 反映系統(tǒng)的快速性 Mp 反映系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。38. 簡述相位裕量 的定義、計(jì)算公式，并在極坐標(biāo)上表示出來。解：定義：是開環(huán)頻率特性幅值為 1 時(shí)對(duì)負(fù)實(shí)軸的相位差值。即從原點(diǎn)到奈氏圖與單位圓交點(diǎn)的連線與負(fù)實(shí) 軸的夾角。計(jì)算公式：在極坐標(biāo)下表示為39. 簡述串聯(lián)相位超前校正的特點(diǎn)。解： .相位超前校正

22、特點(diǎn)： 增加相位余量 ，提高穩(wěn)定性 增加幅值穿越頻率c ，提高快速性 增加高頻增益（或高通濾波器） ，抗干擾能力下降。k 為彈四、計(jì)算題（本大題共 6 小題，共 44分）40. （7 分）機(jī)械系統(tǒng)如圖所示，其中，外力f（t） 為系統(tǒng)的輸入，位移 x（t） 為系統(tǒng)的輸出， m 為小車質(zhì)量，簧的彈性系數(shù)， B 為阻尼器的阻尼系數(shù)，試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)（忽略小車與地面的摩擦）。解：系統(tǒng)的微分方程為拉氏變換得： （零初始條件）41.（7 分）已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖，試求傳遞函數(shù)C(s) 及 C(s)R(s) N(s)42.(7分)系統(tǒng)如圖所示， r(t) 1t 為單位階躍函數(shù)，試求：1. 系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼

23、自然頻率 n14S(S 2) s(s 2 n)2. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量 Mp 和調(diào)節(jié)時(shí)間 ts( 5)2 Mp e 1 100% 16.5%ess 2.25時(shí)， K的數(shù)值。8 分)如圖所示系統(tǒng)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定且在單位斜坡輸入下28 分)已知單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù) W(s) ，試求系統(tǒng)的相位裕量 和幅值裕量 kg2 3 2.D(s) s(s 3)2 K s3 6s2 9s K 0由勞斯判據(jù)：第一列系數(shù)大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定得 0 K 549又有： ess 2.25ss K可得： K 44 K<547 分)已知開環(huán)最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示。1. 寫出開環(huán)傳遞函數(shù) G(s)的表達(dá)

24、式；G(s) K 100s( s 1)( s 1) s(s 0.01)(s 100)0.01 1002. 概略繪制系統(tǒng)的乃奈斯特圖。s3解：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)W(s)1 W (s)2s12|G( j c) |21，解得 c 3c2 12005 年 10 月全國自考機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試卷2005 年 10 月自考機(jī)械工程控制基礎(chǔ)答案浙江省 2002 年 1 月機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試題課程代碼： 02240一、單項(xiàng)選擇題 （ 在每小題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確答案，并將正確答案的序號(hào)填 在題干的括號(hào)內(nèi)。每小題 1分，共 30 分）1. 當(dāng)系統(tǒng)的輸入和輸出已知時(shí)，求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的問題，稱為

25、（ B ）A. 最優(yōu)控制C.系統(tǒng)校正2. 反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有 （A. 反饋回路C. 積分環(huán)節(jié)3.(1A )= s a ,(a為常數(shù) )A.L e atC.（ta）L e 4.L2 2t te =(B )A.1(s 2)3C.2(s 2)3B. 系統(tǒng)辯識(shí)D.A )B.慣性環(huán)節(jié)D.PIDB. L eatD.L e (t+a)B.1a(s a)D.2 s3B )B.2D.tf(t)dt =(0C)a A.sa1B.a(s a)C.1s(s a)D.1a(s a)37.f(t)= 30t2，則 Lf(t) =(C )31 2sA.B. e 2sss3 2s3 2sC. e 2sD. e2sss8

26、.某系統(tǒng)的微分方程為5x0(t) 2x0(t) x0(t) xi(t),它是 ( Ct2)A. 線性系統(tǒng)C.非線性系統(tǒng) 9.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=e 2s，它是 ( BA. 比例環(huán)節(jié)B.線性定常系統(tǒng)D.非線性時(shí)變系統(tǒng)B.延時(shí)環(huán)節(jié)10.圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ( B1 A.RCs 1RCsB.RCs 1C. RCs+1D. RCs 1RCs11.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 G(s)=24s2 s 100A. 10B. 5,其無阻尼固有頻率 n是 ( BC. 2.5D. 25K12.一階系統(tǒng) 1 KTs的單位脈沖響應(yīng)曲線在 t=0 處的斜率為 (K A.TB. KTC. TK2D.KT213.某系統(tǒng)

27、的傳遞函數(shù)G(s)= TsK 1,則其單位階躍響應(yīng)函數(shù)為 (K t/T B. eT14.圖示系統(tǒng)稱為 ( B )A. 0B. A. 1e Kt/TTt/TC. K(1 et/T)D. (1 eC. D. 15.延時(shí)環(huán)節(jié) G(s)=e s 的相頻特性Kt/TKt/T)G(jA. B. C.°D. 16.對(duì)數(shù)幅頻特性的漸近線如圖所示，它對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)G(s)為 ( D )A. 1+Ts1 B.1 Ts12C.D. (1+Ts) 2Ts17.圖示對(duì)應(yīng)的環(huán)節(jié)為( C )A. Ts1 B.1 TsC. 1+Ts1 D.Ts3218.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為 D(s)=s3+14s2+40s+40 =

28、0，則此系統(tǒng)穩(wěn)定的 值范圍為 ( BA. >0B. 0< <14C. >14D. <019.典型二階振蕩環(huán)節(jié)的峰值時(shí)間與 ( D A. 增益C.增益和阻尼比D.阻尼比和無阻尼固有頻率20.若系統(tǒng)的 Bode 圖在 =5 處出現(xiàn) 轉(zhuǎn)折 (如圖所示 )，這說明系統(tǒng)中有 ( DA. 5s+1)環(huán)節(jié)。2B. (5s+1)21D. 2 (0.2s 1)221.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 G(s)= (s 7)(s 2) (4s 1)(s 3)A. 零點(diǎn) s= 0.25,s=3;極點(diǎn) s= 7,s=2C. 零點(diǎn) s= 7,s=2;極點(diǎn) s= 1,s=33(s 2)C. 0.2s+1其

29、零、極點(diǎn)是 ( D )B.零點(diǎn) s=7,s= 2;極點(diǎn)D.零點(diǎn) s= 7,s=2;極點(diǎn)s=0.25,s=3s=0.25,s=322.一系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為A. 0.4 ，23.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù),則系統(tǒng)的開環(huán)增益和型次依次為 s(2s 3)(s 5)B. 0.4 ，G(s)= K e ts ，其幅頻特性1 TsC. 3，G(j )應(yīng)為 (D. 3 ，A. K e1TB.Ke1TC. 1 KT2 2 eD.K1 T2 224.二階系統(tǒng)的阻尼比 ，等于 (C )A. 系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)B.臨界阻尼系數(shù)與系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)之比C.系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比D.系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)的倒數(shù)25.設(shè)c為

30、幅值穿越 (交界)頻率， (c)為開環(huán)頻率特性幅值為 為 (C )A. 180 ° ( c)C. 180° +(c)B.D. 90 °26.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為4G(s)= s(s4 5)1 時(shí)的相位角，則相位裕度(c)+ ( c)，則系統(tǒng)在 r(t)=2t 輸入作用下，其穩(wěn)態(tài)誤差為 ( A )10A.4B.C.D. 027.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)= s2 2 ns n2 ,在 0<2 時(shí)，2其無阻尼固有頻率 n與諧振頻率 r 的關(guān)系為A. n< rB. n= r28.串聯(lián)相位滯后校正通常用于 ( B )C. n> rD. 兩者

31、無關(guān)A. 提高系統(tǒng)的快速性B. 減少系統(tǒng)的阻尼29.下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在頻率B.D. c=4 處提供最大相位超前角的是 （ D ）s1B.4s 14s 1C.10s 14s 1 A.s130.從某系統(tǒng)的 Bode 圖上，已知其剪切頻率 在基本保持原系統(tǒng)穩(wěn)定性及頻帶寬的前提下， 是 （ B ）0.004s 10.4s 1A. B.0.04s 14s 1二、填空題 （每小題 2 分，共 10分）1. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的增益、01. s 10.625s 1C. D.0.625s 10.1s 1 c 40，則下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中能 通過適當(dāng)調(diào)整增益使穩(wěn)態(tài)誤差減至最

32、小的4s 1 D.0.4s 12.一個(gè)單位反饋系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為s3 5s2 4s，則該閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為環(huán)增益為3. 二階系統(tǒng)在階躍信號(hào)作用下，其調(diào)整時(shí)間ts 與阻尼比、 和有關(guān)。4. 極坐標(biāo)圖 （Nyquist 圖 ）與對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖 （Bode 圖）之間對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 極坐標(biāo)圖上的單位圓對(duì)應(yīng)于 Bode 圖上的 ；極坐標(biāo)圖上的負(fù)實(shí)軸對(duì)應(yīng)于 Bode 圖上的5. 系統(tǒng)傳遞函數(shù)只與 有關(guān)，與 無關(guān)。三、簡答題 （共 16 分 ）1.（4 分 ）已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為2 ，求系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)表達(dá)式。2s2 4s 32. （4 分 ）已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為K ，試問該系統(tǒng)為幾型系統(tǒng) ?系統(tǒng)的單位 s（7s 1）階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值為多少 ?3. （4 分 ）已知二階欠阻尼系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如下，如果將阻尼比 文字和圖形定性說明其單位階躍響應(yīng)的變化。增大 （但不超過 1），請(qǐng)用4. （4 分 ）已知各系統(tǒng)的零點(diǎn) （o）、極點(diǎn) （x）分布分別如圖所示， 請(qǐng)問各個(gè)系統(tǒng)是否有非主導(dǎo)極點(diǎn)， 若有請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出。