自動(dòng)控制技術(shù)試卷

1、機(jī)械工程控制基礎(chǔ)期末考試題一、填空題：（每題2分，共20分）1 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，通過檢測(cè)元件將輸出量轉(zhuǎn)變成與給定信號(hào)進(jìn)行比較的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)稱為_。2 若前向通道的傳遞函數(shù)為G（s），反饋通道的傳遞函數(shù)為H（s），則閉環(huán)傳遞函數(shù)為_。3齒輪副中，以主動(dòng)輪角速度w為輸入，以被動(dòng)輪轉(zhuǎn)角q為輸出，則這個(gè)裝置為_環(huán)節(jié)。4 Bode圖中對(duì)數(shù)相頻特性圖上的180o線對(duì)應(yīng)于奈奎斯特圖中的_。5 自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)，一般都包含兩個(gè)分量，即一個(gè)是_，另一個(gè)是_分量。 在斜坡函數(shù)的輸入作用下，_型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零。6 慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，它的幅頻特性的數(shù)學(xué)式是_,它的相頻特性的數(shù)學(xué)式是_。7 函數(shù)的

2、拉式反變換是_。8已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，試求出系統(tǒng)在單位階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差_。9 已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為，此系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為_，系統(tǒng)的阻尼比是_閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是所有的閉環(huán)極點(diǎn)均位于s平面的_半平面。1對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定性、_和準(zhǔn)確性。2反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和_的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。3當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實(shí)部都是_時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。4方塊圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和_連接。5線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在_時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換的比。6線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸

3、出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為_。7積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為_dBdec。8單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為_。9分析穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、I型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)，這是按系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)所含_環(huán)節(jié)的數(shù)目來分類的。10二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)=_時(shí)，為最佳阻尼系數(shù)，這時(shí)系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。11在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_。12線性系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性，縱坐標(biāo)取值為_，橫坐標(biāo)為_。13奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的_來判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的準(zhǔn)則。2.選擇題：（共計(jì)15題）1設(shè)系統(tǒng)的特征方程為，則此系統(tǒng) 。 （ ）A.穩(wěn)定 B.臨界穩(wěn)

4、定 C.不穩(wěn)定 D.穩(wěn)定性不確定2引出點(diǎn)前移越過一個(gè)方塊圖單元時(shí)，應(yīng)在引出線支路上 。 （ ）A.并聯(lián)越過的方塊圖單元 B.并聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù) C.串聯(lián)越過的方塊圖單元 D.串聯(lián)越過的方塊圖單元的倒數(shù)3時(shí)域分析法研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)最常用的典型輸入信號(hào)是 。 （ ）A脈沖函數(shù)B斜坡函數(shù)C拋物線函數(shù)D階躍函數(shù)4系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其系統(tǒng)的增益和型次為 。 （ ）A.5，2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4，45一階微分環(huán)節(jié)，當(dāng)頻率時(shí)，則為 。 （ ）A.45 B.-45 C.90 D.-906采用負(fù)反饋連接時(shí)，如向前通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則其閉環(huán)傳遞函數(shù)

5、為 。 （ ）A.B.C.D.7已知 ，其原函數(shù)的終值 。 （ ）A.0 B. C.0.75 D.38梅遜公式主要用來 。 （ ）A.判斷穩(wěn)定性 B.計(jì)算輸入誤差 C.求系統(tǒng)的傳遞函數(shù) D.求系統(tǒng)的根軌跡9慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的頻率特性在 上相等。 （ ）A.幅頻特性的斜率 B.最小幅值 C.相位變化率 D.穿越頻率10二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，則該系統(tǒng)是 。 （ ）A.臨界阻尼系統(tǒng) B.欠阻尼系統(tǒng) C.過阻尼系統(tǒng) D.零阻尼系統(tǒng)11正弦函數(shù)cos的拉氏變換是 。 （ ）A.B.C.D. 12已知二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線呈現(xiàn)出等幅振蕩，則其阻尼比可能為 。（ ）A.0.6 B.0.707 C.0 D.

6、113下列哪種措施對(duì)改善系統(tǒng)的精度沒有效果 。 （ ）A.增加積分環(huán)節(jié) B.提高系統(tǒng)的開環(huán)增益K C.增加微分環(huán)節(jié) D.引入擾動(dòng)補(bǔ)償14通過測(cè)量輸出量，產(chǎn)生一個(gè)與輸出信號(hào)存在確定函數(shù)比例關(guān)系值的元件為 。 （ ）A.比較元件 B.給定元件 C.反饋元件 D.放大元件15在系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的時(shí)域響應(yīng)中，其調(diào)整時(shí)間的長(zhǎng)短與 指標(biāo)密切相關(guān)。（ ）A.允許的穩(wěn)態(tài)誤差 B.允許的超調(diào)量 C.允許的上升時(shí)間 D.允許的峰值時(shí)間16設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其階躍響應(yīng)曲線在t =0處的切線斜率為 。 （ ）A.7 B.2 C. D.17、下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的是（ ）。(A) (B)

7、（T0）(C) (D) 18.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( ) A. 1+TsB. C. D. (1+Ts)210.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( )環(huán)節(jié)。 A. 5s+1B. (5s+1)2 C. 0.2s+1D. 20.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=，其幅頻特性G(j)應(yīng)為( ) A. B. C. D. 21.已知系統(tǒng)的頻率特性為G(j)=，則頻率特性的虛部為( )。A. B. C. - D. -22.設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為，其（ ）A幅相特性曲線是一條與虛軸平行的直線B幅相特性曲線是一條與實(shí)軸平行的直線C幅相特性曲線是一條s上半

8、平面的半圓線D幅相特性曲線是一條s下半平面的半圓線23、已知系統(tǒng)頻率特性為 ，則該系統(tǒng)可表示為（ ）（A） （B） （C） （D）24、已知系統(tǒng)頻率特性為 ，當(dāng)輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為（ ）（A） （B）（C） （D）25. 微分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條（ ）。A.水平線 B.垂直線 C.斜率為20dB/dec的直線 D.斜率為10db/dec的直線26. 已知最小相位系統(tǒng)的Bode圖如圖所示，則此系統(tǒng)包含的積分環(huán)節(jié)為：（ ）A.0個(gè) B.1個(gè)C2個(gè) D.3個(gè)27. 比例環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條（ ）。A.水平線 B.垂直線 C.斜率為-20db/dec的直線 D.斜率為-10db/

9、dec的直線26.對(duì)于傳遞函數(shù)，()的系統(tǒng)，其相頻特性為( )A. B. C. D. 29. 設(shè)反饋系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，當(dāng)系統(tǒng)的輸入時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出（ ）。A B. C. D.30下列Nyquist圖所對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)中包含積分環(huán)節(jié)的是（ ） D.以上三項(xiàng)都不包含積分環(huán)節(jié)三、名詞解釋（每題5分，共計(jì)2題10分）1.傳遞函數(shù)2.主導(dǎo)極點(diǎn)3.偶極子4.最小相位系統(tǒng)三、計(jì)算題（每題10分，共計(jì)50分）1.已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：試?yán)L制系統(tǒng)的開環(huán)Nyquist圖。2. 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：試?yán)L制系統(tǒng)的開環(huán)Nyquist圖。3. 已知如下列傳遞函數(shù)的系統(tǒng)： 試?yán)L制系統(tǒng)的開環(huán)Nyquist圖。

10、4. 設(shè)開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性為試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性圖5. 設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，式中，時(shí)間常數(shù)T0-5秒，放大系數(shù)K10。求在頻率f=1Hz，幅值R10的正弦輸入信號(hào)作用下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出的幅值與相位。6. 設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)。(1)試確定使相角裕量等于的值。8. 若二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為 3） 試求其閉環(huán)傳遞函數(shù)；(2) 確定其阻尼比和無阻尼固有頻率。9. 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)試求當(dāng)輸入信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。10某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示： 寫出該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，并求系統(tǒng)的相位裕量。（10分）11已知某單位反饋閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)系統(tǒng)的輸

11、入信號(hào)為時(shí)，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。12某系統(tǒng)方塊圖如下圖所示，試求其無阻尼自然頻率，阻尼比，最大超調(diào)量Mp，峰值時(shí)間，調(diào)整時(shí)間 (= 0.02)。（10分）13、已知最小相位系統(tǒng)Bode圖如下圖所示（10分）(必須有求解過程)（1） 寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)(8分)；（2）利用相位裕量判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；（2分）14、設(shè)某系統(tǒng)的特征方程式為求其特征根，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（10分）15.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)試?yán)L制奈奎斯特曲線，并利用奈氏判據(jù)判斷其穩(wěn)定性。（10分）。注：繪出正確曲線得5分，判斷正確得5分）16. 已知某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=： 在下面半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出其漸近

12、對(duì)數(shù)幅頻特性； 由圖解求取其幅值穿越頻率c（近似值）； 由公式求取相位裕量，并由此判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。17. 已知某單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=： 在下面半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出其漸近對(duì)數(shù)幅頻特性； 由圖解求取其幅值穿越頻率c（近似值）； 由公式求取相位裕量，并由此判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。18 某最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示，要求：(1) 寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)；(2) 利用相位裕量判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；(3) 將其對(duì)數(shù)幅頻特性向右平移十倍頻，試討論對(duì)系統(tǒng)性能的影響。解：（1）由圖可以寫出系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下： （2）系統(tǒng)的開環(huán)相頻特性為：截止頻率：相角裕度：，故系統(tǒng)穩(wěn)定。（3）將其對(duì)數(shù)幅頻特性向右平移十倍頻程后，可得系統(tǒng)新的開環(huán)傳遞函數(shù)其截止頻率：而相角裕度：故系統(tǒng)穩(wěn)定性不變。由時(shí)域指標(biāo)估算公式可得：=所以，系統(tǒng)的超調(diào)量不變，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，動(dòng)態(tài)響應(yīng)加快。9 單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，當(dāng)下列信號(hào)作用