機(jī)械工程控制基礎(chǔ)試題

1、一、單項(xiàng)選擇題：1 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于 ( C )A線性系統(tǒng)有外加輸入，非線性系統(tǒng)無(wú)外加輸入。B線性系統(tǒng)無(wú)外加輸入，非線性系統(tǒng)有外加輸入。C線性系統(tǒng)滿(mǎn)足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿(mǎn)足迭加原理。D線性系統(tǒng)不滿(mǎn)足迭加原理，非線性系統(tǒng)滿(mǎn)足迭加原理。2令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式為零，則可得到系統(tǒng)的 ( B )A代數(shù)方程B特征方程 C差分方程D狀態(tài)方程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 （ D ）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設(shè)控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，該系統(tǒng)為 （ B ）A0型系統(tǒng)BI型系統(tǒng)CII型系統(tǒng)DIII型系統(tǒng)5二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特

2、性，當(dāng)時(shí)，其相位移為 ( B )A-270°B-180°C-90°D0°6. 根據(jù)輸入量變化的規(guī)律分類(lèi)，控制系統(tǒng)可分為 (  A )A.恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B.反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)C.最優(yōu)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)D.連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)7采用負(fù)反饋連接時(shí)，如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)，則其等效傳遞函數(shù)為 ( C )ABCD8 一階系統(tǒng)G(s)=的時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間( A )A越長(zhǎng)B越短C不變D不定9拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成 （ D ）

3、A正弦函數(shù)B單位階躍函數(shù)C單位脈沖函數(shù) D復(fù)變函數(shù)10線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下 （ D ）A系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比 B系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比C系統(tǒng)輸入信號(hào)的拉氏變換與輸出信號(hào)的拉氏變換之比D系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比11若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性的實(shí)部R()是 （ A ）A B- C D-12. 微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( A )A. 90° B. -90° C. 0° D. -180°13. 積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( B )A. 90° B. -90°

4、C. 0° D. -180°14.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？ （C）A.輸入信號(hào)B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù) D.輸入信號(hào)和初始條件15. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的 ( C )A.充分條件 B.必要條件 C.充分必要條件 D.以上都不是16. 有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時(shí)，輸出分別為y1(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(shí)(a1,a2為常數(shù))，輸出應(yīng)為 （B）A. a1y1(t)+y2(t)B. a1y1(t)+a2y2(t)C. a1y1(t)-a2y2(t) D. y

5、1(t)+a2y2(t)17. I型系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為 （B）A. -40(dB/dec)B. -20(dB/dec)C. 0(dB/dec)D. +20(dB/dec)18. 設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)的阻尼比為 （C） A.B. C. D. 119正弦函數(shù)sin的拉氏變換是 （ B ）A.B. C.D. 20二階系統(tǒng)當(dāng)0<<1時(shí)，如果增加，則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量將 （ B ）A.增加B.減小 C.不變D.不定21主導(dǎo)極點(diǎn)的特點(diǎn)是 （ D ）A.距離實(shí)軸很遠(yuǎn)B.距離實(shí)軸很近C.距離虛軸很遠(yuǎn)D.距離虛軸很近22余弦函數(shù)cos的拉氏變換是 （ C ）A.

6、B. C.D. 23設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性幅值M()= （ C ）A.B. C.D.24. 比例環(huán)節(jié)的頻率特性相位移()= ( C )A.90° B.-90° C.0° D.-180°25. 奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的(  C )來(lái)判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)判別準(zhǔn)則。A.開(kāi)環(huán)幅值頻率特性 B.開(kāi)環(huán)相角頻率特性C.開(kāi)環(huán)幅相頻率特性 D.閉環(huán)幅相頻率特性26. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù) (  C )A.與輸入信號(hào)有關(guān) B.與輸出信號(hào)有關(guān)C.完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定D.既由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，也與輸入信號(hào)有關(guān)27. 一階

7、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)， (  D ) A.當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較大時(shí)有振蕩B.當(dāng)時(shí)間常數(shù)T較小時(shí)有振蕩 C.有振蕩D.無(wú)振蕩28. 二階振蕩環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性相位移()在(  D )之間。A.0°和90°B.0°和90° C.0°和180°D.0°和180°29. 某二階系統(tǒng)阻尼比為0.2，則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為 (  C )A. 發(fā)散振蕩 B. 單調(diào)衰減 C. 衰減振蕩 D. 等幅振蕩二、填空題：1. 線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用_疊加_原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。2反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和_

8、反饋量_的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。3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=_。4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_負(fù)數(shù)_時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。5.方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和_反饋 _連接。6線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在_ 初始條件為零_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。7函數(shù)te-at的拉氏變換為。8線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱(chēng)為_(kāi)相頻特性_。9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_(kāi)20_dBdec。10二階系統(tǒng)的阻尼比為 _ 0_ 時(shí)，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。11在單位斜

9、坡輸入信號(hào)作用下，型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_0_。120型系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為_(kāi)0_dB/dec，高度為20lgKp。13單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為 。14. 根據(jù)系統(tǒng)輸入量變化的規(guī)律，控制系統(tǒng)可分為_(kāi)恒值_控制系統(tǒng)、_隨動(dòng)_ 控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。15. 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、_快速性_和準(zhǔn)確性。16. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與_輸入量、擾動(dòng)量_的形式無(wú)關(guān)。17. 決定二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩個(gè)重要參數(shù)是阻尼系數(shù)和_無(wú)阻尼自然振蕩頻率wn 。18. 設(shè)系統(tǒng)的頻率特性(j)=R()+jI(),則幅頻特性|G(j)|=。19.

10、 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)，這是按開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的_積分_環(huán)節(jié)數(shù)來(lái)分類(lèi)的。20. 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是它的特征方程式的所有根均在復(fù)平面的_左_部分。21從0變化到+時(shí)，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在_第四_象限，形狀為_(kāi)半_圓。22. 用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是_正弦函數(shù)_。23二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比的范圍為。24G(s)=的環(huán)節(jié)稱(chēng)為_(kāi)慣性_環(huán)節(jié)。25系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與_輸出量的希望值_之間的偏差稱(chēng)為誤差。26線性控制系統(tǒng)其輸出量與輸入量間的關(guān)系可以用_線性微分_方程來(lái)描述。27 穩(wěn)定性 、 快速性 和準(zhǔn)確性是對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本

11、要求。28二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是。29設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為，則稱(chēng)為 實(shí)頻特性 。30. 根據(jù)控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為_(kāi)線性_ 控制系統(tǒng)、 非線性_控制系統(tǒng)。32.二階振蕩環(huán)節(jié)的諧振頻率r與阻尼系數(shù)的關(guān)系為r=n。33.根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)是否設(shè)有反饋環(huán)節(jié)來(lái)分類(lèi)，控制系統(tǒng)可分為_(kāi)開(kāi)環(huán)_控制系統(tǒng)、_閉環(huán)_控制系統(tǒng)。34.用頻率法研究控制系統(tǒng)時(shí)，采用的圖示法分為極坐標(biāo)圖示法和_對(duì)數(shù)坐標(biāo)_圖示法。35.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)=_0.707_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。三、設(shè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調(diào)量=9.6%、峰值時(shí)間tp=0.2秒時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參

12、數(shù)和n的值。解：=9.6% =0.6 tp=0.2 n=19.6rad/s 四、設(shè)一系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Gc(s)=，試求最大超調(diào)量=5%、調(diào)整時(shí)間ts=2秒(=0.05)時(shí)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的參數(shù)和n的值。解：=5% =0.69 ts=2 n=2.17 rad/s 五、設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 求（1）系統(tǒng)的阻尼比和無(wú)阻尼自然頻率n；（2）系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp、超調(diào)量、 調(diào)整時(shí)間tS(=0.02)；解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù) 與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知 ， 故 ， 又 六、某系統(tǒng)如下圖所示，試求其無(wú)阻尼自然頻率n，阻尼比，超調(diào)量，峰值時(shí)間，調(diào)整時(shí)間(=0.02)。解： 對(duì)于上圖所示系統(tǒng)，首先應(yīng)求出其傳

13、遞函數(shù)，化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特征量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。 與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知 ，七、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開(kāi)環(huán)增益K； （2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：（1）將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式 可見(jiàn)，v1，這是一個(gè)I型系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)增益K50；（2）討論輸入信號(hào)，即A1，B3根據(jù)表34，誤差八、 已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開(kāi)環(huán)增益K； （2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：（1）將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式 可見(jiàn)，v2，這是一個(gè)II型系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)增益K100； （2）討論輸入信號(hào)，即A5，B2, C=4

14、根據(jù)表34，誤差九、 已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(tǒng)的型次v和開(kāi)環(huán)增益K； （2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：（1）該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式 可見(jiàn)，v0，這是一個(gè)0型系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)增益K20；（2）討論輸入信號(hào)，即A2，B5，C=2根據(jù)表34，誤差十、設(shè)系統(tǒng)特征方程為 s4+2s3+3s2+4s+5=0試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有 所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十一、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判

15、據(jù)判別，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有 所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十二、設(shè)系統(tǒng)特征方程為 試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=5，a2=2，a1=4，a0=3均大于零， L(w)/dB­20 dB/dec0w /(rad/s) 50­40 dB / dec 1 20lg30且有 所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十三、設(shè)系統(tǒng)特征方程為 試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：（1）用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有 所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的

16、。十四、設(shè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解：該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K30；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v1；低頻漸近線通過(guò)（1，20lg30）這點(diǎn)，斜率為20dB/dec；有一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增加20dB/dec。 系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。十五、設(shè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解：該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K100；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v1；低頻漸近線通過(guò)（1，20lg100）這點(diǎn)，即通過(guò)（1，40）這點(diǎn)斜率為20dB/dec； 有兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率分別增加20dB/dec系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。L(w)/dB­20 dB /

17、dec­40 dB / dec10100 ­60 dB / decw (rad/s)0140十六、設(shè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解：該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K1；無(wú)積分、微分環(huán)節(jié)，即v0，低頻漸近線通過(guò)（1，20lg1）這點(diǎn)，即通過(guò)（1，0）這點(diǎn)斜率為0dB/dec；有一個(gè)一階微分環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增加20dB/dec。系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。L(w)/dB20 dB / dec10w (rad/s)0十七、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn)，并求出其傳遞函數(shù)。解：十八、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn)，并求出其傳遞函數(shù)。一一H1G1G2H2R(S)C(S)解：一

18、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+G1H1十九、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn)，并求出其傳遞函數(shù)。一一G1G3R(S)C(S)G2H1解：一一G1G3H1R(S)C(S)G2H1一H1G3R(S)C(S)G1G21+ G2H1R(S)C(S)G1G2G31+ G2H1+ G1G2H1一. 填空題(每小題2分，共20分)1 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求一般可以歸納為穩(wěn)定性、快速性 和準(zhǔn)確性。2 按系統(tǒng)有無(wú)反饋，通常可將控制系統(tǒng)分為 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 和 閉環(huán)控制系統(tǒng) 。

19、3 在控制工程基礎(chǔ)課程中描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有微分方程 、傳遞函數(shù)等。4 穩(wěn)態(tài)誤差反映出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)偏離系統(tǒng)希望值的程度，它用來(lái)衡量系統(tǒng)控制精度的程度。5 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的表達(dá)是。6 有系統(tǒng)的性能指標(biāo)按照其類(lèi)型分為時(shí)域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)。7 頻率響應(yīng)是線性定常系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。8 穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，而且與輸入信號(hào)的類(lèi)型有關(guān)。9 脈沖信號(hào)可以用來(lái)反映系統(tǒng)的抗沖擊能力。10. 階躍信號(hào)的拉氏變換是 1/s 。二 圖1為利用加熱器控制爐溫的反饋系統(tǒng)（10分）圖1 爐溫控制結(jié)構(gòu)圖 試求系統(tǒng)的輸出量、輸入量、被控對(duì)象和系統(tǒng)各部分的組成，且畫(huà)出原理方框圖，說(shuō)明其工作原理。

20、解答：輸出量：爐溫。輸入量：給定電壓信號(hào)。被控對(duì)象：電爐。 系統(tǒng)包括：電位器、放大器、電機(jī)、減速器以及自藕調(diào)壓器、熱電偶。 原理方框圖：三如圖2為電路。求輸入電壓與輸出電壓之間的微分方程，并求出該電路的傳遞函數(shù)。（10分）圖2解答：跟據(jù)電壓定律得四、求拉氏變換與反變換 1 求 解答：2 求 解答：=六、 化簡(jiǎn)框圖，并求出閉環(huán)傳遞函數(shù)圖4解：G1G2 G3H2H1/G3Xi(s)Xo(s)_+H1/G3Xi(s)Xo(s)_Xi(s)Xo(s)七、圖示機(jī)械系統(tǒng)由質(zhì)量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度K和外力組成的機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)。圖(a)中是輸出位移。當(dāng)外力施加3牛頓階躍力后，記錄儀上記錄質(zhì)量m物體的時(shí)間響應(yīng)

21、曲線如（b）圖所示。試求：1）該系統(tǒng)的微分方程數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)；(4分)2）該系統(tǒng)的彈簧剛度質(zhì)量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度k；（3分）3）時(shí)間響應(yīng)性能指標(biāo)：上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、振蕩頻數(shù)、穩(wěn)態(tài)誤差（5分）。圖(a) 機(jī)械系統(tǒng) 圖（b）響應(yīng)曲線解答：解：1）對(duì)于該系統(tǒng)有： 故 2）求k 由Laplace變換的終值定理可知： 而=1.0，因此k=3.求m， 由得： 又由式求得=0.6 將0.6代入中，得=1.96。再由求得m=0.78。求c 由，求得c=1.83.3）求 2.55 (取=0.05時(shí)) 3.40 (取=0.02時(shí)) 求 0.91 2.323 求N 取=0.05時(shí)，=0.64 取=0.0

22、2時(shí)， =0.85 求 當(dāng)輸入為階躍信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為： 對(duì)于0型系統(tǒng) ，代入式中求得： =0.5八、已知某系統(tǒng)是單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，則該系統(tǒng)在單位脈沖、單位階躍和單位恒速信號(hào)作用下的分別是多少？（8分）解答：該系統(tǒng)為單位負(fù)反饋且為0型系統(tǒng)，k=11, 所以該系統(tǒng)在單位階躍和單位恒速信號(hào)作用下的分別是、¥。在單位脈沖信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為九、設(shè)有如圖所示的反饋控制系統(tǒng)，試求根據(jù)勞斯判據(jù)確定傳遞函數(shù)k值的取值范圍解答：系統(tǒng)的特征方程：可展開(kāi)為：列出勞斯數(shù)列：k>0,30-k>0<0k<301. 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

23、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。2. 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)到最終或穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過(guò)程。3. 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。4. I型系統(tǒng)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 。5. 頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì)正弦輸入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，頻率特性包括幅頻和相頻兩種特性。6. 如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是(漸進(jìn))穩(wěn)定的系統(tǒng)。7. 傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號(hào)無(wú)關(guān)，僅僅決定于系統(tǒng)本身

24、的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并且只適于零初始條件下的線性定常系統(tǒng)。8. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)的形式及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)或系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)有關(guān)。9. 如果在系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒(méi)有連續(xù)信號(hào)，則稱(chēng)此系統(tǒng)為離散(數(shù)字)控制系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來(lái)描述。10. 反饋控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性三頻段的劃分是以c（截止頻率）附近的區(qū)段為中頻段，該段著重反映系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)定性和快速性；而低頻段主要表明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。二設(shè)有一個(gè)系統(tǒng)如圖1所示，k1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s)，當(dāng)系統(tǒng)受到輸入信號(hào) 的作用時(shí)，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。(15分)解： 然后通過(guò)頻率特性求出 三一個(gè)

25、未知傳遞函數(shù)的被控系統(tǒng)，構(gòu)成單位反饋閉環(huán)。經(jīng)過(guò)測(cè)試，得知閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖2所示。(10分)問(wèn)：(1) 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)低頻增益K是多少？(5分)(2) 如果用主導(dǎo)極點(diǎn)的概念用低階系統(tǒng)近似該系統(tǒng)，試寫(xiě)出其近似閉環(huán)傳遞函數(shù)；(5分)解：（1），(2) 四已知開(kāi)環(huán)最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性如圖3所示。(10分)1. 寫(xiě)出開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(s)的表達(dá)式；(5分)2. 概略繪制系統(tǒng)的Nyquist圖。(5分)1 2五已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示, 試求：(15分)1. 繪制系統(tǒng)的信號(hào)流圖。(5分)2. 求傳遞函數(shù)及。(10分) 六系統(tǒng)如圖5所示，為單位階躍函數(shù)，試求：(10分)1. 系統(tǒng)的阻尼比和無(wú)阻尼自然

26、頻率。(5分)2. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量Mp和調(diào)節(jié)時(shí)間。(5分)1 2 七如圖6所示系統(tǒng)，試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定且在單位斜坡輸入下時(shí)，K的數(shù)值。(10分) 由勞斯判據(jù)： 第一列系數(shù)大于零，則系統(tǒng)穩(wěn)定得 又有：2.25 可得：K4 4K54八已知單位反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，試求系統(tǒng)的相位裕量。(10分)解：系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，解得一、 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(kāi)環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)最本質(zhì)的區(qū)別是（ A ）A.開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的輸出對(duì)系統(tǒng)無(wú)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(kāi)環(huán)系

27、統(tǒng)的輸入對(duì)系統(tǒng)無(wú)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(kāi)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(kāi)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，則（ B ）A. B.C. D.3. 已知其（ C ）A. B.C. D.4. 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（ D ）A. B.C. D.5. 若，則（ B ）A. B.C. D.6. 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(mǎn)足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿(mǎn)足迭

28、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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為（ B ）A. B.C.D.8. 二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分別為，系統(tǒng)增益為5，則其傳遞函數(shù)為（ D ）A. B.C. D.9. 某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為（ A ）A. B.C. D.10. 二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間定義為（ C ）A.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)態(tài)值的50%所需的時(shí)間11. 系統(tǒng)類(lèi)型、開(kāi)環(huán)增益對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響為（

29、A ）A.系統(tǒng)型次越高，開(kāi)環(huán)增益K越大，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小B.系統(tǒng)型次越低，開(kāi)環(huán)增益K越大，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小C.系統(tǒng)型次越高，開(kāi)環(huán)增益K越小，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小D.系統(tǒng)型次越低，開(kāi)環(huán)增益K越小，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差越小12. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的快速性（ C ）A.與K有關(guān)B.與K和T有關(guān)C.與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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)為（ C ）A.0型系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)增益為8B.I型系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)增益為8C.I型系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)增益為4D.0型系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)增益為414. 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（ B ）A.單位脈沖函數(shù)B.單位階躍函數(shù)

30、C.單位正弦函數(shù)D.單位斜坡函數(shù)15.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ，當(dāng)K增大時(shí)，其（ C ）A.無(wú)阻尼自然頻率增大，阻尼比增大B.無(wú)阻尼自然頻率增大，阻尼比減小C.無(wú)阻尼自然頻率減小，阻尼比減小D.無(wú)阻尼自然頻率減小，阻尼比增大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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在S平面左半平面C.系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在S平面右半平面D.系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在S平面右半平面17. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則其截止頻率為（ A ）A. 2C.5D.1018. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則其相位角可表達(dá)為（ B ）A. B

31、.C. D.19. 一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入時(shí)，則其穩(wěn)態(tài)輸出的幅值為（ A ）A. B.20. 延時(shí)環(huán)節(jié)，其相頻特性和幅頻特性的變化規(guī)律是（ D ）A. dBB. dBC. dBD. dB21. 一單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)K增大時(shí)，對(duì)系統(tǒng)性能能的影響是（ A ）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(kāi)環(huán)Bode圖已知，其幅頻特性在低頻段是一條斜率為的漸近直線，且延長(zhǎng)線與0dB線的交點(diǎn)頻率為，則當(dāng)輸入為時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為（ A ）23. 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)，中的Z表示意義為（ D ）A.開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)零點(diǎn)在S左半平面

32、的個(gè)數(shù)B.開(kāi)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(lái)判斷開(kāi)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(lái)判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的C.乃奎斯特判據(jù)是用來(lái)判斷開(kāi)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(kāi)環(huán)系統(tǒng)來(lái)定義的是（ D ） A.截止頻率B.諧振頻率與諧振峰值C.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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為則該系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范（ A ）A.K0B.K1C.0

33、K10D. K127. 對(duì)于開(kāi)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 ）A.開(kāi)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 ）A.上升時(shí)間B.調(diào)整時(shí)間 C.幅值穿越頻率D.相位穿越頻率29. 當(dāng)系統(tǒng)采用串聯(lián)校正時(shí)，校正環(huán)節(jié)為，則該校正環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響是（ D ）A.增大開(kāi)環(huán)幅值穿越頻率 B.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30. 串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，關(guān)于A與B之間關(guān)系的正確描述為（ A ）A.若Gc(s)為超前校正環(huán)節(jié)，則AB0B.若Gc(s)為滯后校正環(huán)節(jié)，則AB0C.