1116機(jī)電控制工程基礎(chǔ)

試卷代號(hào)：1116國(guó)家開放大學(xué)2022年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題2022年7月一、單項(xiàng)選擇題（每小題4分，共32分）1.系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于(C)。 A.系統(tǒng)干擾的類型 B.系統(tǒng)干擾點(diǎn)的位置 C.系統(tǒng)閉環(huán)極點(diǎn)的分布 D.系統(tǒng)的輸入2.已知線性系統(tǒng)的輸入x(t)，輸出y(t)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是(B)。 A.y(t)=x(t)·L-1[G(s)] B.y(s)=G(s)·X(s) C.X(s)=Y(s)·G(s) D.Y(s)=G(s)／X(s)3.PID調(diào)節(jié)中的“P”指的是(D)。 A.微分調(diào)節(jié) B.積分調(diào)節(jié) C.非線性調(diào)節(jié) D.比例調(diào)節(jié)4.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=5s2(s+1)(s+4) A.5,2 B.5/4，2 C.5，4 D.5/4,45.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是G(s)=12s+1e?τs A.比例、延時(shí) B.慣性、超前 C.慣性、延時(shí) D.慣性、比例6.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=102s+1，其時(shí)間常數(shù)為(B A.2 B.0.5 C.10 D.0.17.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=2s2 A.O B.1 C.s D.1/s8.慣性環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性的高頻漸近線斜率為(D)。 A.-80dB/dec_ B.-60dB/dec_ C.-40dB/dec_ D.-20dB/dec_二、判斷（每小題3分，共30分） 9.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下，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。(√) 10.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是1。(×) 11.衡量二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能優(yōu)劣的兩個(gè)重要指標(biāo)是超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間。(√) 12.線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差取決于系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及外輸入。(√) 13.疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。(√) 14.勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(×) 15.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=5(s+1)s(s+2)，則該系統(tǒng)零點(diǎn)為0，極點(diǎn)為1 16.在經(jīng)典控制理論中常用的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性等。(√) 17.頻率響應(yīng)是線性系統(tǒng)在單位脈沖信號(hào)輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。(×)18.控制系統(tǒng)的三個(gè)基本要求是穩(wěn)定、準(zhǔn)確及快速。(√)三、綜合題（38分） 19.（15分）有一系統(tǒng)傳遞函數(shù)?(s)=Kks2+s+解：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為?s=Kk與二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)?對(duì)比得：固有頻率ω(1)阻尼比由2ξωn(2)超調(diào)量δ(3)調(diào)整時(shí)間t 20.(13分)已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下G(s)=200 求：(1)試確定系統(tǒng)的型別和開環(huán)增益； (2)試求輸人為r(t)=1+lOt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，系統(tǒng)型別為0，這是一個(gè)0型系統(tǒng)。開環(huán)增益K=200。(2)討論輸入信號(hào)rt=1+穩(wěn)態(tài)誤差e21.(10分)已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下G(s)=K 求： (1)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 (2)確定系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程并確定使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。21.(10分）已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下GK求：(1)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(2)確定系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程并確定使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。解：(1)閉環(huán)傳遞函數(shù)為?s=K(2)閉環(huán)特征方程為：S若閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)滿足K>0試卷代號(hào)：1116機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題（半開卷）2018年1月一、單項(xiàng)選擇題（共15分，每小題3分）1．反饋控制系統(tǒng)又稱為(A)。A.閉環(huán)控制系統(tǒng)B．開環(huán)控制系統(tǒng)C．按擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)D．按給定補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制系統(tǒng)2．如果典型二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為衰減振蕩，則系統(tǒng)的阻尼比ξ(B)。A．ξ=B.1>ξ>oC．ξ≥1D．ξ<03．反映線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出和輸入的相位差隨頻率變化的關(guān)系是(D)。A.幅頻特性B．傳遞函數(shù)C．微分方程D．相頻特性4．在系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性圖中，反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的是(B)。A.低頻段B．中頻段C高頻段D．無(wú)法反映5．開環(huán)傳遞函數(shù)為則實(shí)軸上的根軌跡區(qū)間為(C)。A．[-2，O]B．（一∞，O]C．（-∞，-2]D．[0，+∞）二、判斷題（共10分6.的轉(zhuǎn)折頻率為2(X)。7．二階系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下，當(dāng)阻尼ξ∈>O時(shí)系統(tǒng)輸出為等幅振蕩(X)。8．線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是零初始條件下輸出與輸入信號(hào)之比(X)。三、填空題（共30分，每空2分）9．閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則閉環(huán)特征方程式為S2+2s+1=010．某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則此系統(tǒng)為I型型系統(tǒng)，它在單位階躍函數(shù)輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為__0_。線性定常連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉環(huán)特征方程的根均位于復(fù)平面的左半平面12．某系統(tǒng)的微分方程為其中c(t)為輸出，，(t)為輸入。則該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)φ(s)1s+1，單位階躍輸入下系統(tǒng)超調(diào)量為_0，調(diào)節(jié)時(shí)間為_4_(取2%的誤差帶t=4T)。13.傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的根稱為系統(tǒng)的極點(diǎn)，分子多項(xiàng)式的根稱為系統(tǒng)的零點(diǎn)14.比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=K。15.在頻域中，通常用幅值裕量和相位裕量?jī)蓚€(gè)量來(lái)表示系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性。16.PID調(diào)節(jié)中的“I”指的是_積分_控制器。17．單位斜坡函數(shù)的拉氏變換為1s218.系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性的低頻段反映系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。四、（10分）19.設(shè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，試求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。五、（25分）20.已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下解答：(1)該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式，可見，系統(tǒng)型別為0，這是一個(gè)0型系統(tǒng)。開環(huán)增益K=20。(10分)(2)討論輸入信號(hào)，r(t)=2+5t，即A=2，B=5（5分）穩(wěn)態(tài)誤差+∞=∞（10分）六、（10分）21.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，要求系統(tǒng)穩(wěn)定，試確定參數(shù)K的取值范圍。解：系統(tǒng)特征方程為：使系統(tǒng)穩(wěn)定的增益范圍為：O<K<120。（3務(wù)）試卷代號(hào)：1116機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題（半開卷）2018年7月一、單項(xiàng)選擇題（共15分，每小題3分）1．關(guān)于系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，下述說(shuō)法正確的是(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．和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)及輸入信號(hào)有關(guān)2．比例環(huán)節(jié)的相頻特性幣(∞)為(C)。A．90°B．-90°C．0°D．-180°3．一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特征為(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4．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5．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)方程二、判斷題（10分）6．o型系統(tǒng)（其開環(huán)增益為K）在單位階躍輸入下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為10000K(錯(cuò)7．一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為Gs=58．線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：系統(tǒng)特征方程的根（系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)）全部具有負(fù)實(shí)部，也就是所有閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)都位于s平面的左側(cè)(對(duì))。三、填空題（共30分，每空2分）9．用頻蜮法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是正弦函數(shù)。10．穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性是對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本要求。11．反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和反饋量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。12.決定二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩個(gè)重要參數(shù)是阻尼比和無(wú)阻尼自振蕩角頻率（或ξωn13.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下，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。14.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)…，這是按開環(huán)傳遞函數(shù)的積分環(huán)節(jié)數(shù)來(lái)分類的。15.單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs30，-2，根軌跡的起點(diǎn)包括-3[-20]，在實(shí)軸上的根軌跡區(qū)間有[一16．二階系統(tǒng)的阻尼比ξ為零時(shí)，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。17．設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為Gjω=P(ω)+jQ(ω)，則P(18.開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)的單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其閉環(huán)特征方程為1+G(s)=0四、（10分）19.設(shè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，試求系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)φ解答：閉環(huán)傳遞函φs五、（25分）20.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，試求(1)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(2)系統(tǒng)的阻尼比及無(wú)阻尼自振蕩角頻率。(3)計(jì)算系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中的超調(diào)量σ%（寫出表達(dá)式即可）和調(diào)節(jié)時(shí)間tS(4)當(dāng)輸入為r(t)=1時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解答：(1)閉環(huán)傳遞函數(shù)為φs(2)無(wú)阻尼自振蕩角頻率ωn=4，阻尼比(3)σts(4)這是一個(gè)Ⅰ型系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)誤差ess六、（10分）21．解答：該系統(tǒng)開環(huán)增益K=30;有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，低頻漸近線通過(1，20lg30)這點(diǎn)，斜率為-20dB/dec；右一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率ω1系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性漸近特性曲線如下所示。試卷代號(hào)：1116國(guó)家開放大學(xué)2019年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題（半開卷）2019年7月一、選擇題（每小題4分，共32分）1.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為15s+1 A.0.5 B.5 C.2 D.12.已知線性系統(tǒng)的輸入為單位階躍函數(shù)，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為G(s)，則輸出Y(s)的正確表達(dá)式是(B)。 A.y(t)=L-1G(s)2s B.Y(s)= C.X(s)=Y(s)·G(s) D.Y(s)=s·G(s)3.二階系統(tǒng)的兩個(gè)極點(diǎn)為位于s左半平面的共軛復(fù)根，則其在階躍輸入下的輸出響應(yīng)表現(xiàn)為(A)。 A.衰減振蕩 B.單調(diào)上升并趨于穩(wěn)態(tài)值 C.振蕩發(fā)散 D.等幅振蕩4.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)純虛根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為(B)。 A.單調(diào)上升 B.等幅振蕩 C.衰減振蕩 D.振蕩發(fā)散5.傳遞函數(shù)G(s)一三表示(B)環(huán)節(jié)。 A.微分 B.積分 C.比例 D.滯后6.慣性環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性的高頻漸近線斜率為(A)。 A.-20dB/dec B.20dB/dec C.-40dB/dec D.40dB/dec7.在單位階躍輸入下，I型系統(tǒng)的給定穩(wěn)態(tài)誤差為(A)。 A.O B.1 C.s D.1/s8.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是G(s)一2se-rs，則該系統(tǒng)可看成由(D)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。 A.積分、延時(shí) B.微分、延時(shí) C.微分、積分 D.慣性、延時(shí)二、判斷題（每小題3分，共30分） 9.將被控量的全部或部分反饋回系統(tǒng)的輸入端，參與系統(tǒng)的控制，這種控制方式稱為反饋控制或閉環(huán)控制。(√) 10.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是1。(×) 11.對(duì)于負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，閉環(huán)傳遞函數(shù)為G（s） 12.兩個(gè)二階系統(tǒng)具有相同的超調(diào)量，這兩個(gè)系統(tǒng)也會(huì)具有不同的阻尼比。(×) 13.-階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)越小，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。(√) 14.疊加性和齊次性是鑒別系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)的根據(jù)。(√) 15.傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式的根稱為系統(tǒng)的極點(diǎn)，分子多項(xiàng)式的根稱為系統(tǒng)的零點(diǎn)。(√) 16.比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=K。(√) 17.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=5(S?1)S(S+2)，則該系統(tǒng)零點(diǎn)為1，極點(diǎn)為；0，- 18.在經(jīng)典控制理論中常用的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性等。(√)三、綜合題（共38分） 19.（13分）典型的二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖1所示，試確定系統(tǒng)的