自動(dòng)控制技術(shù)試卷

PAGEPAGE10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(guò)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_(kāi)__________。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_(kāi)__________。3齒輪副中,以主動(dòng)輪角速度為輸入，以被動(dòng)輪轉(zhuǎn)角為輸出，則這個(gè)裝置為_(kāi)_______________環(huán)節(jié)。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___________。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)的拉式反變換是____________________。8已知單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)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_(kāi)___________________，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)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為_(kāi)_________。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_(kāi)______dB／dec。8．單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為_(kāi)______。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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)所含_______環(huán)節(jié)的數(shù)目來(lái)分類的。10．二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)ξ=_______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_(kāi)___________,橫坐標(biāo)為_(kāi)___________。13．奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的_______________來(lái)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)定C。不穩(wěn)定D.穩(wěn)定性不確定2．引出點(diǎn)前移越過(guò)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(guò)的方塊圖單元B。并聯(lián)越過(guò)的方塊圖單元的倒數(shù)C。串聯(lián)越過(guò)的方塊圖單元D。串聯(lián)越過(guò)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.5，2B。5/4，2C.5，4D.5．一階微分環(huán)節(jié)，當(dāng)頻率時(shí)，則為。（）A。45°B。-45°C.90°D.-90°6．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)為。（）A。 B。C. D。7．已知，其原函數(shù)的終值。（）A.0B.∞C.0。75D.38．梅遜公式主要用來(lái).（）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(guò)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。6B。0。707C13．下列哪種措施對(duì)改善系統(tǒng)的精度沒(méi)有效果。（）A。增加積分環(huán)節(jié)B。提高系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益KC。增加微分環(huán)節(jié)D.引入擾動(dòng)補(bǔ)償14．通過(guò)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.7B。2C17、下列開(kāi)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)

（T>0）

（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+Ts B。C。 D。(1+Ts)210。若系統(tǒng)的Bode圖在ω=5處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折(如圖所示），這說(shuō)明系統(tǒng)中有（）環(huán)節(jié)。A。5s+1 B.（5s+1）2C.0.2s+1 D。20。已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s）=，其幅頻特性｜G（jω）｜應(yīng)為()A。 B.C。 D。21。已知系統(tǒng)的頻率特性為G（jω)=，則頻率特性的虛部為（)。A.B.C.-D。-22。設(shè)系統(tǒng)開(kāi)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)C．2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/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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下：試?yán)L制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)Nyquist圖。2.已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下：試?yán)L制系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)環(huán)Nyquist圖.4.設(shè)開(kāi)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)T＝0-5秒，放大系數(shù)K＝10。求在頻率f=1Hz,幅值R＝10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(kāi)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)為試求其閉環(huán)傳遞函數(shù)；（2）確定其阻尼比和無(wú)阻尼固有頻率.9。設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示:寫(xiě)出該系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：，當(dāng)系統(tǒng)的輸入信號(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(wú)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(guò)程）寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s）=:①在下面半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出其漸近對(duì)數(shù)幅頻特性；②由圖解求取其幅值穿越頻率ωc（近似值）；③由公式求取相位裕量γ,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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G（s)=：①在下面半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出其漸近對(duì)數(shù)幅頻特性；②由圖解求取其幅值穿越頻率ωc（近似值）；③由公式求取相位裕量γ，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(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性如圖所示，要求：（1）寫(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)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(xiě)出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)如下：(2）系統(tǒng)的開(kāi)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(kāi)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)