机械工程控制基础1
机械工程控制基础考试题完整版01
控制基础填空题(每空1分，共20分)1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用___叠加__原理，而非线性控制系统则不能。
2．反馈控制系统是根据输入量和__反馈量__的偏差进行调节的控制系统。
3．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss =__∞___。
4．当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是__负数__时，系统是稳定的。
5.方框图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和__反馈 _连接。
6．线性定常系统的传递函数，是在_ 初始条件为零___时，系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。
7．函数te -at 的拉氏变换为2)(1a s +。
8．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为__相频特性__。
9．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为__－20__dB ／dec 。
10．二阶系统的阻尼比ξ为 _ 0_ 时，响应曲线为等幅振荡。
11．在单位斜坡输入信号作用下，Ⅱ型系统的稳态误差e ss =__0__。
12．0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为___0___dB/dec ，高度为20lgKp 。
13．单位斜坡函数t 的拉氏变换为21s 。
14. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为__恒值__控制系统、___随动___ 控制系统和程序控制系统。
15. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、__快速性__和准确性。
16. 系统的传递函数完全由系统的结构和参数决定，与__输入量、扰动量__的形式无关。
17. 决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和_无阻尼自然振荡频率w n 。
18. 设系统的频率特性Ｇ(j ω)=R(ω)+jI(ω),则幅频特性|G(jω)|=)()(22w I w R +。
19. 分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…，这是按开环传递函数的__积分__环节数来分类的。
1机械工程控制基础(第五版)__第一章绪论概论
②如何控制一个机电系统，使之按预定的 规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实 现最佳控制打下基础。
2020年11月19日2时6分
主要内容介绍
(一) 绪论 控制系统的基本工作原理，控制系统的几种分 类，控制理论的发展史，对控制系统的基本要 求。
(二) 控制系统的数学模型及传递函数 LAPLACE变换，系统的数学模型，传递函数， 典型环节的传递函数，系统的方框图及其联接， 系统的信号流程图。
(三) 线性系统的时域分析 典型输入信号，控制系统的时域性能指标，一 阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应，系 统的稳态误差。
2020年11月19日2时6分
本课程所分析的系统，涉及机械、电气， 所以在建立数学模型时，需运用到理论 力学、电工、机械原理等多门课程的知 识。
2020年11月19日2时6分
第一章 绪论
基本内容
1.1 机械工程控制论的研究对象与任务 1.2 系统及其模型 1.3 反馈 1.4 控制系统的分类 1.5 对控制系统的基本要求
本章难点
主要内容介绍（续）
(四) 频率特性分析法
频率特性的基本概念，典型环节的频率特性， 系统的开环频率特性的绘制，系统的闭环频率 特性。
(五) 控制系统的稳定性分析
稳定性的基本概念，代数稳定性判据，频域稳 定性判据，系统的相对稳定性。
(六) 系统的校正方法
系统校正的一般概念，串联校正，反馈校正。
2020年11月19日2时6分
中南林业科技大学-机电工程学院
2020年11月19日2时6分
讲授人：龚中良 教 材：《机械工程控制基础》（第五版）
机械工程控制基础-第一章
主要教学环节
课堂教学 紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解 题方法和技巧。
习题 独立完成作业，按时交作业。
课外补充 复习：复变函数Laplace变换 自学：Matlab编程。
教学形式: 课堂上，多媒体授课为主，板书为辅； 学习模式：预习－>听课－>复习(作业等形式) 希望和要求:
教师严谨治学 学生积极配合
程序控制系统。特点：系统输 入量按预定程序变化。
4、按系统内部传输信号的性质来分
连续系统，各部分的输入和输出信号都是连续变化的模拟 量，可用微分方程来描述各部分输入-输出关系的系统。
离散系统，某一处或多处的信号以脉冲序列或数码形式传 递的系统。 离散系统也有线性离散系统和非线性离散系统、 定常离散系统和时变离散系统之分。
反馈信号：输出信号经反馈元件变换后加到输入端的信号称
反馈信号；
偏差信号：输入信号与主反馈信号之差； 误差信号：输出量实际值与希望值之差； 扰动信号：偶然的无法加以人为控制的信号；
反馈控制系统的组成、名词术语和定义 (2)
参考(给定)输入r: 输入到控制系统中的指令信号；
(主)反馈b: 与输出成正比或某种函数关系且与参考 输入量纲相同的反馈信号；
生物系统等。 3. 按系统功能：温度、压力、位置、速度 4. 按系统性能：线性与非线性、定常与时变 5. 按输入信号变化规律：恒值、随动、程序控制 6. 按系统内部传输信号的性质：连续与离散 7. 按输入、输出信号的数目：单输入-单输出系统与多输入-多输出系统
1、按反馈情况
自动控制系统有三种基本控制方式：开环控制方式、闭环控制 方式（反馈控制方式）和复合控制方式，它们都有其各自的特点和 不同的使用场合。其中闭环控制方式是自动控制系统最基本的控制 方式,也是应用最广泛的一种控制方式。
机械工程控制基础1.基本概念
输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的 输入端，使之与输入量进行比较，产生偏差（给定信 号与返回的输出信号之差）信号。输出量的返回过程 称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。
负反馈
Hale Waihona Puke 正反馈l1Q1 Q1
l1
H
l2 Q2 l2 Q2
H
College of Mechanical & Material Engineering
三峡大学机械与材料学院
第一章 基本概念
Part 1.3 控制理论的中心问题 稳定性： 系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能 力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输 出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。 稳定性是控制系统正常工作的先决条件。控制系 统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。 稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突 变所产生的惯性滞后作用所导致。 气动伺服实例
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三峡大学机械与材料学院
第一章 基本概念
第一章 绪论
本章主要内容: I.1 控制的定义
I.2 系统的工作原理和组成
I.3 控制理论的中心问题
I.4 控制理论基础(Ⅰ)的学习内容
I.5 控制理论的历史发展
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三峡大学机械与材料学院
第一章 基本概念
系统原理方块图
[实质] 检测偏差 纠正偏差。
机械工程控制基础 第1章
反馈控制系统
• 反馈控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统。 所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行 控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间 的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈 控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路， 也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成 一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控 制系统。
1.4 系统的几种分类及对控制系统的基本要求
补充：系统方框图的绘制
几个定义
控制：通过对一定对象实施一定的操作，以使 其按照预定的规律运动或变化的过程。
温度计
加热电阻丝
调压器
~220V
人工控制的恒温箱
对象定义
对象 是一个设备，它是由一些机器零件有机地组合 在一起的，其作用是完成一个特定的动作．我们称任 何被控物体 ( 如加热炉，化学反应器或宇宙飞船 ) 为对 象。
动态模型在一定的条件下可以转换成静态模型。
静态模型和动态模型分析示例——机器隔振系统
F(t) F(t) x(t)
机器 隔振垫
m N(t)
m k c
x(t)
y(t)
y(t)
F(t)：外力，即激励 N(t)：隔振垫对机器的支反力 y(t)：地基的位移，亦可作激励 x(t)：机器的位移，即响应
若以机器m为隔离体，以F(t) 为激励(不考虑y(t))，以位 移x(t)为响应，应用牛顿第二定律列出该系统的动力学方 程为：
外界作用:输入f(t) (t ) cy (t ) ky(t ) f (t ) my
(1.1.1)
y(0) y0 (0) y 0 y
外界作用:输入x(t)
初始状态
(t ) cy (t ) ky(t ) cx (t ) kx(t ) my
机械工程控制基础知识点整合
第一章绪论1、控制论的中心思想、三要素和研究对象。
中心思想：通过信息的传递、加工处理和反馈来进行控制。
三要素：信息、反馈与控制。
研究对象：研究控制系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
2、反馈、偏差及反馈控制原理。
反馈：系统的输出信号部分或全部地返回到输入端并共同作用于系统的过程称为反馈。
偏差：输出信号与反馈信号之差。
反馈控制原理：检测偏差，并纠正偏差的原理。
3、反馈控制系统的基本组成。
控制部分：给定环节、比较环节、放大运算环节、执行环节、反馈（测量）环节被控对象基本变量：被控制量、给定量（希望值）、控制量、扰动量（干扰）4、控制系统的分类1）按反馈的情况分类a、开环控制系统：当系统的输出量对系统没有控制作用，即系统没有反馈回路时，该系统称开环控制系统。
特点：结构简单，不存在稳定性问题，抗干扰性能差，控制精度低。
b、闭环控制系统：当系统的输出量对系统有控制作用时，即系统存在反馈回路时，该系统称闭环控制系统。
特点：抗干扰性能强，控制精度高，存在稳定性问题，设计和构建较困难，成本高。
2）按输出的变化规律分类自动调节系统随动系统程序控制系统3）其他分类线性控制系统连续控制系统非线性控制系统离散控制系统5、对控制系统的基本要求1）系统的稳定性：首要条件是指动态过程的振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。
2）系统响应的快速性是指当系统输出量与给定的输出量之间产生偏差时，消除这种偏差的能力。
3）系统响应的准确性（静态精度）是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差大小。
第二章系统的数学模型1、系统的数学模型：描述系统、输入、输出三者之间动态关系的数学表达式。
时域的数学模型：微分方程；时域描述输入、输出之间的关系。
→单位脉冲响应函数复数域的数学模型：传递函数；复数域描述输入、输出之间的关系。
频域的数学模型：频率特性；频域描述输入、输出之间的关系。
2、线性系统与非线性系统线性系统：可以用线性方程描述的系统。
机械工程控制基础简答题答案(1)[1]
![机械工程控制基础简答题答案(1)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5f8e7a18b7360b4c2e3f6487.png)
1.何谓控制系统，开环系统与闭环系统有哪些区别？答：控制系统是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。
开环系统构造简单，不存在不稳定问题、输出量不用测量；闭环系统有反馈、控制精度高、结构复杂、设计时需要校核稳定性。
2.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？答：相位裕量是指在乃奎斯特图上，从原点到乃奎斯特图与单位圆的交点连一直线，该直线与负实轴的夹角。
幅值裕量是指在乃奎斯特图上，乃奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。
3.试写出PID控制器的传递函数？答：G C(s)=K P+K Ds+K I/s4,什么叫校正（或补偿）？答：所谓校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的方法。
5.请简述顺馈校正的特点答：顺馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行近似补偿，以便及时消除干扰的影响。
6.传函的主要特点有哪些？答：（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与外界输入无关；（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶数必不少于分子中s的阶数；（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理结构系统，只要他们的动态特性相同，其传递函数相同。
7.设系统的特征方程式为4s4+6s3+5s2+3s+6=0，试判断系统系统的稳定性。
答：各项系数为正，且不为零，满足稳定的必要条件。
列出劳斯数列：s4 4s3 6 3s2 3 6s1 -25/3s0 6所以第一列有符号变化，该系统不稳定。
8.机械控制工程主要研究并解决的问题是什么？答：（1）当系统已定，并且输入知道时，求出系统的输出(响应)，并通过输出来研究系统本身的有关问题，即系统分析。
（2）当系统已定，且系统的输出也已给定，要确定系统的输入应使输出尽可能符合给定的最佳要求，即系统的最佳控制。
（3）当输入已知，且输出也是给定时，确定系统应使得输出金肯符合给定的最佳要求，此即最优设计。
（4）当系统的输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数，即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识。
《机械工程控制基础》_李连进(习题解答)
G1G2G3
R(s)
1 G1G2H 1 G2G3 H2 G1G2G3
第 3 章 习题参考答案 3.1 略 3.2 tr，tp，td，ts 反映系统的快速性，即灵敏度，Mp 反映系统的相对稳定性。 3.3 T=4 3.4 T=0.256min；2.56℃
3.5（1）根据系统闭环传递函数标准形式可得：固有频率 n 2 ，阻尼比 1/ 2n 0.25 。
（2） c2 7.4s 1 ， 2 28.63
8.6
Gc (s)
1.25s 125s
1 1
，
c
பைடு நூலகம்
2
0.4s 1 ， 2
41.14
8.7
Gc (s)
s 1 s 5.7
8.8
Gc (s)
(0.14s 1)(0.1s 1) (s 1)( 1 s 1)
上升时间 tr 0.61s 、调整时间 ts 0.89s(2%) 、ts 0.70s(5%) ，最大超调量 M p 0.028 和
峰值时间 t p 0.79s
600 3.8 （1） s2 70s 600 3.9 （1） 0.952(1- e-105t )
（2） n 24.5rad / s ， 1.43 （2） 0.615(1- e-13t ) （3） 0.714(1- e-3.5t )
（2）根据最大超调量公式确定，计算出最大超调量 M p 0.47 。
调整时间 ts
3 n
6s
（允许误差为
5%）。
（3）开环放大倍数 K (1/ 2 )2 0.5 。
3.6 单位阶跃响应函数为：
机械工程控制基础第1阶段测试题
江南大学现代远程教育 第一阶段测试卷考试科目:《机械工程控制基础》（第一章、第二章）（总分100分） 时间：90分钟 学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分：一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。
） 1、某系统的微分方程为 )()()()(3t x t x t x t x i o o o =+- 则它是（ ）。
A 、线性定常系统B 、线性系统C 、非线性系统D 、非线性时变系统2、开环系统的控制信号取决于（ ）。
A 、系统的实际输出B 、系统的实际输出与理想输出之差C 、输入与输出之差D 、输入3、机械工程控制论的研究对象是（ ）。
A 、机床主传动系统的控制论问题B 、高精度加工机床的控制论问题C 、自动控制机床的控制论问题D 、机械工程领域中的控制论问题4、对于控制系统，反馈一定存在与于（ ）。
A 、开环系统B 、线性定常系统C 、闭环系统D 、线性时变系统5、闭环系统的特点是系统中存在（ ）。
A 、执行环节B 、运算放大环节C 、反馈环节D 、比例环节6、开环控制系统的特点是（ ）。
A 、不能实行计算机控制B 、存在信息反馈C 、容易引起不稳定D 、结构简单，成本低7、线性定常系统的微分方程为)(4)(3)(2)(t x t x t x t x i o o o =+'+''则该系统极点为（ ）。
A 、;21;2121j s j s --=+-= B 、;2;221j s j s -=+= C 、0;2;2321=-=+=s j s j s D 、以上都对 8、系统数学模型是指（ ）的数学表达式。
A、输入信号B、输出信号C、系统的动态特性D、系统的特征方程9、系统传递函数为 G(s)=2 / (2s2+3s+1)，则系统放大系数为（）。
A、0.5B、1C、2D、无法确定10、下图所属环节为（）。
A、微分环节B、积分环节C、导前环节D、惯性环节11、以下传递函数属于振荡环节的是（）。
机械工程控制基础复习
机械工程控制基础复习第一章 绪论1.控制理论在工程技术领域中体现为工程控制论，在机械工程领域则体现为机械工程控制论。
2.工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题。
具体地说，它研究的是工程技术中的广义系统在一定的外界条件（即输入或激励,包括外加控制与外加干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程；研究这一系统及其输入、输出三者之间的动态关系。
3。
y(t ）称为系统的输出，显然，y(t ）（它就是微分方程的解）是由系统的初始状态、系统的固有特性、系统与输入之间的关系以及输入所决定的。
4.工程控制论(包括机械工程控制论）的内容大致可归纳为如下五个方面：⑴当系统已定、输入（或激励)已知时，求出系统的输出(或响应），并通过输出来研究系统本身的有关问题，此即系统分析问题;⑵当系统已定，确定输入，且所确定的输入应使得输出尽可能符合给定的最佳要求,此即最优控制问题；⑶当输入已知时，确定系统，且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求，此即最优设计问题；⑷当输出已知时，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息,此即滤波与预测问题；⑸当输入与输出均已知时，求出系统的结构与参数,即建立系统的数学模型，此即系统识别或系统辨识问题。
5。
反馈:系统的输出不断地、直接或间接地、全部或部分地返回，并作用于系统。
负反馈:输出(被控量)偏离设定值（目标值）时，反馈作用使输出偏离程度减小，并力图达到设定值.反馈的作用：消除偏离正反馈： 输出偏离初始值（或稳定值)时，反馈作用使输出偏离程度加剧。
反馈的作用：加剧偏离。
6.开环控制:只有输入量对输出量产生控制作用,输出量不参与对系统的控制。
特点是 结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题；输入控制输出;输出不参与控制; 系统没有抗干扰能力。
适用范围：输入量已知、控制精度要求不高、扰动作用不大。
机械工程控制基础考点解析(1)
机械工程控制基础十五大考点（简答：三选二）1稳态误差与系统输入的关系：1） 稳态误差与输入信号有关；2） 稳态误差与系统型次有关。
型次越高，稳态误差越小；3） 稳态误差与系统开环增益有关。
开环增益越大，稳态误差越小；4） 当系统存在几个输入作用时，可按叠加原理进行计算。
系统存在干扰作用时，总的偏差等于给定输入和干扰分别作用引起的偏差之和；5） 单位反馈系统稳态误差与稳态偏差相同。
2在不同输入时不同类型系统的稳态偏差3系统特征方程的根对系统性能的影响：1） 特征根的实部影响自由响应项的收敛性（系统稳定性）① 若所有特征根具有负实部时，则系统自由响应项收敛（系统稳定） ② 若存在特征根的实部为正，则系统自由响应项发散（系统不稳定）③ 若存在特征根的实部为零，其余的实部为负，则系统自由响应等幅振荡（系统临界稳定） 2）实部的绝对值影响系统的快速性3）特征根的虚部影响自由响应项的振荡情况：虚部绝对值越大自由响应项的振荡越剧烈4典型函数的拉氏变换及反变换1） 单位脉冲函数L[δ(t)]=1 注意：其拉氏反变换1-L [1]≠δ(t)2)单位阶跃函数L[u(t)]= L[1]=1/S 1-L [1/S]=13)单位斜坡函数r(t)=t, t ≥0 L[r(t)]= L[t]=1/2S 1-L [1/2S ]=t 4）单位加速度函数a(t)=2t /2, t ≥0 L[a(t)]= L[2t /2]=1/3S 1-L [1/3S ]=2t /2 5）指数函数f(t)=ate-, t ≥0 L[ate-]=1/(s+a) 1-L [1/(s+a)]=ate-6）正弦函数f(t)=sin ωt ，t ≥0 L[sin ωt]= ω/（22w S +） 1-L [ω/（22w S +）]= sin ωt 7）余弦函数f(t)=cos ωt, t ≥0 L[cos ωt]= S/（22w S +） 1-L [S/（22w S +）]= cos ωt相关例题：5传递函数方框图的等效变换1）串联2）并联3）反馈连接闭环传递函数：4）分支点移动规则①分支点前移②分支点后移5）相加点移动规则①相加点前移②相加点后移5）梅逊公式：当方框图满足如下两个条件：①只有一条前向通道②各局部反馈回路中包含公共传递函数方框。
机械工程控制基础-机械工程控制基础_学习辅导与题解_第1章绪论
机械工程控制基础学习辅导与题解（修订版）第1章绪论内容提要1.1 机械工程控制论的研究对象与任务1.1.1 系统及广义系统系统是由相互联系、相互作用的若干部分构成，且具有一定运动规律的一个有机整体。
系统各元素之间存在着非常紧密的联系，而且，系统与外界也存在一定的联系。
系统及其与外界的关系如图1.1-1所示，其中.输入是指外界对系统的作用，输出是指系统对外界的作用。
系统可大可小可繁可简，甚至可“实”可“虚”，完全由研究的需要而定，因而将它们统称为为广义系统。
图1.l-l 系统及其与外界的联系1.1.2 机械工程控制论的研究对象机械工程控制论实质上足研究机械工程技术中广义系统的动力学问题。
具体地说，它研究机械工程广义系统在一定的外界条件（即输入或激励、干扰）作用下，从系统的一定的初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）所决定的整个动态历程，研究这一系统与其输入、输出三者之间的动态关系。
1.1.3 机械工程控制论的研究任务从系统、输入、输出三者之间的关系出发，根据已知条件与求解问题的不同，机械工程控制论的任务可以分为以下五方面：（1）已知系统和输入，求系统的输出，即系统分析问题；（2）已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制问题；（3）已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计问题；（4）已知输出，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息.此即滤波与预测问题；（5）已知系统的输^和输出，求系统的结构与参数即系统辨识问题。
1.2 系统及其模型1.2.1 系统的特性（1）系统的性能不仅与构成系统的元素有关，而且还与系统的结构有关；（2）系统具有层次性；（3）系统的内容比组成系统各元素的内容要丰富得多；（4）系统是运动的，具有～定的动态特性。
1.2.2 机械系统以实现一定的机械运动、输出一定的机械能，以及承受一定的机械载荷为目的的系统称为机械系统。
对于机械系统，其输入和输出分别称为“激励”和“响应”。
控制工程基础—第1章绪论
三 .反馈控制系统的基本组成
一个典型的反馈控制系统应该包括给定元件、反 馈元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正 元件等。
给定 元件 比较元件 扰动 串联校正 元 件 +放大变 换元件 执行 元件 输出 控制 信号 对象 xo
+输入 偏差 信号 xi 信号 e
并联校正 元 件 局部反馈 反馈元件 主反馈
图1-2 人工控制的恒温箱
人工控制恒温的过程可归结如下：
1. 观测由测量元件（温度计）测出的恒温箱（被 控制元件）的温度； 2. 与要求的温度值（给定值）进行比较，得出偏 差的大小和方向； 3. 根据偏差大小和方向再进行比较控制：当温度 高于所要求的给定温度值时，就调节调压器动 触头使电压减小，温度降低；若温度低于给定 的值，则调节调压器动触头，使电压增加，温 度升高； 4. 如温度还达不到要求时，要反复进行上面的步 骤操作。 因此，人工控制的过程就是测量、求偏差、再控 制以纠正偏差的过程。也就是“检测偏差用以 纠正偏差”的过程。
自动控制？
是指在没有人直接参与的情况下，利用控制器 （机械装臵、电气装臵或电子计算机）使生产 过程或被控制对象（机器、设备）的某一物理 量（温度、压力、液面、流量、速度、位移等） 自动地按照预定的规律运行。
例如： 电冰箱自动地控制冰箱中的温度恒定； 无塔供水系统保证楼宇自动恒压供水； 加工中心根据加工工艺的要求，能够自动地 按照一定的加工程序加工出所需要的工件。
所谓系统的动态性能，主要分如下三类 1.已知系统的参数m、k、f及输入x(t)，确 定输出y(t)； 2.已知输入x(t)及输出y(t)，确定系统的参数 m、k及f； 3.已知系统的参数m、k及f，给定输出y(t)时， 确定输入x(t)。
机械工程控制基础第1阶段测试题
考试科目:《机械工程控制基础》（第一章、第二章）（总分100分） 时间：90分钟学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分：一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。
）1、控制论的中心思想是（ ）。
A 、系统是由元素或子系统组成的B 、机械系统与生命系统乃至社会和经济系统等都有一个共同的特点，即通过信息的传递、加工处理，并利用反馈进行控制C 、有些系统可控，有些系统不可控D 、控制系统有两大类，即开环控制系统和闭环控制系统 2、机械系统之所以表现动态特性主要原因是（ ）。
A 、机械系统是又由机械部件组成的 B 、存在阻尼元件 C 、存在弹性元件 D 、存在内反馈 3、以下关于系统模型说法正确的是（ ）。
A 、每个系统只能有一种数学模型B 、系统动态模型在一定条件下可简化为静态模型C 、动态模型比静态模型好D 、静态模型比动态模型好4、以下几个微分方程表示的系统中，属于线性定常系统的是（ ）。
A 、x 02+2x 0+2=2x i B 、x 0’’+2x 0’+2t=2x iC 、x 0’’+2x 0’+2x 0=2x i D 、x 02+2x 0+2t=2x i5、某典型环节的传递函数为G(s)=1/s ，则该环节为（ ）。
A 、惯性环节 B 、积分环节 C 、微分环节 D 、比例关节6、设一系统的传递函数为s e s τ-•+121则该系统可看成为由（ ）串联而成。
A 、惯性环节与延时环节 B 、比例环节、惯性环节与延时环节 C 、惯性环节与导前环节 D 、比例环节、惯性环节与导前环节 7、闭环自动控制的工作过程是（ ）。
A 、测量系统输出的过程B 、检测系统偏差的过程C 、检测偏差并消除偏差的过程D 、使系统输出不变的过程 8、系统和输入为已知，求输出，并对系统动态特性进行研究，称为（ ）。
A、系统综合B、系统分析C、系统辨识D、系统设计9、对控制系统的首要要求是（）。
机械工程控制基础试题 (1)
一、填空题（20分）1、系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。
2、对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和精确或准确性。
3、传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
4、传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。
5、判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。
6、频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。
7、系统的性能指标按其类型可分为时域性能指标，频域性能指标，综合性能指标。
8、用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和对数坐标_图示法。
9、系统稳定的充要条件是：系统的全部特征根都具有负实部。
10、对广义系统，按反馈情况可分为开环系统、闭环系统。
选择题（20分） 1、拉氏变换将时间函数变换成（ D ） A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数2、微分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( A )A. 90°B. -90°C. 0°D. -180° 3、设系统的传递函数为G(s)=255252++s s ，则系统的阻尼比为 （ C ）A.25B. 5C. 21D. 14、正弦函数sin t ω的拉氏变换是 （ B ）A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D. 22s 1ω+ 5、比例环节的频率特性相位移θ(ω)= ( C )A.90°B.-90°C.0°D.-180°6、一阶系统的阶跃响应， ( D ) A.当时间常数T 较大时有振荡B.当时间常数T 较小时有振荡C.有振荡D.无振荡7、系统特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系统稳定的( C )A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是8、时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是（ D ）A．脉冲函数B．斜坡函数C．抛物线函数D．阶跃函数9、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的( B )A．代数方程B．特征方程C．差分方程D．状态方程10、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ D ）A．系统输出信号与输入信号之比B．系统输入信号与输出信号之比C．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比D．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比简答题（20分）1、什么是反馈？为什么要进行反馈控制？答：反馈是指人们为了达到一定的目的，有意加入的反馈，闭环控制系统的工作是基于系统的实际输出与输入间的偏差之上的，在系统存在扰动的情况下，这种偏差就会出现。
《机械工程控制基础》题库
丄.何为闭环控制系统？其最主要的优点是什么？
答案：闭环控制系统就是反馈控制系统，即输出量对控制作用有影响的系统。苴最主要的优点是能实现自我调 节，不断修正偏差，抗干扰能力强。
1.简述“自动控制”和“系统”的基本概念。
答案：（1）所谓“自动控制”就是在没有人直接参与的情况下，采用控制装置使被控对象的某些物理量在一左 稱度范国内按照给立的规律变化匚
机械工程控制基础复习题
第一章绪论
1、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统，
A.开环髙B.闭环髙C•相差不多
其精度比较（
D.—样高
）。
丄、系统的输岀信号对控制作用的影响（
A.开环有B.闭环有C.都没有
）0
D.都有
丄、对于系统抗干扰能力（
B・闭环强
A.开环强
）。
C•都强
D.都不强
丄、下列丕展壬按输入疑的变化规律分类的是（
1.对控制系统性能的基本要求一般可归结为稳定性、和」
答案：快速性准确性
丄、控制论的中心思想是，通过,和反馈来进行控制。
答案：信息的传递加工处理
1.什么是反馈（包括正反馈和负反馈）？根据反馈的有无，可将控制系统如何分类？
答案：（1〉反馈是指输岀量通过适当的检测装置将信号全部或一部分返回输入端，使之与输入量进行比较。如 果反馈信号与系统的输入信号的方向相反，则称为负反馈：如果反馈信号与系统的输入信号的方向相同，则称为正 反馈。
1、按照系统传输信号的类型可分成（）。
A.定常系统和时变系统B.离敬控制系统和连续控制系统C・线性系统和非线性系统D.恒值系统和程序控
制系统
1.按照控制系统是否设有反馈作用来进行分类，可分为一—和——O
机械工程控制基础陈康宁课后习题答案
使轴承下部压力上升。而基于与此相反的理由，轴承上半部压力减小，于是轴承下半部油腔产生
反作用力，与负荷相平衡，以减少偏移量 e，甚至完全消除偏移量 e，即达到“无穷大”的支承
刚度。
图题 1‐1 静压轴承薄膜反馈控制系统
举例 2：以数控机床工作台的驱动系统为例。 开环控制：一种简单的控制方案是根据控制装置发出的一定频率和数量的指令脉冲驱动步进 电机，以控制工作台或刀架的移动量，而对工作台或刀架的实际移动量不作检测，其工作原理如 图 1-5(a)所示。这种控制方式简单，但问题是从驱动电路到工作台这整个“传递链”中的任一环 的误差均会影响工作台的移动精度或定位精度。 闭环控制：为了提高控制精度，采用图 1-1(b)所示的反馈控制，以检测装置随时测定工作台 的实际位置(即其输出信息)；然后反馈送回输入端，与控制指令比较，再根据工作台实际位置与 目的位置之间的误差，决定控制动作，达到消除误差的目的。
当初始条件均为零时，即
f (0) f '(0) f "(0) f (n1) (0) 0 则有
L f '(t) sF (s)
L f "(t) s2F (s)
L f (n) (t) sn F (s)
（3）积分定理
若 f(t)的拉氏变换为 F(s)，则
L
f
(t )dt
F(s) s
解：有时间函数 f(t)，t≥0，则 f(t)的拉氏变换记作：L[f(t)]或 F(s)，并定义为
L[ f (t)] F (s) f (t) est dt 0
(2-1)
s 为复数，s j 。称 f(t)为原函数，F(s)为象函数。若式(2-1)的积分收敛于一确定的函数值，
则 f(t)的拉氏变换 F(S)存在，这时 f(t)必须满足：
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机械工程控制基础模拟卷
一、选择题
1.B 控制工程主要研究并解决的问题之一是（ ）
A 、系统已定，输入不确定，求系统的输出
B 、系统已定，输入已知，求系统的输出（响应）
C 、系统已定，规定系统的输入
D 、系统不定，输入已知，求系统的输出（响应）
2.A 已知机械系统的传递函数为,44)(2++=
s s s G 则系统的阻尼比、增益和放大系数是（）。
A. 0.25, 1, 1
B. 0.5,4,1
C. 0.25,4,4
D. 0.5,1,4
3. A 弹簧-质量-阻尼系统的传递函数为1/（ms 2+cs+k ）,则系统的无阻固有频率ωn
为（ ）
A m k
B k m
C m c D
4. A 对于定常控制系统来说（ ）
A 、 表达系统的微分方程各项系数不随时间改变
B 、 微分方程的各阶微分项的幂为1
C 、 不能用微分方程表示
D 、 系统总是稳定的
5.A 微分环节反映了输入的变化趋势，可以应用于( )。
A. 增加系统阻尼
B. 减小系统阻尼
C. 减弱噪声的作用
D. 减小稳态误差
6. A 系统方块图如图所示,其开环传递函数G k (S)是（ ）
A 5S/(3S+1)
B (3S+1)/5S
C 1/[5S(3S+1)]
D 5/[S(3S+1)]
7.A 系统的输出误差为e(t)，其稳态误差为：（ ）
A )(lim 10s sE s →
B )(lim 0
s E s → C )(lim s E s ∞→ D )(lim 1s sE s ∞
→
8. C比例环节的对数幅频特性曲线是一条（）。
A.水平线
B.垂直线
C.斜率为-20db/dec的直线
D.斜率为-10db/dec的直线
9.B 所谓校正（又称补偿）是指（）
A、加入PID校正器
B、在系统中增加新的环节或改变某些参数
C、使系统稳定
D、使用劳斯判据
B10. PI校正属于下面哪种校正方法：（）
A相位超前校正 B 相位滞后校正
C相位滞后超前校正D无法确定
二、填空题
1.设计控制系统基于以下几个要求：稳定性、快速性和准确性。
2. 传递函数可定义为：在外界输入作用前，输入、输出的初始条件为零时，线性定常系统的输出的Laplace变换式与输入的Laplace变换式之比。
3. 当阻尼比ξ大于0小于1时，系统称为软阻尼系统，当阻尼比ξ=0时，系统称为无阻尼系统，当阻尼比ξ=1时，系统称为临界阻尼系统，当阻尼比ξ大于1时系统称为过阻尼系统。
三、计算题
1. 列出如右图所示的系统的微分方程，并推出传递函数。
2. 化简图示系统框图，并写出其传递函数
图 4
3. 已知传递函数如下图所示，求单位阶跃响应的最大超调量M p 和峰值时间t p
4.已知单位反馈系统的开环传递函数为:
)
5)(1(500)(++=s s s s G K ，求单位阶跃和单位斜坡函数输入作用下的稳态误差
5. 已知某系统的特征方程为s 4+s 3+4s 2+6s+9=0，试判别其系统的稳定性
6. 试绘制下列传递函数的Bode 图。
)
12()2(5)(2++=s s s s G。