东北大学机械工程控制基础考试试题标准答案
机械工程控制基础试卷及答案
第1页（共9页）《机械工程控制基础》试卷（A 卷）一、填空题（每空1分, 共20分）1.对控制系统的基本要求是 系统的稳定性 、 响应的快速性 、 响应的准确性 。
2.已知f(t)=t+1,对其进行拉氏变换L[f(t)]= 1/s2+1/s 或者（1+s ）/s2 。
3.二阶系统的极点分别为s1=−0.5,s2=−4, 系统增益为2, 则其传递函数G(S)= 2/(s+0.5)(s+_4)4.零频幅值A(0)表示当频率 接近于零时, 闭 环系统输出的幅值与输入幅值之比。
5、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, 机械工程控制就是研究系统、输入、输出三者之间的动态关系。
6、系统的频率特性求取有三种方法: 根据系统响应求取、用试验方法求取和将传递函数中的s 换为 jw 来求取。
8、微分环节的控制作用主要有 使输出提前 、 增加系统的阻尼 、 强化噪声 。
9、二阶系统的传递函数为 , 其中 为系统的 无阻尼固有频率 , 当 时为 欠阻尼 系统。
在阻尼比ξ<0.707时, 幅频特性出现峰值, 称谐振峰值, 此时的频率称谐振频率ωr ＝ 。
10、一般称能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统成为相似系统。
11.对自动控制系统按照输出变化规律分为自动调节系统、随动系统、程序控制系统。
12.对积分环节而言, 其相频特性∠G(jw)=-900。
二、名词解释（每个4分, 共20分）1.闭环系统: 当一个系统以所需的方框图表示而存在反馈回路时, 称之为闭环系统。
2、系统稳定性：指系统在干扰作用下偏离平衡位置, 当干扰撤除后, 系统自动回到平衡位置的能力。
3.频率特性: 对于线性定常系统, 若输入为谐波信号, 那么稳态输出一定是同频率的谐波信号, 输出输入的幅值之比及输出输入相位业班级： 姓名： 学号：……………密………………………………封………………………………线…………………………第2页（共9页）之差统称为频率特性。
东北大学机械工程控制基础考试试题
1、反馈控制系统是指系统中有( A.反馈回路 B.惯性环节 )。 C.积分环节 D.PID 调节器
7、图 1 所示 Nyquist 图所对应的环节为( A.1+s B. 1 1+ s C.s D. 1 s
6、反馈信号的作用方向与设定值信号相同，即偏差信号为两者之和，这种
反馈叫做负反馈。
xi (t ) = R sin ωt 时，试求该系统的稳态输出。 （12 分）
(
)
系统的幅频特性是指正弦信号输入下系统稳态输出信号对输入信号的幅 7、 值比。
(
)
8、画 Bode 图时，是以频率 ω 的对数 lg ω 为横坐标、lg G (jω ) dB 为纵坐标画
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……………○……………密……………○……………封……………○…………线………………………………
学
院
11、所谓最小相位系统是指(
)。
9、最小相位系统的相位变化范围最小。
(
)
A.系统传递函数的所有极点均在[s]平面左半平面 B.系统传递函数的所有零点均在[s]平面左半平面 C.系统传递函数的所有零点和极点均在[s]平面左半平面 D.系统传递函数的所有零点和极点均在[s]平面右半平面 12、两系统传递函数分别为 G1 ( s ) =
) ) ) 5. 已知单位负反馈系统的开环传递为 G ( s) =
稳态误差为
K ，在单位阶跃输入下， s ( s + 2)
。
；在单位加速度输入下，稳态误差为
5 、当系统不满足性能指标要求时，通过串联校正的方法一定能达到要
东北大学17秋学期《机械工程控制基础》在线作业1答案
东北大学17秋学期《机械工程控制基础》在线作业1
一、单选题1、C2、D3、D4、A5、C
一、单选题（共5道试题，共25分。
）V
1.伯德图中的高频段反映了系统的（）。
A.稳态性能
B.动态性能
C.抗干扰能力
D.以上都不是
正确答案：C
2.二阶系统特征方程的系数均大于零，这表明该系统是（）的。
A.稳定
B.不稳定
C.临界稳定
D.可能稳定，可能不稳定
正确答案：D
3.实际生产过程的控制系统大部分是（）。
A.一阶系统
B.二阶系统
C.低阶系统
D.高阶系统
正确答案：D
4.（）是保证控制系统正常工作的先决条件。
A.稳定性
B.快速性
C.准确性
D.连续性
正确答案：A
5.下列判别系统稳定性的方法中，哪一个是在频域里判别系统稳定性的判据（）。
A.劳斯判据
B.赫尔维茨判据
C.奈奎斯特判据
D.根轨迹法
正确答案：C
二、判断题（共15道试题，共75分。
）V。
东北大学智慧树知到“机械工程”《机械工程控制基础》网课测试题答案4
东北大学智慧树知到“机械工程”《机械工程控制基础》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共15题)1.下列频域性能指标中，反映闭环频域指标的是()。
A.谐振峰值MrB.相位裕量γC.幅值稳定裕度KgD.剪切频率ωc2.在系统的前向通道干扰点前加积分器和增大放大倍数可减小干扰引起的误差。
()A.错误B.正确3.对于一个自动化系统来说，最重要的是系统的准确性，这是使自动控制系统能正常工作的首要条件。
()A.错误B.正确4.偶极子若不十分靠近坐标原点，则可认为零点和极点的影响彼此相消。
()A、错误B、正确5.±45ndB/dec的斜率对应大约±n90°的相位移。
()B.错误6.±45n dB/dec的斜率对应大约±n90°的相位移。
()A.正确B.错误7.欠阻尼系统峰值时间是用()来表示的。
A.tpB.tdC.trD.ts8.对于欠阻尼的二阶系统，当无阻尼自然振荡角频率ωn 保持不变时，()。
A.阻尼比ξ越大，系统调节时间ts越大B.阻尼比ξ越大，系统调节时间ts越小C.阻尼比ξ越大，系统调节时间ts不变D.阻尼比ξ越大，系统调节时间ts不定9.传递函数的分子是系统的特征多项式，代表系统的固有特性。
()A.正确B.错误10.如果系统特征根为共轭复数，那么当共轭复数点在与负实轴成45°线上时系统的准确性与快速性都比较好。
()A、错误B、正确11.12.同一个系统对于不同的输入信号其稳态误差是相同的，而同一个输入信号对于不同的系统会引起不同的稳态误差。
()A.正确B.错误13.系统的频率特性是在正弦信号输入下系统稳态输出对输入信号的幅值比和相角差。
()A.正确B.错误14.15.对于有些非最小相位系统、正反馈系统以及参数变化是从0到负无穷时，不能采用常规根轨迹的绘制法则，因其相角遵循180°+2kπ的条件，故称为180°根轨迹。
13727][东北大学]20年7月考试《机械工程控制基础X》考核作业(答案)
![13727][东北大学]20年7月考试《机械工程控制基础X》考核作业(答案)](https://img.taocdn.com/s3/m/58e64a450b4e767f5acfcefa.png)
东 北 大 学 继 续 教 育 学 院机械工程控制基础X 试 卷（作业考核 线上2） A 卷（共 4 页）图1 电冰箱制冷系统示意图答：系统的控制任务是保持冰箱内温度c T 等于给定温度r T ，冰箱体是被控对象，箱内温度是被控量，希望的温度r T 为给定量(由电位器的输出电压r u 对应给出)。
工作原理：温度控制器中的双金属温度传感器(测量元件)感受冰箱内的温度并将其转换为电压信号c u ,与控制器旋钮设定的电位器输出电压r u (对应于希望温度r T )相比较，构成偏差电压c r u u u-=∆(表征实际温度与希望温度的偏差)，控制继电器K 。
当u ∆大到一定值时，继电器接通，压缩机启动，将蒸发器中的高温低压制冷剂送往冷却器散热，降温后的低温低压制冷剂被压缩成低温高压液态进入蒸发器，急速降压扩散成气体，吸收箱体内的热量，使箱体的温度下降；而高温低压制冷剂又被吸入冷却器。
如此循环，使冰箱达到制冷的效果。
在这里，继电器、压缩机、蒸发器、冷却器所组成的制冷剂循环系统起执行元件的作用。
系统的方块图如下图所示。
A1-13 电冰箱制冷系统方框图二、求图2所示系统的数学模型和传递函数。
（10分）图2答：由图可得:)()()(1t x t i R t x o R i +=,111()()R C R i t i t dt C =⎰，221()[()()][()()]o R C R C x t i t i t dt R i t i t C =+++⎰对上面三式分别进行拉氏变换，得:)()()(1s X s I R s X o R i +=，111()()R C R I s I s C s =，221()[()()][()()]o R C R C X s I s I s R I s I s C s =+++消去()R I s 、()C I s ，得此电路的传递函数：21212112221212112212()()1()()()1o i X s R R C C s R C R C s G s X s R R C C s R C R C R C s +++==++++三、系统结构框图如图3所示，请化简方框图，并求出传递函数)()(s X s X i o 。
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六、 （12 分） 解：
化解步骤如下：
H 2 ( s)
X i ( s)
+ -
-
G1 (s) +
G2 (s) +
-
G3 (s) H3 (s)
G4 (s)
X o (s )
H1 (s)
图2 系统方框图
H2 (s)
X i ( s)
+ -
-
G1 (s) +
-
G2 (s) 1/ G2 (s) H1 (s)
G2 ( s)G3 ( s)G4 (s ) 1 + G2 (s)G3 (s) H 2 ( s) G2 (s )G3 (s )G4 (s ) H 3 (s ) 1+ ⋅ 1 + G2 (s)G3 (s) H 2 ( s) G2 ( s)
H1 (s)
图c
X o ( s)
X i ( s)
+ -
G1 (s)G2 (s)G3 (s)G4 (s ) 1 + G2 (s)G3 (s)H 2 (s) + G3 (s)G4 (s)H 3 (s)
………………………………………………3 分
a2 Δ 3 = a3 0
a0 a1 a2
0 6 2 0 0 = 1 3 0 ………………………………………3 分 a0 0 6 2
Δ2 =
由于 Δ 2 > 0 ，故系统稳定。
a2 a3
a0 a1
= a1a2 − a3 a0 = 3 × 6 − 1× 2 > 0
图1
ω/s-1
………………………………………计算过程 5 分，图 5 分
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Gb (jω ) = K (1 + jT1ω ) 1 + jT2ω
…………………………………2 分
幅频特性： Gb (jω ) = K
1 + T12ω 2 1 + T22ω 2
………………………………3 分 ……………………3 分
相频特性： ∠Gb (jω ) = arctan(T1ω ) − arctan(T2ω ) 当输入 xi (t ) = R sin ωt 时，而 xo (ω ) = Gb (jω ) R ，系统的稳态输出为 xo (t ) = xo (ω ) sin[ωt + ∠Gb (jω )] = RK
导前环节 1 + j0.5ω 的 ωT 2 =
(5) 将折线上移 20dB（ 20 lg10 = 20dB ） ，得系统对数幅频特性。 (6) 做两个环节的对数相频特性曲线，叠加后得系统的对数相频特性，如图 1 所示。
20lg︱G︱/dB 40 30 20 10 1
∠G/
o
2
10
ω/s-1
90
45
0
1、√；2、×；3、√；4、×；5、×；6、×；7、√；8、×；9、√；10、×。
三、填空题(将正确答案写在题干的横线上。每空 1 分，共 10 分)
1、 s 2 + 3s + 9 = 0 ，欠；2、2.42s，16.4%；3、不一定，不一定；4、n，等于；5、0，∞。
四、 （12 分）
解： 系统的频率特性为
东 北 大 学 考 试 试 卷 （ A 卷 ）
2008 — 2009 学年第 一 学期 课程名称：机械工程控制基础 标准答案
一、单项选择题(每小题 2 分，共 24 分)
1、A；2、C；3、B；4、D；5、A；6、B；7、B；8、D；9、B；10、B；11、C；12、A。
二、判断题（正确的在括号内打√，错误的在括号内打×） （2×10=20 分）
(1) 系统的频率特性为
G ( jω ) =
(2) 求各环节的转角频率 ωT 。
惯性环节
10 ( j0.5ω + 1) j0.1ω + 1
1 1 的 ωT 1 = = 10 s-1； T 1 + j0.1ω
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1 = 2 s-1。 0.5 (3) 做各环节的对数幅频特性渐近线。 (4) 除比例环节外，将各环节的对数幅频特性叠加得折线。
1 + T12ω 2 sin[ωt + arctan(T1ω ) − arctan(T2ω )] …………4 分 1 + T22ω 2
五、 （12 分） 解：
由特征方程知各项系数为
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a3=1，
a2=6，
a1=3，
a0=2 ……………………………3 分
均为正值。满足判据的必要条件ai>0。 再检查第二个条件，胡尔维茨行列式为三阶
图a
G3 (s) H3 ( s )
G4 (s)
X o (s)
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X i ( s)
+ -
G1 (s) +
-
G2 (s)G3 (s) 1 + G2 (s)G3 (s) H 2 (s) H 3 (s) G2 ( s)
G4 (s)
X o ( s)
H1 (s)
图bBiblioteka X i ( s)+ -
G1 (s)
H1 (s)
图d
X o (s )
所以，最后结果为：
X o (s) G1G2G3G4 = X i ( s ) 1 + G2G3 H 2 + G3G4 H 3 + G1G2G3G4 H1
（化简过程 8 分，结果 4 分）
七、 （10 分） 解：
G ( s) = 10(0.5s + 1) 0.1s + 1