历年机械工程控制基础试题及答案

全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。

每小题1.5分，共30分)1.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，求出系统的输出(响应) 2.f(t)如图所示 则L ［f(t)］为( )A.s 1e -2tB. s 2e -2sC. s 1e -2sD. s1e -ts3.已知F(s)=1)s(s 1，则L -1［F(s)］为( )4.已知F(s)=L ［f(t)］，若F(s)=12s s 12++,则f(t)|t∞→=?( )A.21B.1C.31D.05.下列系统中为线性系统的微分模型为：( ) A.dt)t (dx )t (x )dt )t (dx (12dt )t (x d 16i 020202=++ B.)t (x )t (x 24dt)t (dx 12dt )t (x d 16i 00202=++ C.)t (x )t (x 24dt)t (dx 12)dt )t (x d (16i 002202=++ D.)t (x )t (x )t ln(24dt)t (dx 12e dt )t (x d 16i 00t 202=⋅+⋅+ 6.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1C.不能用微分方程表示D.系统总是稳定的7.系统方框图如图所示，则系统的闭环传递函数为( )A.G(S)H(S)1G(S)H(S)+B.G(S)-1H(S)G(S)⋅C. 1+G(S)·H(S)D.G(S)H(S)1G(S)+8.二阶系统的传递函数为4)0.5)(s (s 10++,则系统增益为( )A.10B.0.5C.4D.5 9.若系统的单位脉冲响应为e -2t+2e -t，则系统的传递函数为：( )A.1s 22s 1+++ B.1s 2s 32++ C.s2e 2s 1-+ D.se 1s 1-+ 10.某系统的传递函数为2)1)(s (s 5++系统的零极点为( )A.极点s 1=-1, s 2=-2,零点s 3=5B.极点s 1=1, s 2=2C.极点s 1=-1, s 2=-2D.极点s 1=1, s 2=2,零点s 3=-511.下列信号中，哪个用来定义二阶系统的瞬态响应指标( )A.单位阶跃B.单位脉冲C.单位斜坡D.单位正弦 12.系统如图 ，其稳态误差定义为( )A.e ss=0s lim →SG(S) B.e ss=∞→s lim te(t)C.e ss=∞→t lim e(t) D.e ss=0t lim →e(t)13.某系统传函数为G(s)=τ+s k，则转角频率为( ) A.τ1B.τC.k/τD.k τ 14.控制系统中( )A.系统型次越高，增益K 越大，系统稳定误差越大B.系统型次越高，增益K 越大，系统稳定误差越小C.系统阶次越高，增益K 越大，系统稳定误差越小D.系统阶次越高，稳态误差越大 15.在设计控制系统时，稳定性判断( )A.不必判断B.绝对必要C.有时是必要的D.根据系统而定 16.系统的正弦响应是指( )A.不论输入为何种信号，输出都为正弦时的情况B.对系统输入一系列不同频率正弦信号时，输出的响应变化情况C.对系统输入一个固定的频率正弦信号时，输出的响应变化情况D.对系统输入一系列幅值不同的正弦信号时，输出的响应变化情况 17.劳斯判据应用于控制系统稳定性判断时是针对( )A.闭环系统的传递函数B.开环系统的传递函数C.闭环系统中的开环传递函数的特征方程D.闭环系统的特征方程 18.为了增加系统的稳定性裕量，可以( )A.减小系统的增益B.增大系统的增益C.减小输入信号D.使用开环系统 19.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 20.二阶振荡环节G(s)=2nn 22ns 2s ω+ζω+ω的幅频特性（ ）A.ζ越大，谐振峰越高B.ζ越小，谐振峰越高C.ωn越小，谐振峰越高 D.ωn越大，谐振峰越高二、填空题(每空0.5分，共10分)21.闭环系统是指系统的________对系统有控制作用，或者说，系统中存在________的回路。

22.设计控制系统基于以下几个要求：________性、________性、________性和________性。

23.传递函数通过________与________之间信息的传递关系，来描述系统本身的动态特征。

24.系统在外加激励作用下，其________随________变化的函数关系称为系统的时间响应。

25.频率响应是系统对________输入的________。

26.若系统传递函数G(S)的所有________均在S 平面的________，则系统称为最小相位系统。

27.一个系统稳定的必要和充分条件是，其特征方程的所有的根都必须为________或________。

也即稳定系统的全部根Si 均应在复平面的________。

28.PID 校正器是能够实现P________，I 和D________控制作用的校正器。

三、简答题(每小题5分，共20分)29.(5分)什么是反馈(包括正反馈和负反馈)?什么是闭环控制系统? 30.(5分)单位反馈系统的前向通道传递函数为G k(s)=1)1)(cs s(bs a++，a 、b 、c 为大于0的常数。

(1)试写出静态误差系数K p、K v和K a。

(2)当系统输入为单位斜坡函数时，系统有无稳态误差，若有为何值? 31.(5分)简述系统相对稳定性的概念?何为相位裕量?(画图说明) 32.(5分)串联相位超前校正时瞬态响应作了何种改善?简述原理。

四、计算题(共40分)33.(6分)某系统方框图如下，求使系统稳定的f 值范围。

34.(6分)写出图示系统的传递函数，并写出系统的ωn和ζ。

35.(6分)化简下列方框图，并写出传递函数。

36.(6分)某系统如图试求该系统的峰值时间、最大超调量(单位阶跃输入) 37.(8分)设单位反馈系统的开环传递函数G(s)=1)1)(s(2s10++试求闭环的Mr,ωr和ωd38.(8分)已知系统开环传递函数为G(s)=)1100s)(12s(s)110s(1000+++(1)试画出传递函数对应的渐近线幅频特性曲线；(2)试画出相应的近似相频特性曲线； (3)系统是否稳定，为什么?全国2001年10月机械工程控制基础试题课程代码：02240 第一部分 选择题一、单项选择题（本大题共30小题，每小题1分，共30分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1. 开环系统与闭环系统最本质的区别是（ A ）A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路 2. 若f t t t (),,=⎧⎨⎩⎪00515≤＜≥，则L f t [()]=（ B ）A.e ss-B.e ss -5C.1sD.15se s3. 已知f t t ().,=+051其L f t [()]=（ C ） A.s s +052. B.052.s C.1212s s + D.12s4. 下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为（ D ） A.5252s + B.ss 216+C.12s - D.12s + 5. 若f t te t()=-2，则L f t [()]=（ B ）A.12s + B.122()s +C.12s - D.122()s - 6. 线性系统与非线性系统的根本区别在于（ C ）A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数B.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D.线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少 7. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ B ）A .1051s + B .2051s s +C.10251s s ()+D.2s8. 二阶系统的极点分别为s s 12054=-=-.,，系统增益为5，则其传递函数为（ D ）A.2054(.)()s s --B.2054(.)()s s ++C.5054(.)()s s ++D.10054(.)()s s ++9. 某系统的传递函数为2s 5)s (G +=，则该系统的单位脉冲响应函数为（ A ） A.52et-B.5tC.52e tD.5t10. 二阶欠阻尼系统的上升时间t r 定义为（ C ） A.单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间C.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间D.单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间11. 系统类型λ、开环增益K 对系统稳态误差的影响为（ A ） A.系统型次λ越高，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 B.系统型次λ越低，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 C.系统型次λ越高，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 D.系统型次λ越低，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 12. 一系统的传递函数为G s KTs ()=+1，则该系统时间响应的快速性（ C ） A.与K 有关 B.与K 和T 有关 C.与T 有关D.与输入信号大小有关13. 一闭环系统的开环传递函数为G s s s s s ()()()()=+++83232，则该系统为（ C ）A.0型系统，开环增益为8B.I 型系统，开环增益为8C.I 型系统，开环增益为4D.0型系统，开环增益为414. 瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的（ B ） A.单位脉冲函数 B.单位阶跃函数 C.单位正弦函数D.单位斜坡函数15.二阶系统的传递函数为G s Ks s ()=++2212 ，当K 增大时，其（ C ）A.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ξ增大B.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ξ减小C.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ξ减小D.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ξ增大 16. 所谓最小相位系统是指（ B ） A.系统传递函数的极点均在S 平面左半平面B.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面左半平面C.系统闭环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面D.系统开环传递函数的所有零点和极点均在S 平面右半平面 17. 一系统的传递函数为G s s ()=+102，则其截止频率ωb 为（ A ） A. 2rad s / B.0.5rad s / C.5rad s /D.10rad s /18. 一系统的传递函数为G s Ks Ts ()()=+1，则其相位角ϕω()可表达为（ B ）A.--tg T 1ω B.-︒--901tg T ω C.901︒--tg T ωD.tg T -1ω19. 一系统的传递函数为G s s ()=+22，当输入r t t ()sin =22时，则其稳态输出的幅值为（ A ） A.2 B.22/ C.2 D.420. 延时环节es ->ττ()0，其相频特性和幅频特性的变化规律是（ D ）A.ϕωω(),()=︒=900L dBB.ϕωωτω(),()=-=L 1 dBC.ϕωωωτ(),()=︒=90L dBD.ϕωωτω(),()=-=L 0 dB21. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s Ks s s ()()()=++12，当K 增大时，对系统性能能的影响是（ A ） A.稳定性降低 B.频宽降低 C.阶跃输入误差增大D.阶跃输入误差减小22. 一单位反馈系统的开环Bode 图已知，其幅频特性在低频段是一条斜率为-20dB dec /的渐近直线，且延长线与0dB 线的交点频率为ωc =5，则当输入为r t t ().=05时，其稳态误差为（ A ）A.0.1B.0.2C.0D.0.523. 利用乃奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z P N =-中的Z 表示意义为（ D ） A.开环传递函数零点在S 左半平面的个数 B.开环传递函数零点在S 右半平面的个数 C.闭环传递函数零点在S 右半平面的个数 D.闭环特征方程的根在S 右半平面的个数24. 关于劳斯—胡尔维茨稳定性判据和乃奎斯特稳定性判据，以下叙述中正确的是（ B ）A.劳斯—胡尔维茨判据属代数判据，是用来判断开环系统稳定性的B.乃奎斯特判据属几何判据，是用来判断闭环系统稳定性的C.乃奎斯特判据是用来判断开环系统稳定性的D.以上叙述均不正确25.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（ D ）A.截止频率ωbB.谐振频率ωr 与谐振峰值M rC.频带宽度D.相位裕量γ与幅值裕量kg26. 一单位反馈系统的开环传递函数为G s Ks s K ()()=+，则该系统稳定的K 值范围为（ A ）A.K ＞0B.K ＞1C.0＜K ＜10D. K ＞－127. 对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中不正确的有（ A ） A.开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳定性 B.中频段表征了闭环系统的动态特性 C.高频段表征了闭环系统的抗干扰能力D.低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求28. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为（ D ） A.上升时间t r B.调整时间t s C.幅值穿越频率ωcD.相位穿越频率ωg29. 当系统采用串联校正时，校正环节为G s s s c ()=++121，则该校正环节对系统性能的影响是（ D ）A.增大开环幅值穿越频率ωcB.增大稳态误差C.减小稳态误差D.稳态误差不变，响应速度降低 30. 串联校正环节G s As Bs c ()=++11，关于A 与B 之间关系的正确描述为（ A ） A.若G c(s)为超前校正环节，则A ＞B ＞0B.若G c(s)为滞后校正环节，则A ＞B ＞0C.若G c(s)为超前—滞后校正环节，则A ≠BD.若G c(s)为PID 校正环节，则A=0，B ＞0第二部分 非选择题二、填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）31.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。