机械控制工程基础_习题集(含答案)

《机械控制工程基础》课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有习题【说明】：本课程《机械控制工程基础》（编号为09010）共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。

一、单选题1. t e 2-的拉氏变换为（ ）。

A.s21； B. 15.0+s ； C. 21+s ；D.21se 2- 2. )(tf 的拉氏变换为)2(6][+=s s s F ，则)(t f 为（ ）。

A. te23-； B. te21--； C. )1(32te--； D. t e 26-3. 脉冲函数的拉氏变换为（ ）。

A. 0 ；B. ∞；C. 常数；D. 变量4. ()t t f δ5)(=，则=)]([t f L （ ）。

A. 5 ；B. 1 ；C. 0 ；D.s55. 已知)52)(2(33)(22+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。

A. ∞ ； B. 0 ； C. 0.6 ； D. 0.36. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。

A. 0 ；B. ∞ ；C. 0.75 ；D. 37. 已知sn e s a s F τ-=2)(其反变换f (t)为（ ）。

A.)(ττa t n a -⋅； B. )(τn t a -⋅； C. τn te a -⋅； D. )(1τn t a-⋅ 8. 已知)1(1)(+=s s s F ，其反变换f (t)为（ ）。

A. t e -1；B. t e -+1；C. t e --1；D. 1--t e9. 已知t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为（ ）。

A.ses 2242-+ ； B. 4)4(22++s ； C.4)1(2++s s； D.se s s 224-+ 10. 图示函数的拉氏变换为（ ）。

A.)1(12s e s a ττ--； B. )1(12s e s a ττ--； C. )1(1se s a ττ--；D. )1(12s e sa ττ- 11. 若)(∞f =0，则][s F 可能是以下（ ）。

A.91-s ； B. 92+s s ； C. 91+s ； D. 912+s 12. 开环与闭环结合在一起的系统称为（ ）。

A.复合控制系统；B.开式控制系统；C.闭和控制系统；D.正反馈控制系统13. 在初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统的（ ）。

A.增益比；B.传递函数；C.放大倍数；D.开环传递函数14. 已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则正确的关系是（ ）。

A. )]([)()(1s G L t x t y -⋅=； B. )()()(s X s G s Y ⋅=； C. )()()(s G s Y s X ⋅=； D. )()()(s G t x t y ⋅=15. 设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（ ）。

A. 1；B. 2；C. 3；D. 416. 二阶系统的传递函数为14412++s s ；则其无阻尼振荡频率n ω和阻尼比为（ ）。

A. 1 ，21 ； B. 2 ，1 ； C. 2 ，2 ； D. 21，117. ()()()TS e s X s Y s G -==传递函数表示了一个（ ）。

A. 时滞环节；B. 振荡环节；C. 微分环节；D. 惯性环节18. 一阶系统的传递函数为153+s ；其单位阶跃响应为（ ）。

A. 51t e-- ； B. 533t e -- ； C. 555t e-- ； D. 53t e--19. 已知道系统输出的拉氏变换为 ()22)(n ns s s Y ωω+= ,那么系统处于（ ）。

A. 欠阻尼； B. 过阻尼； C. 临界阻尼； D. 无阻尼20. 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是（ ）。

A.1+Ts K； B.))((b s a s s d s +++； C.)(a s s K +； D.)(2a s s K +21. 根据下列几个系统的特征方程，可以判断肯定不稳定的系统为（ ）。

A. 023=+++d cs bs as ； B. 0234=+-++d cs bs as s ； C. 0234=++++e ds cs bs as ； 其中e d c b a 、、、、均为不等于零的正数。

22. 二阶系统的传递函数为15.012++s s ；则其无阻尼振荡频率n ω和阻尼比为（ ）。

A. 1 ，21； B. 2 ，1 ； C. 1 ，0.25 ； D. 31，3223. 下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是（ ）。

A.)12)(15(1++-s s s ； B.s T Ts111+-（T>0）C.)13)(12(1+++s s s ； D. )2)(3(2-++s s s s24. 已知系统频率特性为ω315j - ，则该系统可表示为（ ）。

A.ω315-tg j e； B.ωω1152--+tgj e ； C.ωω32115-+tgj e ； D.ω15--tg j e25. 下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的有（ ）。

A.)1)(15(1++-s s s ； B.s T Ts111+- （T>0）；C.)1)(12(1--+s s s ； D.)2)(3(2+++s s s ；26. 题图中R －C 电路的幅频特性为（ ）。

题图二、6. R －C 电路A.211ωT + ； B.2)(11ωT +； C.2)(11ωT -； D.ωT +1127. 已知系统频率特性为15+ωj ，则该系统可表示为（ ）。

A. ω15-tg j e； B.ωω1152--+tgj e ； C. ω15--tg j e；D.ωω1152-+tgj e28. 已知系统频率特性为151+ωj ，当输入为t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为（ ）。

A. )52sin(1ω-+tg t ； B.)52sin(1112ωω-++tg t ；C. )52sin(1ω--tg t ； D.)52sin(125112ωω--+tg t29. 理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（ ）。

A. decdB20，通过ω=1点的直线； B. -decdB 20，通过ω=1点的直线；C. -dec dB20，通过ω=0点的直线； D. decdB20，通过ω=0点的直线30. 开环)(s G K 对数幅频特性对数相频特性如下图所示，当K 增大时，（ ）。

A. L(ω)向上平移，)(ωφ不变；B. L(ω)向上平移，)(ωφ向上平移；C. L(ω)向下平移，)(ωφ不变；D. L(ω)向下平移，)(ωφ向下平移。

二、计算题31. 简化下图所示系统的方框图，并求系统的传递函数。

32. 试建立如图所示系统的动态微分方程。

图中电压u 1为系统输入量；电压u 2为系统输出量； C 为电容；R 1、R 2为电阻。

（15分）33. 单位负反馈系统的开环传递函数为：)10(140)(+=s s s G ，试求当输入21)(at t t x i ++=（a ≥0）时的稳态误差。

34. 试建立如图所示系统的动态微分方程。

图中位移x 1为系统输入量；位移x 2为系统输出量； K 为弹簧刚度系数；B 为粘性阻尼系数。

（15分）35. 已知一些元件的对数幅频特性曲线如下图所示，试写出它们的传递函数G (s )，并计算出各参数值。

36. 已设单位负反馈控制系统的开环传递函数如下，试用劳斯判据确定系统稳定时，K 的取值范围。

)611)(311()(s s s K s G ++=。

37. 设系统开环频率特性如下图所示，试判别系统稳定性。

其中p 为开环右极点数，υ为开环传递函数中的积分环节数目。

（15分）ω/s -1 ω/s -1 10050 0 0 20 10 [－40][－20] [－20] L (ω)/dB L (ω)/dB （a ）（b ）38.化简下图所示系统结构图，并求系统开环传递函数、闭环传递函数。

（15分）39.试画出具有下列传递函数的Bode图：)110)(1(100)(22+++=sssssG。

40.某单位反馈系统的开环传递函数)1()(+=TssKsG试判定系统的稳定性（TK>1）41.试建立如图所示系统的动态微分方程。

图中电压u1为系统输入量；电压u2为系统输出量； C为电容；R为电阻。

42.某系统用测速发电机反馈，可以改善系统的相对稳定性，系统如下图所示。

（1）当K＝10，且使系统阻尼比ζ＝0.5，试确定K h。

（2）若要使系统最大超调量M p＝0.02，峰值时间t p＝1s，试确定增益K和速度反馈系统K h的数值，并确定在这个K和K h值的情况下，系统上升时间和调整时间。

ωRe ReωωRe-1-1-1p=2υ=0Im Im Imp=0υ=0（c）（b）（a）p=0υ=2X oX i－)1(+ssK43. 试建立如图所示系统的动态微分方程。

图中电压u 1为系统输入量；电压u 2为系统输出量； C 为电容；R 1、R 2为电阻。

44. 系统开环传递函数为)2()3(5)(++=s s s s G k ， 试绘制系统的开环对数频率特性并计算)(,c c v ωω值。

45. 试建立如图所示系统的动态微分方程。

图中位移x 1为系统输入量；位移x 2为系统输出量； K 1和K 2为弹簧刚度系数；B 为粘性阻尼系数。

（16分）三、 填空题 （略）……答案一、单选题 1. C 2. C 3. C5. D6. C7. B8. C9. C 10. A 11. C 12. A 13. B 14. B 15. B 16. D 17. A 18. B 19. C 20. D 21. B 22. C 23. C 24. C 25. D 26. B 27. B 28. D 29. A 30. A二、计算题 31. 解：2432113234343211)(H G G G G H G G H G G G G G G s G ++-=（每正确完成一步3分）32. 解：设i 为回路总电流，i R 1为R 1支路电流，i C 为C 支路电流，根据基尔霍夫电流定律得C R i i i +=1，1211R u u i R -=， dtu u d C i C )(21-=（6分）dtu u d C R u u i )(21121-+-=（2分） dtu u d CR R u u R iR u )(212121222-+-==（2分） dtduCR dt du CR u R R u R R u 22122121122-+-=（2分） 整理后得11212212221u R R dt du CR u R R dt du CR +=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++（3分） 33. 解：系统的开环增益K ＝14，且为Ι型系统（2分）将 )0(1)()()()(2321≥++=++=a at t t x t x t x t x i i i i则： 01=ss e （3分）14112==K e ss （3分） ⎩⎨⎧>∞==0003a a e ss （3分）⎪⎩⎪⎨⎧>∞==+++=00141321a a e e e e ss ss ss ss （4分）34. 解：按牛顿定律列力学方程如下：dt x x d BKx )(212-=，dt dxB dt dx B Kx 212-=（8分）整理得dt dx B Kx dt dx B122=+（4分），dt dxx B K dtdx 122=+（3分） 35. 解：（a ）11.010)(+=s s G （7分） （b ）)101.0(50)(+=s s s G （8分）36. 解：该系统闭环特征方程为： 01818923=+++K s s s ；（5分）s 31 18 0s 29 18K 0 s 118－2K 0 s 018K （5分）90<<K （5分）37. 解：（1）包围圈数N ＝0，P ＝0，稳定；（5分）（2）正穿越次数为1，负穿越次数为0，1－0＝P/2＝1，稳定；（5分） （3）正穿越次数为1，负穿越次数为1，1－1＝P/2＝0，稳定。