机电控制工程基础试卷及答案

填空题1. 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。

2. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。

3. 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。

4. I 型系统G s K s s ()()=+2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下 稳态误差为 ∞ 。

5. 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。

6. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是(渐进)稳定的系统。

7. 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。

8. 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。

传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数，结构有关，与输入无关；不同的物理系统，可以有相同的传递函数，传递函数与初始条件无关。

9. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。

10. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳态性能。

11. 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。

1． .对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。

2． .按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。

3． .在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数 动态结构图 频率特性等。

4． .稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。

5． .一阶系统11Ts +的单位阶跃响应的表达是/1t T e --。

6． .有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。

7． .频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。

8． .稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与输入信号的类型有关。

9． .脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。

10. 阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。

1、频率响应是 响应。

正弦输入信号的稳态2、控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。

瞬态过程是指系统从 到接近最终状态的响应过程；稳态过程是指时间t 趋于 时系统的输出状态。

初始状态 无穷3、zz z z z Y -++=32312)(所对应的)(kT y 的前三项是)0(y ,)(T y )2(T y 依次 是 ， ， 。

1 ，2 ， 34、s 平面与z 平面的对应关系是：s 平面的左半平面对应于z 平面上单位圆以内，s 平面的虚轴对应于z 平面单位圆，s 平面的右半平面，对应于z 平面单位圆以外。

5、若系统输入为t A ωsin ，其稳态输出相应为)sin(φω+t B ，则该系统的频率特性可表示为 。

φj e AB6、2型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为 。

–40dB/dec7、惯性环节的传递函数为 。

Tss G +=11)( 8、当输入信号的角频率ω在某一范围内改变时所得到的一系列频率的响应称为这个系统的频率特性。

9、对于一阶系统，当ω由0→∞时，矢量D(j ω)逆时针方向旋转2π，则系统是稳定的。

否则系统不稳定。

10、如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为 系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。

离散11、当采样频率满足max 2ωω≥s 时，则采样函数)(t f * 到原来的连续函数)(t f 。

能无失真地恢复12、时间响应由 响应和 响应两部分组成。

瞬态、稳态13、)()()(0ωωωj G x y A ==为系统的 ，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减（或放大）的特性。

)()(ωωφj G ∠=为系统的 ，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位迟后)0(<φ或超前)0(>φ的特性。

幅频特性， 相频特性1、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 和非线性控制系统。

线性控制系统2. 环节的传递函数是()()()1+==Ts K s X s Y s G 。

惯性 3、系统输出全部或部分地返回到输入端，就叫做 。

反馈4、有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为 .。

复合控制系统5、我们把输出量直接式间接地反馈到 ，形成闭环参与控制的系统，称作 。

输入端 闭环控制系统6、控制的任务实际上就是 ，使不管是否存在扰动，均能使 的输出量满足给定值的要求。

形成控制作用的规律；被控制对象。

7、单位阶跃信号对时间求导的结果是 。

积分是 。

单位脉冲信号 单位斜坡信号8、单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是 。

s1 9、单位脉冲函数的拉普拉斯变换为 。

110、t e -的拉氏变换为 。

11+s 11.若L[f(t)]= F(s)，则L[f (t-b)]=、 。

e -bs F(s)12.若L[f(t)]= F(s)，则L[f (t-3)]=、 。

e -3s F(s) 13、描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式， 叫做系统的数学模型14、在初条件为零时， ，与 之比称为线性系统（或元件）的传递函数。

输出量的拉氏变换；输入量的拉氏变换15、如果系统的数学模型,方程是线性的，这种系统叫线性系统。

16、系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态这样的系统是 系统。

稳定17、二阶系统的标准型式为 。

2222)(nn n b s s s G ωζωω++= 18、I 型系统开环增益为10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差e(∞)为 。

19、)1(1][+=s s s F 的原函数的初值)0(f = 0 ，终值)(∞f = 1 20、已知)(t f 的拉氏变换为4)2(2++s s ，则初值)0(f =（ ）。

0 21、t e t f t 2sin )(2-=的拉氏变换为 。

4)2(2++s s 22、若[])()(s F t f L =，则=-)]([t f e L at 。

)(a s F +23、对于函数)(t f ，它的拉氏变换的表达式为 。

⎰∞-=0)()(dt et f s F st判断题1． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。

正确2．对于非线性函数的线性化方法有两种：一种方法是在一定条件下，忽略非线性因素。

另一种方法就是切线法，或称微小偏差法。

正确3．在自动控制系统中，用来描述系统内在规律的数学模型有许多不同的形式，在以单输入、单输出系统为研究目标的经典控制理论中，常用的模型有微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性等。

正确4. 控制系统的稳态误差大小取决于系统结构参数和外输入。

正确5．传递函数是复变量s 的有理真分式，分母多项式的次数n 高于分子多项式的次数m ，而且其所有系数均为实数。

正确6．在复数平面内，一定的传递函数有一定的零，极点分布图与之相对应。

正确7．传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的物理系统不能有相同的传递函数。

（错误 ）8．自然界中真正的线性系统是不存在的。

许多机电系统、液压系统、气动系统等，在变量之间都包含着非线性关系。

正确9．实际的物理系统都是线性的系统。

（ 错误 ）10． 某环节的输出量与输入量的关系为()()t Kx t y =，K 是一个常数，则称其为惯性环节。

错误11.惯性环节的时间常数越大，则系统的快速性越好。

（ 错误 ）12．系统的传递函数分母中的最高阶若为n ，则称系统为n 阶系统 正确13．已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则)()()(s X s G s Y ⋅=。

正确14．线性化是相对某一额定工作点进行的。

工作点不同，得到线性化微分方程的系数也不同。

正确15．若使线性化具有足够精度，调节过程中变量偏离工作点的偏差信号必须足够小。

正确1. 线性系统稳定，其闭环极点均应在s 平面的左半平面。

正确2. 用劳斯表判断连续系统的稳定性，当它的第一列系数全部为正数系统是稳定的。

正确3．系统的稳定性取决于系统闭环极点的分布。

正确4. 闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。

错误5. 若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应不会出现超调 ，最佳工程常数为阻尼比等于。

正确6. 某二阶系统的特征根为两个具有负实部的共轭复根，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为等幅振荡。

（ 错误 ）7．最大超调量只决定于阻尼比ζ。

ζ越小，最大超调量越大。

正确8．二阶系统的阶跃响应，调整时间t s 与ζωn 近似成反比。

但在设计系统时，阻尼比ζ通常由要求的最大超调量所决定，所以只有自然振荡角频率ωn 可以改变调整时间t s 。

正确9．所谓自动控制系统的稳定性，就是系统在使它偏离稳定状态的扰动作用终止以后，能够返回原来稳态的性能。

正确10．线性系统稳定,其开环极点均位于s 平面的左半平面。

（ 错误 ）11．0型系统（其开环增益为K ）在单位阶跃输入下，系统的稳态误差为K +11 。

正确 12.t e -2的拉氏变换为12+s 。

正确 13．劳斯稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性，不可以判断相对稳定性。

（ 错误 ）14. 某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为等幅振荡。

正确15．一阶系统的传递函数为5.05.0+s ，则其时间常数为2。

正确16．二阶系统阻尼比ζ越小，上升时间t r 则越小；ζ越大则t r 越大。

固有频率ωn 越大，t r越小，反之则t r 越大。

正确17．线性系统稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根（系统闭环传递函数的极点）全部具有负实部，也就是所有闭环传递函数的极点都位于s 平面的左侧。

正确18．系统的稳态误差是控制系统准确性的一种度量。

正确19．对稳定的系统研究稳态误差才有意义，所以计算稳态误差应19。

以系统稳定为前提。

正确20．单位阶跃输入(()ss R 1=)时， 0型系统的稳态误差一定为0。

错误 1．根轨迹法就是利用已知的开环极、零点的位置，根据闭环特征方程所确定的几何条件，通过图解法求出g K 由0→∞时的所有闭环极点。

正确2. 根轨迹是根据系统开环零极点分布而绘制出的闭环极点运动轨迹。

正确3．绘制根轨迹时，我们通常是从g K ＝ 0时的闭环极点画起，即开环极点是闭环根轨迹曲线的起点。