02-机械工程控制试卷(共六套)
历年机械工程控制基础试卷及答案
全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷课程代码：02240一、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.21 B.1 C.31D.0 5.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.59.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.s 2e 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。
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。
机械工程控制基础期末试卷+答案6
控制工程基础期末试题一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，，共20分)1.如果系统中加入一个微分负反馈，将使系统的超调量σp()A.增加B.减小C.不变D.不定2.运算放大器具有_____的优点。
()A.输入阻抗高，输出阻抗低B.输入阻抗低，输出阻抗高C.输入阻抗高，输出阻抗高D.输入、输出阻抗都低3.在伯德图中反映系统抗高频干扰能力的是()A.低频段B.中频段C.高频段D.无法反映4.设开环系统频率特性G(jω)=,当ω=1rad/s时，其频率特性幅值M(1)=()A.C.5.设开环传递函数G(s)H(s)=,α>0,K>0，随着K增大，闭环系统()A.相对稳定性变差，快速性不变B.相对稳定性变好，快速性不变C.相对稳定性不变，快速性变好D.相对稳定性变差，快速性变差6.对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数是系统稳定的()A.充分条件B.必要条件C.充分必要条件D.以上都不是7.开环传递函数为G(s)H(s)=,则实轴上的根轨迹为()A.〔－4,∞)B.〔－4,0〕C.(－∞,－4)D.〔0,∞〕8.进行串联滞后校正后，校正前的穿越频率ωc与校正后的穿越频率的关系，通常是()A.ωc=B.ωc>C.ωc<D.ωc与无关控制规律是____控制规律的英文缩写。
()A.比例与微分B.比例与积分C.积分与微分D.比例、积分与微分10.比例环节的频率特性相位移θ(ω)=()°B.－90°°D.－180°二、填空题(本大题共10小题，每小空1分，共15分)1.根轨迹全部在根平面的__________部分时，系统总是稳定的。
2.设系统的频率特性G(jω)=R(ω)+JI(ω)，则相频特性∠G(jω)=__________。
3.随动系统中常用的典型输入信号是__________和__________。
4.超前校正装置的最大超前角处对应的频率ωm=__________。
完整版机械工程控制期末考试试题和标准答案及评分标准模板
X i (s )J agX °(s)《机械工程控制基础》试题(A 卷)(考试时间：120分钟)、单项选择题(共10分，每小题2分)1.控制系统中，下列元件通常属于反馈元件的是 A.电压放大器；B .热电偶；C.液压马达； D •电动机;A.比例环节；B.惯性环节；C.积分环节；D. —阶微分环节； 3.二阶系统的时域性能指标上升时间 t r 、峰值时间t p 、调整时间t s 、最大超调量M p 和振荡次数N ，反应系统稳定性的是 ____________ 。
A. t r 、M p ； B. t p 、t s ； C. t r 、N ； D . M p 、N ；A. 1 ；B. 2；C. 3；D. 4 ；5. PID 校正是针对 ____________ 进行比例、积分和微分运算后形成的控制规律。
A.输入信号X j (t) ；B.输出信号x 0(t) ；C.误差信号e(t) ；D.偏差信号 (t)；二、填空题(共20分，每空2分)6.1954年，我国科学家 _______________ 发表了《工程控制论》，奠定了控制工程的理论基础。
7. 对于受干扰的闭环系统，如果系统只受输入X't)作用时的输出是x 01(t)，系统只受干扰n(t)作用时的输出是x °2(t),则系统同时受X i (t)和n(t)作用时的输出 X 0 (t) ______________ 。
8. 如图所示的信号流图， 前向通道的传递函数为 ___________ ，反馈通道有 _________ 条，系统 的传递函数为 __________ 。
2.某系统的传递函数是 G(s)(s 20.5)，其中没有(s 1)(S s 1)环节。
4.某放大器的传递函数G(s)(Ts 1)1rad / s ，相频为 45，贝U T 的值为s（2s1）入时的稳态误差分别为 _________ 、__________ 。
机械工程控制基础考试题完整版(1)
控制基础填空题(每空1分，共20分)I. 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，是在一初始条件为零—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」。
(S a)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__二20 dB / dec。
10. 二阶系统的阻尼比E为 ___0_时，响应曲线为等幅振荡。
II. 在单位斜坡输入信号作用下，□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1 。
s14. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为__恒值__扌空制系统、—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E和无阻尼自然振荡频率W n。
18. 设系统的频率特性G (j 3 )=R( 3 )+jl( 3 ),则幅频特性|G(j3 )|= \ R2(w) 12(w)。
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。
20. 线性系统稳定的充分必要条件是它的特征方程式的所有根均在复平面的—左—部分。
期末复习题 机械控制工程考试试题与答案.doc
复习题参考答案一、单项选择题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 s s-5C.1sD.15s e s3. 已知f t t ().,=+051其L f t [()]=（ C ）A.s s +052. B.052.s C.1212s s + D.12s4. 若f t te t()=-2，则L f t [()]=（ B ）A.12s +B.122()s + C.12s -D.122()s - 5. 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 6. 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.2s7. 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 ++ 8. 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.5t()R s ()C s 1051s +2sC.52e tD.5t9. 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10. 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 11. 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12. 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413. 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 14.二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ζ增大 B.无阻尼自然频率ωn 增大，阻尼比ζ减小C.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ζ减小D.无阻尼自然频率ωn 减小，阻尼比ζ增大15. 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 16. 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 /17. 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 1ωB.-︒--901tg T ωC.901︒--tg T ω D.tg T -1ω18. 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.2B.22/C.2D.419. 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 20. 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.0.1 B.0.2 C.0 D.0.5 21. 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22. 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23.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ωb B.谐振频率ωr 与谐振峰值M r C.频带宽度 D.相位裕量γ与幅值裕量kg 24. 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 ＞－1 25. 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26. 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ωg27. 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 28. 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 29.适合应用传递函数描述的系统是：（ A ）A 、单输入，单输出的线性定常系统；B 、单输入，单输出的线性时变系统；C 、单输入，单输出的定常系统；D 、非线性系统。
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.21 B.1 C.31D.0 5.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.59.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。
机械控制工程基础练习题考试题及其答案
1、简答题1、控制系统的基本要求。
1）、简述闭环控制系统的组成。
测量元件，给定元件，比较元件，放大元件，执行元件，校正元件2）、非最小相位系统有何特点，与最小相位系统的区别是什么？第二题在复平面【s】右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，反之，在【s】右半平面有极点和零点的传递函数称为非最小相位传递函数。
具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统，反之，具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统3）、简述系统串联滞后校正网络的校正原理。
此滞后校正环节是一个低通滤波器，因为当频率高于1/T时，增益全部下降20lgb(db)，而相位减小不多。
如果把这段频率范围的增益提高到原来的增益直，当然低频段的增益就提高了。
4）、简述系统超前校正网络的校正原理在对数幅频特性曲线上有20db/dec段存在，故加大了系统的剪切频率Wc、谐振频率Wr与截止频率Wb，其结果是加大了系统的带宽，加快了系统的响应速度；又由于相位超前，还可能加大相位裕度，结果是增加了系统相位稳定性。
5）、减小或消除系统稳态误差的措施主要有哪些？1：增大系统开环增益或扰动之前系统的前向通道增益2：在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节3：采用串级控制抑制内回路扰动。
6）、简要说明比例积分微分PID控制规律中P、I和D的作用(1)比例系数Kp直接决定控制作用的强弱，加大Kp可以减小系统的稳定误差，提高系统的动态响应速度，但Kp过大会使动态质量变坏，引起被控制量震荡甚至导致闭环系统不稳定(2)在比例的调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生的控制量总是用来消除稳态误差，直到积分的直为零，控制作用才停止(3)微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关。
2.已知控制系统的结构图如下图所示，求：（1）当不存在速度反馈)0(=a时，试确定单位阶跃输入动态响应过程的rt，st和%σ。
（1）a=0时，()()42G ss s=+，()2424ss sΦ=++，所以0.5,2nζω== rt=，pt=，%eσ=（2）确定0.7ζ=时的速度反馈常数a值，并确定ttr=)(时系统的稳态误差sse。
南昌大学机械工程控制基础试卷二
机械工程控制基础试卷二一、单项选择题（每小题1分，共30分）1、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 ．自动机床进给系统的控制论问题D ．机械工程技术中的控制论问题2、一般的反馈一定存在于（ ）A ．开环控制系统中B ．线性定常系统中C ．闭环控制系统中D ．线性时变系统中3、若F(s)为f(t)的Laplace 变换，这F(s)的Laplace 反变换的定义为（ ）A ．()()j st j f t F s e ds βωβω+-=⎰,(t ≥0)B ． 1()()2j j f t F s ds j βωβωπ+-=⎰,(t ≥0) C ． 1()()2j st j f t F s e ds j βωβωπ+-=⎰,(t ≥0) D ．1()()2j st j f t F s e ds j βωβωπ+--=⎰,(t ≥0)4、设f(t)=te t ,则F(s)=( )A ． 21(1)s --B ． 11s -C ． 21(1)s - D ．21(1)s s - 5、设F(s)=29s s +，则f(0)=( ) A ． 1 B ． 0 C ． 0X D ． 96、40st t e dt ∞-⎰=（ ）A ．44!s B ．54!s C ．55!s D ．45!s 7、在Re(s)>k 的条件下，0kt st e e dt ∞-⎰=( ) A ．1s k + B ． ks e C ． 1s k - D ． k s 8、某系统的微分方程为'300()0()()()t i x t x x t x t -+=-，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9、图示阻容电路的微分方程为（ ）A ．'00()()()i CRu t u t u t +=B ． ''00()()()i CRu t u t u t +=C ． '00()()()i CRu t u t u t +=D ． '00()()()i CRu t u t u t +=10、某典型环节的传递函数为G(s)=1TS，它是（ ） A ． 惯性环节 B ．积分环节 C ． 微分环节 D ．比例环节11、系统的单位脉冲响应函数w(t)=0.1t ，则系统的传递函数G(s) 为（ ）A ．20.1S B ． 0.1S C ． 21S D ．1S12、一阶系统72S +，其单位阶跃响应曲线在t=0处的切线斜率为 A ．3.5 B ． 7 C ． 2 D ． 1/713、线性系统对输入信号的时间响应（ ）A ．只与输入信号有关B ．反映系统本身固有特性及系统在输入作用下的行为C ．只与系统本身固有特性有关D ．会随干扰信号所引起的输出而变化14、二阶系统的阻尼比ζ，等于（ ）A ． 系统的粘性阻尼系数B ． 临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C ．系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比D ． 系统粘性阻尼系数的倒数15、典型二阶系统的阻尼比ζ=0.5，无阻尼固有频率n ω，则系统的阻尼自然频率d ω为（ ）A ． nB ．n ωC nD n16、二阶欠阻尼系统的峰值时间p t 等于（ ）A ． 无阻尼振荡周期一半B ．有阻尼振荡周期一半C ． 系统输出第一次达到稳态值的时间D ．有阻尼振荡周期17、二阶系统的性能指标上升时间r t 、峰值时间p t 和调整时间s t ，反映了系统的（ ）A ．稳定性B ． 响应的快速性C ． 精度D ．相对稳定性18、系统的静态误差系数v K 定义为（ ）A ．0lim s →SG(s)H(s)B ． lim s →∞SG(s)H(s)C ．0lim s →G(s)H(s)D ． 0lim s →S 2G(s)H(s) 19、已知系统的传递函数为G(s)=210.1s s +，其幅频特性|G(s)|为（ ）A ．ωB ．2ω-C ． 2ωD ．ω20、已知积分环节G(s)=1s，当频率ω从0→∞时，其相位总是（ ） A ．90o B ．45o - C ． 180o - D ． 90o-21、对于I 型系统，当ω=0时，|G(s)| 和∠G(j ω)的值各等于（ ）A ． |G(s)|=∞，∠G(j ω)=90o -B ． |G(s)|=∞，∠G(j ω)=90oC ． |G(s)|=0，∠G(j ω)=0oD ． |G(s)|=∞，∠G(j ω)=0o22、二阶振荡环节G(s)=2222n n n s s ωξωω++（01ξ≤<）中，三个有定义的频率为： n ω—无阻尼固有频率；d ω—有阻尼固有频率；r ω—谐振频率，它们大小关系为（ ）A ． n ω>r ω>d ωB ． n ω>d ω>r ωC ． n ω>d ω=r ωD ．n ω=r ω>d ω 23、若系统的Bode 图在ω=2处出现转折（如图所示），这说明系统中有一个环节是( )A ．10.51s +B ． 0.51s +C ． 21s +D ． 121s + 24、系统的特征方程的根在〔S 〕平面上的位置与系统瞬间响应的对应关系为（ ）A ． 只要有一个根在〔S 〕平面的左边，系统的瞬态响应就收敛B ．只要有一个根在〔S 〕平面的右边，系统的瞬态响应就收敛C ．只要有一个根在〔S 〕平面的右边，系统的瞬态响应就发散D ．特征方程的全部根在〔S 〕平面的虚轴上，系统的瞬态响应就一定发散25、系统的开环传递函数为2(45)K s s s ++，则系统稳定的K 值范围为（ ） A ．K>0 B ． 0<K<5 C ． K>20 D ． 0<K<2026、当系统的开环传递函数G K (s)中，在〔S 〕平面上无右极点时，系统稳定充要条件为（ ）A ． ω由0到+∞时，G K (s)的乃氏曲线包围（-1,j0）点B ． ω由0到+∞时，G K (s)的乃氏曲线不包围（-1,j0）点C ． ω由0到+∞时，G K (s)的乃氏曲线不包围原点D ． ω由0到+∞时，G K (s)的乃氏曲线包围原点27、设系统的开环频率特性图如下，对应的开环传递函数为G K (s)=12(1)(1)K S T S T S ++ 则闭环系统（ ） A ．稳定 B ．不稳定 C ．临界稳定 D ．稳定性不能确定28、若在不降低原系统频带宽及精度的前提下，增大系统的稳定裕度，则通常可采用（ ）A ．相位滞后校正B ．相位超前校正C ．顺馈校正D ． 提高增益29、从某系统的Bode 图上已知其剪切频率c ω≈100，则下列串联校正装置的传递函数中，能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是（）A ．0.111.51ss++B ．0.1511.51ss++C ．1.510.11ss+-D．0.00110.0151ss++30、下列串联校正装置的传递函数中，能在频率cω=1处提供最大相位超前角的是（）A．2.510.41ss++B．0.412.51ss++C ．410.251ss++D．0.25141ss++二、多项选择题（每小题2分，共10分）31、对于一个线性系统（）A ．如有多个输入，则输出是多个输入共同作用的结果B ．可用拉氏变换方法得出输入与输出之间的传递函数C．每个输入所引起的输出不可分别单独计算，因多个输入之间相互影响D．可用线性微分方程式来描述 E 不能在频率域中判别它的稳定性32、系统的开环传递函数为72(0.41)(21)ss s s+++，则该系统（）A ．是0型系统B．是I型系统C．是Ⅱ型系统D．开环增益为1 E．开环增益为233、一阶微分环节G(s)=1+TS，可用单位阶跃响应曲线、Nyquist图、Bode图（幅频渐近线）等表示为（）A B CD E34、若某系统的Bode图已知，其低频段幅频特性的渐近线是一条斜率为-20db/dec的直线，且其穿越0分贝线时的ω=8，则该系统（）A．有一个积分环节B．有2个积分环节C．D．开环放大倍数为64 E．开环放大倍数为835、极坐标图与对数坐标图之间的对应关系为极坐标图上的（）A．负实轴对应于对数坐标图上的-180o线B．单位圆对应于对数坐标图上的0分贝线C．（-1,j0）点对应于对数坐标图上的0分贝线D ．单位圆内的点对应于对数坐标图的负分贝值E ．单位圆内的点对应于对数坐标图上的正分贝值三、图解题（每小题4分，共12分）36、已知二阶系统的参数为：增益K=2、无阻尼固有频率n ω=10、阻尼比ξ=0.9，试写出该系统的传递函数。
机械工程控制考试试题
机械工程控制考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、控制系统的基本组成部分不包括（）A 控制器B 被控对象C 检测装置D 执行机构2、以下关于反馈控制系统的说法，错误的是（）A 能够实现自动控制B 可以消除系统的误差C 稳定性是系统的重要性能指标D 不需要外界干预就能稳定工作3、控制系统的数学模型主要有（）A 微分方程B 传递函数C 频率特性D 以上都是4、对于一阶系统，时间常数越大，则（）A 响应速度越快B 响应速度越慢C 稳态误差越大D 稳态误差越小5、二阶系统的阻尼比越大，则（）A 超调量越大B 超调量越小C 调整时间越长D 调整时间越短6、系统的开环传递函数为 G(s)H(s) ＝ K ／ s(Ts ＋ 1)，则其类型为（）A 0 型B I 型C II 型D 无法确定7、频率特性的幅值裕度和相位裕度是用于衡量系统的（）A 稳定性B 快速性C 准确性D 鲁棒性8、以下哪种校正方式可以提高系统的稳定性（）A 超前校正B 滞后校正C 滞后超前校正D 都可以9、采样控制系统中，采样周期越短，则（）A 控制精度越高B 控制精度越低C 系统稳定性越好D 系统稳定性越差10、对于线性定常系统，以下说法正确的是（）A 输入不同，输出一定不同B 输入不同，输出可能相同C 系统参数变化，输出一定变化D 系统参数变化，输出可能不变二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、控制系统按给定信号的形式可分为______控制系统、＿_____控制系统和______控制系统。
2、线性系统满足______和______两个性质。
3、传递函数的定义是在______条件下，系统输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。
4、二阶系统的标准形式为______。
5、系统稳定的充分必要条件是系统的特征根都具有______。
6、频率特性可以由______得到。
7、校正装置按其在系统中的连接方式可分为______校正、＿_____校正和______校正。
机械控制基础期末考试试题
机械控制基础期末考试试题# 机械控制基础期末考试试题## 一、选择题（每题2分，共20分）1. 机械控制系统的基本组成包括以下哪项？A. 传感器B. 执行器C. 控制器D. 所有以上选项2. PID控制器中，P代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 反馈3. 以下哪个不是控制系统的类型？A. 开环控制系统B. 闭环控制系统C. 线性控制系统D. 非线性控制系统4. 系统稳定性分析中，根轨迹法主要用于分析系统的：A. 频率响应B. 时间响应C. 稳定性D. 控制精度5. 以下哪个是控制系统设计中常用的性能指标？A. 稳态误差B. 动态响应C. 系统稳定性D. 所有以上选项## 二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述开环控制系统与闭环控制系统的区别。
2. 解释什么是系统的稳定性，并给出判断系统稳定性的两种方法。
3. 描述PID控制器的工作原理及其在控制系统中的应用。
## 三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个二阶系统，其传递函数为：\[ G(s) = \frac{\omega_n^2}{s^2 + 2\zeta\omega_n s +\omega_n^2} \]其中，\( \omega_n \) 为自然频率，\( \zeta \) 为阻尼比。
假设 \( \omega_n = 10 \) rad/s，\( \zeta = 0.7 \)。
计算该系统在单位阶跃输入下的稳态误差。
2. 考虑一个简单的控制系统，其开环传递函数为：\[ G(s)H(s) = \frac{K}{(s+a)(s+b)} \]其中，\( K = 5 \)，\( a = 2 \)，\( b = 3 \)。
设计一个PID 控制器，使得系统在单位阶跃输入下达到超调量不超过5%，且调节时间不超过2秒。
## 四、论述题（共20分）1. 论述现代控制系统设计中，数字控制技术与传统模拟控制技术相比的优势和局限性。
请注意，本试题仅为示例，实际考试内容和格式可能有所不同。
机械工程控制基础试卷习题练习习题练习练习习题.doc.doc
浙江省 2002 年 1 月机械工程控制基础试题课程代码： 02240一、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，并将正确答案的序号填在题干的括号内。
每小题 1 分，共 30 分 )1.当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为( )A. 最优控制B. 系统辩识C.系统校正D. 自适应控制2.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3.( )= 1 ,(a 为常数 )。
as－at］ B. L ［ e at］A. L ［ e－－－(t+a) ］C. L ［ e (t a)］D. L ［ e4.L ［ t2e2t］ =( )A.1B.1 (s 2) 3 a(s a)C.2D.2 (s 2)3 s35.若 F(s)= 4 ，则 Lim f ( t) =( )2s 1 t 0A. 4B. 2C. 0D. ∞t6.已知 f(t)=e at,(a 为实数 )，则 L ［ f ( t)dt］ =( )A.aB.1s a a(s a)C. 1D. 1s(s a) a( s a)7.f(t)= 3 t 2) 0 t，则 L［ f(t) ］ =(2A. 3B. 1e 2 ss sC. 3 e 2sD. 3 e2ss s8.某系统的微分方程为5x 0 (t ) 2x 0 (t) x 0 (t) x i (t ) ,它是 ( )A. 线性系统B. 线性定常系统C.非线性系统D. 非线性时变系统9.某环节的传递函数为G(s)=e－2s，它是 ( )A. 比例环节B. 延时环节C.惯性环节D. 微分环节1。
机械工程控制基础》试卷及其答案
机械工程控制基础》试卷及其答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One120120701兰州机械控制工程基础课程考试试卷课程名称： 机械控制工程基础1；试卷编号：C 卷；考试时间：120分钟；考试形式：闭卷 试卷得分表题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 应得分 实得分一、填空（ 每小题4分，共20分）得分评卷人 复查人1、某系统传递函数为21s ，在输入t t r 3sin 2)( 作用下，输出稳态分量的幅值为 。
2、谐波输入下，系统的 响应称为频率响应。
3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面，其开环频率特性曲线如图1.5所示，则该系统位于右半S 平面的极点数有 个。
4、控制系统的基本要求主要有： ，， 。
5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上的 线。
二、选择题（ 每小题3分，共30分 ）1、关于反馈的说法，正确的是（ ）A ．反馈实质上就是信号的并联B ．反馈都是人为加入的C ．正反馈就是输入信号与反馈相加D ．反馈就是输出以不同方式作用于系统2、关于系统模型的说法，正确的是（ ）A ．每个系统只有一种数据模型B ．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3、某环节的传递函数为s1，则该环节为（ ） 学院专业班级 年级姓名 学号装订线(答题不得超过此线)A. 惯性环节B. 积分环节C ．微分环节D ．比例环节4、系统的传递函数（ ）A ．与外界无关B ．反映了系统、输出、输入三者之间的关系C ．完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关5、二阶欠阻尼系统的上升时间为（ ）A ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间B ．阶跃响应曲线达到稳定值的时间C ．阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间D ．阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间6、关于线性系统时间响应，说法正确的是（ ）A ．时间响应就是系统输出的稳态值B ．由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成C ．由强迫响应和自由响应组成D ．与系统初始状态无关7、系统的单位脉冲响应函数为t et w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ ） A ．2.03)(+=S s G B. 32.0)(+=S s G C ．2.06.0)(+=S s G D ．36.0)(+=S s G 8、以下系统中，属于最小相位系统的是（ ）A ．s s G 01.011)(-=B ．s s G 01.011)(+=C ．101.01)(-=s s G D ．)1.01(1)(s s s G -= 9、一个线性系统稳定与否取决于（ ）A ．系统的结构和参数B ．系统的输入C ．系统的干扰D ．系统的初始状态10、一个系统稳定的充要条件是（ ）A ．系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内B ．系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内C ．系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内D ．系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内 三、系统结构图如下图所示，求)()(s R s Y （15分）四、系统在静止平衡状态下，加入输入信号t t r +=1)(，测得响应为9.09.0)(10+-=-t e t t C试求系统的传递函数。
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 -2t B. s2e -2sC.s 1e -2s D. s1e -ts 3.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.21 B.1 C.31D.0 5.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)-1 H(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.59.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.s 2e 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。
机械控制工程试卷二及其答案详解
机械控制工程试卷二及其答案详解一、分析题（本题共1小题，共10分）试说明图1.1所示仓库大门垂直移动开闭自动控制系统的工作原理，并按输出量的变化规律看，判断它属于什么类型的控制系统。
1图1.1 仓库大门垂直移动开闭自动控制系统一、分析题（本题共1小题，共10分）(1) 答案要点：开门开关关闭，此时电压v2与电压v1进行比较得到△v，因为v2＞v1，所以△v＞0，通过放大器将△v功率放大，驱动伺服电动机正转，带动绞盘正转，从而通过铰链垂直移动大门上升，达到开门的目的，直到大门上升使得电压v2下降，当v2＝v1，即△v＝0时，大门开启到位停止上升；反之若关闭关门开关，因为v2＜v1，所以△v＜0，通过放大器将△v功率放大，驱动伺服电动机反转，带动绞盘反转，从而通过铰链垂直移动大门下降，达到关门的目的，直到大门下降使得电压v2上升，当v2＝v1，即△v＝0时，大门关闭到位停止下降。
（9分）(2)答案要点：它属于伺服系统。
（1分）φ(ωL (ω二、图解题（本题共3小题，共20分）1、图2.1为一个反馈控制系统的开环Nyquist 曲线，根据图上已知的条件，试用奈氏判据判定该闭环系统的稳定性。
（5分1、（5分）（1）答案要点：从图上添加辅助线分析，N ＝－1＋1＝0。
（3分）（2）答案要点：因为P ＝0， P ＝2N ＝0，故系统稳定。
（2分）2、（5分）已知某系统开环传递函数增益K =1时的开环Bode 图如图2.2所示2、 （5分）求解见右图2.2。
φ(ωL (ω图2.1图2.23、某单位负反馈系统的开环传函是最小相位传递函数，由实验得到其开环对数幅频特性曲线，经修正得到其渐近线如图2.3所示，试确定该系统的开环传递函数G K (s )。
（10分）-60-L (ω20-3、（10分）（1）答题要点：从图上可知，该开环传递函数含有一个积分环节、一个比例环节、三个惯性环节、一个导前环节（1分） （2）答题要点：惯性环节，121)(250.11T 1+=∴=s s G T ，＝，ω；（1分） 导前环节，12.0)(2.05222+=∴=s s G T T ，＝，ω；（1分） 惯性环节， 101.01)(01.0100333+=∴=s s G T T ，＝，ω；（1分）惯性环节 1002.01)(002.0500444+==s s G T T ，＝，ω（1分）比例环节，当120-=s ω时，L (ω)≈20lg K －20lg ω－20lg2ω＋20lg0.2ω=0，故K ＝200；（3分）故其G K (s )＝)1002.0)(101.0)(12()12.0(200++++s s s s s ；（2分）图2.21、已知系统的传递函数G (s ) =)12(1+s s ，试作出其Nyquist 概略图。
机械工程控制期末试题题库及答案
一、单项选择题：1． 线性系统和非线性系统的根本区别在于 ( C )A ．线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入。
B ．线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入。
C ．线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理。
D ．线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理。
2．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3． 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 4．设控制系统的开环传递函数为G(s)=)2s )(1s (s 10++，该系统为 （ B ）A ．0型系统B ．I 型系统C ．II 型系统D ．III 型系统5．二阶振荡环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 ( B )A ．-270°B ．-180°C ．-90°D ．0°6. 根据输入量变化的规律分类，控制系统可分为 ( A )A.恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统B.反馈控制系统、前馈控制系统前馈—反馈复合控制系统C.最优控制系统和模糊控制系统D.连续控制系统和离散控制系统7．采用负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为 ( C )A ．)s (G 1)s (G + B ．)s (H )s (G 11+C ．)s (H )s (G 1)s (G + D ．)s (H )s (G 1)s (G -8． 一阶系统G(s)=1+Ts K的时间常数T 越大，则系统的输出响应达到稳态值的时间( A )A ．越长B ．越短C ．不变D ．不定9．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11．若某系统的传递函数为G(s)=1Ts K+，则其频率特性的实部R(ω)是 （ A ）A ．22T 1K ω+B ．-22T1K ω+ C ．T 1K ω+ D ．-T 1Kω+ 12. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( A )A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°13. 积分环节的频率特性相位移θ(ω)= ( B )A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°14.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ （ C ）A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件15. 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16. 有一线性系统，其输入分别为u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。
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1 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷2 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷3 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷4 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷5 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷6 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷7 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷8 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷9 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷10 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷11 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷12 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷13 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷 14机械工程控制基础模拟卷一、选择题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，求系统的输出（响应）2. 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. 0.5,1,43. 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 kB k mC m cD c m4. 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.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2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷 15D. 减小稳态误差6. 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)/5SC 1/[5S(3S+1)]D 5/[S(3S+1)]7.系统的输出误差为e(t)，其稳态误差为：（ ）A )(lim 10s sE s →B )(lim 0s E s → C )(lim s E s ∞→ D )(lim 1s sE s ∞→ 8. 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. 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10. 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： 、 和 。
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 时，线性定常系统的 与 之比。
3. 当阻尼比ξ大于0小于1时，系统称为 系统，当阻尼比ξ=0时，系统称为 系统，当阻尼比ξ=1时， 系统称为 系统，当阻尼比ξ大于1时系统称为2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷 16 G1(s)G 2(s)+-G 3(s)++H 2(s)H 1(s)+-图 4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 p4.已知单位反馈系统的开环传递函数为:2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷 17)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 G18 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷19 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷20 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷21 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷22 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷23一. 填空题(每小题2.5分，共25分)1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。
2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 和 。
3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。
4． 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 的程度。
5． 一阶系统11Ts 的单位阶跃响应的表达是 。
6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。
7． 频率响应是线性定常系统对 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 的类型有关。
9．脉冲信号可以用来反映系统的 。
10. 阶跃信号的拉氏变换是 。
二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）炉温控制系统图1 炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。
2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷24三、如图2为电路。
求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分）图2四、求拉氏变换与反变换 (10分)1． 求[0.5]tte -l （5分）2． 求13[](1)(2)ss s -++l （5分）Ru 0u iL C u 0u i (a)(b)(c)五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）图325 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷26六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。
图4(a)中)(t x o 是输出位移。
当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。
试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分)3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。
1.0x 0图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线图42005年10月全国自考机械工程控制基础试卷27七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1510+=s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分）八、设有如图5所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k 值的取值范围（10分）。
2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷28)()X s 1Ts +图5二. 填空题(每小题2分，共20分)10． 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。
11． 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 。
12． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。
13． 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。
14． 一阶系统11Ts +的单位阶跃响应的表达是/1t T e --。
15． 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。
16． 频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。
17． 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。
18．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 。
二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）炉温控制系统图1 炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。
解答：输出量：炉温。
输入量：给定电压信号。
被控对象：电炉。
系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。
2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷29原理方框图：三．如图2为电路。
求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。
（10分）图2解答：跟据电压定律得四、求拉氏变换与反变换 3． 求[0.5]tte -l解答：2112(1)s s -- 4． 求13[](1)(2)ss s -++l解答：=t236t e te ---+Ru 0u iL C u 0u i C u 0u iR(a)(b)(c)0022002211()1iiu dt u u RC d u du d u dt RC dt dtRCsG s RCs +=+==+⎰六、化简框图，并求出闭环传递函数图4解：30 2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷31七、图示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。
图(a)中)(t x o 是输出位移。
当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如（b ）图所示。
试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(4分)2）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分）3）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、振荡频数N 、稳态误差ss e （5分）。
1.0x 0图(a) 机械系统 图（b ）响应曲线解答：解：1）对于该系统有：()()()()t f t kx t x c t x m =++000&&&故()kcs ms s G ++=212）求k 由Laplace 变换的终值定理可知：()()()s X s t x x s t 0000lim lim ⋅==∞→∞→sk cs ms ss 31lim 20⋅++=→2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷32k3= 而()∞0x =1.0，因此k=3. 求m ， 由()()()%100000⨯∞∞-=x x t x M p p 得：%5.9%1000.1095.0=⨯=p M 又由式%10021⨯=--ξξπeM p 求得ξ=0.6将==ξ,2p t 0.6代入21ξωπωπ-==n d p t 中，得n ω=1.96。
再由2n mkω=求得m=0.78。
求c 由mcn =ξω2，求得c=1.83.3）求s t==ns t ξω32.55 (取∆=0.05时) ==ns t ξω43.40 (取∆=0.02时)求r t=-=ξξβ21arctan0.91=-=dr t ωβπ 2.323 求N取∆=0.05时，πξξ215.1-=N =0.64取∆=0.02时，πξξ212-=N =0.85求ss e2005年10月全国自考机械工程控制基础试卷33当输入为阶跃信号时，系统的稳态误差为： pss K e +=11对于0型系统 1==K K p ，代入式中求得： ss e =0.5八、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1510+=s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的ss e 分别是多少？（8分）解答：该系统为单位负反馈且为0型系统，k=11, 所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作用下的ss e 分别是111、∞。