机械控制工程基础期末试卷_答案2
2机械控制工程基础第二章答案
习 题2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x ioooo 222=++ (2) x tx x xiooo222=++ (3) x x x xio 222oo=++ (4) x tx x x xiooo222o=++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。
该题中（2）和（3）是线性系统。
2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。
求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有xm x c x x c ioo2o1)(=-- 即x c x c c xm i121oo )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有)1()()(1x xc k x x oi-=- )2()(2x k x xc oo=-消除中间变量有x ck x k k xk k c io121o21)(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x xc ooioi21)()(=-+-即x k x c x k k xc iioo121)(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。
图（题2.3）解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有⎰+=idt Ci R u o122i R u u o i 11=-dti i Cu u oi)(111⎰-=-消除中间变量,并化简有u R C u CC R R uR C u R C u C C R R u R C iiiooo12211221222121211)()1(1+++=-+++(2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有⎰++=idtC i R u u oi111⎰+=i R idt Cu o221 消除中间变量,并化简有u Cu R u C C u R R iioo2221211)11()(+=+++2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。
2机械控制工程基础第二章答案
习 题2.1 什么是线性系统其最重要的特性是什么下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x ioooo 222=++&&& (2) x tx x xiooo222=++&&& (3) x x x x io222oo=++&&& (4) x tx x x xiooo222o=++&&& 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。
该题中（2）和（3）是线性系统。
2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。
求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 即xc x c c x m i&&&&121oo )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有(3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即x k x c x k k x c iioo121)(+=++&&2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。
图（题2.3）解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有u R C u CC R R u R C u R C u C C R R u R C iiiooo12211221222121211)()1(1+++=-+++&&&&&&&(2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。
图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。
其他系统西安交通大学---机械控制工程基础所有答案
其他系统西安交通大学---机械控制工程基础所有答案作为控制系统，一般闭环不振荡答案是：错误最小相位系统是指具有最小相位传递函数的系统答案是：正确"在控制系统的前方通道中，加入延迟环节后原开环传递函数的幅频与相频特性都改变"答案是：错误"在过度过程中瞬态误差是误差的主要部分，但它随时间而逐渐衰退，稳态误差将逐渐成为误差的主要部分"答案是：正确"用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和对数坐标图示法"答案是：正确已知Fs=10/当t→∞时的ft值为10答案是：正确"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无关"答案是：错误系统辨识就是研究如何用实验的方法来建立系统数学模型的一门科学答案是：正确"通过拉氏变换将时域的微分方程变换为实数域的代数方程，使系统的分析大为简化"答案是：错误设系统开环为Gs=1,其幅相特性曲线是一条与虚轴平行的直线答案是：正确"设单位反馈系统的开环传递函数为Gs=K/ss1s2,则系统稳定时的开环增益0<K<6"答案是：正确v若线性定常系统输入端作用一个正弦波，则系统的输出为同频率正弦波答案是：正确"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"答案是：正确频率特性的半对数坐标图又称为奈圭斯特图答案是：错误"判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为正实根或正实部的复数根"答案是：错误以下性能指标中能反映系统响应速度的指标为答案是："上升时间tf调整时间ts幅值穿越频率ωc"以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为答案是："上升时间调整时间幅值穿越频率"以下频域性能指标中不是根据开环系统来定义的是答案是："截止频率ωs谐振频率ωt与谐振峰值Mt频带宽度""一系统的传递函数为Gs=K/,则其相位角φ（ω）不能用哪些表达"答案是："-tg-1Tω''90°-tg-1Tω''tg-1Tω'""一系统的传递函数为Gs=K/Ts1,则该系统时间响应的快速性描述错误的有"答案是："与K有关与K和T有关与输入信号大小有关""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ωt=5，则当输入为rt=时，其稳态误差不为"答案是："0205"下面哪些不是主导极点答案是："距离实轴最近的极点距离虚轴最远的极点距离实轴最远的极点"下列关于反馈校正的说法，正确的是答案是："可以改变系统的型次可以改变系统的时间常数可以增大系统的阻尼比"系统类型λ、开环增益Ｋ对系统稳态误差的影响为答案是："系统型次λ越低，开环增益Ｋ越大，系统稳态误差越小系统型次λ越高，开环增益Ｋ越小，系统稳态误差越小系统型次λ越低，开环增益Ｋ越小，系统稳态误差越小""系统的传递函数为Gs=2/s2,当输入rt=2sin2t时，则其稳态输出的幅值错误的是"答案是："根号2除于224"若ft=te-2t,则L=答案是："1/s2s/s-2"哪些不是瞬态响应的性能指标所根据的答案是："单位脉冲函数单位正弦函数单位斜坡函数"哪个不属于二阶欠阻尼系统的上升时间t定义答案是："单位阶跃响应达到稳态值所需的时间单位阶跃响应从稳态值的10％上升到90％所需要的时间单位阶跃响应达到其稳态值的50％所需的时间""利用乃圭斯特稳态性判据判断系统的稳定性时，下列哪些不是Ｚ＝Ｐ－Ｎ中的Ｚ表示意义"答案是："开环传递函数零点在Ｓ左半平面的个数开环传递函数零点在Ｓ右半平面的个数闭环传递函数零点在Ｓ右半平面的个数"开环系统与闭环系统最本质的区别描述错误的是答案是："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开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路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""对于开环频率特性曲线与闭环系统性能之间的关系，以下叙述中正确的有"答案是："中频段表征了闭环系统的动态特性高频段表征了闭环系统的抗干扰能力低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求""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"答案是："中频段表征了闭环系统的动态特性高频段表征了闭环系统的抗干扰能力低频段的增益应充分大，以保证稳态误差的要求"对数幅频率特性中，0dB不能表示答案是："稳态出的幅值等于输入谐波的幅值稳态输出的幅值为零相频特性为零""当系统采用串联校正时，校正环节为Gcs=s1/2s1,则该校正环节对系统性能的影响是"答案是："增大开环幅值穿越频率ω增大稳态误差减小稳态误差""单位反馈系统的开环传递函数为Gs= K/,则不能使该系统稳定的K值范围为"答案是："K〉10<K<10K>-1""串联校正环节Gcs=As1/Bs1,关于A与B之间关系的正确描述为"答案是："若Gcs为滞后校正环节，则A>B>0若Gcs为超前一滞后校正环节，则A≠B若Gcs为（ω）的"答案是：最大值。
2机械控制工程基础第二章答案
习 题2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x ioooo 222=++ (2) x tx x xiooo222=++ (3) x x x xio 222oo=++ (4) x tx x x xiooo222o=++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。
该题中（2）和（3）是线性系统。
2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。
求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有xm x c x x c ioo2o1)(=-- 即x c x c c xm i121oo )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有)1()()(1x xc k x x oi-=- )2()(2x k x xc oo=-消除中间变量有x ck x k k xk k c io121o21)(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x xc ooioi21)()(=-+-即x k x c x k k xc iioo121)(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。
图（题2.3）解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有⎰+=idt Ci R u o122i R u u o i 11=-dti i Cu u oi)(111⎰-=-消除中间变量,并化简有u R C u CC R R uR C u R C u C C R R u R C iiiooo12211221222121211)()1(1+++=-+++(2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有⎰++=idtC i R u u oi111⎰+=i R idt Cu o221 消除中间变量,并化简有u Cu R u C C u R R iioo2221211)11()(+=+++2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。
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 _________ 、__________ 。
最新机械工程控制基础期末试卷+答案3
机械控制工程基础期末考试试卷课程名称： 机械控制工程基础1；试卷编号：卷；考试时间：120分钟；考试形式：闭卷一、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s 1，则该环节为（ ）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（ ）学院专业班级 年级姓名 学号 装订线(答题不得超过此线)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te t w 2.03)(-=，则系统的传递函数为（ ）A ．2.03)(+=S s G B. 32.0)(+=S s GC ．2.06.0)(+=S s G D ．36.0)(+=S s G8、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） 得分 评卷人复查人四、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+-=-tet t C试求系统的传递函数。
华北理工大学《机械控制工程基础》参考复习题及答案
《机械控制工程基础》参考复习题及习题解答第一部分单项选择题1.闭环控制系统的主反馈取自【】A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端2.不同属性的物理系统可以有形式相同的【】A.数学模型B.被控对象C.被控参量D.结构参数3.闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的误差信号为【】A.Xi(s)－H(s)X0(s)B.Xi(s)－X0(s)C.Xor(s)－X0(s)D.Xor(s)－H(s)X0(s)3-1闭环控制系统的开环传递函数为G(s)H(s)，其中H(s)是反馈传递函数，则系统的偏差信号为【】A.Xi(s)－H(s)X0(s)B.Xi(s)－X0(s)C.Xor(s)－X0(s)D.Xor(s)－H(s)X0(s)4.微分环节使系统【】A.输出提前B.输出滞后C.输出大于输入D.输出小于输入5.当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按【】A.正弦曲线变化B.指数曲线变化C.斜坡曲线变化D.加速度曲线变化7.闭环系统前向传递函数是【】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比8.一阶系统的时间常数为T ，其脉冲响应为【 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T-1 D.T t Te T -+ 8－1.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应为【 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T-1 D.T t Te T -+ 8－2.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应为【 】 A.T t e --1 B.T t Te T t -+- C.T t e T-1 D.T t Te T -+ 8－3.一阶系统的时间常数为T ，其单位阶跃响应的稳态误差为【 】A.0B.TC.1TD.T t Te T -+ 8－4.一阶系统的时间常数为T ，其单位斜坡响应的稳态误差为【 】A.0B.TC.1TD.T t Te T -+ 9.过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线10.干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后【 】A.将发散离开原来的平衡状态B.将衰减收敛回原来的平衡状态C.将在原平衡状态处等幅振荡D.将在偏离平衡状态处永远振荡11.单位脉冲函数的拉普拉斯变换是【 】A.1/sB.1C. 21sD.1+1/s12.线性控制系统的频率响应是系统对输入【 】A.阶跃信号的稳态响应B.脉冲信号的稳态响应C.斜坡信号的稳态响应D.正弦信号的稳态响应13.积分环节的输出比输入滞后【 】A.090-B.090C.0180-D.018014.奈魁斯特围线中所包围系统开环传递函数)(s G 的极点数为3个，系统闭环传递函数的极点数为2个，则映射到)(s G 复平面上的奈魁斯特曲线将【 】A.逆时针围绕点（0，j0）1圈B.顺时针围绕点（0，j0）1圈C.逆时针围绕点（－1，j0）1圈D.顺时针围绕点（－1，j0）1圈15.最小相位系统稳定的条件是【 】A.γ＞0和g L ＜0B.γ＜0和g K ＞1C.γ＞0和)(g L ω＜0D.γ＜0和)(g L ω＞016.若惯性环节的时间常数为T ，则将使系统的相位【 】A.滞后1tan ()T ω-B.滞后1tan ω--C.超前1tan ()T ω-D.超前1tan ω--17.控制系统的误差是【 】A.期望输出与实际输出之差B.给定输入与实际输出之差C.瞬态输出与稳态输出之差D.扰动输入与实际输出之差18.若闭环系统的特征式与开环传递函数的关系为)()(1)(s H s G s F +=，则【】 A.)(s F 的零点就是系统闭环零点 B.)(s F 的零点就是系统开环极点C.)(s F 的极点就是系统开环极点D.)(s F 的极点就是系统闭环极点1.D2.A3.A4.A5.B6.A7.C8.C9.B 10.B 11.B 12.D 13.B14.C 15.C 16.A 17.A 18.C19.要使自动调速系统实现无静差，则在扰动量作用点的前向通路中应含有【 】A.微分环节B.积分环节C.惯性环节D.比例环节20.积分器的作用是直到输入信号消失为止，其输出量将【 】A.直线上升B.垂直上升C.指数线上升D.保持水平线不变21.自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除【 】A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程22.系统输入输出关系为i o o o x x x x cos =++&&&，则该系统为【 】A.线性系统B.非线性系统C.线性时变系统D.线性定常系统23.线性定常二阶系统的输出量与输入量之间的关系是【 】A.振荡衰减关系B.比例线性关系C.指数上升关系D.等幅振荡关系24. 微分环节可改善系统的稳定性并能【 】A.增加其固有频率B.减小其固有频率C.增加其阻尼D.减小其阻尼25.用终值定理可求得)8)(5(4)(++=s s s s F 的原函数f(s)的稳态值为【 】 A.∞ B.4 C.0.1 D.026.可以用叠加原理的系统是【 】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.离散控制系统D.线性控制系统27.惯性环节含有贮能元件数为【 】A.2B.1C.0D.不确定28.一阶系统的单位阶跃响应在t ＝0处的斜率越大，系统的【 】A.响应速度越快B.响应速度越慢C.响应速度不变D.响应速度趋于零29.临界阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】A.零B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线30.欠阻尼二阶系统的输出信号振幅的衰减速度取决于【 】A.n ξωB.ξωC.g ξωD.c ξω31.单位加速度信号的拉氏变换为【 】A. 1B.s 1C.21sD.31s32.线性系统的输入信号为t t x i ωsin )(=，则其输出信号响应频率为【 】A.ωB.n ωC.ωjD.n j ω33.微分环节的输出比输入超前【 】A.090-B.090C.0180-D.018034.若闭环系统的特征式与开环传递函数的关系为)()(1)(s H s G s F +=，则【 】A.)(s F 的极点就是系统开环零点B.)(s F 的零点就是系统开环极点C.)(s F 的零点就是系统闭环极点D.)(s F 的极点就是系统闭环极点35.系统开环传递函数为)11.0()14.0()(2++=s s s K s G 不用计算或作图，凭思考就能判断该闭环系统的稳定状况是【 】A.稳定B.不稳定C.稳定边界D.取决于K 的大小36.为了保证系统有足够的稳定裕量，在设计自动控制系统时应使穿越频率附近)(ωL 的斜率为【 】A.－40 dB/decB.－20 dB/decC.＋40 dB/decD.＋20 dB/dec37.线性定常系统的偏差信号就是误差信号的条件为【 】A.反馈传递函数H(s)＝1B.反馈信号B(s)＝1C.开环传递函数G(s) H(s)＝1D.前向传递函数G(s)＝138.降低系统的增益将使系统的【】A.稳定性变差B.稳态精度变差C.超调量增大D.稳态精度变好39.含有扰动顺馈补偿的复合控制系统可以显著减小【】A.超调量B.开环增益C.扰动误差D.累计误差40.PID调节器的微分部分可以【】A.改善系统的稳定性B.调节系统的增益C.消除系统的稳态误差D.减小系统的阻尼比41.一般情况下开环控制系统是【】A.不稳定系统B.稳定系统C.时域系统D.频域系统42.求线性定常系统的传递函数条件是【】A.稳定条件B.稳态条件C.零初始条件D.瞬态条件43.单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)，则其闭环系统的前向传递函数与【】A.反馈传递函数相同B.闭环传递函数相同C.开环传递函数相同D.误差传递函数相同44.微分环节是高通滤波器，将使系统【】A.增大干扰误差B.减小干扰误差C.增大阶跃输入误差D.减小阶跃输入误差45.控制框图的等效变换原则是变换前后的【】A.输入量和反馈量保持不变B.输出量和反馈量保持不变C.输入量和干扰量保持不变D.输入量和输出量保持不变46.对于一个确定的系统，它的输入输出传递函数是【 】A.唯一的B.不唯一的C.决定于输入信号的形式D.决定于具体的分析方法47.衡量惯性环节惯性大小的参数是【 】A.固有频率B.阻尼比C.时间常数D.增益系数48.三个一阶系统的时间常数关系为T2＜T1＜T3，则【 】A.T2系统响应快于T3系统B.T1系统响应快于T2系统C.T2系统响应慢于T1系统D.三个系统响应速度相等49.闭环控制系统的时域性能指标是【 】A.相位裕量B.输入信号频率C.最大超调量D.系统带宽50.输入阶跃信号稳定的系统在输入脉冲信号时【 】A ．将变成不稳定系统 B.其稳定性变好 C.其稳定性不变 D.其稳定性变差51.二阶欠阻尼系统的阶跃响应为【 】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线52.单位斜坡信号的拉氏变换为【 】A.1B.s 1C.21sD.31s53.线性控制系统【 】A.一定是稳定系统B.是满足叠加原理的系统C.是稳态误差为零的系统D.是不满足叠加原理的系统54.延迟环节Ts e s G -=)(的幅频特性为【 】A.)(ωA ＝1B.)(ωA ＝0C.)(ωA ＜1D.)(ωA ＞155.闭环系统稳定的充分必要条件是其开环极坐标曲线逆时针围绕点（－1，j0）的圈数等于落在S 平面右半平面的【 】A.闭环极点数B.闭环零点数C.开环极点数D.开环零点数56.频率响应是系统对不同频率正弦输入信号的【 】A.脉冲响应B.阶跃响应C.瞬态响应D.稳态响应57.传递函数的零点和极点均在复平面的左侧的系统为【 】A.非最小相位系统B.最小相位系统C.无差系统D.有差系统58.零型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 59.降低系统的增益将使系统的【 】A.稳定性变差B.快速性变差C.超调量增大D.稳态精度变好60.把系统从一个稳态过渡到新的稳态的偏差称为系统的【 】A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差61.闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有【 】A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节62.同一系统由于研究目的的不同，可有不同的【 】A.稳定性B.传递函数C.谐波函数D.脉冲函数63.以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为【 】A.开环高B.闭环高C.相差不多D.一样高64.积分环节的积分时间常数为T ，其脉冲响应为【 】A.1B.1/TC.TD.1＋1/T65.串联环节的对数频率特性为各串联环节的对数频率特性的【 】A.叠加B.相乘C.相除D.相减66.非线性系统的最主要特性是【 】A.能应用叠加原理B.不能应用叠加原理C.能线性化D.不能线性化67.理想微分环节的输出量正比于【 】A.反馈量的微分B.输入量的微分C.反馈量D.输入量68.若二阶系统的阻尼比和固有频率分别为ξ和n ω，则其共轭复数极点的实部为【 】A.n ξωB.n ξω-C.d ξω-D.d ξω69.控制系统的时域稳态响应是时间【 】A.等于零的初值B.趋于零的终值C.变化的过程值D.趋于无穷大时的终值70.一阶系统的时间常数T 越小，系统跟踪斜坡信号的【 】A.稳定性越好B.稳定性越差C.稳态性越好D.稳态性越差71.二阶临界阻尼系统的阶跃响应为【 】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线72.线性系统的输入信号为t A t x i ωsin )(=，则其稳态输出响应相位【 】A.等于输入信号相位B.一般为输入信号频率ω的函数C.大于输入信号相位D.小于输入信号相位73.延迟环节Ts e s G -=)(的相频特性为【 】A.T ωωϕ1tan )(--=B.T ωωϕ1tan )(-=C. T ωωϕ=)(D. T ωωϕ-=)(74.Ⅱ型系统的开环传递函数在虚轴上从右侧环绕其极点的无穷小圆弧线所对应的开环极坐标曲线是半径为无穷大，且按顺时针方向旋转【 】A.π2的圆弧线B.πv 的圆弧线C.－π2的圆弧线D.π的圆弧线75.闭环系统稳定的充要条件是系统开环对数幅频特性过零时，对应的相频特性【 】A.ο180)(-<c ωϕB. ο180)(->c ωϕC. ο180)(>c ωϕ ο180)(<c ωϕ76.对于二阶系统，加大增益将使系统的【 】A.稳态性变差B.稳定性变差C.瞬态性变差D.快速性变差77.Ⅰ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 78.控制系统含有的积分个数多，开环放大倍数大，则系统的【 】A.稳态性能愈好B.动态性能愈好C.稳定性愈好D.稳态性能愈差79.控制系统的稳态误差主要取决于系统中的【 】A.微分和比例环节B.惯性和比例环节C.比例和积分环节D.比例和延时环节80.比例积分微分(PID)校正对应【 】A.相位不变 B ．相位超前校正 C ．相位滞后校正 D ．相位滞后超前校正81.闭环控制系统必须通过【 】A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制82.不同属性的物理系统可以有形式相同的【】A.传递函数B.反函数C.正弦函数D.余弦函数83.输出信号对控制作用有影响的系统为【】A.开环系统B.闭环系统C.局部反馈系统D.稳定系统84.比例环节能立即地响应【】A.输出量的变化B.输入量的变化C.误差量的变化D.反馈量的变化85.满足叠加原理的系统是【】A.定常系统B.非定常系统C.线性系统D.非线性系统86.弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的【】A.相对位移成正比B.相对速度成正比C.相对加速度成正比D.相对作用力成正比87.当系统极点落在复平面S的虚轴上时，其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比小于1大于0D.阻尼比小于088.控制系统的最大超调量【】A.只与阻尼比有关B.只与固有频率有关C.与阻尼比和固有频率都有关D.与阻尼比和固有频率都无关89.过阻尼的二阶系统与临界阻尼的二阶系统比较，其响应速度【】A.过阻尼的小于临界阻尼的B.过阻尼的大于临界阻尼的C.过阻尼的等于临界阻尼的D.过阻尼的反比于临界阻尼的90.二阶过阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调衰减曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线91.一阶系统在时间为T 时刻的单位阶跃响应为【 】A. 1B. 0.98C. 0.95D. 0.63292.线性系统的输出信号完全能复现输入信号时，其幅频特性【 】A.)(ωA ≥1B.)(ωA ＜1C. 0＜)(ωA ＜1D.)(ωA ≤093.Ⅱ型系统是定义于包含有两个积分环节的【 】A.开环传递函数的系统B.闭环传递函数的系统C.偏差传递函数的系统D.扰动传递函数的系统94.系统的幅值穿越频率是开环极坐标曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率94－1.系统的幅值穿越频率是对数频率特性曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率95.系统的穿越频率越大，则其【 】A.响应越快B.响应越慢C.稳定性越好D.稳定性越差96. 最小相位系统传递函数的【 】A.零点和极点均在复平面的右侧B.零点在复平面的右侧而极点在左侧C.零点在复平面的左侧而极点在右侧D.零点和极点均在复平面的左侧97.Ⅰ型系统能够跟踪斜坡信号，但存在稳态误差，其稳态误差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数98.把系统扰动作用后又重新平衡的偏差称为系统的【 】A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差 99.0型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 100.PID 调节器的比例部分主要调节系统的【 】A.增益B.固有频率C.阻尼比D.相频特性101.随动系统要求系统的输出信号能跟随【 】A.反馈信号的变化B.干扰信号的变化C.输入信号的变化D.模拟信号的变化102.传递函数的量纲是【 】A.取决于输入与反馈信号的量纲B.取决于输出与输入信号的量纲C.取决于干扰与给定输入信号的量纲D.取决于系统的零点和极点配置 103.对于抗干扰能力强系统有【 】A.开环系统B.闭环系统C.线性系统D.非线性系统104.积分调节器的输出量取决于【 】A.干扰量对时间的积累过程B.输入量对时间的积累过程C.反馈量对时间的积累过程D.误差量对时间的积累过程105.理想微分环节的传递函数为【 】 A.Ts+11 B.s 1 C.s D.1+Ts 105.一阶微分环节的传递函数为【 】A.Ts+11 B.s 1 C.s D.1+Ts 106.实际系统传递函数的分母阶次【 】A.小于分子阶次B.等于分子阶次C.大于等于分子阶次D.大于或小于分子阶次107.当系统极点落在复平面S 的负实轴上时，其系统【 】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于或等于1D.阻尼比小于0 108.欠阻尼二阶系统的输出信号的衰减振荡角频率为【 】A.无阻尼固有频率B.有阻尼固有频率C.幅值穿越频率D.相位穿越频率109.反映系统动态精度的指标是【 】A.超调量B.调整时间C.上升时间D.振荡次数110.典型二阶系统在欠阻尼时的阶跃响应为【 】A.等幅振荡曲线B.衰减振荡曲线C.发散振幅曲线D.单调上升曲线 111.一阶系统时间常数为T ，在单位阶跃响应误差范围要求为±0.05时，其调整时间为【 】A.TB.2TC.3TD.4T112.比例环节的输出能不滞后地立即响应输入信号，其相频特性为【 】A.00)(=ωϕB.0180)(-=ωϕC.090)(-=ωϕD.090)(=ωϕ 113.实际的物理系统)(s G 的极点映射到)(s G 复平面上为【 】A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点114.系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率 114－1.系统的相位穿越频率是对数频率特性曲线与【 】A.负实轴相交处频率B.单位圆相交处频率C.Bode 图上零分贝线相交处频率D.Bode 图上－180°相位线相交处频率 115.比例微分环节（时间常数为T ）使系统的相位【 】A.滞后1tan T ω-B.滞后1tan ω-C.超前1tan T ω-D.超前1tan ω-116.系统开环频率特性的相位裕量愈大，则系统的稳定性愈好，且【 】A.上升时间愈短B.振荡次数愈多C.最大超调量愈小D.最大超调量愈大117.Ⅱ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零，其静态位置误差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数118.PID 调节器的积分部分消除系统的【 】A.瞬态误差B.干扰误差C.累计误差D.稳态误差119.Ⅰ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D. )()(lim 0s H s G s → 120.比例微分校正将使系统的【 】A.抗干扰能力下降B.抗干扰能力增加C.稳态精度增加D.稳态精度减小120－1.比例微分校正将使系统的【 】A.稳定性变好B.稳态性变好C.抗干扰能力增强D.阻尼比减小 121.若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为【 】A.局部反馈B.主反馈C.正反馈D.负反馈122.实际物理系统微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性【】A.结构参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成123.对于一般控制系统来说【】A.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环一定振荡D.闭环一定振荡124.积分环节输出量随时间的增长而不断地增加，增长斜率为【】A.TB.1/TC.1+1/TD.1/T2125.传递函数只与系统【】A.自身内部结构参数有关B.输入信号有关C.输出信号有关D.干扰信号有关126.闭环控制系统的开环传递函数是【】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比127.当系统极点落在复平面S的Ⅱ或Ⅲ象限内时，其系统【】A.阻尼比为0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于0而小于1D.阻尼比小于0128.欠阻尼二阶系统是【】A．稳定系统 B. 不稳定系统 C.非最小相位系统 D.Ⅱ型系统129.二阶无阻尼系统的阶跃响应为【】A.单调上升曲线B.等幅振荡曲线C.衰减振荡曲线D.指数上升曲线130.二阶系统总是【 】A.开环系统B.闭环系统C.稳定系统D.非线性系统131.一阶系统时间常数为T ，在单位阶跃响应误差范围要求为±0.02时，其调整时间为【 】A.TB.2TC.3TD.4T132.积分环节Tss G 1)(=的幅值穿越频率为【 】 A.T 1 B.－T 1 C. 20T 1lg D. －20T1lg 132－1.微分环节()G s Ts =的幅值穿越频率为【 】 A.T 1 B.－T 1 C. 20T 1lg D. －20T1lg 132－2.积分环节21()G s Ts =的幅值穿越频率为【 】 A.T 1 B.－T 1 C. D. 133.实际的物理系统)(s G 的零点映射到)(s G 复平面上为【 】A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点134.判定系统稳定性的穿越概念就是开环极坐标曲线穿过实轴上【 】A.（－∞，0）的区间B.（－∞，0］的区间C.（－∞，－1）的区间D.（－∞，－1］的区间135.控制系统抗扰动的稳态精度是随其前向通道中【 】A.微分个数增加，开环增益增大而愈高B.微分个数减少，开环增益减小而愈高C.积分个数增加，开环增益增大而愈高D.积分个数减少，开环增益减小而愈高136.若系统无开环右极点且其开环极座标曲线只穿越实轴上区间（－1，＋∞），则该闭环系统一定【 】A.稳定B.临界稳定C. 不稳定D.不一定稳定 137.比例环节的输出能不滞后地立即响应输入信号，其相频特性为【 】A.00)(=ωϕB.0180)(-=ωϕC.090)(-=ωϕD.090)(=ωϕ 138.控制系统的跟随误差与前向通道【 】A.积分个数和开环增益有关B.微分个数和开环增益有关C.积分个数和阻尼比有关D.微分个数和阻尼比有关139.Ⅰ型系统跟踪阶跃信号的稳态误差为【 】A.0B.∞C.常数D.)()(lim 0s H s G s → 140.Ⅱ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零，其静态位置误差系数等于【 】A.0B.开环放大系数C. ∞D.时间常数141.实际物理系统的微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性【 】A.特征参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成 142.输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是【 】A.开环控制系统B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统143.传递函数代表了系统的固有特性，只与系统本身的【 】A. 实际输入量B.实际输出量C.期望输出量D.内部结构，参数 144.惯性环节不能立即复现【 】A.反馈信号B.输入信号C.输出信号D.偏差信号145.系统开环传递函数为)(s G ，则单位反馈的闭环传递函数为【 】 A.)(1)(s G s G + B.)()(1)()(s H s G s H s G + C.)()(1)(s H s G s G + D.)()(1)(s H s G s H + 146.线性定常系统输出响应的等幅振荡频率为n ω，则系统存在的极点有【 】A.n j ω±1B.n j ω±C.n j ω±-1D.1-147.开环控制系统的传递函数是【 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比147－1.闭环控制系统的开环传递函数是【 】A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比148.欠阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为【 】A.零B.常数C.等幅振荡曲线D.等幅衰减曲线 149.一阶系统是【 】A.最小相位系统B.非最小相位系统C.Ⅱ型系统D.不稳定系统 150.单位阶跃函数的拉普拉斯变换是【 】A.1/sB.1C.21sD.1+1/s151.一阶系统的响应曲线开始时刻的斜率为【 】A.TB.TC.T 1 D.T 1 152.惯性环节11)(+=Ts s G 的转折频率越大其【 】 A.输出响应越慢 B.输出响应越快C.输出响应精度越高D.输出响应精度越低153.对于零型系统的开环频率特性曲线在复平面上【 】A.始于虚轴上某点，终于坐标原点B.始于实轴上某点，终于实轴上另一点C.始于坐标原点，终于虚轴上某点D.始于虚轴上某点，终于虚轴上另一点 153-1．对于Ⅰ型系统的开环频率特性曲线在复平面上【 】A.始于(0)180G j =∞∠-o 的点，终于坐标原点B.始于(0)90G j =∞∠-o 的点，终于坐标原点C.始于(0)180G j =∞∠-o 的点，终于实轴上任意点D.始于(0)90G j =∞∠-o 的点，终于虚轴上任意点154.相位裕量是当系统的开环幅频特性等于1时，相应的相频特性离【 】A.负实轴的距离B.正实轴的距离C.负虚轴的距离D.正虚轴的距离155.对于二阶系统，加大增益将使系统的【 】A.动态响应变慢B.稳定性变好C.稳态误差增加D.稳定性变差155－1.对于二阶系统，加大增益将使系统的【 】A.动态响应变慢B.稳态误差减小C.稳态误差增加D.稳定性变好 156.惯性环节使系统的输出【 】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后156－1.惯性环节使系统的输出随输入信号频率增加而其【】A.幅值增大B.幅值减小C.相位超前D.相位滞后157.无差系统是指【】A.干扰误差为零的系统B.稳态误差为零的系统C.动态误差为零的系统D.累计误差为零的系统158.Ⅱ型系统跟踪加速度信号的稳态误差为【】A.0B.常数C.∞D.时间常数159.控制系统的稳态误差组成是【】A.跟随误差和扰动误差B.跟随误差和瞬态误差C.输入误差和静态误差D.扰动误差和累计误差160.Ⅰ型系统的速度静差系数等于【】A.0B.开环放大系数C.∞D.时间常数161.线性定常系统输入信号导数的时间响应等于该输入信号时间响应的【】A. 傅氏变换 B.拉氏变换 C.积分 D.导数162.线性定常系统输入信号积分的时间响应等于该输入信号时间响应的【】A.傅氏变换 B.拉氏变换 C.积分 D.导数第一部分单项选择题1.D2.A3.A4.A5.B6.A7.C8.C9.B 10.B 11.B 12.D 13.B 14.C 15.C 16.A 17.A 18.C 19.B 20.A 21.A 22.B 23.B 24.C 25.C 26.D 27.B 28.A 29.B 30.A 31.D 32.A 33.B 34.C 35.A 36.B 37.A 38.B 39.C 40.A 41.B 42.C 43.C 44.A 45.D 46.A 47.C 48.A 49.C50.C 51.C 52.C 53.B 54.A 55.C 56.D 57.B 58.C 59.B 60.B 61.B62.B 63.B 64.B 65.A 66.B 67.B 68.B 69.D 70.C 71.A 72.B 73.D74.A 75.B 76.B 77.A 78.A 79.C 80.D 81.C 82.A 83.B 84.B 85.C86.B 87.A 88.A 89.A 90.D 91.D 92.A 93.A 94.B 95.A 96.D 97.B98.B 99.B 100.A 101.C 102.B 103.B 104.B 105.C 106.C 107.C 108.B 109.A 110.B 111.C 112.A 113.D 114.A 115.C 116.C 117.C 118.D 119.C 120.A 121.D 122.A 123.A 124.B 125.A 126.C 127.C 128.A 129.B 130.C 131.D 132.A 133.A 134.D 135.C 136.A 137.A 138.A 139.A 140.C 141.A 142.A 143.D 144.B 145.A 146.B 147.A 148.B 149.A 150.A 151.C 152.B 153.B 154.A 155.D 156.D 157.B 158.B 159.A 160.B第二部分 填空题1.积分环节的特点是它的输出量为输入量对 的积累。
2机械控制工程基础第二章答案
习 题什么是线性系统其最重要的特性是什么下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x ioooo 222=++&&& (2) x tx x xiooo222=++&&& (3) x x x x io222oo=++&&& (4) x tx x x xiooo222o=++&&& 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。
该题中（2）和（3）是线性系统。
图（题）中三同分别表示了三个机械系统。
求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 即xc x c c x m i&&&&121oo )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有(3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即x k x c x k k x c iioo121)(+=++&&求出图(题所示电系统的微分方程。
图（题）解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有u R C u CC R R u R C u R C u C C R R u R C iiiooo12211221222121211)()1(1+++=-+++&&&&&&&(2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有求图(题所示机械系统的微分方程。
图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。
解：设系统输入为M （即），输出θ(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下：消除中间变量x,即可得到系统动力学方程KM M c Mm C R c k KJ c C km R cJ mC mJ mmm++=++-++++&&&&&&&&&θθθθ）（22)()()4( 输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)= 2x(t)+x 3(t)。
2机械控制工程基础第二章答案解析
习 题2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x ioooo 222=++ (2) x tx x xiooo222=++ (3) x x x xio 222oo=++ (4) x tx x x xiooo222o=++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。
该题中（2）和（3）是线性系统。
2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。
求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有xm x c x x c ioo2o1)(=-- 即x c x c c xm i121oo )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有)1()()(1x xc k x x oi-=- )2()(2x k x xc oo=-消除中间变量有x ck x k k xk k c io121o21)(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x xc ooioi21)()(=-+-即x k x c x k k xc iioo121)(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。
图（题2.3）解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有⎰+=idt Ci R u o122i R u u o i 11=-dti i Cu u oi)(111⎰-=-消除中间变量,并化简有u R C u CC R R uR C u R C u C C R R u R C iiiooo12211221222121211)()1(1+++=-+++(2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有⎰++=idtC i R u u oi111⎰+=i R idt Cu o221 消除中间变量,并化简有u Cu R u C C u R R iioo2221211)11()(+=+++2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。
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。
(完整版)机械工程控制基础期末试卷+答案2
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 1的单位阶跃响应的表达是 。
Ts 16． 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 。
图 1 为利用加热器控制炉温的反馈系炉统温（控制系10统分）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。
三、如图 2 为电路。
求输入电压 u i 与输出电压 u 0之间的微分方程， 并求该电路的传递函数 （ 10 分）ui R u 0ui C Ru（a ）（图b ）2uiLCu（c ）+热电偶 - +-U功放率大自偶调 压器电U g给定毫伏信号 U e电压 放加热器220Vf 减-速器可逆 电机四、求拉氏变换与反变换（10 分） 1．求l ［0.5 te t］（5 分）1 2．求l 1[ 3s(s 1)(s 2) ］（5 分）五、化简图 3 所示的框图，并求出闭环传递函数（10 分）机械工程控制基础期末试卷X O(S) 图3机械工程控制基础期末试卷六、图 4 示机械系统由质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 K 和外力f （t）组成的机械动力系统。
图 4（a）中x o（t）是输出位移。
当外力f （t）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、阻尼比；（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t s 、调整时间t r 、稳态误差e ss（5 分）。
机械控制工程基础复习题及答案
机械控制工程基础复习题11、 选择填空（30分，每小题2分）（下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处）1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。
(A) 101.010)(2++=s s s G (B) 101.01)(2++=s s s G (C) 101)(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace变换之比，其表达式 。
（A ）与输入量和输出量二者有关（B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。
（A ）0)(=pp o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞⋅∆≤∞-o o p o x x t x其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。
1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。
(A) )(lim 0s G K s v →= (B) )(lim 2s G s K s v →=(C) )(lim 0s sG K s v →=1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。
（A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100)()()(max (%)∞∞-=o o o p x x t x M（C ）)()(max(%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。
1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中，r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111ϕω+=t C t x o 和)sin()(222ϕω+=t C t x r o ，则 成立。
2机械控制工程基础第二章答案
习 题2.1 什么是线性系统其最重要的特性是什么下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x ioooo 222=++ (2) x tx x xiooo222=++ (3) x x x xio 222oo=++ (4) x tx x x xiooo222o=++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。
该题中（2）和（3）是线性系统。
2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。
求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 即x c x c c xm i121oo )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有(3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即x k x c x k k xc iioo121)(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。
图（题2.3）解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有u R C u CC R R u R C uR C u C C R R u R C iiiooo12211221222121211)()1(1+++=-+++(2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。
图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。
解：设系统输入为M （即），输出θ(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下：消除中间变量x,即可得到系统动力学方程KM M c Mm C R c k KJ c C km R cJ mC mJ mmm++=++-++++ θθθθ）（22)()()4(2.5 输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)= 2x(t)+0.5x 3(t)。
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。
机械工程控制基础期末测试试题-推荐下载
H2
G3(S)
G2 G3
XO(S)
Xo(s)
Xi(s)
_
Xi(s)
五、图示机械系统由质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 K 和外力
_
机械工程控制基础期末试卷
G1G2G3 1 G2G3H 2
H1/G3
G1G2G3 1 G2G3 H 2 G1G2G3 G1G2 H1
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）
求 tr
求N
取 =0.05 N 时，
n
ts
lim s
3 k
x0
s0 ms 2 cs k s
t p x0
x0
0.095 100% 1.0
3）时间响应性能指标：上升时间 t s 、调整时间 t r 、振荡频数 N 、稳态误差 ess （5 分）。
图(a) 机械系统 解答： 解：1）对于该系统有：
mx0 t cx0 t kx0 t f t
故
Gs
2）求 k 由 Laplace 变换的终值定理可知：
x0
G1(s)
Xo(s) Xo(s)
及
Xi(s) N(s)
X i (s) 1 G2 H1 G1G2 H 2
P1 1
1 G2H1
N (s) 1 G2 H1 G1G2 H 2
四 化简框图，并求出闭环传递函数 Xi(S)
解
Xi(s)
_
+ -
H2(s)
G1G2
期末复习题 机械控制工程考试试题与答案
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 s s-B.e s s -5C.1sD.15s e s 3. 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 ）B.单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%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 ） λ越高，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 λ越低，开环增益K 越大，系统稳态误差越小 λ越高，开环增益K 越小，系统稳态误差越小 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 ）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 ）14.二阶系统的传递函数为G s Ks s ()=++2212 ，当K 增大时，其（ C ）ωn 增大，阻尼比ζ增大 ωn 增大，阻尼比ζ减小 ωn 减小，阻尼比ζ减小ωn 减小，阻尼比ζ增大15. 所谓最小相位系统是指（ B ）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 /rad s / rad s /rad 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 1ω B.-︒--901tg T ω C.901︒--tg T ωD.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.2 B.22/19. 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 ）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.0.121. 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 ）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 ）—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23.以下频域性能指标中根据开环系统来定义的是（ D ） ωb ωr 与谐振峰值M r γ与幅值裕量kg24. 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 ）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 ） t r t sωc 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 ） ωcD.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 ） c (s)为超前校正环节，则A ＞B ＞0c (s)为滞后校正环节，则A ＞B ＞0 c (s)为超前—滞后校正环节，则A ≠B c (s)为PID 校正环节，则A=0，B ＞029.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。
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再由 求得m=0.78。
求c由 ，求得c=1.83.
3）求
2.55 (取 =0.05时)
3.40 (取 =0.02时)
求
0.91
2.323
求N
取 =0.05时， =0.64
取 =0.02时， =0.85
求
当输入为阶跃信号时，系统的稳态误差为：
对于0型系统 ，代入式中求得：
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 、调整时间 、振荡频数 、稳态误差 （5分）。
图(a)机械系统图（b）响应曲线
解答：
解：1）对于该系统有：
故
2）求k由Laplace变换的终值定理可知：
而 =1.0，因此k=3.
求m，由 得：
又由式 求得 =0.6
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。
三、如图2为电路。求输入电压 与输出电压 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 （5分）
2．求 （5分）
五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）
5．一阶系统 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频域性能指标。
7．频率响应是线性定常系统对谐波输入的稳态响应。
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）
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 的单位阶跃响应的表达是 。
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谐波输入的稳态响应。
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。
图3
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 组成的机械动力系统。图4(a)中 是输出位移。当外力 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 、阻尼比 ；(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）
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、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系统和闭环系统。
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、传递函数等。
4．误差响应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。
解答：
系统的特征方程：
可展开为：
列出劳斯数列：
k>0,30-k>0
<0k<30
青年人首先要树雄心，立大志，其次就要决心作一个有用的人才
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八、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数 ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的 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 分别是 、。
在单位脉冲信号作用下的稳态误差为
九、设有如图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
4）时间响应性能指标：上升时间 、调整时间 、稳态误差 （5分）。
图4(a)机械系统图4（b）响应曲线
图4
七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数 ，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 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）。
图2
解答：跟据电压定律得
四、求拉氏变换与反变换
3．求
解答：
4．求
解答：=
六、化简框图，并求出闭环传递函数
图4
解：
七、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力 组成的机械动力系统。图(a)中 是输出位移。当外力 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)
二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）
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。
原理方框图：
三．如图2为电路。求输入电压 与输出电压 之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。（10分）