机械工程控制试题

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1、机械工程控制基础课程考试模拟试卷 注意事项：本考卷满分共：100 分；考试时间：90 分钟。学习中心姓名学号一、单项选择题（本大题共 5小题，每小题 3分，共 15分）1、作为一个控制系统，一般来说（）。C.开环一定振荡B.闭环不振荡A.开环不振荡D.闭环一定振荡2、已知某系统的单位脉冲响应为y C）= 1 -13As 3s +13C. 3s +1则系统的传递函数为（3s + 31D 3s +1）。3、）。控制系统的开环传递函数为G（s） =，其相位裕度为（s（ s + 1）4、5、A. 30B. 45C. 60D. 90已知系统的特征方程为s3 + s2 + Ks + 5二0，则系统稳定的K

2、值范围为（A. K0B. K 5D. 0 K 5）。幅相频特性曲线与对数频率特性曲线的关系是幅相频特性曲线上的单位圆相当于对数频率特性曲线上）系统。A. -20 分贝线B. +20 分贝线C.零分贝线D. +1 分贝线二、多项选择题（本大题共 5小题，每小题3分，共15分）1、某系统在单位阶跃信号作用下，其输出具有非周期特性，则该系统可能是（）。A. 一阶系统B.阻尼比01的二阶系统C.阻尼比的二阶系统D.阻尼比（=0的二阶系统E.阻尼比0的二阶系统A.恒值控制系统B.开环控制系统D.程序控制系统E.闭环控制系统3、()环节的对数幅频特性曲线是一条斜率为-20dB ：的直线。/decA.比例D

3、.惯性4、减少系统稳态误差的方法有(A.提高系统开环增益D.增加系统的型号数B. 一阶微分E. 二阶振荡)。B.减小系统开环增益E.减少系统的型号数5、某单位反馈系统的开环传递函数为G( s)=Ks(Ts +1)当增大增益K时,A.超调量增加B.峰值时间增加D. 快速性提高E. 上升时间增加C.随动系统C.积分C.加入微分环节将使系统的()C.调整时间减小三、判断题(本大题共 5小题，每小题3分，共15分)1、0型系统不能跟踪单位速度输入，因为其稳态误差为即e二g ；1型系统能够跟踪单位速度输入,ss但是具有一定的稳态误差e =丄，其中K1是I型系统的开环放大系数；II型系统能够准确地跟踪单位

4、 ss K11速度输入，因为其稳态误差均为0即e =0。()ss2、两个二阶系统的超调量M %相等，则此二系统具有相同的和C。()pn3、 一阶惯性环节的阶跃响应曲线是稳定的、无振荡曲线。()4、当阻尼比C一定时，固有频率越大，系统能更快达到稳定值，响应的快速性越好。()n5、 系统稳定性，只取决于系统的结构和参数，与外输入无关。()四、填空题(本大题共 5小题，每小题3分，共15分)1、 自动控制系统性能的优劣是由稳定性、准确性和()性来评价的。2、系统闭环稳定时，则其闭环特征方程的特征根若为实根必为负实根，若为共轭复根必为负实部，它们都分布在 S 平面的()平面上。3、 某系统输入函数为r

5、(t) X sinwt，其稳态输出为c(t) Ysin(t +申)，则A(e) ()、(P()p o4、已知某单位负反馈控制系统在单位加速度信号作用下，其稳态误差等于不为零的常数，则此系统为()型系统。5、 对稳定的系统，其特征根距离虚轴越()，系统的稳定程度越高。五、计算题(本大题共 4小题，每小题10分，共40分)1、设系统结构如图1所示。要求系统单位阶跃响应的最大百分比超调量Q %=15%, t = 0.8s，试确定系统 pp的K与K，并计算上升时间t和调整时间t (5%)o1 trsX ( s )2、图2为某控制系统的信号流程图，试求该系统的传递函数。 X ( s )i-1图2 控制系

6、统的信号流程图3、已知系统如图3所示，输入信号为x(t)二3sin2t， dyQ + y(t)二5e(t)，h(t)二25 (t)。试求系统的 dt稳态输出。I-H(s) L_图3控制系统框图4、控制系统结构如图4所示。试求：当n(t) 1(t)， x.(t) = l(t)时，系统总的稳态误差e。 i ssN图4 控制系统结构一、单项选择题（本大题共 5小题，每小题3分，共15分）1、A2、A3、B4、D5、C二、多项选择题（本大题共 5小题，每小题3分，共15分）1A、C2B、E 3C、D 4A、D5C、D三、判断题（本大题共 5小题，每小题3分，共15分）1、J2、X3、J4、J5、d四、

7、填空题（本大题共 5小题，每小题3分，共15分）Y1、快速 2、左半 3、4、II5、远X五、计算题（本大题共 4小题，每小题10分，共40分）的K1与Kt，1、设系统结构如图1所示。要求系统单位阶跃响应的最大百分比超调量b %=15%, t = 0.8s，试确定系统 p解： 由图得系统闭环传递函数为軌s)= S2 + (1+KK )s + K1 t 12 分）与标准形式比较后得尸 1+KKK =3 2 , C =1_t1“23n2 分）代入已知条件 b % = e-忆/、1-匚2x 100% = 15% , t = 0.8PP 3 J1- 2n解得匚 0.517 , 3 4.588 s-1n

8、23 C -1因此可算出K 21.05, K =n1t K 0.1781 分）1 分）因为：=arcta1-0.5172 = 1.027所以上升时间为卩=arc0.517兀一卩 t =r on 调整时间兀 一1.027= 0.54（s）屈一匚 24.581 - 0.5172t JS o匚n4.588x 0.517 = 1施）（5%）（2 分）X （ s ）O图2 控制系统的信号流程图2、图2为某控制系统的信号流程图，试求该系统的传递函数poX （ s ）i解：本系统有一条前向通道，其传递函数分别为（2分）P 二GGG1 1 2 3系统有 3 个反馈回路，其传递函数分别为（3 分）L =-GG1

9、 1 2L=GHGGH2 1 2 4 5 1L =-G34上述三个反馈回路中，回路L不接触回路L :（2分）13LL 二GGG1 3 1 2 4故特征式为A二 1 + GG + G -GHGGH + GGG（1 分）1 2 4 1 2 4 5 1 1 2 4从A中将与通道P接触的回路传递函数L、L都代以零值，即可得余因子A为1 1 2 1A 二 1 L 二 1 + G1 3 4得工 PA = PA = GGG （1+ G ）（1 分）k k 1 1 1 2 3 4k由梅逊公式求得系统的传递函数为X (s) oX (s)i解：竽 + y (t)= 5e(t)得,2 分)又由 h(t) = 25(

10、t)得，H(s) = 21 分)系统的闭环传递函数为：G (s )(S) - 1 + G (s )H (s )5s +112 分)ly DAGGG (1+ G )乙 P 二1_2_34 A k k 1 + GG +G -GH GGH +GGGk1 24124 511 243、已知系统如图3所示输入信号为x(t) = 3sin2t，竽+曲)=切)，h(t)= 25。试求系统的稳态输出。因为x(t) = 3sin2t则输入幅值为3,输入的角频率切=2。(2分)5/to +115121 + to 2门- / arctantoe J 11to=25ej1 .3。1252 分)所以：x (t) = X

11、|G(jto) sin(tot + ZG( jto)oi=3 x 百 sin(2t -10.3 ) = 1.35sin(21 -10.3 ) 51分)4、控制系统结构如图4所示。试求：当n(t) = 1(t)，x.(t) = 1(t)时,i系统总的稳态误差e。ss图 4 控制系统结构解：1.系统总的稳态误差由两部分组成：输入信号x (t)单独作用下的系统的稳态误差e和扰动信号n(t)issi单独作用下的系统的稳态误差e 。下面分别求解，最后叠加即可。ssn 求解输入信号x （t）单独作用下的系统的稳态误差e : i ssi假设扰动皿=0，即N（s）= 0，闭环控制系统在输入信号卩）单独作用下的

12、误差 W为:X (s)oH(s) X (s)1 + K K /s 丿 s1 2丿s + KK3 分）则此时的稳态误差e为:ssiessi=lims (s) = lims-stO1stO1s + KK121.5 分） 求解扰动信号n（t）单独作用下的系统的稳态误差essn假设输入信号x （t） = 0，i即X （s） = 0，闭环控制系统在扰动n（t）单独作用下的传递函数（s）为:ien n (s) = - =Ks + KK23 分）则此时的稳态误差e为:ssne = lim s (s) - N (s) = - lim s -ssienst0st0K2s + KK121 _ 11.5 分） 求解系统总的稳态误差: 根据叠加原理，系统总误差为:ess=e + ess i ssn1 分）