电大机械工程控制基础期末试卷+答案1

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1、专业好文档机械工程控制基础372005年10月全国自考机械工程控制基础试卷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/（ms2+cs+k）,则系统的无阻固有频率n为（ ）   A 

2、;  B  C   D 4. 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D. 减小稳态误差6. 系统方块图如图所示,其开环传递函数Gk(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 B C D 8. 比例环节的对数幅频

3、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. 当阻尼比大于0小于1时，系统称为 系统，当阻尼比=0时，系统称为 系统，当阻尼比=1

4、时， 系统称为 系统，当阻尼比大于1时系统称为 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Mp和峰值时间tp4.已知单位反馈系统的开环传递函数为:，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s4+s3+4s2+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。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

5、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）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（

6、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）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）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

7、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

8、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）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

9、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 求解答：4 求解答：=六、 化简框图，并求出闭环传递函数图4解：G1G2 G3H2H1/G3Xi(s)Xo(s)_+H1/G3Xi(s)Xo(s)_Xi(s)Xo(s)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)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

10、）。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 将0.6代入中，得=1.96。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： =0.5八、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

11、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"If we don't do that it will go on and go on. We have to stop it; we need the courage to do it."His comments cam

12、e hours after Fifa vice-president Jeffrey Webb - also in London for the FA's celebrations - said he wanted to meet Ivory Coast international Toure to discuss his complaint.CSKA general director Roman Babaev says the matter has been "exaggerated" by the Ivorian and the British media.Bla

13、tter, 77, said: "It has been decided by the Fifa congress that it is a nonsense for racism to be dealt with with fines. You can always find money from somebody to pay them."It is a nonsense to have matches played without spectators because it is against the spirit of football and against t

14、he visiting team. It is all nonsense."We can do something better to fight racism and discrimination."This is one of the villains we have today in our game. But it is only with harsh sanctions that racism and discrimination can be washed out of football."The (lack of) air up there Watc

15、h mCayman Islands-based Webb, the head of Fifa's anti-racism taskforce, is in London for the Football Association's 150th anniversary celebrations and will attend City's Premier League match at Chelsea on Sunday."I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya T

16、oure," he told BBC Sport."For me it's about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was."Uefa has opened disciplinary proceedings against CSKA for the "racist behaviour of their fans" during City's 2-1 win.Mic

17、hel Platini, president of European football's governing body, has also ordered an immediate investigation into the referee's actions.CSKA said they were "surprised and disappointed" by Toure's complaint. In a statement the Russian side added: "We found no racist insults fr

18、om fans of CSKA."Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunda.The weather plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and

19、limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commer

20、cial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause),e can expect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet ( Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling

21、 an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, he'll be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow e

22、nd.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completel

23、y.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes it's not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deplo

24、y this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it won't. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).cause there