机械工程控制基础

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1、机械工程控制基础复习题一、选择题1. 如果系统不稳定，则系统（ A ）a.不能工作b.可以工作，但稳态误差很大c.可以工作，但过渡过程时间很长d.可以正常工作2.自动控制系统的反馈环节中必须具有（ B ）a.给定元件 b.检测元件 c.放大元件 d.执行元件3.单位阶跃函数（t）的拉氏变换式L(t)为（ B ）a.s b.1/s c/1/s d.s4. 已知某环节的幅相频率特征曲线如下图所示，试判定它是何种环节（ ）。A 积分环节 B 惯性环节 C 微分环节 D 振荡环节5. 环增益K增加，开环系统的稳定性（ C ），闭环系统的稳定性变坏。A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定6. 已知

2、f(t)=0.5t+1，其中Lf(t)=（ C ）。AS+0.5S2 B. 0.5S2 C. D. 7. PD调节器是一种（ A ）校正装置。A相位超前 B. 相位滞后 C. 相位滞后超前 D. 相位超前滞后8.已知最小相位系统的开环对数幅频特性曲线的渐近线如下图所示，试确定其开环增益K（ C ）。 A、0 ； B、5 ； C、10 ； D、12 0 L() （-20） （+20） dB (rad/s)9. 已知系统的特征方程为s+s+s+5=0，则系统稳定的值范围为（ C ）。A.0 B. 5 D. 01 C. 1 D. 0112. 函数b + ce-at(t0)的拉氏变换是（C）。A B

3、C D 13. 振荡环节的传递函数为（ C ）。A. n /(S2+2nS+1) (01)B. n /(S2+2nS+1) （=1）C . T/(Ts+2Ts+1) ( 01)D. 1/ S（TS+1）14. 反映控制系统稳态性能的指标为（ B ）。A B. ts C. tr D. ess15. 如果自控系统微分方程的特征方程的根在复平面上的位置均在右半平面，那么系统为（B）。A稳定系统 B. 不稳定系统 C. 稳定边界系统 D. 不确定系统16. cos2t 的拉普拉斯变换式是（C）。A. B. C.D.17. 控制系统的稳态误差反映了系统的（ B ）。A. 快速性 B. 稳态性能 C. 稳

4、定性D.动态性能18. 对于典型二阶系统，在欠阻尼状态下，如果增加阻尼比的数字，则其动态性能指标中的最大超调量将（D）。A. 增加B. 不变 C. 不一定 D.减少19. 系统的开环增益增加，系统的稳定性能（ D ）。（低频K高好，高频K低好）A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定20. 开环增益减小，系统的稳定性（ C ）。A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定21. 已知系统的开环传递函数为：G(S)H(S)=K(S+1)/(T1S+1)(T2S+1)(T2S2+2TS+1)，则它的对数幅频特性渐近线在趋于无穷大处的斜率为（ ）。A -20 ； B -40 ； C -60 ；

5、D -8022.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b B 谐振频率r与谐振峰值MrC 频带宽度 D相位裕量与幅值裕量Kg23. 以下性能指标中不能反映系统响应速度的指标为（ C ）A 上升时间tr B 调整时间tsC 幅值穿越频率c D相位穿越频率g24. 对于典型二阶系统，当阻尼比不变时，如果增加无阻尼振荡频率n的数值，则其动态性能指标中的调整时间ts ( )。 A 增加 B 减少 C不变 D不定25. 对于典型二阶系统，当（ ）时，最大超调量为0。 A = 0 B = 1 C 01 D026. 已知系统的频率特性为,其相频特性G（j）为（ ）。A arctg0

6、.5 arctg0.3 arctg0.8 B -arctg0.5 arctg0.3 arctg0.8C -arctg0.5 + arctg0.3 + arctg0.8D arctg0.5 + arctg0.3 + arctg0.827.典型二阶系统在无阻尼情况下的阻尼比等于（ ） A. =0B. 0 C. 00B. 014D. 055. 典型二阶振荡环节的峰值时间与( D )有关。 A.增益B.误差带 C.增益和阻尼比D.阻尼比和无阻尼固有频率56. 若系统的Bode图在=5处出现转折(如图所示)，这说明系统中有( D )环节。 A. 5s+1B. (5s+1)2 C. 0.2s+1D. 57

7、某系统的传递函数为G(s)=,其零、极点是( D ) A.零点s=0.25,s=3;极点s=7,s=2B.零点s=7,s=2;极点s=0.25,s=3C.零点s=7,s=2;极点s=1,s=3D.零点s=7,s=2;极点s=0.25,s=358. 一系统的开环传递函数为,则系统的开环增益和型次依次为( A ) A. 0.4， B. 0.4，C. 3，D. 3，59. 已知系统的传递函数G(s)=，其幅频特性G(j)应为( D )。 A. B. C. D. 60. 设c为幅值穿越(交界)频率，(c)为开环频率特性幅值为1时的相位角，则相位裕度为( C ) A. 180(c)B. (c) C. 1

8、80+(c)D. 90+(c)61. 单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为( )。 A. B. C. D. 062. 二阶系统的传递函数为G(s)=,在0时，其无阻尼固有频率n与谐振频率r的关系为( C )。 A. nr D. 两者无关63. 串联相位滞后校正通常用于( B )。 A.提高系统的快速性B.提高系统的稳态精度 C.减少系统的阻尼 D.减少系统的固有频率64. ( A )=,(a为常数)。 A. LeatB. Leat C. Le(ta) D. Le(t+a)65. 典型二阶振荡环节的峰值时间与( )无关。A.增益 B.阻尼比

9、C.无阻尼固有频率66. 右图为开环伯德图，P为开环极点个数，该系统的稳定性（ A ）。A稳定 B. 不稳定 C. 稳定边界 D. 不确定67. 已知系统的开环传递函数为，则在时，它的频率特性的相位角为（ B ）。 A. 270度 B. 180度 C. -90度D. 90度 68. 某系统在单位阶跃信号作用下，其输出具有周期特性，则该系统可能是（ D ）。A. 一阶系统 B. 阻尼比1的二阶系统 C. 阻尼比1的二阶系统 D. 阻尼比0的二阶系统69. 某系统的传递函数, 则阻尼比等于（ B ）。 A. 1.2 B. 0.6 C. 0.3 D. 2.470. 若某系统的输入为等加速信号时，其稳

10、态误差ess=，则此系统不可能为（ C ）。A 0型系统 B型系统 C 型系统71. 线性系统在余弦输入信号作用下，其稳态输出与输入的（ B ）。A. 相位相等 B. 频率相等 C. 幅值相等 D. 频率不相等72. 系统的传递函数与（ D ）有关。A输入量的大小 B输入量的作用点C所选输出量 D系统的结构和参数73. 增大开环增益K将对系统对数幅频频率特性曲线的影响是（ A ）。A.使对数幅频特性曲线向上平移B.使对数幅频特性曲线低频段的斜率改变C.使相频特性曲线产生平移D.对相频特性曲线不产生任何影响74. 二阶减幅振荡环节的对数幅频特性曲线的渐近线为（A）。A.低频为水平线，高频为斜率为

11、负直线B.高频为水平线，低频为斜率为负直线C.低频为水平线，高频为斜率为正直线D.高频为水平线，低频为斜率为正直线75. 积分环节的的对数幅频特性曲线渐近线为（A）。A.斜率为负直线 B.为水平线 C.为斜率为正直线76. 延时环节的奈氏曲线为（A）。圆心为原点,半径为1的圆圆心为（，）的半圆。沿着虚轴向负无穷方向的直线沿着虚轴竖直向上的直线77奈氏曲线上的与单位圆交点对应与伯德图上的（ ）。线 原点 相频图上原点 幅频与线交点78. 下列运动系统中，有反馈进行控制的是（ C ）。A.狙击手射击 B.篮球运动员投篮 C.导弹拦截系统79.80. 控制系统的稳态误差反应了系统的（ C ）。 A

12、快速性 B 稳定性 C 稳态性能 D 动态性能81. 如果自控系统微分方程特征方程的根在复平面上的位置均在右半平面，那么系统为（ D ）系统：A稳定 B. 不稳定 C. 稳定边界 D. 不确定82. 在阶跃函数输入作用下，阻尼比（ D ）的二阶系统，其响应具有减幅振荡特性。A0 B. 1 C. 1 D. 0183. 开环增益K增加，系统的稳态性能（ A ）。A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定84. 开环传递函数的积分环节v增加，系统的稳态性能（ ）。A变好 B. 变坏 C. 不变 D. 不一定二、判断题1开环控制系统的一个突出优点是可以自动进行补偿。 （）2对自动控制系统的性能指标的

13、要求主要是稳定性，灵敏性，快速性 。 （）3典型输入信号的拉氏变换式为1/s。 （）4微分方程是控制系统在时间域的数学模型，传递函数是在复数域的数学模型。5传递函数与输入量、输出量等外部因素无关。6对同一个系统，若选取不同的输出量或者不同的输入量，则对应的传递函数也不相同。7框图等效变换的原则是变换后和变换前的输入量和输出量都保持不变。 （）8当系统中有两各环节串联时，其等效传递函数为各环节传递函数的和。 （）9二阶系统在欠阻尼时的阶跃响应为等幅振荡曲线。 （）10对于线形系统，若其输入信号为正弦量，则其稳态输出信号也将是同频率的正弦量。 （）11将传递函数中的复变量s用纯虚数jw代替，就可以

14、得到频率特性。12系统的频率特性为输出和输入的傅立叶变换之比。13BODE图的横轴表示14理想微分环节的对数幅频特征bode图特点为：在=1处过20lgK的点，斜率为-20dB/dec 的斜直线。 （）15积分环节的极坐标图是负虚轴，且由负无穷远处指向原点。（）16串联环节的对数频率特性为各串联环节的对数频率特征的叠加。（）17系统微分方程的特征方程的根离虚轴越近，则系统的相对稳定性越好。 （）18系统稳定的充要条件是特征方程所有的根都在复平面的右侧。（）19闭环特征方程的极点与开环传递函数的极点完全相同。 （）20Bode图上，名词解释：1. 反馈：把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变

15、换后全部或部分地返回，再输入到系统中去。2. 闭环控制系统：设有反馈环节的自动控制系统，系统的输出量对系统有控制作用。3. 开环控制系统：不设反馈环节的自动控制系统，系统的输出量对系统无控制作用。4. 控制系统：系统的输出能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的系统。5. 数学模型：系统动态特性的数学表达式，系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。6. 传递函数：系统在初始条件为零时的输出量拉氏变换式和输入量拉氏变换式之比。7. 时域分析：根据系统的微分方程或传递函数，求出系统的输出随时间的变化规律，并由此来确定系统的动态性能。8. 时间响应：控制系统在输入信号的作用下，系统输出

16、量随时间变化的函数关系。9. 瞬态响应：系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程。10.稳态响应：系统受到外加作用激励后，时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。11.超调量：单位阶跃响应第一次越过稳态值而达到峰值时，对稳态值的偏差与稳态值之比的百分数、比例、积分和微分运算变换后形成的一种控制规律。12.调整时间：在响应曲线的稳态线上，用稳态值的百分数作一个允许误差范围，响应曲线第一次达到并永远保持在这一允许误差范围内所需要的时间。13.频率特性：不断改变系统的输入正弦信号的频率（由0变化到无穷大）时，输出信号与输入信号的幅值比和相位差的变化情况。14.幅频特性：输出信号与

17、输入信号的幅值比。15.相频特性：输出信号与输入信号的相位差。16.频率响应：线性定常系统对正弦输入的稳态响应。17.最小相位系统：传递函数的极点和零点均在复平面的左侧的系统。18.相位裕量：在奈奎斯特图上，从原点到奈奎斯特图与单位圆的交点连一条直线，该直线与负实轴的夹角。19.校正：在系统中添加新的环节或改变某些参数，以改变系统性能的方法。20.PID调节器的传递函数：Gc(s)=KP+KDs+KI/s简答题1. 何谓控制系统，开环系统与闭环系统由哪些区别？控制系统是指系统的输出，能按照要求的参考输入或控制输入进行调节的。开环系统构造简单，不存在不稳定问题，输出量不用测量；闭环系统有反馈，控

18、制精度高、结构复杂，设计时需要校核稳定性。2. 系统时间响应系统的时间响应是指控制系统在输入信号的作用下，系统输出量随时间变化的函数关系。描述系统的微分方程的解，就是该系统时间响应的数学表达式。任一系统的时间响应都由瞬态响应和稳态响应组成。3. 根轨迹闭环系统某一参数（例如开环增益K）由零至无穷大变化时，闭环系统特征根在s平面上移动的轨迹。4. 系统频率响应频率响应指系统对谐波输入的稳态响应随输入信号的频率而变化的特性。5. 调整时间在响应曲线的稳态线上，用稳态值的百分数作为一个允许误差范围，响应曲线第一次达到并永远保持在这一允许范围内做需要的时间。6. 瞬态响应系统受到外加作用激励后，从初始

19、状态到最终状态的响应过程。7. 稳态误差对于单位负反馈系统，当时间无穷大时，系统响应的实际值（稳态值）与希望值之差，定义为稳态误差。8. 简述系统稳定性及充分必要条件稳定性的定义为：原来处于平衡状态的系统，在受到扰动作用后都会偏离原来的平衡状态，所谓稳定性，就是指系统在扰动作用消失后，经过一段过渡过程后能否恢复到原来的平衡状态或足够准确地回复到原来的平衡状态的性能。充分必要条件：如果一个系统的特征根全部落在s平面的左半部分，则该系统是稳定的，否则系统不稳定。9. 简述反馈控制的概念，并说明什么叫正反馈，什么是负反馈？将输出量与输入量进行比较得出的偏差信号，不断直接地或经过中间变换过后全部或部分

20、地返回，再输入到系统中去，由于存在输出量反馈，系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或任意变化的希望的状态）之间的偏差，被称之为反馈控制。如果反馈回去的讯号（或作用）与原系统的输入讯号（或作用）的方向相反（或相位相差180度）则称之为“负反馈”，若方向和相位相同，则称之为“正反馈”。10.给出系统数学模型的定义，并举例常见的数学模型。描绘系统输入，输出变量以及内部各变量之间的数学表达式。描述个标量动态关系的数学表达式，称为动态模型。常用的动态模型有微分方程，传递函数及动态结构图。11.最小相位系统和非最小相位系统。最小相位系统传递函数：系统传递函数的所有零点和几点

21、都在复平面s的左半平面。最小相位系统：具有最小相位传递函数的系统。非最小相位系统：若控制系统有位于s右半开平面上的极点或零点，则称它为非最小相位系统。12.给出时间响应的定义，并说明时间响应有几部分组成及各部分的定义。时间响应（时域响应）：控制系统在外加力作用（输入）激励下，其输出量随时间变化的函数关系。系统的时间响应是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。系统受到外力作用后，从初始状态到最终状态的响应过程称为瞬态响应。13.说明时域分析中常用的性能指标及定义。延滞时间：单位阶跃响应曲线到达其稳定值50%所需的时间。上升时间：单位阶跃响应曲线从其稳态值的10%上升到90%所需时间；对于有振荡的系统，

22、可定义为响应曲线从零开始至第一次到达稳态值所需的时间。峰值时间：响应曲线到达第一个峰值所需时间。调节时间：响应曲线刀法并从此不再超出稳态值5%（或2%），误差带所需要的最小时间。最大超调量：在系统响应的过渡过程中超出稳态值的最大偏差与稳态值之比。稳态14.什么叫相位裕量？什么叫幅值裕量？相位裕量是指在奈奎斯特图上，从原点到奈奎斯特图与单位圆的交点连一条直线，该直线与负实轴的夹角。幅值裕量是指在奈奎斯特图上，奈奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数。15.什么叫校正（或补偿）？所谓校正（或称补偿），就是指在系统中增加新的环节或改变某些参数，以改善系统性能的方法。16.传递函数的典型环节主要有哪几种？（

23、1）比例环节；（2）积分环节；（3）微分环节；（4）惯性环节；（5）一节微分环节；（6）振荡环节；（7）二阶微分环节；（8）延时环节；17.什么是数学模型？数学模型是系统动态特性的数学表达式。建立数学模型是分析、研究一个动态特性的前提。一个合理的数学模型应以最简化的形式，准确地描述系统的动态特性。18.在频率特性的图形表示方法中，常用的方法有哪几种？（1）对数坐标图或称伯德图（2）极坐标图或称奈奎斯特图19.判断定常系统是否稳定的方法有哪几种？劳斯判据；胡尔维茨判据；奈奎斯特稳定性判据；对数坐标图判据方法。20.频率特性和传递函数的关系是什么？若系统的传递函数为G（s），则相应系统的频率特性为G（jw），即将传递函数中得s用jw代替。21.什么是反馈？（包括正反馈和负反馈）22.传递函数的定义是什么？23.系统时间响应的瞬态响应反应哪些方面的性能？而稳态响应反应哪方面的性能？瞬态响应反应了系统的稳定性和响应的快速性等方面的性能，而稳态响应反应了系统响应的准确性。