完整版機械工程控制基礎(chǔ)考試題完整版1

1、控制基礎(chǔ)填空題(每空1分，共20分)I. 線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用疊加 原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。2 .反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)輸入量和反饋量 的偏差進行調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)。3 .在單位斜坡輸入信號作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ess=。4 .當且僅當閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實部都是負數(shù) 時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。5方框圖中環(huán)節(jié)的基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和_反饋_連接。6 .線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在一初始條件為零時，系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換的比。7 .函數(shù)te-at的拉氏變換為。(S a)8. 線性定常系統(tǒng)在正弦信號輸入時，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率 而變化的函

2、數(shù)關(guān)系稱為 相頻特性 。9 .積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為_二20 dB / dec。10. 二階系統(tǒng)的阻尼比E為 _0_時，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。II. 在單位斜坡輸入信號作用下，型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_0_。12. 0型系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為0dB/dec,高度為 20lgKp。13. 單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為1。s14. 根據(jù)系統(tǒng)輸入量變化的規(guī)律，控制系統(tǒng)可分為_恒值_扌空制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。15. 對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性 和準確性。16. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與輸入量、

3、擾動量的形式無關(guān)。17. 決定二階系統(tǒng)動態(tài)性能的兩個重要參數(shù)是阻尼系數(shù)E和無阻尼自然振蕩頻率Wn。18. 設(shè)系統(tǒng)的頻率特性G (j 3 )=R( 3 )+jl( 3 ),則幅頻特性|G(j3 )|= R2 (w)12 (w)。19. 分析穩(wěn)態(tài)誤差時，將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、I型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)，這是按開環(huán)傳遞函數(shù)的_積分環(huán)節(jié)數(shù)來分類的。20. 線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是它的特征方程式的所有根均在復(fù)平面的左部分。21.3從0變化到+ a時，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標圖在 第四象限，形狀為半圓。22. 用頻域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是 _正弦函數(shù)_。23. 二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比E的范

4、圍為o 1。24. G(s)=J的環(huán)節(jié)稱為 慣性_環(huán)節(jié)。Ts 125. 系統(tǒng)輸出量的實際值與 _輸出量的希望值_之間的偏差稱為誤差。26 .線性控制系統(tǒng)其輸出量與輸入量間的關(guān)系可以用線性微分方程來描述27. 穩(wěn)定性、快速性 和準確性是對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求。228. 二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是-w2。s 2 WnS Wn29. 設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為 G(j ) R(j ) jI()，則R()稱為 實頻特性。30. 根據(jù)控制系統(tǒng)元件的特性，控制系統(tǒng)可分為線性控制系統(tǒng)、非線性_控制系統(tǒng)。31. 對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和_準確性_。32. 二階振蕩環(huán)節(jié)的諧

5、振頻率3與阻尼系數(shù)E的關(guān)系為3 r=3 n .1 2 2。33. 根據(jù)自動控制系統(tǒng)是否設(shè)有反饋環(huán)節(jié)來分類，控制系統(tǒng)可分為 一開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。34. 用頻率法研究控制系統(tǒng)時，采用的圖示法分為極坐標圖示法和對數(shù)坐標圖示法。35. 二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)E =0.707 時，為最佳阻尼系數(shù)。這時系統(tǒng)的平穩(wěn)性與快速性都較理想。1. 傳遞函數(shù)的定義是對于線性定常系統(tǒng)，在初始條件為零的條件下， 系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。2. 瞬態(tài)響應(yīng)是系統(tǒng)受到外加作用激勵后，從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過程。3. 判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點是系統(tǒng)特征方程的根必須為負實根或負 實部的復(fù)數(shù)根，即系統(tǒng)的特征

6、根必須全部在復(fù)平面的左半平面是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件4. I型系統(tǒng)G(s) K 在單位階躍輸入下， 穩(wěn)態(tài)誤差為0 ,在單位加s(s 2)速度輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為乂。5. 頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對正弦輸入穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，頻率特性包括幅頻和相頻 兩種特性。6如果系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動 恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是(漸進)穩(wěn)定的系統(tǒng)。7. 傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號無關(guān)，僅僅決定于系統(tǒng)本身的 結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并且只適于零初始條件下的線性定常系統(tǒng)。8. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號的形式及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)或系統(tǒng)的 開環(huán)傳遞函數(shù)有關(guān)。9. 如果在系統(tǒng)中只有離散信號而沒有連續(xù)信號，則稱此系統(tǒng)為

7、離散 (數(shù)字)控制系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。10. 反饋控制系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性三頻段的劃分是以如(截止頻率)附近的區(qū)段為中頻段，該段著重反映系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)定性和快 _ 速性；而低頻段主要表明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。11. 對于一個自動控制系統(tǒng)的性能要求可以概括為三個方面：穩(wěn)定性、快速性和精確或準確性。單項選擇題：1.當系統(tǒng)的輸入和輸出已知時，求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的問題，稱為( )A. 最優(yōu)控制B.系統(tǒng)辯識C.系統(tǒng)校正D.自適應(yīng)控制52反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有 (A.反饋回路B.慣性環(huán)節(jié)3.(C.積分環(huán)節(jié):)=丄，為常數(shù))A. L : eat4. L :t2e2t=(A. 冷(s 2)3

8、C.亠(s 2)35. 若 F(s)=化，則 Lim f(t)=(2s 1t oB.D.A. 4C. 06.已知f(t)=e at,(a為實數(shù))，則D.PID調(diào)節(jié)器B. L : eatD. L : e1a(s a)2sB. 2(t+a)A.丄s aC. 1s(s a)t0B.1a(s a)D.-1a(s a)7.f(t)= 0 t 2 ,則 L=(A. 3s3 2sC. -esB.D.1 2s-e s3 2ses8.某系統(tǒng)的微分方程為5x(t) 2xg (t) Xo(t)xi(t)，它是(A.線性系統(tǒng)B.線性定常系統(tǒng)C.非線性系統(tǒng)D.非線性時變系統(tǒng)9.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=e 2s,它是

9、(A.比例環(huán)節(jié)B.延時環(huán)節(jié)9C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)10.圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為B.RCsRCs 1( )c11UxAC. RCs+1|D RCs 1 RCs11.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為( )A. 10B. 5G(s)=,其無阻尼固有頻率34s s 100C. 2.5D. 2512. 一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)曲線在t=0處的斜率為（1 TsA.B. KTC.T213. 某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G（s）二啟,則其單位階躍響應(yīng)函數(shù)為（Is 1A.Kt/TB.K t/TD. (1 - e-Kt/T)14.圖示系統(tǒng)稱為（ 系統(tǒng)。A. 0C. K(1 - et/T)）型B. Ic. nd. m15. 延時環(huán)節(jié)G(s)

10、=eA. T3sC. 9 016. 對數(shù)幅頻特性的漸近線如圖所示，它對應(yīng)的傳遞函數(shù) G(s )為()A. 1+TsB. 11 TsC. 1D. (1+Ts)217. 圖示對應(yīng)的環(huán)節(jié)為( )A. TsB. 11 TsC. 1+TsD. 丄Ts18. 設(shè)系統(tǒng)的特征方程為D(s)=s3+14s2+40s+40 t =0 ,則此系統(tǒng)穩(wěn)定的t值范圍為()D. t 0B. 0 t 1419. 典型二階振蕩環(huán)節(jié)的峰值時間與()有關(guān)A.增益B.誤差帶出現(xiàn)轉(zhuǎn)折(如圖所示)，這說明系統(tǒng)中有()環(huán)節(jié)。A. 5s+1B.(5s+1)2C. 0.2s+1D. (0.2s 1)221. 某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)= 7)

11、(s ?,其零、極點是()(4s 1)(s 3)A.零點 s=-0.25,s=3;極點 s=-7,s=2B.零點 s=7,s= 2;極點 s=0.25,s=3C.零點 s=- 7,s=2;極點 s=- 1,s=3D.零點 s=- 7,s=2;極點 s= 0.25,s=322. 一系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為3(s 2)，則系統(tǒng)的開環(huán)增益和型次依次s(2s 3)(s 5)為()A. 0.4 , IB. 0.4 , nC. 3, IK ets，其幅頻特性丨1 Tsd. 3, nG(j 3 )丨應(yīng)為23.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=( )A.K eB.K e1 T1 TCK2C. 1 T2 八D K.1 T

12、2 224. 二階系統(tǒng)的阻尼比Z,等于()A.系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)B. 臨界阻尼系數(shù)與系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)之比C. 系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比D. 系統(tǒng)粘性阻尼系數(shù)的倒數(shù)25.設(shè)3 c為幅值穿越 佼界)頻率，$ ( 3 c)為開環(huán)頻率特性幅值為1時的B. $ ( 3 c)D. 90 +$ ( 3 c)相位角，則相位裕度為()A. 180 -$ ( 3 c)C. 180 + $ (3 c)2526單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=，則系統(tǒng)在 r(t)=2ts(s 5)輸入作用下，其穩(wěn)態(tài)誤差為（A.巴B. 544C.D. 027. 二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G（s）=1S22 nS2,在 Ov

13、zvn2時，其無阻尼2固有頻率3 n與諧振頻率3 r的關(guān)系為（A. 3 n 3 rB. 3 n= 3 rD.兩者無關(guān)28串聯(lián)相位滯后校正通常用于 （A.提高系統(tǒng)的快速性B. 提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度C.減少系統(tǒng)的阻尼D.減少系統(tǒng)的固有頻率29. 下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在頻率3c=4處提供最大相位超前角的是（）A 4s 1b s 1c 01 s 1d 0.625s 1 s 1 4s 1 0.625s 10.1s 130. 從某系統(tǒng)的Bode圖上，已知其剪切頻率3 c-40,則下列串聯(lián)校正 裝置的傳遞函數(shù)中能在基本保持原系統(tǒng)穩(wěn)定性及頻帶寬的前提下， 通過適當調(diào)整增益使穩(wěn)態(tài)誤差減至最小的是（）A

14、0.004s1B0.4s 1C. 4s 1D.4s 10.04s14s 110s 10.4s 1單項選擇題侮小題1分，共30分)1.B2.A3.A4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.B11.B12.C13.C14.B15.B16.D17.C18.B19.D20.D21.D22.A23.D24.C25.C26.A27.C28.B29.D30.B二、填空題（每小題2分，共10分）1. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的增益、 和有關(guān)。2. 個單位反饋系統(tǒng)的前向傳遞函數(shù)為3 K，則該閉環(huán)系統(tǒng)的特征s 5s 4s方程為開環(huán)增益為。3二階系統(tǒng)在階躍信號作用下，其調(diào)整時間ts與阻尼比、和有關(guān)。4.

15、極坐標圖（Nyquist圖）與對數(shù)坐標圖（Bode圖）之間對應(yīng)關(guān)系為：極坐標圖上的單位圓對應(yīng)于 Bode圖上的；極坐標圖上的負實軸對應(yīng)于Bode圖上的。5系統(tǒng)傳遞函數(shù)只與有關(guān)，與無關(guān)。填空題（每小題2分，共10分）1型次 輸入信號2.s3+5s2+4s+K=0，k3誤差帶 無阻尼固有頻4率4.0分貝線180。線5本身參數(shù)和結(jié)構(gòu)輸入1.線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于（C ）A .線性系統(tǒng)有外加輸入，非線性系統(tǒng)無外加輸入。B .線性系統(tǒng)無外加輸入，非線性系統(tǒng)有外加輸入。C. 線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理。D .線性系統(tǒng)不滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)滿足迭加原理。2 .令線性定常系

16、統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項式為零，則可得到系統(tǒng)的(B )A .代數(shù)方程B .特征方程C.差分方程D .狀態(tài)方程3. 時域分析法研究自動控制系統(tǒng)時最常用的典型輸入信號是(D )A .脈沖函數(shù)B .斜坡函數(shù)C.拋物線函數(shù)D .階躍函數(shù)4 .設(shè)控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=10 ，該系統(tǒng)為s(s 1)(s 2)(B )A. 0型系統(tǒng)B . I型系統(tǒng)C. II型系統(tǒng)D .III型系統(tǒng)5. 二階振蕩環(huán)節(jié)的相頻特性(),當 時，其相位移()為(B )A . -270 B . -180 C. -90D . 06. 根據(jù)輸入量變化的規(guī)律分類，控制系統(tǒng)可分為(A )A. 恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)B

17、. 反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)前饋一反饋復(fù)合控制系統(tǒng)C. 最優(yōu)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)D. 連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)采用負反饋連接時，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s),反饋通道的傳H(s)則其等效傳遞函數(shù)G(s)1 G(s)G(s)1 G(s)H(s)B.11 G(s)H(s)DG(s)1 G(s)H(s)階系統(tǒng)G(s)二具 的時間常數(shù)T越大，貝U系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達到C.Ts +1穩(wěn)態(tài)值的時間B .越短C.不變A .越長D .不定換將時間函數(shù)變換A .正弦函數(shù)B .單位階躍函數(shù)C.單位脈沖函數(shù)D .復(fù)變函數(shù)10 .線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件A .系統(tǒng)輸出信號與輸入信號之比B .系統(tǒng)輸入

18、信號與輸出信號之比C.系統(tǒng)輸入信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比D .系統(tǒng)輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換之比11.若某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G（s）二亠，則其頻率特性的實部R（ 3 ）是Ts 1（A ）12.(A K節(jié)的頻B .D .率-K相位B. -90 D. -180 移 e 1(3)12tC. K1T微分A )A. 90 C. 0 2環(huán)11特2t2KT性13.積分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移 e 1(3)(B )A. 90 B. -90 C. 0 D. -180 14. 傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動態(tài)性能，它與下列哪項因素有關(guān)？（C ）A.輸入信號B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)D.輸入信號和初始

19、條件15. 系統(tǒng)特征方程式的所有根均在根平面的左半部分是系統(tǒng)穩(wěn)定的（C ）A.充分條件B.必要條件C.充分必要條件D.以上都不是16. 有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為U1（t）和U2（t）時，輸出分別為y1（t）和y2（t）。當 輸入為aw1（t）+a2U2（t）時 越 為常數(shù)），輸出應(yīng)為A. aiyi(t)+y 2(t)B. aiyi(t)+a2y2(t)C. aiyi(t)-a2y2(t)D. y i(t)+a2y2(t)(D )A.距離實軸很遠B.距離實軸很近17.I型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為(B )A. -40(dB/dec)B.-20(dB/dec)C. 0(dB/dec)

20、D. +20(dB/dec)18.設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=2 25,則系統(tǒng)的阻尼比為s 5s 25(C )A. 25B. 5C.1 D. 1219.正弦函數(shù)sint的拉氏變換是(B )A. 1sB.s2CS.S22D. Ts1220.二階系統(tǒng)當0 1時，如果增加，貝U輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量%將(B)A.增加B.減小C.不變D.不定21.主導(dǎo)極點的特點是C.距離虛軸很遠D.距離虛軸很近22.余弦函數(shù)cost 的拉氏變換是(C )A. 1sB. 2 2sCsC.s22D. 21 2 s23 .設(shè)積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=，則其頻率特性幅值s(C )A.KB.$C.1D.A24.比例環(huán)節(jié)的頻率

21、特性相位移M()=(C )A.90 B.-90 C.025.奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是利用系統(tǒng)的(C)來判據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個判別準則。A.開環(huán)幅值頻率特性B.開環(huán)相角頻率特性C.開環(huán)幅相頻率特性D.閉環(huán)幅相頻率特性26.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)D.-180(C )A. 與輸入信號有關(guān)B. 與輸出信號有關(guān)C. 完全由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定D. 既由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，也與輸入信號有關(guān)27. 階 系 統(tǒng) 的 階 躍 響 應(yīng)，(D )A.當時間常數(shù)T較大時有振蕩B.當時間常數(shù)T較小時有振蕩C.有振蕩D.無振蕩28. 二階振蕩環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性相位移B ( 3 )在(D )之間。A.0 和 90B.0。和一90C

22、.0 和 180D.0。和18029. 某二階系統(tǒng)阻尼比為0.2 ,則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為(C )A.發(fā)散振蕩B.單調(diào)衰減二.設(shè)有一個系統(tǒng)如圖C.衰減振蕩D.等幅振蕩1 所示，ki=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s),當系統(tǒng)受到輸入信號Xj(t) 5si nt的作用時，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出x(t)。(15 分)解:X。sXi s心Dsk1 k2 Ds k1k20.01s0.015s 1然后通過頻率特性求出Xo t 0.025sin t 89.14三. 一個未知傳遞函數(shù)的被控系統(tǒng)，構(gòu)成單位反饋閉環(huán)。經(jīng)過測試，得知閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖2所示。（10分）問：（1）系統(tǒng)的開環(huán)低頻增益 K是多少？ （5分）（2）如果用主導(dǎo)極點的概念用低階系統(tǒng)近似該系統(tǒng)，試寫出其近似閉環(huán)傳遞函數(shù)；（5分）解：(1)7， Ko 71 Ko8(2) X o s7()Xi s 0.025s 8四. 已知開環(huán)最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性如圖3所示。（10分）1.寫出開環(huán)傳遞函數(shù) G（s）的表達式；（5分） 2.概略繪制系統(tǒng)的 Nyquist圖。（5分）1 . G(s)100s(s 0.01)(s 100)K20lg 80dBK 1002.