機械控制工程基礎(chǔ)試題及答案

1、、單項選擇題（在每小題的四個被選答案中，選出一個正確的答案，并將其答案按順序?qū)懺诖痤}紙上，每小題 2 分，共 40分）1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是A 不必利用輸出的反饋信息B 利用輸入與輸出之間的偏差對系統(tǒng)進行控制C 不一定有反饋回路D 任何時刻輸入與輸出之間偏差總是零，因此不是用偏差來控制的2線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于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3L f(t)s b2s2 b2，則 f (t)A sinbt b cosbtB b

2、sin bt cosbtC sinbt cosbtD b sin bt b cosbt4已知F(s)1s(s a)，且 a 0 ，則f( )2a5已知函數(shù) f (t) 如右圖所示，則 F(s)1 s 1s 1 s 2 13A e 2 e B e 2 s 2s2 s s2 2s 1 s 1 s 1 3s 3sC 2 (se e e 2se )s22 21 s 1 s sD (e e 2e ) s 2s6某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)(s 10)(s 10)(s 3)其零、極點是零點 s10，s 3 ；極點 s 10B 零點 s 10 ， s 3 ；極點 s 10C 零點 s 10；極點 s 10 ，

3、 s 3D 沒有零點；極點 s 37某典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 G(s) Ts ，它是A 一階慣性環(huán)節(jié)C 一階微分環(huán)節(jié)二階慣性環(huán)節(jié)二階微分環(huán)節(jié)8系統(tǒng)的傳遞函數(shù)只與系統(tǒng)的有關(guān)。A 輸入信號C 輸入信號和輸出信號B 輸出信號D 本身的結(jié)構(gòu)與參數(shù)9系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)g(t) 10 sin 4t ，則系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)為A 40cos4t B40s2 16 它的阻尼比和固有頻率C 2.5(cos 4t 1) D 210s2 1610對于二階欠阻尼系統(tǒng)來說，A 前者影響調(diào)整時間，后者不影響B(tài) 后者影響調(diào)整時間，前者不影響C 兩者都影響調(diào)整時間D 兩者都不影響調(diào)整時間1 的時間常數(shù)可在單位階躍輸入的響

4、應(yīng)曲線上求得， Ts 111典型一階慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)是響應(yīng)曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的 95% 所對應(yīng)的時間 響應(yīng)曲線上升到穩(wěn)態(tài)值所用的時間 響應(yīng)曲線在坐標原點的切線斜率 響應(yīng)曲線在坐標原點的切線斜率的倒數(shù)12已知 G(s) G1(s)G2(s) ，且已分別測試得到：G1( j ) 的幅頻特性G1( j ) A1( )，相頻 G1( j ) 1( )G2( j )的幅頻特性 G2(j ) 2，相頻 G2( j ) 0.1A G(j ) 2A1( ) e j0.1 1( )BG(j)2 A1( )ej 1( ) 0.1 CG(j)2A1( ) ej1( ) 0.1 DG(j)2 A1( )e j0.1 1

5、( )13已知G(s)k(1 0.2s)(1 0.8s)，其相頻特性為A arctg 0.16B arctg 0.2 arctg 0.8C (arctg 0.2 arctg 0.8 )D arctg 0.2 arctg 0.8，其漸近線由 20db/ dec轉(zhuǎn)到A s 1 B s 114若系統(tǒng)的 Bode 圖在 1 處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折(如圖所示)0db/ dec，這說明系統(tǒng)中有一個環(huán)節(jié)是11s 112s2 2 1s1215設(shè)某系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(s) 2 10 ，則此閉環(huán)系統(tǒng) s2 (3s 1)A 穩(wěn)定C 臨界穩(wěn)定B 不穩(wěn)定D 滿足穩(wěn)定的必要條件16 ( c )為開環(huán)頻率特性幅值等于 1時的相位

6、角，則相位裕度等于A 180 ( C )B ( C)C 180 ( C )D ( C ) 18017系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)坐標圖（ Bode 圖）與極坐標圖（ Nyquist 圖）之間的對應(yīng) 關(guān)系為A Bode 圖上的零分貝線對應(yīng)于Nyquist 圖上的 ( 1, j0) 點Bode 圖上的 180 線對應(yīng)于Nyquist 圖的負實軸C Bode 圖上的負分貝值對應(yīng)于 Nyquist 圖負實軸上 （ , 1） 區(qū)間D Bode 圖上的正分貝值對應(yīng)于 Nyquist 圖正實軸 sa 18若已知某系統(tǒng)串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)為，其中 a bsb則它是一種A 相位滯后超前校正 B 相位滯后校正C 相位超前校正

7、D 相位超前滯后校正19從某系統(tǒng)的 Bode 圖上，已知其剪切頻率c 200 ，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)整增益使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減至最小的是0.5s 1A0.05s 10.1s 1C0.5s 10.05s 1B0.5s 10.0005s 1 D0.005s 120下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在頻率c 1 處提供最大相位超前角的是0.5s 1A2s 12s 10.5s 12.5s 1C0.4s 10.4s 1D2.5s 1、簡答題（ 1,2 小題每題 7 分， 3,4小題每題 8 分，共計 30分）1 試求一階系統(tǒng)0.5s 1的單位階躍

8、響應(yīng) c(t ) ，畫出近似響應(yīng)曲線，并標出時間常數(shù)T 的值。K2 已知傳遞函數(shù)為 G(s) 2 ，且 K 1,T 0 ，試繪制其極坐標近似圖( Nyguist 圖)。 s (Ts 1)3 某系統(tǒng) Bode 圖如下圖( 1 ) 系統(tǒng)穩(wěn)定與否？如果穩(wěn)定，穩(wěn)定程度如何？2) 在答題紙上重新畫出該圖，并標出相位余量 、幅值余量 kg (db ) 、剪切頻率 c ，相位穿越頻率 g 。4 已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)Ks(s 4)(s 5)，系統(tǒng)穩(wěn)定的K 值范圍。三、綜合計算題(每題 16 分，共 80 分)1 如右圖所示的電路系統(tǒng)， 輸入 u1(t) ，輸出電壓 u2(t)。( 1) 建

9、立系統(tǒng)的微分方程組；( 2) 求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。2某系統(tǒng)方塊圖如圖所示，簡化該方塊圖，求出傳遞Y(s) 。X(s)3系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示，a) 求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)；b) 當輸入正弦信號 x(t) 10sin10t 時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)；c) 求系統(tǒng)的阻尼比和固有圓頻率。1 4系統(tǒng)方塊圖如圖所示，輸入 r(t) 1(t)， n(t)1(t)。2求系統(tǒng)在 r(t)、 n(t)各自單獨作用下的穩(wěn)態(tài)誤差和兩者共同作用時的穩(wěn)態(tài)誤差。5 已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為GK (s)100(0.2s 1)2s(s 1)(s2 10s 100)在答題紙上按照下圖所給比例，畫出 Bode 圖的幅頻圖和相頻圖（幅頻圖用

10、漸近線表示即可，但必須注明各轉(zhuǎn)角頻率、各直線的斜率；相頻圖不要求十分精確）、單項選擇題（在每小題的四個被選答案中，選出一個正確的答案，并將其4. C14. A2 分，共 40 分)5. C 6. C15. B 16. A答案按順序?qū)懺诖痤}紙上，每小題1. B2. C3. B11. D 12. C 13. C7. C 8. D 9. C 10. C17. B 18. C 19. B 20. D二、簡答題（ 1,2 小題每題7 分，1，3,4 小題每題 8分，11共計 30 分）2，解： C(s) G(s)R(s)0.5s 1 s 1 0.5 s 0.5s 1 c(t) 1 e 2t圖如右所示。解

11、：,Kg(db), c, g 如圖所示。3， 解：穩(wěn)定。但相位穩(wěn)定余量小，即穩(wěn)定程度不好。4， 解：系統(tǒng)的特征方程為：32s3 9s2 20s K 0Routh 陣如右所示，由 Routh 判據(jù)得：0 K 180二、綜合計算題(每題 16分，共 80 分)1， 解：設(shè)流過 R1的電流為 i1(t) ，流過 R2 的電流為 i2(t)1u1(t) R1i1(t) C11 i1(t) i2(t)dt1則： 1 i1(t) i2(t)dt R2i2 (t) u2(t)C1 1 2 2 2 2 u2(t) 1 i2(t)dtC2 對上式進行零初始條件拉氏變換得：1U1(s) R1I1(s)I1(s)

12、I 2(s)C1s1I1(s) I2(s) R2I 2(s) U2(s)C1s1U 2(s)I2(s)C2sU2(s)消去中間變量 I1(s),I2(s)，得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：G(s) U1(s) R1R2C1C2s (R1C1 R2C2 R1C2)s 12， 解：所以G(s)Y(s)X(s)G1(s) G2(s)G3(s)1 G3(s) G1(s)G3(s)H(s)3， 解：a) 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：G(s)100.1s2 s 10從而所以1Y(s)s100.1s2 s 101 (s 5) 5 s (s 5)2 (5 5)25y(t) 1 e 5t cos5 5t 55 e 5t sin5 5tb) y (t) X0G(j ) sin( t )10 1010 sin(10t arctg 2 )(10 0.1 102 )2 102 10 0.1 102 10sin(10t 9