機(jī)械控制工程基礎(chǔ)_習(xí)題集(含答案)

1、機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程習(xí)題集西南科技大學(xué)成人、網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院版權(quán)所有習(xí)題【說(shuō)明】：本課程機(jī)械控制工程基礎(chǔ)（編號(hào)為09010）共有單選題,計(jì)算題,填空題等多種試題類型，其中，本習(xí)題集中有 填空題等試題類型未進(jìn)入。、單選題第1頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)1.et的拉氏變換為（2.A.A. 1 ； B.2sf （t）的拉氏變換為0.5s 1Fs二2t2t3e ； B. 1 -e ；3.脈沖函數(shù)的拉氏變換為（A. 0;B.4.A.5.6.6s(s 2)oo；f(t) =5、t ,則 L f(t)=B. 1C.，則C.C.已知F (s)s2 3s 32s(s 2)(s 2s 5)B. 0已知F (s)s2 2s

2、 32s(s 5s 4)A. 0;B.f（t）為（3（1 -e）；常數(shù);C. 0，其原函數(shù)的終值C. 0.6D.-2s eD.6e'tD.D.f(t)=(t 變量D. 0.3，其原函數(shù)的終值o ； C. 0.75f(t)t-):D. 3第#頁(yè)共16頁(yè)7.已知F(s)二2sa es其反變換f (t)為(A.(t - a )； n .B.a (t - n .)；C.D.8.已知F(s)s(s 1)，其反變換f (t)A.1 -eB.1-e；D.e-19.已知f (t)二esin2t的拉氏變換為(A.B.22(s 4)4C.2 ，(s 1)4D.s /s 2 s10.圖示函數(shù)的拉氏變換為(A

3、.0a 1s、(1 e ") ； B. s)°1 _s(1 - e )a sC.(1-/)；D. Bi')11.若f(：)=0,則Fs可能是以下(B.C.1s2 9D.A.2，s -9s 912. 開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起的系統(tǒng)稱為(A.復(fù)合控制系統(tǒng)；B.開式控制系統(tǒng)；C.閉和控制系統(tǒng)；13. 在初始條件為零時(shí)，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比稱為線性系統(tǒng)的 (A.增益比；B.傳遞函數(shù)；14. 已知線性系統(tǒng)的輸入 x(t)，輸出D.正反饋控制系統(tǒng)y(t)C.放大倍數(shù)；D.開環(huán)傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是(A. y(t) =x(t) LtG(s)；B.

4、Y(s) =G(s) X(s)；C. X(s) =Y(s) G(s)；D.y(tH x(t) G(s)15.設(shè)有一彈簧、質(zhì)量、阻尼器機(jī)械系統(tǒng)，如圖所示，以外力f(t)為輸入量，位移y(t)第3頁(yè)共16頁(yè)為輸出量的運(yùn)動(dòng)微分方程式可以對(duì)圖中系統(tǒng)進(jìn)行描述，那么這個(gè)微分方程的階次是: （）°A. 1 ;B.16.二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為A. 1,12B. 2C. 32;則其無(wú)阻尼振蕩頻率4s2 4s 1,1 ； C. 2, 2 ;D.D. 4n和阻尼比為（第5頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)19.已知道系統(tǒng)輸出的拉氏變換為Y(s)二2 nS(s+COn f,那么系統(tǒng)處于（17.傳遞函數(shù)G s 二Y s-

5、JS=eX s表示了一個(gè)（）°A.時(shí)滯環(huán)節(jié)；B.振蕩環(huán)節(jié)；C.微分環(huán)節(jié)；D.慣性環(huán)節(jié)18.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為3；其單位階躍響應(yīng)為（)°tA. 1 -e 5；B.5s 1t3-3e ；tC.5-5e ；tD.3-e5第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)A.欠阻尼；B.過(guò)阻尼；C.臨界阻尼；D. 無(wú)阻尼20. 某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可能是（）°A.KTs 1B.s +ds(s a)(s b)C.Ks(s a)D.Ks2(s a)第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)21. 根據(jù)下列幾個(gè)系統(tǒng)的特征方程，可以判斷肯定不穩(wěn)定的系統(tǒng)為（）°A. as3 bs

6、2 cs d = 0 ；B.43.2s as bs - cs d = 0 ；第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)C. as4 bs3 cs2 ds e = 0 ；其中a、b、c、d、e均為不等于零的正數(shù)。122. 二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為一1；則其無(wú)阻尼振蕩頻率 n和阻尼比為（）°s +0.5s + 1第#頁(yè)共16頁(yè)1A. 1,; B. 2223.下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng),1 ; C. 1, 0.25 ;屬于最小相位系統(tǒng)的是（D.s -1A.(5s 1)(2s 1)B.C.(2s 1)(3s 1)D.s 2s(s 3)(s -2)24.已知系統(tǒng)頻率特性為，則該系統(tǒng)可表示為（1 - j3 A.

7、 5ejtgT'；C5 Jtg%)；C. .2 ,1e ；D.25.下列開環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng),屬于最小相位系統(tǒng)的有（A.s _1(5s 1)(s 1)B.(T>0);1 T1SC.D.(2s-1)(s-1)s 2；(s 3)(s 2)26.題圖中R C電路的幅頻特性為A.1.1 T 27.已知系統(tǒng)頻率特性為A.5ejtg1- ; B.題圖二、6. R C電路1 (T ' )2 ' J -(T )25，則該系統(tǒng)可表示為（j ' 15 e沁丄'；C. 5e吧*D.D.5eg»第5頁(yè)H共16頁(yè)28.已知系統(tǒng)頻率特性為5j ，當(dāng)輸入為 x(t

8、)二sin2t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為A. sin(2t tg )；B.一2sin(2t tg J5 )；.2 1第5頁(yè)H共16頁(yè)第5頁(yè)H共16頁(yè)C. sin(2t tg 5 J ；D.1 2sin(2t-tg 5 ) .一 25 21第5頁(yè)H共16頁(yè)第5頁(yè)H共16頁(yè)29.理想微分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為第5頁(yè)H共16頁(yè)A. 20 dB ，通過(guò)3 =1點(diǎn)的直線；B. -20 dB ，通過(guò)3 =1點(diǎn)的直線;/dec/decC. - 20dB ，通過(guò)3 =0點(diǎn)的直線；D. 20 dB ，通過(guò)« =0點(diǎn)的直線f dec/dec30.開環(huán)GK(s)對(duì)數(shù)幅頻特性對(duì)數(shù)相頻特性如下圖所示，當(dāng)K

9、增大時(shí)，(A. L( 3 )向上平移，'()不變;B. L(3 )向上平移，'()向上平移;C. L( 3 )向下平移，()不變;D. L(3 )向下平移，()向下平移。第5頁(yè)H共16頁(yè)第5頁(yè)H共16頁(yè)、計(jì)算題31.簡(jiǎn)化下圖所示系統(tǒng)的方框圖，并求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。Xi(s)G1G2H1H3 'G3fc-G4Xo(s)32.試建立如圖所示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程。圖中電壓ui為系統(tǒng)輸入量；電壓 匕為系統(tǒng)輸 出量；C為電容；R、R2為電阻。（15分）33.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s),s(s+10)試求當(dāng)輸入Xj（t） =1 t at2 （ a >0）時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差

10、。34. 試建立如圖所示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程。圖中位移xi為系統(tǒng)輸入量；位移X2為系統(tǒng)輸出量；K為彈簧剛度系數(shù);B為粘性阻尼系數(shù)。（15分）第5頁(yè)H共16頁(yè)35. 已知一些元件的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下圖所示，試寫出它們的傳遞函數(shù)Qs），并計(jì)算出各參數(shù)值。L（3 ）/dBL（3 ）/dB f36. 已設(shè)單位負(fù)反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試用勞斯判據(jù)確定系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，K的取值范圍。G（s）：,11s（1 -s）（1 -s） 3637. 設(shè)系統(tǒng)開環(huán)頻率特性如下圖所示，試判別系統(tǒng)穩(wěn)定性。其中（15 分）p為開環(huán)右極點(diǎn)數(shù),U為開環(huán)傳遞函數(shù)中的積分環(huán)節(jié)數(shù)目。第5頁(yè)H共16頁(yè)Im ap=0u=2p=2u=0p

11、=0u=0Im38.化簡(jiǎn)下圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,并求系統(tǒng)開環(huán)傳遞0 ReReY(b)函數(shù)、閉環(huán)傳遞co(15分年0 X(s)(a )(c)39.試畫出具有下列傳遞函數(shù)的Bode圖:100G一 s2(s2 s 1)(10s 1)o第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)40. 某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)二 Ks(Ts 1)試判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性(TK>1)41. 試建立如圖所示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程。圖中電壓 出量；C為電容；R為電阻。U1為系統(tǒng)輸入量；電壓 U2為系統(tǒng)輸?shù)?頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)42. 某系統(tǒng)用測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋，可以改善系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，系統(tǒng)如下圖所示。(1) 當(dāng) 2 10,且使系統(tǒng)阻

12、尼比Z = 0.5，試確定Kho(2) 若要使系統(tǒng)最大超調(diào)量 M= 0.02，峰值時(shí)間tp= 1s，試確定增益 K和速度反饋系 統(tǒng)Kh的數(shù)值，并確定在這個(gè) K和Kh值的情況下，系統(tǒng)上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間。43. 試建立如圖所示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程。圖中電壓 出量；C為電容；R、R2為電阻。U1為系統(tǒng)輸入量；電壓 U2為系統(tǒng)輸fl-44. 系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 Gk(s) = 5(s 3)，試?yán)L制系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性并計(jì)算s(s+2)c , v( c)值。45. 試建立如圖所示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程。圖中位移xi為系統(tǒng)輸入量；位移 X2為系統(tǒng)輸出量；Ki和&為彈簧剛度系數(shù)；B為粘性阻尼系數(shù)。(16

13、分)陷應(yīng) ArI三、填空題(略)答案一、單選題1. C2. CC第11頁(yè)共16頁(yè)3. A4. D5. C6. B7. C8. C9. A10. C11. A12. B13. B14. B15. D16. A17. B18. C19. D20. B21. C22. C23. C24. D25. B26. B27. D28. A29. A二、計(jì)算題30. 解：G1G2G3G4G（s） （每正確完成一步 3分）1 _G3G4H G2G3HG1G2G3G4 H 231. 解：設(shè)i為回路總電流， 5為R支路電流，ic為C支路電流，根據(jù)基爾霍夫電流定律得第9頁(yè)共16頁(yè)第9頁(yè)共16頁(yè)R1R1iC 乂敘亠（6

14、 分）dt第9頁(yè)共16頁(yè)可得ul _u2 iRiC d（Ui -上）dt（2 分）u2 二iR2R2Ui -U2 CR d（Ui U2） Rdt（2 分）R2U2U|R1RR1U2CR2罟-CR2 坐dt（2 分）第15頁(yè)共16頁(yè)整理后得33.解:將則：du21 R2!du1R2CR222 1 u2 =CR212u1 （3分）dt 占 丿dt R系統(tǒng)的開環(huán)增益K= 14,且為I型系統(tǒng)（2分）Xi（t）二 Xii（t） Xi2（t） Xi3（t） = 1 t at2（a _ 0）essi = ° （ 3 分）1 ies廠石（3分）（3 分）0ess3 *od第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)

15、essess1ess2（4分）34. 解:整理得35. 解:按牛頓定律列力學(xué)方程如下:Kx2 二 Bd（X1 X2）dtB 咚 Kx2 dtKx2dx1八二 B 1（ 4 分）dtdt dtdx2KB X2dt（8 分）dx1dt（3 分）心）G（s011（7 分）（b）G（s）二50s（0.01s 1）（8 分）第#頁(yè)共16頁(yè)36.解：該系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為:s3 9s218s 18k = 0 ; （ 5分）第17頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)3 s11802 s918K01 s182K0（5分）（4分）（4分）系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為Gk s =G1G2 G2 H 21G3 H1（2 分）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函

16、數(shù)為s0 18K0 : K :：: 9（5分）37.解:（1 ）包圍圈數(shù)N= 0, P= 0，穩(wěn)定；（5分）（2）正穿越次數(shù)為1，負(fù)穿越次數(shù)為0,1 0= P/2 = 1，穩(wěn)定；（5分）（3）正穿越次數(shù)為1，負(fù)穿越次數(shù)為1,1 1 = P/2 = 0，穩(wěn)定。（5分）38.解:這是一個(gè)無(wú)交叉多回路結(jié)構(gòu)圖，具有并、串聯(lián)，局部反饋，主反饋系統(tǒng)。首先將并聯(lián)和局部反饋簡(jiǎn)化如圖（b）所示,再將串聯(lián)簡(jiǎn)化如圖（c）所示。（3 分）第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)Gb s -（2 分）（G1 +G2 ） G31 G3H1 G1G2 G3 H239. 解：對(duì)數(shù)幅頻特性每畫對(duì)一段得3分，橫坐標(biāo)上的轉(zhuǎn)折頻率標(biāo)對(duì)得 2分，

17、相頻特性漸進(jìn)線相位標(biāo)對(duì)得2分，曲線基本畫對(duì)得 3分。40. 解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)下G（s）K八"（S）2（4 分）1 +G（s） Ts2+s + K系統(tǒng)的特征方程Ts2 s K = 0 （4 分）特征根-1±Jl-4TK八si,22T （ 4 分）為一對(duì)共軛復(fù)根，且具有負(fù)實(shí)部，故該系統(tǒng)穩(wěn)定。（3分）41. 解：設(shè)回路電流為i，根據(jù)基爾霍夫電壓定律有UUc U2（ 1）（ 4 分）pl.u2 =iR =icR=Cc R（2）（4 分）dt將方程（1）變形得Uc 二 U1 -U2 （ 2 分）代入式（2）中c d（U1 -U2） i八U2 =C1- R（ 2 分）dt得U2 二

18、 RC 如-叫（2分）I dt dt 丿整理后得第19頁(yè)共16頁(yè)du2RC 2 dtU2=RCdt(1 分)第#頁(yè)共16頁(yè)du2 u2dt RCdu-八-(1 分) dt(1)將 K= 10,=0.5代入，求得：.101 KKh =2 n即42.解:系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：K(s)_ S2(1 KKh)s K (2 分所以：n = K 1 KK h = 2.n (2 分)第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)(2) M p Ki= 0.216 ; ( 2 分)=Q -0.02 (2 分)第#頁(yè)共16頁(yè)第#頁(yè)共16頁(yè)tp31'n(1 _ 2)二1 算出:= 0.78 n =5.022 =25.2nK

19、 h= 0.27 ,(3 分)tsji - Pr 號(hào) J12(2 分):=arcta n(=1.02 (s) , tr = 0.781 (s)。( 3 分)算出：t43.解：根據(jù)基爾霍夫電壓定律列方程如下:-J.5 =(R R2)CdUC uCdt(4 分)-CR2-dUC uCdtU2對(duì)上述方程進(jìn)行拉氏變換U1(s)=(R+R2)CsUc(s)+Uc(s)£、U2(s) =CR2sUc(s) +Uc(s)(2 分)傳遞函數(shù)為G(s)W札CR2sUC Uc(s)U1(s)(R+R2)CsUc(s)+Uc(s)-CR2S+1C(R1 R2)s 1(3 分)展開得第21頁(yè)共16頁(yè)CR1S

20、U2 (s) CR2SU2 (s) U 2(s)二 CR2SU1G) Ui(s) (2 分)對(duì)上式進(jìn)行拉氏反變換du2du2dui八CR-i - CR2- u2 = CR2 - u1 (3 分)dtdtdt整理后得r、du21 du11八(Ri R2)- 吐=R2 -u- (2分)dt Cdt C44.解：1）首先將Gk（s）分成幾個(gè)典型環(huán)節(jié)。Gk（s） =5（s 3） =7.5 -1_ （-s 1）（2 分）s（s 2） s 1 彳 3s 12顯見該系統(tǒng)由放大環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)，慣性環(huán)節(jié)，一階微分環(huán)節(jié)組成。（1分）2）分別做各典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線。K=7.5 20lgK=17.5dB;31=2,3 2=3 （ 1 分）對(duì)數(shù)幅頻特性：20log A（ ） =20log7.5 -20log -20l