國家開放大學(xué)2021年（202101-202107）《1116機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》期末考試真題及答案完整版（共2套）

試卷代號：1116國家開放大學(xué)2020年秋季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題2021年1月一、單項(xiàng)選擇題（每小題4分，共32分）1.在零初始條件下，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)（或元件）的()。 A.傳遞函數(shù) B.微分方程 C.根軌跡 D.差分方程2.單位積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為()。 A.1/s B.s C.2/s D.2s3.PI校正為()校正。 A.滯后 B.超前 C.滯后超前 D.超前滯后4.一階系統(tǒng)1T A.4T B.3T C.2T D.T5.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是Gs A.比例、延時(shí) B.慣性、超前 C.慣性、延時(shí) D.慣性、比例6.單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為Gs A.1 B.2 C.3 D.47.單位負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為Ks(s+2) A.1 B.2 C.3 D.48.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs A.0 B.1 C.l/s D.l/2s二、判斷（每小題3分，共30分）9.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是1。()10.對于負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)1+G(s)H(s)11.兩個(gè)二階系統(tǒng)具有相同的超調(diào)量，這兩個(gè)系統(tǒng)也會(huì)具有不同的阻尼比。()12.一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)越小，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。()13.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gs14.積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=K。()15.若二階系統(tǒng)的阻尼比大于l，則其階躍響應(yīng)不會(huì)出現(xiàn)超調(diào)，最佳工程常數(shù)為阻尼比等于0.707。()16.設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為Gjω=Pω+jQ(ω)，則17.頻率分析法研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)使用的典型輸入信號是拋物線函數(shù)。()18.傳遞函數(shù)Gs=s+1三、綜合題（38分）19.（15分）有一系統(tǒng)傳遞函數(shù)?s=Kks220.(13分)已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：Gs求：(l)試確定系統(tǒng)的型別和開環(huán)增益；(2)試求輸人為rt21.（10分）已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：GK求：(l)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(2)確定系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程并確定使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。試卷代號：1116國家開放大學(xué)2021年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題2021年7月一、選擇題（每小題4分，共32分）1.系統(tǒng)傳遞函數(shù)為W(s)，輸入為單位階躍函數(shù)時(shí)，輸出拉氏變換Y(s)為()。 A.W(s) B.W( C.W(s)2s D.22.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)純虛根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為()。 A.單調(diào)上升 B.等幅振蕩 C.衰減振蕩 D.振蕩發(fā)散3.單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳函為G(s)=9s(s+1)，系統(tǒng)的阻尼比() A.3 B.6 C.0.167 D.0.334.2e-t的拉氏變換為()。 A.2s+1 B.1 C.0.5s-1-1 D.5.某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=2s2 A.0.25 B.1 C.O D.-16.單位脈沖函數(shù)的拉氏變換為()。 A.1 B.1/s C.2 D.2／s7.單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=K*s A.1 B.2 C.3 D.48.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=5s2 A.5,2 B.5/4,2 C.5,4 D.5/4,4二、判斷題（每小題3貧，共30分） 9.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是1。() 10.對于負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通道傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)，閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)1+G(s)H(s)。 11.某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)具有負(fù)實(shí)部的共軛復(fù)根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為等幅振蕩。() 12.系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性的低頻段反映系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。() 13.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=5(s-1)s(s+2)則該系統(tǒng)零點(diǎn)為1，極點(diǎn)為；0，-2。14.在經(jīng)典控制理論中常用的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性等。() 15.PID調(diào)節(jié)中的“I”指的積分控制器。() 16.理想純微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為+20dB/dec的直線。() 17.線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的根本區(qū)別在于線性系統(tǒng)滿足迭加原理，非線性系統(tǒng)不滿足迭加原理。() 18.對控制系統(tǒng)的三個(gè)基本要求是穩(wěn)定、準(zhǔn)確及快速。()三、綜合題（38分） 19.(15分)已知系統(tǒng)框圖如圖所示，試求： (1)系統(tǒng)的特征參數(shù)（阻尼比和無阻尼自振蕩角頻率）； (2)簡要評價(jià)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能； (3)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。 20.(13分) 設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gk(s)=25s(s+6) (1)系統(tǒng)的阻尼比ξ和無阻尼自然頻率叫ωn (2)系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)輸入下的超調(diào)量σ%及調(diào)整時(shí)間ts（取5%的誤差帶）。 21.(10分)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： G(s)=50 (1)求靜態(tài)位置誤差系數(shù)和速度誤差系數(shù)； (2)在輸入r(t)=1+3t作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess。試卷代號:1116國家開放大學(xué)2020年秋季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題答案及評分標(biāo)準(zhǔn)(供參考)2021年1月一、單項(xiàng)選擇題(每小題4分,共32分)1.A2.A3.A4.D5.C6.C7.B8.A二、判斷(每小題3分,共30分)9.×10.√11.×12.√13.√14.×15.√16.√17.×18.√三、綜合題(38分)19.(15分)有一系統(tǒng)傳遞函數(shù)?求解:系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為?與二階系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式的傳遞函數(shù)?s=ωn對比得:(1)固有頻率ωn=Kk(2)阻尼比由2ξωn=1得ξ=3)超調(diào)δ%=e-(ξπ/(4)調(diào)整時(shí)間ts5%≈3ξω20.(13分)已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下:G求:(1)試確定系統(tǒng)的型別和開環(huán)增益;(2)試求輸入為rt=1+10t時(shí)解:(1)該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式,可見,系統(tǒng)型別為0,這是一個(gè)0型系統(tǒng)。開環(huán)增益K=200。(6分)(2)討論輸入信號,rt=1+10t，即穩(wěn)態(tài)誤差ess=A1+21.(10分)已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下:G求:(1)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。(2)確定系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程并確定使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K的取值范圍。解:(1)閉環(huán)傳遞函數(shù)為?s=Ks2(2)閉環(huán)特征方程為:s2若閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定,應(yīng)滿足K>0（5分）試卷代號：1116國家開放大學(xué)2021年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電控制工程基礎(chǔ)試題答案及評分標(biāo)準(zhǔn)（供參考）2021年7月一、選擇題（每小題4分，共32分）1．B2．B3．C4．A5．C6．A7．C8．B二、判斷題（每小題3分，共30分）9．×10.√11.X12.√13.√14.√15.√16.√17.√18.√三、綜合題（38分）19.(15分)已知系統(tǒng)框圖如圖所示，試求：(1)系統(tǒng)的特征參數(shù)（阻尼比和無阻尼自振蕩角頻率）；(2)簡要評價(jià)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；(3)寫出系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。解：(1)ωn=4，ξ=18(2)欠阻尼，振蕩幅度大，衰減緩慢（4分）(3)閉環(huán)傳遞函數(shù)為GCLs=1620.（13分）設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為Gks(1)系統(tǒng)的阻尼比ξ和無阻尼自然頻率ωn(2)系統(tǒng)在階躍函數(shù)輸入下的超調(diào)量σ%及調(diào)整時(shí)間ts，（取5%解：(1)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為GBs=與標(biāo)準(zhǔn)形式對比，可知2ξω故ωn=5，ξ=0.6