2023年機(jī)械控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及參考答案

一、單項(xiàng)選擇題：1.某二階系統(tǒng)阻尼比為0，則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為A.發(fā)散振蕩 B.單調(diào)衰減C.衰減振蕩 D.等幅振蕩2．一階系統(tǒng)G(s)=的時(shí)間常數(shù)T越小，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達(dá)成穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間A．越長 B．越短C．不變 D．不定3.傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？A.輸入信號(hào) B.初始條件C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù) D.輸入信號(hào)和初始條件4．慣性環(huán)節(jié)的相頻特性，當(dāng)時(shí)，其相位移為A．-270° B．-180°C．-90° D．0°5．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M()=A. B.C. D.6.有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u1(t)和u2(t)時(shí)，輸出分別為y1(t)和y2(t)。當(dāng)輸入為a1u1(t)+a2u2(t)時(shí)(a1,a2為常數(shù))，輸出應(yīng)為A.a1y1(t)+y2(t) B.a1y1(t)+a2y2(t)C.a1y1(t)-a2y2(t) D.y1(t)+a2y2(t)7．拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成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)8．二階系統(tǒng)當(dāng)0<<1時(shí)，假如減小，則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量將A.增長 B.減小C.不變 D.不定9．線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，是在零初始條件下A．系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B．系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比C．系統(tǒng)輸入信號(hào)的拉氏變換與輸出信號(hào)的拉氏變換之比D．系統(tǒng)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比10．余弦函數(shù)cos的拉氏變換是A. B.C. D.11.微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(ω)=A.90°B.-90°C.0°D.-180°12.II型系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為A.-40(dB/dec) B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec) D.+20(dB/dec)13．令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式為零，則可得到系統(tǒng)的A．代數(shù)方程 B．特性方程C．差分方程 D．狀態(tài)方程14.主導(dǎo)極點(diǎn)的特點(diǎn)是A.距離實(shí)軸很遠(yuǎn) B.距離實(shí)軸很近C.距離虛軸很遠(yuǎn) D.距離虛軸很近15．采用負(fù)反饋連接時(shí)，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s)，反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s)，則其等效傳遞函數(shù)為A． B．C． D．二、填空題：1．線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的相位移隨頻率而變化的函數(shù)關(guān)系稱為____。2．積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條直線，直線的斜率為____dB／dec。3．對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能規(guī)定可以概括為三個(gè)方面：穩(wěn)定性、__快速性__和準(zhǔn)確性。。4．單位階躍函數(shù)1（t）的拉氏變換為。5．二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比ξ的范圍為。6．當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特性方程的所有根的實(shí)部都是____時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。7．系統(tǒng)輸出量的實(shí)際值與___之間的偏差稱為誤差。8．在單位斜坡輸入信號(hào)作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess=_____。9．設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為，則稱為。10.用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用的典型輸入信號(hào)是__。11.線性控制系統(tǒng)最重要的特性是可以應(yīng)用_____原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。12.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___連接。13.分析穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，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____環(huán)節(jié)數(shù)來分類的。14.用頻率法研究控制系統(tǒng)時(shí)，采用的圖示法分為極坐標(biāo)圖示法和___圖示法。15.決定二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩個(gè)重要參數(shù)是阻尼系數(shù)ξ和_。三、設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為求（1）系統(tǒng)的阻尼比ζ和無阻尼自然頻率ωn；（2）系統(tǒng)的峰值時(shí)間tp、超調(diào)量σ％、調(diào)整時(shí)間tS(△=0.05)；四、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為（1）求系統(tǒng)的阻尼比ζ和無阻尼自然頻率ωn；（2）求系統(tǒng)的上升時(shí)間tp、超調(diào)量σ％、調(diào)整時(shí)間tS(△=0.02)；。五、某系統(tǒng)如下圖所示，試求其無阻尼自然頻率ωn，阻尼比ζ，超調(diào)量σ％，峰值時(shí)間，調(diào)整時(shí)間(△=0.02)。六、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試擬定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K；（2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。七、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試擬定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K；（2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。八、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試擬定系統(tǒng)的型次v和開環(huán)增益K；（2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。九、設(shè)系統(tǒng)特性方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。十、設(shè)系統(tǒng)特性方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。十一、設(shè)系統(tǒng)特性方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。十二、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。十三、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。十四、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。十五、如下圖所示，將方框圖化簡，并求出其傳遞函數(shù)。十六、如下圖所示，將方框圖化簡，并求出其傳遞函數(shù)。一一一H1G1G2H2R(S)C(S)十七、如下圖所示，將方框圖化簡，并求出其傳遞函數(shù)。一一十G4G1G2H2R(S)C(S)G3十八、如下圖所示，將方框圖化簡，并求出其傳遞函數(shù)。一一一G1G3R(S)C(S)G2H1參考答案一、單項(xiàng)選擇題：1.D2.B3.C4.C5.C6.B7.D8.A9.D10.C11.A12.A13.B14.D15.C二、填空題：1．相頻特性2．－20__3．_0_4．5．6．負(fù)數(shù)7．輸出量的希望值8．9．虛頻特性10.正弦函數(shù)11.___疊加__12.__反饋_13.__積分__14.__對(duì)數(shù)坐標(biāo)_15.無阻尼自然振蕩頻率wn三、解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知，故，又四、解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知，故，又故五、解：對(duì)于上圖所示系統(tǒng)，一方面應(yīng)求出其傳遞函數(shù)，化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特性量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知，六、解：（1）將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝1，這是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝5；（2）討論輸入信號(hào)，，即A＝1，B＝2根據(jù)表3—4，誤差七、解：（1）將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝1，這是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝50；（2）討論輸入信號(hào)，，即A＝1，B＝3，C=2根據(jù)表3—4，誤差八、解：（1）該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝0，這是一個(gè)0型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝20；（2）討論輸入信號(hào)，，即A＝2，B＝5，C=2根據(jù)表3—4，誤差九、解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=2，a2=3，a1=4，a0=5均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。十、解：用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=1，a3=6，a2=12，a1=10，a0=3均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十一、解：（1）用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a3=2,a2=4,a1=6,a0=1均大于零，且有所以，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。十二、解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝；有一個(gè)微分環(huán)節(jié)，即v＝－1；低頻漸近線通過（1，20lg）這點(diǎn)，即通過（1，－10）這點(diǎn)，斜率為20dB/dec；有一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，相應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增長－20dB/dec。-101-10120十三、解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝100；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v＝1；低頻漸近線通過（1，20lg100）這點(diǎn)，即通過（1，40）這點(diǎn)斜率為－20dB/dec；有兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)，相應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，，斜率分別增長－20dB/dec系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。LL()/dB-20dB/dec-40dB/dec10100-60dB/dec(rad/s)0140十四、解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝10；有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v＝2，低頻漸近線通過（1，20lg10）這點(diǎn)，即通過（1，20）這點(diǎn)斜率為-40dB/dec；有一個(gè)一階微分環(huán)節(jié)，相應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增長20dB/dec。有一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，相應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增長－20dB/dec。系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。十五、解：十六、解：一一一H1/G2G1G2H2R(S)C(S)一一H1/G2G1R(S)C