機械工程控制基礎(chǔ)考試題完整版

機械控制工程基礎(chǔ)一、填空題1.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.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)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)4.根據(jù)系統(tǒng)輸入量變化的規(guī)律，控制系統(tǒng)可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序5.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)為離散(數(shù)輸出關(guān)系常用差分方程來描述。6.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).7.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。8.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(zhǔn)確性。9.在控制工程基礎(chǔ)課程中描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有微分方程、傳遞函數(shù)等。10.傳遞函數(shù)的定義是對于線性定常系統(tǒng)，在零初始條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量11.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)，12.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)到最終穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程。13.脈沖信號可以用來反映系統(tǒng)的抗沖擊能力。14.單位斜坡函數(shù)t的拉氏變換為15.單位階躍信號的拉氏變換是1/s。16.在單位斜坡輸入信號作用下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差e=0在單位階躍輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差為0,在單位加速度輸入下，穩(wěn)態(tài)219.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)ξ和無阻尼固有頻率on20.二階系統(tǒng)的典型傳遞函數(shù)是21.二階衰減振蕩系統(tǒng)的阻尼比ξ的范圍為0<ξ<1。22.二階系統(tǒng)的阻尼比ξ為0時，響應(yīng)曲線為等幅振蕩。23.系統(tǒng)輸出量的實際值與輸出量的期望值之間的偏差稱為誤差。24.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)。25.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。26.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)。27.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數(shù)關(guān)系稱為相頻特性。28.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。29.用頻率法研究控制系統(tǒng)時，采用的圖示法分為極坐標(biāo)圖示法和對數(shù)坐標(biāo)圖示法。30.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-20dB/dec。31.0型系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性低頻段漸近線的斜率為QdB/dec,高度為201gKp。32.o從0變化到+0時，慣性環(huán)節(jié)的頻率特性極坐標(biāo)圖在第四象限，形狀為半圓。的環(huán)節(jié)稱為慣性環(huán)節(jié)。34.設(shè)系統(tǒng)的頻率特性為G(jo)=R(jo)+jl(o),則R(o)稱為實頻特性_。35.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o。(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。36.二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)ξ=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37.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)是穩(wěn)定的系統(tǒng)。38.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(fù)實根或負(fù)實部的復(fù)數(shù)根，即系統(tǒng)的特征根必須全部在復(fù)平面的左半平面是系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件。39.當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程的所有根的實部都是負(fù)數(shù)時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。3的時間常數(shù)T越小，則系統(tǒng)的輸出響應(yīng)達到穩(wěn)態(tài)值的時間A.越長B.越短C.不變D.不定2.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.輸入信號和初始條件3.慣性環(huán)節(jié)的相頻特性θ(o),當(dāng)o→~時，其相位移θ(o)為[C]A.-270°則其頻率特性幅值M(o)=[C])5.有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u?(t)和u?(t)時，輸出分別為y?(t)和y?(t)。當(dāng)輸入為a?u?(t)+a?u?(t)時(ai,a?為常數(shù)),輸出應(yīng)為[B]C.a?y?(t)-a?y?(t)D.y?(t)+a?y?(t)6.拉氏變換將時間函數(shù)變換成[D]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)7.二階系統(tǒng)當(dāng)0<ζ<1時，如果減小ζ,則輸出響應(yīng)的最大超調(diào)量σ%將[A]A.增加B.減小C.不變D.不定8.余弦函數(shù)cosot的拉氏變換是[C]9.微分環(huán)節(jié)的頻率特性相位移θ(o)=[A]A.90°10.II型系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻漸近特性的低頻段斜率為[A]A.-40(dB/dec)B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec)D.+20(dB/dec)11.令線性定常系統(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12.主導(dǎo)極點的特點是[D]A.距離實軸很遠(yuǎn)B.距離實軸很近C.距離虛軸很遠(yuǎn)D.距離虛軸很近13.采用非單位負(fù)反饋連接時，如前向通道的傳遞函數(shù)為G(s),反饋通道的傳遞函數(shù)為H(s),則其等效414.反饋控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有(A)A.反饋回路B.慣性環(huán)節(jié)C.積分環(huán)節(jié)D.PID調(diào)節(jié)器(a為常數(shù)).A.4B.2F(t)=2●18.已知f(t)=e*,(a為實數(shù)),則LA.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)21.某環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=e-2,它是(B)A.比例環(huán)節(jié)B.延時環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)D.微分環(huán)節(jié)22.圖示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為(B)5B.解：跟據(jù)電壓定律得其無阻尼固有頻率w。是(B其無阻尼固有頻率w。是(B)24.一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)曲線在t=0處的斜率為(C)25.某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)則其單位階躍響應(yīng)函數(shù)為(C)26.圖示系統(tǒng)稱為(B)型系統(tǒng)。27.延時環(huán)節(jié)G(s)=e的相頻特性∠G(jw)等于(B)28.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(D)29.圖示對應(yīng)的環(huán)節(jié)為(C)30.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為D(s)=s3+14s2+40s+40r=0,則此系統(tǒng)穩(wěn)定的r值范圍為(B)31.典型二階振蕩環(huán)節(jié)的峰值時間與(D)有關(guān)。A.增益B.誤差帶C.增益和阻尼比D.阻尼比和無阻尼固有頻率632.若系統(tǒng)的Bode圖在w=5處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折(如圖所示),這說明系統(tǒng)中有其零、極點是(D)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(分子為0)s=-7,s=2;極點(分母為0)s=-0.25,s=334.一系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,則系統(tǒng)的開環(huán)增益和型次依次為(A)原1故K=6/15=0.4(注意多項式的常數(shù)項為1)35.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)其幅頻特性|G(jw)|應(yīng)為(D35.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)936.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ,等于(C)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)37.設(shè)w。為幅值穿越(交界)頻率，φ(o)為開環(huán)頻率特性幅值為1時的相位角，則相位裕度38.單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則系統(tǒng)在r(t)=2t輸入作用下，其穩(wěn)態(tài)誤差為(A),在振頻率w,的關(guān)系為(C)A.wn<wrB.O=O40.串聯(lián)相位滯后校正通常用于(B)7A.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41.下列串聯(lián)校正裝置的傳遞函數(shù)中，能在頻率w。=4處提供最大相位超前角的是(D)42.從某系統(tǒng)的Bode圖上，已知其剪切頻率w?！?0,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(dāng)調(diào)整增益使穩(wěn)態(tài)誤差減至最小的是三、簡答題1-1機械工程控制論的研究對象與任務(wù)是什么?答：1)機械控制工程是研究控制論在機械工程中應(yīng)用的學(xué)科，用于改進和完善機械系統(tǒng)。2)有以下五個任務(wù)：1.2什么是反饋?什么是外反饋和內(nèi)反饋?答：1)將系統(tǒng)的輸出全部或部分地返送回系統(tǒng)的輸入端，并與輸入信號共同作用于系統(tǒng)的過程，稱為反饋或信息反饋。2)外反饋是指人們利用反饋控制原理在機械系統(tǒng)或過程中加上一個人為的反饋，構(gòu)成一個自動控制3內(nèi)反饋是指許多機械系統(tǒng)或過程中存在的相互藕合作用，形成非人為的“內(nèi)在”反饋，從而構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)。1.3反饋控制的概念是什么?為什么要進行反饋控制?答：1)反饋控制就是利用反饋信號對系統(tǒng)進行控制。2)為了提高控制系統(tǒng)的精度，增強系統(tǒng)抗干擾能力。1.4閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作原理是什么?答：工作原理如下：(1)檢測被控制量或輸出量的實際值；(2)將實際值與給定值進行比較得出偏差值；(3)用偏差值產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)作用去消除偏差。通常閉環(huán)控制系統(tǒng)至少具備測量、比較和執(zhí)行三個基本功能。1.5對控制系統(tǒng)的基本要求是什么?答：基本要求是穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。1)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)振蕩傾向及其恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。是保證控制系統(tǒng)正常工作的首要條件。2)準(zhǔn)確性是指控制系統(tǒng)的控制精度，一般用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量。是衡量控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。3)快速性是指系統(tǒng)消除輸出量與輸入量之間產(chǎn)生偏差的快慢程度。83.1什么是時間響應(yīng)?時間響應(yīng)由那兩部分組成?答：1)時間響應(yīng)：在輸入信號作用下，系統(tǒng)的輸出隨時間變化的過程。2)時間響應(yīng)由瞬時響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)組成。答：脈沖響應(yīng)的拉氏變換等于傳遞函數(shù)乘以脈沖信號的拉氏變換，由于脈沖信號的拉氏變換為1,所以脈沖響應(yīng)的拉氏變換等于傳遞函數(shù)。3.4典型二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，兩個重要參數(shù)是什么?對系統(tǒng)性能的影響如何?答：1)典型二階系統(tǒng)：2)阻尼比及系統(tǒng)的無阻尼固有頻率是系統(tǒng)的兩個重要參數(shù)。3)它們決定著系統(tǒng)的時間響應(yīng)特性。二階系統(tǒng)的阻尼比決定了其振蕩特性。3.5簡述二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并分別畫出階答：1)二階單位階躍響應(yīng)：2)圖3-9.3.6誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的定義是什么?答：1)系統(tǒng)實際輸出量與期望輸出量的偏差稱為系統(tǒng)誤差；2)系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后其實際輸出量與期望輸出量之間的相差程度。3.7穩(wěn)態(tài)誤差和哪些因素有關(guān)?計算穩(wěn)態(tài)誤差的方法有哪幾種?答：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、型次和輸入信號有關(guān)。2)方法有：(1)拉氏反變換法；(2)終值定理法；(3)靜態(tài)誤差系數(shù)法；(4)誤差級數(shù)法；(5)動態(tài)誤差系數(shù)法；(6)頻率特性法。5.1什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性?控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是什么?答：1)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指：系統(tǒng)受到擾動作用時，輸出偏離平