(電大復(fù)習(xí))機(jī)電控制工程基礎(chǔ)（本）

1 機(jī)電控制工程基礎(chǔ) 期未復(fù)習(xí)試題 一、 選擇題 1. PI 校正為（ A ）校正 A 滯后 B. 超前 C 滯后超前 D 超前滯后 2. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為11s,則其時(shí)間常數(shù)為 ( D ) A 0.5 B. 4 C. 2 D . 1 3系統(tǒng)的根軌跡（ A ） A起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，終于開(kāi)環(huán)零點(diǎn) B 起始于閉環(huán)極點(diǎn)，終于閉環(huán)零點(diǎn) C 起始于閉環(huán)零點(diǎn)，終于開(kāi)環(huán)極點(diǎn) D 起 始于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，終于開(kāi)環(huán)極點(diǎn) 4.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 為24 3s,則其時(shí)間常數(shù)為 ( C ) A 0.5 B. 4 C. 2 D . 1 5. 二階系統(tǒng)的超調(diào)量 % 。 ( A ) A. 只與 有關(guān) B.與 無(wú)關(guān) C.與 n 和 無(wú)關(guān) C.與 n 和 都有關(guān) 6 勞斯穩(wěn)定判據(jù)能判斷（ A ）的穩(wěn)定性。 A線性定常系統(tǒng) B. 線性時(shí)變系統(tǒng) C 非線性系統(tǒng) D 任何系統(tǒng) 7已知)2( 1 sssF，其原函數(shù)的終值（ D ） A 0 B. C 0.75 D0.5 8、 已知線性 系統(tǒng)的輸入 x(t)，輸出 y(t)，傳遞函數(shù) G(s)，則正確的關(guān)系是 B 。 A )()()( 1 sGLtxty ； B )()()( sXsGsY ； C )()()( sGsYsX ； D )()()( sGtxty 。 9、 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)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：（ B ） A 1； B 2； C 3； D 4 10、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 144 12 ss；則其無(wú)阻尼振蕩頻率n和阻尼比為（ D ） A 1 ，21； B 2 ， 1 ； C 2 ， 2 ； D 21， 1 11、 TSesX sYsG 傳遞函數(shù)表示了一個(gè)（ A ） 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) 12、一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 153s；其單位階躍響應(yīng)為（ B ） A 51 te ； B 533 te ； C 555 te ； D 53 te 13、 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè)互不相等的實(shí)數(shù)，則系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為（ B ） A單調(diào)衰減 B. 單調(diào)上升 C 等幅振蕩 D 振蕩衰減 14、已知道系統(tǒng)輸出的拉氏變換為 22)(nnsssY ,那么系統(tǒng)處于（ C ） A 欠阻尼； B 過(guò)阻尼； C 臨界阻尼； D 無(wú)阻尼 15、 某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可能是（ D ） A 1TsK； B)( bsass ds ； C)( ass K； D)(2 ass K； 2 16、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（ B ） A 023 dcsbsas ； B 0234 dcsbsass ； C 0234 edscsbsas ；其中 edcba 、 均為不等于零的正數(shù) 。 17、下列開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)所表示的系統(tǒng)，屬于最小相位系統(tǒng)的是（ C ）。 A )12)(15( 1 ss s； B sTTs111（ T0） ； C )13)(12( 1 ss s ； D )2)(3( 2 sss s 18、已知系統(tǒng)頻率特性為31 5j，則該系統(tǒng)可表示為（ C ） A 315 tgje ； B 119 52 tgje； C 321195 tgje； D 15 tgje 20、題圖中 R C電路的幅頻特性為 （ B ） 。 A 211 T ； B 2)(11T； C 2)(11T ； D T1 1 。 21、已知系統(tǒng)頻率特性為15j，則該系統(tǒng)可表示為（ B ） A 15 tgje ； B 1152 tgje； C 15 tgje ； D 1152 tgje22、已知系統(tǒng)頻率特性為15 1j，當(dāng)輸入為 ttx 2sin)( 時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為（ D ） A )52sin( 1 tgt ； B )52s in (11 12 tgt； C )52sin( 1 tgt ； D )52s in (125 1 12 tgt23、理想微分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為（ A ） A decdB20，通過(guò) =1 點(diǎn)的直線； B -decdB20，通過(guò) =1點(diǎn)的直線； C -decdB20，通過(guò) =0點(diǎn)的直線； D decdB20 ，通過(guò) =0點(diǎn)的直線 24、 系統(tǒng)如圖所示， )(sGc為一個(gè) （ C ） 裝置 ， 實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單 。 A 串聯(lián)校正 ； B 并聯(lián)校正 ； C 混合校正 ； D 正 反饋校正 。 25、二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 15.012 ss；則其無(wú)阻尼振蕩頻率n和阻尼比為（ C ） A 1 ，21； B 2 ， 1 ； C 1 ， 0.25 ； D 31，3226、 某二階系統(tǒng)的特征根為兩個(gè) 純虛根 ，則系統(tǒng)的單位階躍響 應(yīng)曲線表現(xiàn)為（ C ） A單調(diào)衰減 B. 單調(diào)上升 C 等幅振蕩 D 振蕩衰減 3 二 、 判斷題 1、 一個(gè) 線性 定常系統(tǒng) 是穩(wěn)定的，則其開(kāi)環(huán)極點(diǎn)位于 S 平面左半邊。 （ ） 2、 勞氏穩(wěn)定判據(jù)能判斷線性定常 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （ + ） 3、 型系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)增益為 10，系統(tǒng)在單位斜輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為。（ ） 4、 一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)乘以 5、二階系統(tǒng)的超調(diào)量越大，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差。（ - ） 6、 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及外輸入有關(guān)。（ - ） 7、 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差不僅與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 參數(shù)有關(guān)，與輸入無(wú)關(guān)。（ - ） 8、 若二階系統(tǒng)的阻尼比為 0.866 則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)上定不是等幅振蕩。（ +） 9、 反饋控制系統(tǒng)、是指正反饋。（ - ） 10、 某環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量的關(guān)系為 y(t=Kx(t)， K 是一常數(shù)，則稱其為比例環(huán)節(jié)。（ +） 11、 已知系統(tǒng)頻率特性為15j，則該系統(tǒng)可表示為 1152 tgje。 （ - ） 12、 一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 ssG 1)( ，其頻率特性可表示為 jejjG 2)(11)( 。 （ + ） 13、 積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性是一條斜率為 decdB20 的直線。 （ + ） 14、 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)15.0 101)( sTs KsG，輸出與輸入的相位差是 90 。 （ - ） 15、 系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性取決于系統(tǒng)的輸入以及初始條件。 （ - ） 16、 圖中所示的頻率特性是一個(gè)積分環(huán)節(jié)。 （ - ） .17、 積分環(huán)節(jié)的幅頻特性 ,其幅值與頻率成正比關(guān)系。 （ ） 18、 適合于應(yīng)用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)可以是線性系統(tǒng)，也可以是非線性系統(tǒng)。（ ） 19.某二階系統(tǒng)的 特征根為兩個(gè)共軛純虛根，則該系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線表現(xiàn)為衰減振蕩 （ ） 20、一個(gè)線性定常系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則其閉環(huán)極點(diǎn)位于 S 平面左半平面。 （ + ） 21、兩個(gè)二階系統(tǒng)具有相同的超調(diào)量，則這兩個(gè)系統(tǒng)具有相同的無(wú)阻尼自振蕩角頻率。 （ ） 22、增大系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益，會(huì)使得系統(tǒng)的控制精度降低。 （ ） 三、 填空 題 1、系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端，就叫做 反饋 。 2、有些系統(tǒng)中，將開(kāi)環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為 復(fù)合控制系統(tǒng) .。 3、我們把輸出量直接 或 間接地反饋到 輸入端 ，形成閉環(huán)參與控制的系統(tǒng)，稱作 閉環(huán)控制系統(tǒng) 。 4、控制的任務(wù)實(shí)際上就是 形成控制作用的規(guī)律 ，使不管是否存在擾動(dòng)，均能使 被控制對(duì)象 的輸出量滿足給定值的要求。 5、系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài) 這樣的系統(tǒng)是 穩(wěn)定 系統(tǒng)。 6、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要元件的特性方程式的性質(zhì)，可以分為 線性控制系統(tǒng) 和非線性控制系統(tǒng)。 7、為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，必須對(duì) 反饋 量進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量的結(jié)果反饋到輸入端與輸入量相減得到偏差，再由偏差產(chǎn)生直接控制作用去消除 偏差 。因此，整個(gè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)閉合回路。我們把輸出量 直接或間接地反饋到 輸入 端，形成閉環(huán) ,參與控制的系統(tǒng)，稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。 8、 題圖 由圖中系統(tǒng)可知，輸入量直接經(jīng)過(guò)控制器作用于被控制對(duì)象，當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，沒(méi)有人為干預(yù)，輸出量 不能 按照輸入量所期望的狀態(tài)去工作，圖中系統(tǒng)是一個(gè) 開(kāi)環(huán) 控制系統(tǒng)。 9、如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)稱為 穩(wěn)定 系統(tǒng)，否則為 不穩(wěn)定 系統(tǒng)。任何一個(gè)反饋控制系統(tǒng)能正常工作，系統(tǒng)必 須是 穩(wěn)定 的。 4 10、對(duì)于函數(shù) )(tf ，它的拉氏變換的表達(dá)式為 dtetf st0 )(。 11、單位階躍信號(hào)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的結(jié)果是 單位脈沖函數(shù) 。 12、單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是 s1。 13、單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換為 A 。 14、 te 的拉氏變換為 11s。 15、)1( 1 sssF的原函數(shù)的初值 )0(f = 0 ，終值 )(f = 1 。 16、已知 )(tf 的拉氏變換為4)2( 2 s s，則初值 )0(f = 1 。 17、 tetf t 2sin)( 2 的拉氏變換為 4)2( 4 2 s。 18、若 )()( sFtfL ，則 )( tfeL at F(s+a) 。 19、 若 Lf(t)= F(s)，則 Lf (t-b)=、 )(2 sFe s 。 20、 微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 2s，則它的幅頻特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 2 ，相頻 特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式是 90 。 21、在初條件為零時(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)（或元件）的傳遞函數(shù)。 23、數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng) 輸入變量、輸出變量之間關(guān)系 的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或者說(shuō)是描述系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 24、如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ,方程是 線性 的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。 25、傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性，與本身參數(shù)，結(jié)構(gòu) 有關(guān) ，與輸入 無(wú)關(guān) ；不同的物理系統(tǒng)， 可以 有相同的傳遞函數(shù) ， 傳遞函數(shù)與初始條件 有關(guān) 。 26、 慣性 環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是 1 TsKsX sYsG。 27、二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型式為 22 22nn ssn 。 28、 I型系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益為 10，系統(tǒng)在單位斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差 e( )為 10A。 29、時(shí)間響應(yīng)由 瞬 態(tài) 響應(yīng)和 穩(wěn)態(tài) 響應(yīng)兩部分組成。 30、)()()(0 jGxyA 為系統(tǒng)的 幅頻特性 ，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。 )()( jG 為系統(tǒng)的 相頻特性 ，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，相位遲 后 )0( 或超前 )0( 的特性。 31、頻率響應(yīng)是 系統(tǒng)在正弦輸入信號(hào)下的 響應(yīng)。 32、慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 1 TsKsX sYsG。 33、 當(dāng)輸入信號(hào)的角頻率在某一范圍內(nèi)改變時(shí)所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個(gè)系統(tǒng)的 頻率響應(yīng) 。 34、控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個(gè)過(guò)程。瞬態(tài)過(guò)程是指系統(tǒng)從 初始狀態(tài) 到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過(guò)程； 穩(wěn)態(tài)過(guò)程是指 時(shí)間 t趨于 無(wú)窮 時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。 35、若系統(tǒng)輸入為 tA sin ，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為 )sin( tB ，則該系統(tǒng)的頻率特性可表示為 ejAB 。 36、 2型系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為 -40 dB/dec 。 37、對(duì)于一階系統(tǒng)，當(dāng)由 0時(shí)，矢量 D(j ) 順時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn)2，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。 38、單位階躍函數(shù)的拉氏變換為 1/s . 39、線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差取決于 系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)與參數(shù) 。 40、 若二階系統(tǒng)的阻尼比為 0.5 ,則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為 衰減振蕩 . 41、 慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)越大，系統(tǒng)的快速性越 差 42、 若一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)乘以 1/s ，說(shuō)明對(duì)該系統(tǒng)串聯(lián)了一個(gè) 積分 環(huán)節(jié)。 43、負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其前向通 道上的傳遞函數(shù)為 G(s)，反饋通道上的傳遞函數(shù)為 H(s)，則該系統(tǒng)的開(kāi)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)）。 5 44、 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為)1( ss K則該系統(tǒng)有 2 個(gè)極點(diǎn)，有 2 條 根軌跡分支。 45、 傳遞函數(shù))25)(1( 12 sss s的零點(diǎn)為 -0.5 ，極點(diǎn)為 0、 -1 、 -0.4 。四 、 分析、計(jì)算綜合類型題 1 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： G（ S） =)14( 1ss， 試求階躍響應(yīng)的性能指標(biāo) %及st答案： 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：25.025.0 25.0)( 2 sssW與二階傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式nnnss2222 相比較，可知： n2 =0.25， n2=0.25，所以 5.0n， 25.0 ，系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)，則： d 21 n=0.484 076arccos 所以，單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)為： 21/% e =44.5% st=n/5.3=28s 2 已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：)104.0)(12.0( 20)( SSSSG試： 1)繪出對(duì)數(shù)漸近幅頻特性曲線 )(L 以及相頻特性曲線 G ； 2)用對(duì)數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)判別系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性。 答案： 1) （ 1） 該系統(tǒng)是由積分、放大和兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)構(gòu)成的； （ 2） K=20 20lgK=26 分貝 52.01111 T2504.0 1122 T（ 3） 低頻為積分放大環(huán)節(jié)，在 1 ， K=26 分貝處作 -20dB/10 倍頻 線 在 5 處作 -40dB/10 倍頻 線，在 25 處作 60dB/10 倍頻 線 2)判斷穩(wěn)定性 由圖上可知 L( )0 的部分， )( 對(duì) 無(wú)穿越，所以系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定。 3.單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： 10()( 1)kGs ss ，試求在輸入信號(hào)為 ( ) 5x t t 作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。 解：系統(tǒng)是 型系統(tǒng) 當(dāng) x(t)=5 時(shí)，位置誤差系數(shù) 0010l i m ( ) l i m ( 1 )pkssK G s ss 1 1( ) 01 pe K 當(dāng) x(t)= t 時(shí)，速度誤差系數(shù) 0010l i m ( ) l i m 1 0( 1 )kssK s G s s ss 2 1( ) 0.1e K 故系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差：12( ) ( ) ( ) 0 0 . 1 0 . 1e e e 4.設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 5()1 0 . 5 1KGs T s s，求 輸入信號(hào)為正弦信號(hào)，頻率為 f 1Hz，振幅為Xo 5，初相為 0 時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。 6 答案： 由 5()0 .5 1Gs s 可以看出 G(s)是 由放大環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)組成，放大環(huán)節(jié)只影響輸出量的幅值，而慣性環(huán)節(jié)對(duì)輸出量的幅值和相位都有影響。 1） 輸出量的頻率與輸入量的頻率相同 f 1Hz，所以 2 6 .2 8f（ rad/s） 2） 輸出量與輸入量的相位差 慣性環(huán)節(jié)的相位（滯后） 00 . 5 6 . 3 3 . 1 5 7 2