機(jī)械工程控制基礎(chǔ)期末測(cè)試試題Word版

1、傳播優(yōu)秀word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！一、 填空題(每空1分，共20分)1. 傳遞函數(shù)的定義是對(duì)于線性定常系統(tǒng),在初始條件為零的條件下，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。2. 瞬態(tài)響應(yīng)是系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)到最終或穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程。3. 判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的出發(fā)點(diǎn)是系統(tǒng)特征方程的根必須為負(fù)實(shí)根或負(fù)實(shí)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。4. i型系統(tǒng)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)誤差為 。5. 頻率響應(yīng)是系統(tǒng)對(duì)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。6. 如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工

2、作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是(漸進(jìn))穩(wěn)定的系統(tǒng)。7. 傳遞函數(shù)的組成與輸入、輸出信號(hào)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)。8. 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號(hào)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)。 9. 如果在系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒有連續(xù)信號(hào)，則稱此系統(tǒng)為離散(數(shù)字)控制系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。 10. 反饋控制系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性三頻段的劃分是以c（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)1 對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求一般可以歸納為穩(wěn)定性、快速性

3、 和準(zhǔn)確性。2 按系統(tǒng)有無反饋，通常可將控制系統(tǒng)分為 開環(huán)控制系統(tǒng) 和 閉環(huán)控制系統(tǒng) 。3 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。4 穩(wěn)態(tài)誤差反映出穩(wěn)態(tài)響應(yīng)偏離系統(tǒng)希望值的程度，它用來衡量系統(tǒng)控制精度的程度。5 一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的表達(dá)是。6 有系統(tǒng)的性能指標(biāo)按照其類型分為時(shí)域性能指標(biāo)和頻域性能指標(biāo)。7 頻率響應(yīng)是線性定常系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。8 穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)，而且與輸入信號(hào)的類型有關(guān)。9 脈沖信號(hào)可以用來反映系統(tǒng)的抗沖擊能力。10. 階躍信號(hào)的拉氏變換是 1/s 。二如圖2為電路。求輸入電壓與輸出電壓之間的微分方程，并求出該電路的傳遞

4、函數(shù)。（10分）圖2解答：跟據(jù)電壓定律得三已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示, 試求：(15分)1. 繪制系統(tǒng)的信號(hào)流圖。(5分)2. 求傳遞函數(shù)及。(10分)四 化簡(jiǎn)框圖，并求出閉環(huán)傳遞函數(shù)圖4解g1g2 g3h2h1/g3xi(s)xo(s)_+h1/g3xi(s)xo(s)_xi(s)xo(s)五、圖示機(jī)械系統(tǒng)由質(zhì)量m、阻尼系數(shù)c、彈簧剛度k和外力組成的機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)。圖(a)中是輸出位移。當(dāng)外力施加3牛頓階躍力后，記錄儀上記錄質(zhì)量m物體的時(shí)間響應(yīng)曲線如（b）圖所示。試求：1）該系統(tǒng)的微分方程數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)；(4分)2）該系統(tǒng)的彈簧剛度質(zhì)量m、阻尼系數(shù)c、彈簧剛度k；（3分）3）時(shí)間響應(yīng)性能指標(biāo)：

5、上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、振蕩頻數(shù)、穩(wěn)態(tài)誤差（5分）。圖(a) 機(jī)械系統(tǒng) 圖（b）響應(yīng)曲線解答：解：1）對(duì)于該系統(tǒng)有： 故 2）求k 由laplace變換的終值定理可知： 而=1.0，因此k=3. 求m， 由得： 又由式求得=0.6 將0.6代入中，得=1.96。再由求得m=0.78。 求c 由，求得c=1.83.3）求 2.55 (取=0.05時(shí)) 3.40 (取=0.02時(shí)) 求 0.91 2.323 求n 取=0.05時(shí)，=0.64 取=0.02時(shí)， =0.85 求 當(dāng)輸入為階躍信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為： 對(duì)于0型系統(tǒng) ，代入式中求得： =0.5六、已知某系統(tǒng)是單位負(fù)反饋系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)，

6、則該系統(tǒng)在單位脈沖、單位階躍和單位恒速信號(hào)作用下的分別是多少？（8分）解答：該系統(tǒng)為單位負(fù)反饋且為0型系統(tǒng)，k=11, 所以該系統(tǒng)在單位階躍和單位恒速信號(hào)作用下的分別是、¥。在單位脈沖信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為七、設(shè)有如圖所示的反饋控制系統(tǒng)，試求根據(jù)勞斯判據(jù)確定傳遞函數(shù)k值的取值范圍解答：系統(tǒng)的特征方程：可展開為：列出勞斯數(shù)列：k>0,30-k>00<k<30八、 已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下： 求：(1) 試確定系統(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。解：（1）該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式 可見，v0，這是一個(gè)0型系統(tǒng) 開環(huán)增益k20；（2）討論輸入信號(hào)，即a2，b5，c=2根據(jù)表34，誤差九系統(tǒng)如圖5所示，為單位階躍函數(shù)，試求：(10分)1. 系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼自然頻率。(5分)2. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量mp和調(diào)節(jié)時(shí)間。(5分)1 2 十、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。解：該系統(tǒng)開環(huán)增益k100；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即v1；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；l(w)/db­20 db / dec­40 db / dec10100 ­60 db / de