機械工程控制基礎(chǔ)第2階段測試題

1、江南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育第二階段測試卷考試科目 : 機械工程控制基礎(chǔ) （第三章、第四章） （總分 100 分）時間： 90 分鐘專業(yè)：姓名：學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點）學(xué)號：批次：層次：身份證號：得分：一、單項選擇題 （本題共15 小題，每小題2 分，共 30 分。）1、以下關(guān)于線性系統(tǒng)時間響應(yīng)的說法正確的是（）。A、時間響應(yīng)就是系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)值B、由單位階躍響應(yīng)和單位脈沖響應(yīng)組成C、由強迫響應(yīng)和自由響應(yīng)組成D、與系統(tǒng)初始狀態(tài)無關(guān)2、系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為w(t)=3e-0.2t則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（）。A、 G(s)= 3/(s+0.2)B、 G(s)= 0.6/(s+0.2)C、 G(s)= 0.2/(

2、s+3)D、 G(s)= 0.6/(s+3)3、已知機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)= 4 /(s2+s+4) ，則系統(tǒng)的阻尼比為（）。A、 0.25B、 0.5C、 1D、 24、已知某環(huán)節(jié)頻率特性的Nyquist圖為一單位圓，則該環(huán)節(jié)的幅頻特性為（）。A、 0.1B、 1C、 10D、無法確定5 、二階振蕩系統(tǒng) G(s)=2/ (s22 <0.707,則無阻尼固有 n+2 ns+ n ) 其中，阻尼比0<頻率 n 和諧振頻率 r 之間的關(guān)系是（）。A、 d= n (1- 2) 1/2B、 r = n (1+2 2) 1/2C、 r = n (1- 2) 1/2D、 r = n (1

3、-2 2) 1/26、二階振蕩系統(tǒng)的阻尼比0< <0.707，則無阻尼固有頻率 n 、有阻尼固有頻率 d 和諧振頻率 r 之間的關(guān)系是（）。A、 n < d < rB、 n < r < dC、 r < d < nD、 d < n < r7、一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)= 7 /(s+2)，若容許誤差為 2%，則其調(diào)整時間為（）。A、 8B、 2C、 7D、 3.58、若二階欠阻尼系統(tǒng)的無阻尼固有頻率為 n ，則其有阻尼固有頻率 d （）。A、 = nB、> nC、 < nD、與 n 無關(guān)9、二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時間為（）。

4、A、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98%的時間B、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時間C、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時間D、系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的98%的時間10、以下關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差的說法正確的是（）。A、穩(wěn)態(tài)偏差只取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)B、穩(wěn)態(tài)偏差只取決于系統(tǒng)輸入和干擾C、穩(wěn)態(tài)偏差與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、輸入和干擾等有關(guān)D、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)偏差始終為011、單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G（ s） =500/ s （ s+1）（s+5） , 則在單位斜坡輸入下的穩(wěn)態(tài)偏差為（）。A、 500B、 1/500C、 100D、 0.0112、以下系統(tǒng)中存在主導(dǎo)極點的是（）。A、 G(s)=4

5、 / (s2+s+4)B、G(s)=4 / (s2+s+4)(s+1)C、 G(s)=4 / (s2+s+4)(2s+1)(s+1)D、G(s)=4 / (s2+s+4)(s+10)(s+20)13、已知某環(huán)節(jié)頻率特性Bode 圖如圖所示，則該環(huán)節(jié)為（）。A、比例環(huán)節(jié)B、微分環(huán)節(jié)C、積分環(huán)節(jié)D、慣性環(huán)節(jié)14、已知最小相位系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性圖如圖所示，則系統(tǒng)包含（）個積分環(huán)節(jié)。A、 0B、 1C、 2D、 315、以下系統(tǒng)中屬于最小相位系統(tǒng)的是（）。A、 G（ s） = 1/(1-0.01s)B、 G（ s） = 1/(1+0.01s)C、 G（ s） = 1/(0.01s-1)D、 G（ s）

6、 = 1/s(1-0.1s)二、填空題 （本題共6 小題，每空1 分，共 10 分）1、以稱為二階系統(tǒng)，二階系統(tǒng)的特征方程標(biāo)準(zhǔn)形式為。2、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點，對系統(tǒng)的_ 性能是不利的。3、系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分必要條件是其閉環(huán)傳遞函數(shù)的都具有。4、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則應(yīng)距離虛軸越遠(yuǎn)越好。5、頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖稱為對數(shù)頻率特性圖又稱,縱坐標(biāo)表示幅值或相值， 橫坐標(biāo)表示頻率，因坐標(biāo)采用對數(shù)分度可以清楚地畫在一張圖上。6、系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)w(t) 是對系統(tǒng)輸入時的響應(yīng)，因此，利用線性疊加原理，可以通過w(t) 求出系統(tǒng)在時的響應(yīng)。三、簡答題 ( 本題共 2 小題，每小題5 分，共

7、 10 分 )1、什么是動態(tài)性能指標(biāo)?2、什么是穩(wěn)態(tài)過程?四、計算題 （本題共4 小題，每小題10 分，共 40 分）1、已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為C ( s)1R( s)5s1求該系統(tǒng)的過渡過程時間。2、要使下圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量等于25%，峰值時間t p 為 2 秒，試確定K 和Kf 的值。3 、某系統(tǒng)如下圖所示，當(dāng)xi (t ) t 1(t) ， n(t )0.5 1(t ) 同時作用時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess值為多少？N(s)Xi(s) +10+0.1s1-1Xo(s)s(s4)4、試?yán)L出下列傳遞函數(shù)的系統(tǒng)2.5(s10)Bode 圖， G (s)1)s2 (0.2s五、應(yīng)用題

8、 （本題共1 小題，每小題10 分，共 10 分）1、下圖為某數(shù)控機床系統(tǒng)的位置隨動系統(tǒng)的方框圖，試求：(1) 阻尼比 及無阻尼固有頻率 n;(2) 求該系統(tǒng)的 Mp,t p,t s 和 N。Xi(s) +1 Xo(s Ka=9s(s1)-附：參考答案：一、單項選擇題 （本題共15 小題，每小題2 分，共 30 分）1、 C.2、 A.3、 A.4、 B.5、 D.6、 C.7、 B.8、 C.9、 C.10、 C.11、 D.12、 D13、 B.14、 B.15、 B.二、填空題 （本題共 6 小題，每空 1 分，共 10 分）1、二階微分方程作為運動方程的控制系統(tǒng)22=0s+2 ns +

9、 n2、動態(tài)3、極點負(fù)實部4、閉環(huán)極點5、伯德圖很寬的頻率范圍6、單位脈沖任意輸入三、簡答題 ( 本題共 2 小題，每小題5 分，共 10 分 )1、答：通常在階躍函數(shù)作用下， 測定或計算系統(tǒng)動態(tài)性能， 它通過系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下，動態(tài)過程隨時間 t 變化狀況的指標(biāo)來描述，這些指標(biāo)稱為動態(tài)性能指標(biāo)。2、答：系統(tǒng)在典型輸入信號作用下, 當(dāng)時間 t趨于無窮時，系統(tǒng)輸出量的表現(xiàn)方式稱為穩(wěn)態(tài)過程，又稱穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。四、計算題 （本題共4 小題，每小題10 分，共 40 分）1、解：該系統(tǒng)為典型一階系統(tǒng)系統(tǒng) T=5 在單位階躍信號作用下，當(dāng) =0.02 過渡過程時間 t s=4T=4× 5=2

10、0（ s）；當(dāng) =0.05過渡過程時間ts=3T=3 × 5=15（ s）。2、解：由圖可知，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為1KKGB (s)s2Ks2K K f s K1s2 (1 K f s)則nKK fK2/ 12又Mp e25%10.4K fK221()ln M pt p2st p12n222.93Knt 2p (12 )K2.93K f2 /K2 0.4 /1.710.473、解：E1(s)X or (s)X o (s)X or (s)G xi ( s) X i ( s)G N (s)N ( s)X i( s)1G Xi (s) X i (s) G N ( s) N (s)101僅 Xi

11、 (s)作用時， G Xi (s)0.1s1s( s 4)100101s(s10)(s 4)10011s( s4)0.1s1僅 N(s) 作用時， G N (s)s( s4)s10110s( s10)(s 4)10014)0.1s1s(s有效輸入值： X i (t )tXi ( s)1s2干擾輸入值： n(t )0.5N ( s)0.5s穩(wěn)態(tài)誤差值運用終值定理求解：esslim s E1 (s)lim s11100s100.522s(s10)( s4)100s( s10)( s4) 100ss0s0ss1s(s 10)( s 4)0.5s5lims0.35s(s 10)(s 4) 100s 0

12、系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為0.354、解：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以化為G( s)25(0.1s1)s2 ( 0.2s1)其頻率特性為G( j25(0.1 j1)1)( j )2 (0.2 j該系統(tǒng)由一個比例環(huán)節(jié) （比例系數(shù)為 k=25），兩個積分環(huán)節(jié)、 一個一階慣性環(huán)節(jié) （ 1=1/0.2=5s-1 ）和一個一階微分環(huán)節(jié)（ 2=1/0.1=10s -1 ）組成，因此，其Bode 圖如圖中實線所示。五、應(yīng)用題 （本題共1 小題，每小題10 分，共 10 分）1、解：GK (s)9H (s)1s(s1)9GB( s)s(s1)99s2s91s(s1)顯然，該系統(tǒng)為一簡單的二階系統(tǒng)，其中n 3s 1 ;1 ，即它是一個二階欠阻尼系統(tǒng)。6dn 1231(1 ) 2 s 12.958s 1n 3 10.566arctan(d )arctan