2023年自考類機(jī)電一體化自考機(jī)械工程控制基礎(chǔ)歷年高頻考題帶答案難題附詳解

2023年自考類機(jī)電一體化自考機(jī)械工程控制基礎(chǔ)歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.歷年考點(diǎn)試題參考題庫(kù)(共50題)1.對(duì)于二階系統(tǒng)的超調(diào)量Mp，以下說(shuō)法正確的是______A.只與阻尼比ζ有關(guān)B.只與固有頻率ωn有關(guān)C.與阻尼比ζ無(wú)關(guān)D.與ζ和ωn相關(guān)2.已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為則其在單位階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差為______。3.系統(tǒng)在何種情況下采用相位超前校正、相位滯后校正和相位滯后一超前校正?為什么?4.正弦函數(shù)sin2t的拉氏變換為______

A．

B．

C．

D．5.在時(shí)域分析法中，常采用的典型輸入信號(hào)有______、階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)和加速度函數(shù)等。6.系統(tǒng)增益調(diào)整中，若減小開環(huán)增益，可使系統(tǒng)的穩(wěn)定性______(填“提高”或“降低”)。7.已知單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為試求參數(shù)K的取值范圍以滿足下面的指標(biāo)：當(dāng)輸入r(t)=t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess≤0.02。8.設(shè)系統(tǒng)的特征方程為

s4+4s3+2s2+6s+2=0

試用勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9.傳遞函數(shù)的極點(diǎn)是______A.-2，-3B.2，3C.-3D.-210.設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=1+0.3s，其______A.奈奎斯特曲線是一條與虛軸平行的直線，所以閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的B.奈奎斯特曲線是一條與實(shí)軸平行的直線，所以閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的C.奈奎斯特曲線是一條與虛軸平行的直線，所以閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的D.奈奎斯特曲線是一條與實(shí)軸平行的直線，所以閉環(huán)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的11.反饋校正與串聯(lián)校正相比，所具有的突出優(yōu)點(diǎn)是什么?12.穩(wěn)定系統(tǒng)的全部特征根si均應(yīng)在復(fù)平面的______A.上半平面B.下半平面C.左半平面D.右半平面13.二階微分環(huán)節(jié)與振蕩環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻曲線對(duì)稱于______。14.的拉氏反變換為______

A．

B．

C．

D．15.線性系統(tǒng)總的穩(wěn)態(tài)誤差主要來(lái)源是______。16.若系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的所有零點(diǎn)和極點(diǎn)均在[s]平面的______時(shí)，則該系統(tǒng)稱為最小相位系統(tǒng)。17.系統(tǒng)從一種穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間稱為______。18.若最小相位系統(tǒng)的伯德圖在ω=5處出現(xiàn)轉(zhuǎn)折(如圖所示)，這說(shuō)明系統(tǒng)中有______環(huán)節(jié)。

A．5s+1

B．

C．

D．19.n個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián)，其總的傳遞函數(shù)等于各并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的______。20.系統(tǒng)的奈奎斯特圖為______

A．

B．

C．

D．21.開環(huán)控制系統(tǒng)是指______對(duì)系統(tǒng)沒有控制作用。A.系統(tǒng)輸入量B.系統(tǒng)輸出量C.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)D.系統(tǒng)的干擾22.二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)中，當(dāng)阻尼比為零時(shí)，其振蕩特性為______。23.一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為當(dāng)輸入r(t)=2sin4t時(shí)，則其穩(wěn)態(tài)輸出的幅值為______

A．

B．

C．2

D．424.當(dāng)輸入與輸出已知而系統(tǒng)尚未構(gòu)建時(shí)，要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)使系統(tǒng)在該輸入條件下盡可能符合給定的最佳要求，此類問題即______。25.負(fù)反饋指反饋回去的信號(hào)與原系統(tǒng)的輸入信號(hào)相位相差______。26.控制系統(tǒng)中一階系統(tǒng)是指______A.具有時(shí)間常數(shù)B.具有系統(tǒng)增益C.能用方塊圖描述D.能用一階微分方程描述27.串聯(lián)相位超前校正對(duì)系統(tǒng)性能的改善體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面?28.一系統(tǒng)在擾動(dòng)作用下的誤差函數(shù)為，則系統(tǒng)由擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差essN等于______

A．

B．0

C．

D．∞29.在復(fù)數(shù)域中描述一個(gè)系統(tǒng)輸入和輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)模型是傳遞函數(shù)，而在時(shí)域中描述一個(gè)系統(tǒng)的輸入和輸出的動(dòng)態(tài)因果關(guān)系的數(shù)學(xué)工具是系統(tǒng)的______。30.簡(jiǎn)述脈沖響應(yīng)函數(shù)的定義。31.某系統(tǒng)如圖下所示，試用勞斯穩(wěn)定性判斷該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

32.設(shè)系統(tǒng)框圖如下圖所示，試用框圖的簡(jiǎn)化法求

33.簡(jiǎn)述勞斯穩(wěn)定性判據(jù)的內(nèi)容。34.已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，當(dāng)輸入信號(hào)r(t)=2+4t+t2時(shí)，試求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。35.當(dāng)?shù)湫偷亩A系統(tǒng)含有零點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)______A.僅與二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分布有關(guān)B.與二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分布無(wú)關(guān)C.不僅與二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分布有關(guān)，還與零點(diǎn)的分布有關(guān)D.不僅與二階系統(tǒng)的極點(diǎn)分布有關(guān)，還與零點(diǎn)和極點(diǎn)的相對(duì)位置有關(guān)36.簡(jiǎn)述穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性的概念。37.設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)基于以下幾個(gè)要求：______性和______性，以及______性。38.下列系統(tǒng)中，最小相位系統(tǒng)是______

A．

B．

C．

D．39.什么是數(shù)學(xué)模型?40.傳遞函數(shù)的主要特點(diǎn)是什么?41.如何描述二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線上各瞬態(tài)性能指標(biāo)的含義?42.系統(tǒng)的頻率特性和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)有密切的聯(lián)系，令G(s)中的s=______，當(dāng)ω從0→∞范圍變化時(shí)，就可求出系統(tǒng)的頻率特性。43.Mp表征了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，td、tr及tp表征了系統(tǒng)的______。44.以對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示的頻率特性圖又稱為______，它由______圖和______圖組成。45.系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為g(t)=3e-0.2t，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為______

A．

B．

C．

D．46.當(dāng)系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)到最后狀態(tài)的響應(yīng)過程稱為______A.瞬態(tài)響應(yīng)B.脈沖響應(yīng)C.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)D.頻率響應(yīng)47.已知系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的奈奎斯特圖如下圖所示，則該系統(tǒng)的型次為______

A.0型B.Ⅰ型C.Ⅱ型D.無(wú)法確定48.控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)控制作用的影響是______A.開環(huán)閉環(huán)都有B.開環(huán)閉環(huán)都沒有C.閉環(huán)有D.開環(huán)有49.若函數(shù)f(t)的拉氏變換為，則f(0+)=______。50.系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的指標(biāo)有哪些?針對(duì)最小相位系統(tǒng)如何由此判斷系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性?第1卷參考答案一.歷年考點(diǎn)試題參考題庫(kù)1.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為二階系統(tǒng)的超調(diào)量Mp。

[解析]由于二階系統(tǒng)的超調(diào)量Mp=，故Mp只與系統(tǒng)的阻尼比ζ有關(guān)。2.參考答案：03.參考答案：相位超前校正主要用于穩(wěn)態(tài)精度已經(jīng)滿足要求，噪聲信號(hào)較小，但動(dòng)態(tài)性能不能滿足要求的系統(tǒng)。這是由于超前校正環(huán)節(jié)增大了相位裕量和頻寬，而頻寬的增大意味著調(diào)整時(shí)間的減少，響應(yīng)速度的加快，但是系統(tǒng)對(duì)噪聲信號(hào)更加敏感。

相位滯后校正主要用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。這是由于滯后校正環(huán)節(jié)使系統(tǒng)高頻段增益衰減，頻寬減小，從而改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度。

相位滯后一超前校正主要用于既要提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，又要改善系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)的系統(tǒng)。這是由于超前校正的效果是使系統(tǒng)頻寬增加，提高時(shí)間響應(yīng)速度，但對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差影響較?。欢鴾笮Ｕ齽t可以提高穩(wěn)態(tài)性能，但使系統(tǒng)頻寬減小，對(duì)時(shí)間響應(yīng)減慢。4.參考答案：B[解析]正弦函數(shù)sinωt對(duì)應(yīng)的拉氏變換為，則sin2t的拉氏變換為。5.參考答案：脈沖函數(shù)6.參考答案：提高7.參考答案：由開環(huán)傳遞函數(shù)知系統(tǒng)為Ⅰ型系統(tǒng)。

當(dāng)r(t)=t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為

故開環(huán)增益應(yīng)取K≥50。8.參考答案：列出勞斯數(shù)列

根據(jù)勞斯穩(wěn)定性判據(jù)，勞斯數(shù)列中第一列元素符號(hào)變化兩次，說(shuō)明系統(tǒng)有兩個(gè)不穩(wěn)定根存在，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。9.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為傳遞函的極點(diǎn)。

[解析]使分母等于零的點(diǎn)即為傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。故的極點(diǎn)即為s2+5s+6=(s+2)(s+3)=0的解，求解得s1=-2，s2=-3，故選A，切勿把分母s+2與分子約分。10.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)是典型環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖及奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)。

[解析]G(jω)=1+j0.3ω是一階微分環(huán)節(jié)，它的奈奎斯特曲線是平行于虛軸的直線，其不包圍(-1，j0)點(diǎn)，并且此開環(huán)傳遞函數(shù)無(wú)極點(diǎn)在[s]右半平面，故相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。11.參考答案：反饋校正比串聯(lián)校正更有其突出的優(yōu)點(diǎn)：利用反饋能有效地改善被包圍環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)，甚至在一定條件下能用反饋校正環(huán)節(jié)完全取代被包圍環(huán)節(jié)，從而大大減弱這部分環(huán)節(jié)由于特性參數(shù)變化及各種干擾給系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響。12.參考答案：C13.參考答案：零分貝線14.參考答案：D[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為拉氏反變換的部分分式法中F(s)無(wú)重極點(diǎn)的情況。[解析]

15.參考答案：系統(tǒng)輸入信號(hào)的誤差和擾動(dòng)信號(hào)的誤差16.參考答案：左半平面17.參考答案：調(diào)整時(shí)間18.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為用伯德圖估計(jì)最小相位系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。[解析]此題中ω=5處斜率又增加了-20dB/dec，故系統(tǒng)含有19.參考答案：代數(shù)和20.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為非最小相位系統(tǒng)奈奎斯特圖的畫法。[解析]由于和G(s)=的幅頻特性相同(即G(jω)的實(shí)部相同)，相頻特性(即G(jω)的虛部)的符號(hào)相反。又由慣性環(huán)節(jié)的奈奎斯特圖可知，本題應(yīng)選B。21.參考答案：B[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為開環(huán)控制系統(tǒng)的定義。

[解析]開環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)輸出量對(duì)系統(tǒng)沒有控制作用的系統(tǒng)，即系統(tǒng)中無(wú)反饋回路。22.參考答案：等幅振蕩23.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為由頻率特性求系統(tǒng)的幅值。[解析]由頻率特性的幅值|G(jω)|=(B為系統(tǒng)輸出幅值，A為系統(tǒng)輸入幅值)，即由題知，A=2，ω=4，將其代入可得24.參考答案：最優(yōu)設(shè)計(jì)25.參考答案：180°26.參考答案：D[解析]能用一階微分方程描述的系統(tǒng)稱為一階系統(tǒng)。27.參考答案：串聯(lián)相位超前校正是對(duì)原系統(tǒng)在中頻段的頻率特性實(shí)施校正，它對(duì)系統(tǒng)性能的改善體現(xiàn)在以下兩方面：

(1)由于+20dB/dec的環(huán)節(jié)可加大系統(tǒng)的幅值穿越頻率ωc，所以它可提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

(2)由于其相位超前的特點(diǎn)，它使原系統(tǒng)的相位裕量增加，所以可提高其相對(duì)穩(wěn)定性。28.參考答案：C[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為系統(tǒng)由擾動(dòng)作用引起的穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。[解析]由題知，29.參考答案：脈沖響應(yīng)函數(shù)30.參考答案：當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)受到一個(gè)單位脈沖激勵(lì)(輸入)時(shí)，它所產(chǎn)生的反應(yīng)或響應(yīng)(輸出)定義為脈沖響應(yīng)函數(shù)。31.參考答案：該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

系統(tǒng)的特征方程為：s3+10s2+4s+4=0

其勞斯數(shù)列如下：

因?yàn)樘卣鞣匠痰娜肯禂?shù)符號(hào)相同，并且勞斯數(shù)列的第一列的所有各項(xiàng)為正，符合勞斯判據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定的必要且充分條件，所以，系統(tǒng)穩(wěn)定。32.參考答案：框圖簡(jiǎn)化過程如下所示：

故33.參考答案：勞斯穩(wěn)定判據(jù)可陳述如下：系統(tǒng)穩(wěn)定的必要且充分的條件是其特征方程的全部系數(shù)符號(hào)相同，并且其勞斯數(shù)列的第一列的所有各項(xiàng)全部為正，否則，系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果勞斯數(shù)列的第一列中發(fā)生符號(hào)變化，則其符號(hào)變化的次數(shù)就是其不穩(wěn)定根的數(shù)目。34.參考答案：解：將系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化得，

可知系統(tǒng)K=2，λ=1，即系統(tǒng)為Ⅰ型系統(tǒng)。由于輸入信號(hào)是由階躍、斜坡和加速度信號(hào)組成的復(fù)合信號(hào)，根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，系統(tǒng)總誤差為各個(gè)信號(hào)單獨(dú)作用下的誤差之和。因此所求誤差為35.參考答案：D36.參考答案：穩(wěn)定性的定義是：系統(tǒng)在受到外界干擾作用時(shí)，其被控制量將偏離平衡位置，當(dāng)這個(gè)干擾作用去除后，若系統(tǒng)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能夠恢復(fù)到其原來(lái)的平衡狀態(tài)或者趨于一個(gè)給定的新的平衡狀態(tài)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)對(duì)干擾的瞬態(tài)響應(yīng)隨時(shí)間的推移而不斷擴(kuò)大或發(fā)生持續(xù)振蕩，也就是一般所謂的“自激振動(dòng)”，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。37.參考答案：穩(wěn)定性準(zhǔn)確性快速性38.參考答案：D39.參考答案：數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。建立數(shù)學(xué)模型是分析、研究一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特性的前提。一個(gè)合理的數(shù)學(xué)模型應(yīng)以最簡(jiǎn)化的形式準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。40.參考答案：①傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)特性，只與本身參數(shù)和結(jié)構(gòu)有關(guān)，與外界輸入無(wú)關(guān)；

②對(duì)于物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，傳遞函數(shù)分母中s的階數(shù)必不小于分子中s的階數(shù)；

③傳遞函數(shù)不說(shuō)明系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，不同的物理結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，只要它們的動(dòng)態(tài)特性相同，其傳遞函數(shù)相同。41.參考答案：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的各性能指標(biāo)如下圖所示。

(1)延遲時(shí)間td：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)c(t)第一次達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值的50%所需要的時(shí)間。

(2)上升時(shí)間tr：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)c(t)第一次從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%(通常用于過阻尼系統(tǒng))，或從0上升到100%所需要的時(shí)間(通常用于欠阻尼系統(tǒng))。

(3)峰值時(shí)間tp：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)c(t)超過其穩(wěn)態(tài)值而達(dá)到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間。

(4)超調(diào)量Mp：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)c(t)第一次越過穩(wěn)態(tài)值并達(dá)到峰值時(shí)，對(duì)穩(wěn)態(tài)值的偏差與穩(wěn)態(tài)值之比的百分?jǐn)?shù)。

(5)調(diào)整時(shí)間ts：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)值之差進(jìn)入允許的誤差范圍所需的時(shí)間。允許的誤差用達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，通常為5%或2%。42.參考答案：jω43.參考答案：靈敏性44.參考答案：伯德圖對(duì)數(shù)幅頻對(duì)數(shù)相頻45.參考答案：A[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為單位脈沖函數(shù)的象函數(shù)就是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。[解析]由題知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為46.參考答案：A[解析]當(dāng)系統(tǒng)受到外加作用激勵(lì)后，從初始狀態(tài)到最后狀態(tài)的響應(yīng)過程稱為瞬態(tài)響應(yīng)。47.參考答案：C[考點(diǎn)]本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為系統(tǒng)的奈奎斯特圖的起始點(diǎn)與系統(tǒng)型次的關(guān)系。[解析]當(dāng)ω=0時(shí)，奈奎斯特曲線起始點(diǎn)取決于系統(tǒng)的型次。即當(dāng)ω=0時(shí)，0型系統(tǒng)(λ=0)，|G(jω)|=K，∠G(jω)=0°，起始