機(jī)械控制工程基礎(chǔ)- 試題及答案 共2套

第2頁(yè)共3頁(yè)第1頁(yè)共3頁(yè)系（部）：出題教師：系（部）主任：第1頁(yè)共3頁(yè)裝訂線(xiàn)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：考試科目：裝訂線(xiàn)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：考試時(shí)間：100分鐘試卷總分：100分考試形式：閉卷題號(hào)一二三四五六七總分得分評(píng)卷教師一、選擇題（每小題3分，總計(jì)15分）下面（D）選項(xiàng)不是對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求。A.準(zhǔn)確性B.穩(wěn)定性C.快速性D.收斂性2.系統(tǒng)的微分方程為，在輸入信號(hào)的作用下，系統(tǒng)的響應(yīng)為（B）。A.B.C.D.3.單位反饋系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為，在信號(hào)的作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為(C)。A.ess=0.1B.ess=0.4C.ess=1.6D.ess=2.54.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其幅頻特性為（A）。A.B.C.D.5.已知系統(tǒng)的奈奎斯特曲線(xiàn)如圖，要滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，則開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)分布在S平面右邊的極點(diǎn)數(shù)為（C）。A.P=0B.P=1C.P=2D.P=3二、（10分）已知系統(tǒng)方框圖如圖所示，利用方框圖化簡(jiǎn)方法求出閉環(huán)傳遞函數(shù)。（要求：寫(xiě)出化簡(jiǎn)方框圖的主要步驟）解：三、（15分）位置隨動(dòng)系統(tǒng)方框圖如圖，要求系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量，求（1）系統(tǒng)的阻尼比；（2）求微分反饋的時(shí)間常數(shù)τ；（3）當(dāng)滿(mǎn)足2%誤差時(shí)，系統(tǒng)是否能在5秒內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)？Xo(s)Xo(s)Xi(s)解：（１）（2），（3）能在5秒內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。四、（15分）某伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)方框圖如圖所示，如果調(diào)速系數(shù)，測(cè)速反饋系數(shù)，(1)求擾動(dòng)力矩n(t)單獨(dú)作用下的傳遞函數(shù)Gn(s)；(2)求當(dāng)輸入力矩為R(t)=t，擾動(dòng)力矩n(t)=t時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。C(s)C(s)R(s)N(s)kc(1)（2）令，I型系統(tǒng)，令，五、（15分）已知系統(tǒng)方框圖如圖所示，求：（1）滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍；（10）（2）當(dāng)給定單位斜坡輸入時(shí)，求k＝50時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（5分）Xo(s)Xo(s)Xi(s)解：（1）閉環(huán)傳遞函數(shù)為 閉環(huán)特征方程為：勞斯數(shù)列：解得：k>1.4（2）單位反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：一型系統(tǒng)ess＝1/k＝1/300六、（10分）已知某機(jī)器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)方框圖如下圖所示，試在所給的對(duì)數(shù)坐標(biāo)中繪出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性圖（給出必要的計(jì)算過(guò)程）。開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為七、（20分）已知某系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伯德圖如圖所示：（1）求出該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)；（7分）（2）在圖中標(biāo)出剪切頻率，相位穿越頻率，相位裕量和幅值裕量，并讀出或計(jì)算出各自的值；（6分）（3）設(shè)計(jì)相位超前校正環(huán)節(jié)，使得相位裕量大于30度。（7分）解：（1）由題知，開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(xiàn)斜率依次為-20→-40→-60，故系統(tǒng)含比例環(huán)節(jié)、1個(gè)積分環(huán)節(jié)、2個(gè)慣性環(huán)節(jié)，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為低頻段過(guò)（1，38）,所以20lgK=38，得K=80；，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為（2）如圖所示=20；=30，=9°，=8dB（3）最大相位超前量，求出系數(shù)令，由求出。裝訂線(xiàn)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：考試科目：裝訂線(xiàn)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：考試時(shí)間：100分鐘試卷總分：100分考試形式：閉卷題號(hào)一二三四五六總分得分評(píng)卷教師選擇題（每小題3分，總計(jì)15分）所謂反饋是將系統(tǒng)的（A）全部或部分返送回系統(tǒng)的（A）端，并與輸入信號(hào)共同作用于系統(tǒng)的過(guò)程。A.輸出，輸入B.輸入，輸出C.輸出，輸出D.輸入，輸入2.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則極點(diǎn)是(C)。A.s1=0,s2=10B.s1=0,s2=-10C.s1=-5,s2=-2D.s1=5,s2=23.系統(tǒng)在單位階躍輸入xi(t)=1的作用下，階躍響應(yīng)為，則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為（B）。A.B.C.D.4.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其幅頻特性為（D）。A.B.C.D.5.已知系統(tǒng)的奈奎斯特曲線(xiàn)如圖，要滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，則開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)極點(diǎn)分布在S平面右邊的極點(diǎn)數(shù)為（C）A.P=0B.P=1C.P=2D.P=3二、（10分）已知系統(tǒng)方框圖如圖所示，利用方框圖化簡(jiǎn)規(guī)則求出閉環(huán)傳遞函數(shù)。（要求：寫(xiě)出化簡(jiǎn)方框圖的步驟）解：三、（15分）角度隨動(dòng)系統(tǒng)如圖所示，其中伺服電機(jī)的時(shí)間常數(shù)為T(mén)=0.5s，系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量Mp=20%，求（1）系統(tǒng)的阻尼比；（2）求開(kāi)環(huán)增益k；（3）求滿(mǎn)足2%誤差的響應(yīng)時(shí)間ts。解：（１），，（2）四、（15分）系統(tǒng)方框圖如圖所示，在的作用下，求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。解：令擾動(dòng)輸入為0I型系統(tǒng)，單位速度輸入，(2)令給定輸入為0（3）（2分）五、（15分）單位反饋系統(tǒng)如圖所示，其中wn=9(rad/s)，ξ=0.2，求：（1）滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍；（2）在滿(mǎn)足提問(wèn)（1）的條件下，再次確定k的取值范圍，使得該系統(tǒng)在xi(t)=t

的輸入下，穩(wěn)態(tài)誤差ess≤0.8。Xo(s)Xo(s)Xi(s)解：（1）閉環(huán)傳遞函數(shù)為 帶入wn=9(rad/s)，ξ=0.2，閉環(huán)特征方程為：勞斯數(shù)列：解得：?jiǎn)挝凰俣容斎耄琁型系統(tǒng)，六、（10分）最小相位系統(tǒng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線(xiàn)如圖所示