机械工程控制基础试卷

浙江省2002年1月机械工程控制基础试题

课程代码：02240

一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。

每小题1分，共30分)

1.当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为( B ) A.最优控制 B.系统辩识 C.系统校正 D.自适应控制 2.反馈控制系统是指系统中有( A ) A.反馈回路 B.惯性环节 C.积分环节 D.PID调节器 3.( A )=

1

,(a为常数)。 sa

A. L［e－at］ C. L［e－(t－a)］ 4.L［t2e2t］=(B )

1

A.

(s2)3

2

C. 3

(s2)5.若F(s)= A. 4 C. 0

B. L［eat］ D. L［e－(t+a)］ B. D.

1

a(sa)2s

3

4

，则Limf(t)=( B )

t02s1

B. 2 D. ∞

6.已知f(t)=eat,(a为实数)，则L［f(t)dt］=( C )



t

A. C.

a sa

B. D.

1

a(sa)1

a(sa)

1

s(sa)

30

7.f(t)= A. C.

t2

，则L［f(t)］=( C ) t2

3 s

B. D.

12se s

32s

e s32se s

0(t)2x0(t)x0(t)xi(t),它是( C ) x8.某系统的微分方程为5

A.线性系统 B.线性定常系统

C.非线性系统 D.非线性时变系统 9.某环节的传递函数为G(s)=e－2s，它是( B ) A.比例环节 B.延时环节 C.惯性环节 D.微分环节

10.图示系统的传递函数为( B ) A. B.

1

RCs1RCs

RCs1RCs1

RCs

C. RCs+1 D.

11.二阶系统的传递函数为G(s)= A. 10 12.一阶系统 A.

K T

34ss100

2

,其无阻尼固有频率ωn是( B ) C. 2.5

D. 25

B. 5

K

的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为( C ) 1Ts

B. KT C. 

KT

2

D.

KT

2

13.某系统的传递函数G(s)= A.

1Kt/Te T

K

,则其单位阶跃响应函数为( B ) Ts1

B.

Kt/Te T

C. K(1－e－t/T)

D. (1－e－Kt/T)

14.图示系统称为( D )型系统。 A. 0 B. Ⅰ C. Ⅱ D. Ⅲ

τ

15.延时环节G(s)=e－s的相频特性∠G(jω)等于( B ) A. τω B. –τω C.９０° D.１８０° 16.对数幅频特性的渐近线如图所示， 它对应的传递函数G(s)为D ) A. 1+Ts C.

1 Ts

B.

1

1Ts

D. (1+Ts)2

17.图示对应的环节为( C ) A. Ts B.

1

1Ts1 Ts

C. 1+Ts D.

18.设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，则此系统稳定的τ值范围为( B ) A. τ>0 B. 014 D. τ

20.若系统的Bode图在ω=5处出现 转折(如图所示)，这说明系统中有 ( D )环节。 A. 5s+1 B. (5s+1)2

1

C. 0.2s+1 D.

(0.2s1)221.某系统的传递函数为G(s)=

(s7)(s2)

,其零、极点是( D )

(4s1)(s3)

A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2 B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3 C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3 D.零点s=－7,s=2;极点s=－0.25,s=3

3(s2)

22.一系统的开环传递函数为,则系统的开环增益和型次依次为( C )

s(2s3)(s5) A. 0.4，Ⅰ

B. 0.4，Ⅱ C. 3，Ⅰ D. 3，Ⅱ

K

23.已知系统的传递函数G(s)=ets，其幅频特性｜G(jω)｜应为( D )

1Ts A.

K

e 1T

K21T22

e

B.

K

e 1T

K1T

2

2

C. D.

24.二阶系统的阻尼比ζ，等于( C ) A.系统的粘性阻尼系数

B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比 C.系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比 D.系统粘性阻尼系数的倒数

25.设ωc为幅值穿越(交界)频率，φ(ωc)为开环频率特性幅值为1时的相位角，则相位裕度为( C ) A. 180°－φ(ωc) B. φ(ωc) C. 180°+φ(ωc) D. 90°+φ(ωc)

4

26.单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为( )

s(s5) A.

10 4

5 4

4 5

B.

1

C. D. 0

27.二阶系统的传递函数为G(s)=

s22ns2n

,在0＜ζ＜

2

时，其无阻尼固有频率ωn与谐振频率ωr2

的关系为( ) A. ωnωr D. 两者无关 28.串联相位滞后校正通常用于( ) A.提高系统的快速性 B.提高系统的稳态精度 C.减少系统的阻尼 D.减少系统的固有频率

29.下列串联校正装置的传递函数中，能在频率ωc=4处提供最大相位超前角的是( ) A.

4s1

s1

B.

s1

4s1

C.

01.s1

0.625s1

D.

0.625s1

01.s1

30.从某系统的Bode图上，已知其剪切频率ωc≈40，则下列串联校正装置的传递函数中能在基本保持原系

统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是(

)

A.

0.004s1

0.04s1

B.

0.4s1

4s1

C.

4s1

10s1

D.

4s1

0.4s1

二、填空题(每小题2分，共10分)

1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、__输入_____和_开环传递函数______有关。

K32

2.一个单位反馈系统的前向传递函数为3，则该闭环系统的特征方程为S+5S+4S_______开环

s5s24s增益为__K_____。

3.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、无阻尼固有频率_______和_输入量______有关。 4.极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于Bode图上的____0分贝线___；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的_-180度线______。 5.系统传递函数只与_固有特性______有关，与_输入输出_____无关。 三、简答题(共16分)

2

1.(4分)已知系统的传递函数为2，求系统的脉冲响应表达式。

s4s3

1t

2t

脉冲输入的拉氏变换为1则输出为传递函数 2e2.(4分)已知单位反馈系统的开环传递函数为为多少?

I 型系统 单位阶跃输入的拉氏变化为

-2e

K

，试问该系统为几型系统?系统的单位阶跃响应稳态值

s(7s1)

1

辐频为0 S

3.(4分)已知二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如下，如果将阻尼比ζ增大(但不超过1)，请用文字和图形定性说明其单位阶跃响应的变化。

振荡会越来越大趋于不稳定

4.(4分)已知各系统的零点(o)、极点(x)分布分别如图所示，请问各个系统是否有非主导极点，若有请在图上标出。

四、计算题(本大题共6小题，共44分)

1

1.(7分)用极坐标表示系统2的频率特性(要求在ω→∞、ω=0、ω=ωn等点准确表示，其余定性

4s2s1画出)。

2.(7分)求如下系统R(s)对C(s)的传递函数，并在图上标出反馈通道、顺馈通道。

3.(6分)已知系统的调节器为

G0(s)

(T3s1)(T4s1)

,T3、T40

s

问是否可以称其为PID调节器，请说明理由。

4.(8分)求如图所示机械网络的传递函数，其中X为输入位移，Y为输出位移。

4

5.(10分)已知单位反馈闭环系统的开环传递函数为，请绘出频率特性对数坐标图(Bode

s(01.s1)(0.01s1)图)，并据图评价系统的稳定性、动态性能和静态性能(要说明理由)。

6.(6分)请写出超前校正装置的传递函数，如果将它用于串联校正，可以改善系统什么性能?

浙江省2002年1月机械工程控制基础试题参考答案

课程代码：02240

一、单项选择题(每小题1分，共30分)

1.B 2.A 3.A 4.B 5.B 6.C 7.C 8.C 9.B 10.B 11.B 12.C 13.C 14.B

15.B

16.D 17.C 18.B 19.D 20.D 21.D 22.A 23.D 24.C 25.C 26.A 27.C 28.B 29.D 30.B 二、填空题(每小题2分，共10分)

1.型次 输入信号

2.s3+5s2+4s+K=0，

K4

3.误差带 无阻尼固有频率 4.0分贝线 －180°线 5.本身参数和结构 输入 三、简答题(共16分)

1.211s24s3s1

s3

g(t)=e－t－e－3t,t≥0 2.Ⅰ型；稳态值等于1

3.上升时间 变大；超调量减少； 调节时间减小(大体上)；

4.

无非主导极点；

非主导极点； 四、计算题(共44分)

1.ω→∞点 ω=0点 ωn=0.5点



曲线大体对

2.

C(s)G(G0R(s)Gf)

1

G 0G

非主导极点

3.(6分)

G0(s)=(T3+T4)+T3T4s+1/s

G0(s)由比例部分(T3+T4)、微分部分T3T4s及积分部分1/s相加而成 4.(8分)

y)Ky=0 B(xG(s)=5.

Ts

，T=B/k Ts1

开环传递函数在复半平面无极点，据图相位裕度为正，幅值裕度分贝数为正，根据乃奎斯特判据，系统稳定。系统为Ⅰ型，具有良好的静态性能。相位裕度约为60度，具有良好的动态性能。 6.G0(s)=K

Ts1Ts1

,1

可增加相位裕度，调整频带宽度。