1、机械工程控制基础复习题 第一章 绪论 1、以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统，其精度比较（ ）。 A开环高 B.闭环高 C.相差不多 D. 一样高 1、系统的输出信号对控制作用的影响（ ）。 A开环有 B.闭环有 C.都没有 D.都有 1、对于系统抗干扰能力（ ）。 A开环强 B.闭环强 C.都强 D.都不强 1、下列 不属于 按输入量的变化规律分类 的是（ ） 。 A 恒值控制系统 B.计算机控制系统 C. 随动控制系统 D. 程序控制系统 1、 按照系统传输信号的 类型可分成（ ）。 A 定常系统 和时变系统 B. 离散控制系统 和 连续控制系统 C. 线性系统 和非 线性系统 D.
2、恒值系统 和 程序控制系统 1按照控制系统是否设有反馈作用来进行分类，可分为 _ _和 _ _。 答案：开环控制系统 闭环控制系统 1对一个自动控制系统的最基本要求是 ，也即 是系统工作的首要条件。 答案：稳定 稳定性 1对控制系统性能的基本要求一般可归结为 稳定性、 _和 _。 答案：快速性 准确性 1、控制论的中心思想是，通过 ， 和反馈来进行控制。 答案：信息的传递 加工处理 1 什么是反馈 (包括正反馈和负反馈 )?根据反馈的有无，可将控制系统如何分类？ 答案： （ 1）反馈是指输出量通过适当的检测装置将信号全部或一部分返回输入端，使之与输入量进行比较。如果反馈信号与系统 的输入信号的
3、方向相反，则称为负反馈；如果反馈信号与系统的输入信号的方向相同，则称为正反馈。 （ 2）根据反馈的有无，可将控制系统分为 开环控制系统和闭环控制系统。 1.何为闭环控制系统 ?其最主要的优点是什么？ 答案： 闭环控制系统就是反馈控制系统，即输出量对控制作用有影响的系统。 其最主要的优点是能实现自我调节，不断修正偏差，抗干扰能力强。 1简述“自动控制”和“系统”的基本概念。 答案： （ 1）所谓“自动控制”就是在没有人直接参与的情况下，采用控制装置使被控对象的某些物理量在一定精度范围内按照给定的规律变化。 （ 2）所谓“系统”，即具有某一特定功能的整体。 1. 试述一个典型的闭环控制系统的基本组
4、成。 答案： 一个典型的闭环控制系统应该包括反馈元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正元件等。 第二章 控制系统的数学模型 2单位速度信号、单位抛物线信号分别是（ ）阶信号。 A 1、 2 B.2、 3 C.1、 3 D. 3、 2 2 线性定常系统的传递函数与（ ）有关。 A. 本身的结构、参数 B. 初始条件 C. 本身的结构、参数与外作用信号 D.外作用信号 2. 常用函数 1(t)拉氏变换式 L 1(t)为 ( )。 A s B s1C2s1D 1 2对典型二阶系统，下列说法 不正确 的是（ ）。 A 系统临界阻尼状态的响应速度比过阻尼的要快 ； B 系统欠阻尼状态的响应速
5、度比临界阻尼的要快 ； C 临界阻尼状态和过阻尼状态的超调量不为零 ； D 系统的超调量仅与阻尼比有关 2振荡环节的传递函数是 ( )。 A s B s+1 C2nn22ns2s D s1 2已知单位负反馈系统的开环传递函数为 2 21() 6 100sGs ss ，则该系统的闭环特征方程为 ( )。 A、 2 6 100 0ss B、 2( 6 1 0 0 ) ( 2 1 ) 0s s s C、 2 6 100 1 0ss D、与是否为单位反馈系统有关 2 适合应用传递函数描述的系统是：（ ）。 A单输入 单输出的线性定常系统； B单输入，单输出的线性时变系统； C单输入，单输出的定常系统；
6、 D非线性系统。 2 错误 !未找到引用源。 的拉氏反变换 f(t)为（ ）。 A 1 e-t B 1 et C 1 e-2t D e-t 2 标准二阶系统的单位阶跃响应如 下 图所示，请指出 的范围： ( )。 A 01，过阻尼情况，其单位阶跃响应与临界阻尼情况类似，呈现单调上升的性质，无超调，无振荡，但响应时间比临界阻尼情况长。 2、当单位负反馈系统开环传递函数为a)-s(s 1bs(s) G， 错误 !未找到引用源。 其中 a、 b 均为大于零的常数，试问要保证系统稳定，则 a、 b 应满足什么条件？ 答案：根据劳斯稳定判据， 要保证系统稳定，则 a、 b 应满足 ab。 2、已知象函数
7、3)(s1)s (s 2s)s(F 2 ， 试对其进行拉氏反变换。 答案：3s csc1s c1)(s c)s(F 43122 21)31)(1( 213)(s1)s ( s 2s1)(slimc 221sIV2 43)3( )3)(2()3(lim3)(s1)s ( s 2s1)(sdsdlimc 221221sIV1 ss ssssss323)(s1)s ( s 2ss.limc 20s3 1213)(s1)s ( s 2s3 ) .(slimc 2-3s4 3s 1.121s1.321s 1.431)(s 1.21)s(F 2 3ttt e12132e43te21)t(f 2、试化简下图
8、所示系统的框图，求出系统的传递函数)s(R )s(C)s(G 答案： 先将方 框 G2和 H1简化，得到如下系统框图： 再将左边第一个相加点后移至第二个相加点处，得到如下系统框图： 所以，系统的传递函数为： )s(H)s(G)s(G)s(H)s(G )s(G)s(G)s(G)s(G 22112 3121 2、 RLC 电路如下图所示，试求出系统零初始条件下的)s(U )s(U)s(G oi。 答案： 由图可知，该电路为典型的 RLC 串联电路，根据 KVL 定理，可得相应的微分方程如下： )()()()( tututRC utL C u iooo 在零初始条件下，对微分方程两边同时进行拉斯变换
9、可得： )s(U)s(U)s(R C s u U)s(UL C s iooo 2 从而可得系统的传递函数为： 112 RCsL C s)s(U )s(U)s(G oi2. 用复数阻抗法求下图所示 RC 串联电路的传递函数 UO(s)/Ui(s)。 答案： UO(s)/Ui(s)=1/(sc)/R+1/(sc)=1/(sRC+1) 2.电路的微分方程为 )()()( tutudt tduRCioo ，求此电路的传递函数 UO(s)/Ui(s)。 答案：等式两边同时进行拉氏变换得： SRCU0(S)+U0(S)=Ui(S)，故 传递函数为 U0(S)/ Ui(S)=1/(sRC+1) 2.试化简下
10、图所示系统的框图，并求系统传递函数 C(s)/R(s)。 答案： 将第一个相加点后移到第二个相加点可得： 所以系统的传递函数为： )(1 )()()()( )( 32 3421 sHGG sGsGsGGsR sC 第三章 控制系统的时域分析 3典型 一阶系统的闭环极点越靠近 S 平面的原点，则系统 （ ）。 A准确度越高 B准确度越低 C响应速度越快 D响应速度越慢 3、采用负反馈形式连接后，则 ( )。 A、一定能使闭环系统 稳定； B、系统动态性能一定会提高； C、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 3. 临界阻尼的范围为 ( )
11、。 A 0 1 B =0 C 1 D 1 3 对于一阶、二阶系统来说，系统特征方程的系数符号相同是“系统稳定”的 ( )。 A.充分条件 B.必要条件 C.充分必要条件 D.以上都不是 3系统开环增益减小，则闭环系统 ( )。 A稳定性变好，稳态精度变差 B稳定性变差，稳态精度变好 C稳定性不变，稳态精度变好 D稳定性不变，稳态精度变差 3下列关于线性定常系统稳定性说法正确的是（ ）。 A、特征根虚部为负，则系统稳定； B、稳定性与系统输入有关； C、线性定常系统稳定的充要条件是其特征根均在S 平面的左半平面； D、开环系统稳定则对应单位负反馈系统也稳定 3 一阶系统 210s 错误 !未找到
12、引用源。 ,其单位阶跃响应曲线在 t 0 处的切线斜率为（ ）。 A 10 B 5 C 2 D -10 3系统在输入信号 r(t)=0.5t2 作用下的稳态误差 ess= ，则说明（ ）。 A系统不稳定 B型别 2v C闭环传递函数中有一个积分环节 D输入幅值过大 3设 系统 的 特征方程为 06s3s2s)s(D 23 ，则系统（ ） 。 A稳定 B临界稳定 C右半平面闭环极点数 2Z D 型别 1v 3.一个线性系统的稳定性取决于 ( )。 A. 系统的输入 B.系统本身结构和参数 C. 系统初始状态 D. 外界干扰 3 一阶系统 1TsK 的时间常数 T 越小，则系统输出的单位阶跃响应的
13、速度（ ）。 A 不变 B 越慢 C 越快 D 不一定 3系统在 r(t)= t 作用下的稳态误差 ess=，说明（ ） 。 A系统不稳定 B型别 1v C闭环 传递函数中有一个积分环节 D输入幅值过大 3、已知某系统的单位斜坡响应为 523)( 2 ttty ，则系统的单位阶跃响应为 )(ty （ ）。 A 3 B 5 C 26t D tt 232 3、设典型二阶系统欠阻尼状态下的单位阶跃响应为 )(ty ，上升时间为 rt ，峰值时间为 pt ，则 %p （ ）。 A )(rty B )(pty C 1)( rty D 1)( pty 3、 已知单位反馈系统的开环传递函数为221 0 (
14、2 1)() ( 6 1 0 0 )sGs s s s ，当输入信号是 21)( tttr 时，系统的稳态误差是 ( )。 A 0 B C 10 D 20 3、如果二阶系统阻尼比为 0.35，则系统的单位阶跃响应为（ ）。 A 等幅振荡 B 振荡频率为 n 的振荡 C上升曲线 D振荡频率为 d 的衰减振荡。 3与典型二阶系统的超调量有关的 参数是（ ）。 A 自然震荡频率 B. 阻尼比 C. 阻尼震荡频率 D. 都有关 3、系统稳定的必要和充分条件是：系统特征方程的所有根 ( )。 A.必须均为负实根 B.必须均为纯虚根 C.必须均位于复平面上的单位圆上 D.必须均位于复平面上的左侧 3. 对
15、二阶系统来说，系统特征方程的系数都是正数，则系统 ( )。 A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.以上都不是 3. 对线性定常系统来说，系统特征方程的系数都是正数，则系 统 ( )。 A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.以上都不是 3、 关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。 A、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数； B、 无论是开环极点还是闭环极点位于右半 S 平面，系统都不稳定； C、 如果闭环系统特征方程某一项系数为负数，系统不稳定； D、 当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于 1 时，系统不稳定。 3决定二阶系统动态性能（如快速性）的
16、两个非常重要 的参数是 和 。 答案： n 3.系统的开环传递函数为 ： njjmiisTssKsHsG11)1()1()()( 其中 K 称为系统的 。 =1，系统称为 型系统。 答案：开环增益 1 3典型二阶系统（传递函数为2nn22ns2s ）的调整时间 ts 的约为 _ ( =+5%)或 _ ( =+2%)。 答案： 3/ n 4/ n 3. 表征系统性能的三大指标是 、 、 暂态性能指标。 答案：稳定性 稳态误差（或稳态性能指标） 3. 典型二阶系统的调整时间主要与参数 和 有关。 答案： n 3 在工程上， 一般希望二阶系统工作在阻尼比 的 状态，其单位阶跃相应为衰减振荡。 答案：
17、（ 0,1） 欠阻尼 3. 给定稳态误差与系统的 _及 的形式有关。 答案：结构参数（或型别） 给定输入 3任何一个线性系统的时间响应是 由 _与 _两部分组成。 答案：稳态响应 暂态响应 3 在时域分析中，采用的典型实验信号有 、 、抛物线信号、脉冲信号等。 答案：单位阶跃信号 单位斜坡信号 3、控制系统的瞬态响应为从 到 的过度过程的响应。 答案：一个稳态 另一个稳态 3、对于前向通道传递函数为 G(S)的某单位负反馈系统，其单位阶跃信号作用下稳态位置误差系数 pK = ；essr= 。 答案： (s)lim0Gs(s)lim0sGs3、工作在欠阻尼情况下的二阶系统，其单位阶跃响应的性能指
18、标 最大超调量 pM 只与 有关，其它的瞬态响应指标还与 有关。 答案： n 3、设系统有两个闭环特征根分布在 s 平面的右半部分，则劳斯阵列表中第 列的元素符号应改变 次。 答案： 1 两 3.单位反馈系统的开 环传递函数为 G(s)=1)1)(css(bs a， a、 b、 c 为大于 0 的常数。 试 (1)写出静态误差系数 Kp、 Kv 和 Ka。 (2)求当系统输入为单位斜坡函数时的系统稳态误差。 答案： （ 1）由题可知，该系统为 1 型系统，开环放大倍数为 a，所以： Kp= ； （ 1 分） Kv=a； （ 1 分） Ka=0； （ 1 分） （ 2）当输入信号为单位斜坡函数时
19、，系统有稳态误差， aess 1。 （ 2 分） 3、 已知某单位负反馈系统的开环传递函数)1()( Tss KsG错误 !未找到引用源。 ，其中 K 为开环增益， T 为时间常数。试问：当 ttr )( 时，要减小系统稳态误差 ess应调整哪个参数？为什么？ 答案： 由题可知，该系统是 1 型系统，开环增益为 K 。 .（ 1 分） 所以， 当 ttr )( 时，系统稳态误差 Kess 1。 .（ 2 分） 因此，要减小系统稳态误差 sse 应调整参数 K ，并且增大开环增益 K ，就可以减小系统稳态误差 sse 。时间常数T 与稳态误差 错误 !未找到引用源。 sse 的大小无关。 .（
20、2 分） 3.已知一阶系统的框图如下图所示。试求： （ 1）系统的单位阶跃响应；（ 2）调整时间 ts（允许误差带取 5%）；（ 3）如果 要求 s.ts 10 ，试问系统的反馈系数Kt 应该如何选取？ 答案： 由系统框图可知，系统闭环传递函数为： .（ 2 分） 由此可得： .（ 2 分） 所以： （ 1）系统的单位阶跃响应为： .（ 2 分） （ 2）系统的调整时间为： .（ 2 分） （ 3） .（ 2 分） 3. 设线性系统特征方程式为 05432)( 234 sssssD ， 试判断该系统的稳定性。 答案： 建立劳斯表如下： 5065104253101234sssss劳斯表中第一列元
21、素符号改变 2次，故系统是不稳定的，且有两个特征根位于右半 S平面。 3.单位负反馈系统的开环传递函数为 5()( 1)Gs ss ，试求输入信号为 r(t)=0.1t 时系统的稳态误差 ess。 答案： 由于系统是一型系统， kv= 5)1( 5*lim)(lim 00 sssSsG ss，即 稳态误差 ess= 02.0/*1.0 vk 3. 设线性系统特征方程式为 33( ) 2 3 4 5 0D s s s s ， 试判断该系统 的稳定性。 答案： 建立劳斯表如下： 32102 4 0352 / 3 05ssss劳斯表中第一列系数全为正，系统是稳定的。 3. 单位负反馈系统的开环传递函数为：)s.)(s.(s K)s(G 1250110 ， 试求当系统稳定时 K 的取值范围。 答案： （ 3 分） （ 1 分）
