机械工程控制基础复习参考资料2240(1)

1．单位脉冲响应函数为，则系统的传递函数为                  【  A  】

    A．    B．    C．    D． 

2．关于叠加原理，下列叙述正确的是                                    【   B 】

    A．适合于非线性定常系统    B．适合于线性定常系统

    C．适合于所有系统    D．适合于非线性系统

3．对于一阶系统，则该系统可看成下述环节由串联而成    【  A  】

    A．惯性环节、延时环节    B．比例环节、惯性环节、延时环节

    C．惯性环节、超前环节    D．比例环节、惯性环节、超前环节

4．若二阶阻尼系统的无阻尼固有频率为，则有阻尼固有频率为       【  C  】

    A．等于    B．大于    C．小于    D．与无关

５．下列叙述正确的是                                                 【   C 】

    A．时域响应只能分析系统的瞬态特性    B．频率响应只能分析系统的稳态特性

    C．时域响应和频率响应都能揭示系统的动态特性D．频率响应无量纲

６．关于线性系统的正确描述是                                          【  C  】

    A．都可以用传递函数表示    B．只能用传递函数表示

    C．可以用不同模型描述    D．都是稳定的

７．已知环节的波德图如下图，则该环节为                                  【  B  】

    A．比例环节    B．微分环节    C．积分环节       D．惯性环节

８．对于二阶系统而言，阻尼比越大，系统的                                【 B   】

    A．相对稳定性越差    B．相对稳定性越好    C．稳态误差越小    D．稳态误差越大

９．属于系统时域的数学模型是                                          【  C   】

    A．频率特性    B．传递函数    C．微分方程    D．频响函数

1０．一线性系统的特征方程为则该系统是         【  C  】

    A．线性定常系统    B．线性系统    C．非线性系统    D．非线性时变系统

1１．典型环节的传递函数为：，该环节为：                     【 Ａ  】

    A．惯性环节    B．积分环节    C．微分环节    D．比例环节

1２．系统的微分方程为,系统的极点为              【  A  】

    A．    B．    C．     D．全不是

1３．关于线性系统响应时间的描述正确的是：                              【  C  】

    A．时间响应为系统输出的稳态值    B．由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成

C．由强迫响应和自由响应组成         D．与系统初始状态无关

1４．已知系统传递函数，则阻尼比为：                   【  A  】

    A．0.25    B．0.5    C．1    D．2

1５．二阶振荡系统的阻尼比为，则关于无阻尼固有频率，有阻尼固有频率，振荡频率的关系                                            【 C   】

    A．  B．    C．    D． 

16．单位反馈系统的传递函数，则系统              【  B  】

    A．稳定    B．不稳定    C．临界稳定    D．无法判断

17．单位反馈闭环系统的误差为零时，则输出                              【  C  】

    A．为0    B．停止改变    C．等于希望值    D．无法判断

18．一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率ω=1时，则相频特性∠G(jω)为       【  A  】

    A. 45°      B. -45°      C. 90°      D. -90°

19．对于稳定系统，幅值裕量Kg为                                       【  A  】

    A．大于0dB    B．小于0 dB    C．小于等于0 dB    D．等于1

20．系统传递函数                                                      【  B  】

    A．与外界无关    B．反应了系统、输入、输出的关系

    C．完全反应系统的动态特性    D．与系统初始状态有关

21．线性系统稳定与否取决于                                            【  A  】

    A．系统的结构和参数    B．系统的输入    

C．系统的干扰    D．系统的初始状态

22．减小一阶系统的时间常数，则系统                                    【  C  】

    A．系统准确定变差     B．系统响应变慢    

C．系统响应快    D．稳定性变差

23．欠阻尼二阶系统而言，瞬态响应的超调量表征了系统的                    【  D  】

    A．系统的可靠性    B．系统的准确性    

C．系统响应快速性    D．系统相对稳定性

24．二阶系统的指标中，与阻尼比有关的是                                 【  B  】

    A．固有频率    B．超调量    C．上升时间    D．调整时间

25．对最小相位系统，系统如果稳定，则相位裕量和幅值裕量                【  A  】

    A．二者都大于零    B．二者都小于零    

C．相位裕量大于零，幅值裕量小于零    D．相位裕量小于零，幅值裕量大于零

26．系统的单位脉冲响应函数为，则系统的传递函数为          【 C   】

    A．    B．    C．    D． 

27．典型环节的传递函数为：，该环节为：                     【 D   】

    A．积分环节    B．比例环节    C．微分环节    D．惯性环节

28．对于一阶系统，则时间常数和增益为                     【  C  】

    A．2     3    B．2    1.5    C．0.4    0.6    D．2.5    1.5

29．系统正常工作的必要条件是                                          【 B   】

    A．系统具有快速响应特点    B．系统必须是稳定的

    C．系统必须准确反应输出    D．系统必须是线性的

30．在零初始条件下，系统传递函数是                                      【  C  】

    A．输入与输出的拉氏变换之比    B．输出与偏差的拉氏变换之比

    C．输出与输入的拉氏变换之比    D．输入与偏差的拉氏变换之比

31．对于一阶系统，允许误差为2%，则系统调整时间为     【  B  】

    A．8    B．2    C．7    D．3.5

32．下列哪个系统是最小相位系统                                        【  B  】

    A．    B．    C．    D． 

33．系统稳定的充要条件是                                              【  B  】

    A．传递函数的零点具有负实部    B．传递函数的极点具有负实部

    C．传递函数的零点和极点具有负实部     D．传递函数的零点和极点具有正实部

34．在乃奎斯特图上，当相位裕量和幅值裕量大于零时，系统是                 【  C  】

    A．临界稳定    B．不稳定    C．稳定的    D．无法判断

35．机械工程控制论是研究该领域中系统的动力学问题。

36．一个环节的传递函数为，则该环节是微分环节。

37．表征二阶系统的性能指标中超调量仅与阻尼有关，阻尼越小则该指标越大。

38．两线性系统及其拉氏变换,有常数,则

39．系统的波德图如下，则该系统是一阶惯性系统，其转折频率为1，在转折频率处的相位角是-45，超过转折频率处曲线的斜率是-20dB/dec，该系统具有低通特点。

40．线性系统最显著的特征是满足叠加性。

41．一阶系统的时间常数越小，系统瞬态响应过程越短，对斜坡输入的稳态误差是无穷大。

42．线性系统输入为正弦信号时，该系统的输出也是同频率的正弦信号。

43．系统的稳态精度由系统的开环增益决定，而相对稳定性由相位裕量和幅值裕量来决定。

44．工业中常用的PID校正是指比例、积分、微分校正。

45．对自动控制系统的基本要求是稳定性、快速性、准确性。

46．系统时间响应由稳态响应和瞬态响应组成。

47．系统的稳态误差表达了系统的精度和抗干扰能力，是系统的性能之一。

48．系统稳定的必要和充分条件是特征方程的所有根都为负实数或者具有负实部的复数。

49．开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。

50．系统的传递函数反映系统本身的动态特性，决定于系统本身的参数，与外界输入无关。

51．对一个线性系统，当输入是正弦信号时，该系统的稳态输出也是同频率的正弦信号。

52．系统特征方程为则系统稳定或不稳定。

53．系统的瞬态响应反映了系统本身的动态特性，表征系统的相对稳定性和灵敏度。

54．振荡环节在转折频率处的相位角是-90 ，大于转折频率时的对数幅频特性曲线的渐近线斜率为-40dB ，小于转折频率时的对数幅频特性曲线的渐近线斜率为0dB 。

55．二阶系统的无阻尼固有频率由系统本身的刚度和质量决定。

56．函数及其一阶导数都可拉氏变换，则的初值可表示为。

57．单位阶跃输入的拉氏变换为。

58．开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态特性，中频段表征了闭环系统的动态特性，高频段表征了闭环系统的复杂性。

59．增加系统的开环增益可以提高系统的稳态精度和响应速度，但又会使相位裕量或者幅值裕量减小，从而使系统的稳定性下降。

60．单位斜坡函数的拉普拉斯变换是1/S2

61．一阶微分环节的传递函数。

62．一阶惯性环节在转折频率时的相位角是-45 ，大于转折频率时的对数幅频特性曲线的渐近线斜率为-20Db/dec

63．下图中的符号分别表示哪些性能指标

表示最大超调量，表示上升时间，表示峰值时间，表示调整时间

．对I型系统输入阶跃信号，则其稳态误差为零。

65．典型延时环节的传递函数为。

66．分析二阶系统和对系统性能（超调量、延迟时间、调整时间、峰值时间）的影响？

若保持不变而增大则不影响超调量，但是延迟时间、峰值时间和调整时间均会减小，有利于提高系统的灵敏性，因此增大系统的对提高系统的性能有利。若保持不变而改变，减少，虽然峰值时间、延迟时间都减小，但是超调量和调整时间（<0.7）却会增大，灵敏性好，但相对稳定性差，若过于大， >1，则调整时间增大，系统不灵敏。通常选择适当的，其取值一般在0.4~0.8之间，使二阶系统有较好的瞬态性能。这是超调量在25%~2.5%之间，若<0.4，系统严重超调， >0.8，系统较为迟钝，灵敏性不好。当=0.7时，超调量和调整时间都最小，所以为最佳阻尼比。

67．什么是系统的稳态误差？系统的稳态误差一般是如何造成的？

对于一个稳定的系统，随着时间的推移，系统时间响应一般趋于稳态值。由于系统的结构和输入信号的不同，输出稳态值可能偏离输入值，也即有稳态误差。系统在突然的外来干扰作用下，以及系统中存在摩擦、间隙、零件的变形、不灵敏区等因素，也会造成系统的稳态误差。

68．什么是线性系统的传递函数？传递函数相同可以是不同类型系统吗？

线性系统的传递函数指：出示条件为零时，系统输出的拉氏变换比输入的拉氏变换。

传递函数不说明被描述系统的物理结构，不同类型的系统，只要其动态特性类同，可以用同一类型的传递函数来表达。

69．什么是脉冲响应函数？

   当一个系统受到一个单位脉冲激励输入时，它所产生的响应定义为脉冲响应函数。系统传递函数即为脉冲响应函数的象函数。

70．简述瞬态响应和稳态响应的概念？

       瞬态响应是指系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程，一般时间较短。稳态响应是指当时间趋于无穷大时，系统的输出状态。

71．什么是最小相位系统及其系统特点？

若系统的传递函数所有的零点和极点均在复平面的左半平面，则该系统称为最小相位系统。对该类系统而言，当系统的频率从零变化到无穷大时，相位角的变化范围最小。

72．线性系统的传递函数由哪些特点？

   它反映系统本身的动态特性，只与系统本身参数有关，与外界输入无关。对于物理可实现系统，传递函数分母中s的阶次一定大于分子中s的阶次。传递函数量纲由输入输出决定，它不说明被描述系统的物理结构，不同的物理系统，只要动态特性类同，可用同一类型的传递函数表达。

73．判断系统稳定性的出发点是什么？

   判断系统稳定性的问题可以归结为对系统特征方程的根的判别，一个系统稳定的必要和充分条件是其特征方程的所有根都必须为负实部或为具有负实部的复数，也即稳定系统的全部根均应在复平面的左半面。

74．幅值裕量、相位裕量如何定义？

      开环奈氏曲线与单位圆的交点与原点的连线与负实轴的夹角称为相位裕量。γ=180+φ 开环奈氏曲线与负实轴交点处的幅值的倒数称为幅值裕量。Kg=1/|G(jWg)H((jWg)|

75．何谓开环控制系统和闭环控制系统？并画见图说明？

开环系统：系统的输出量对系统五控制作用，或者说系统中无反馈回路的系统。闭环系统：系统的输出量对系统有控制作用，或者说系统中存在反馈回路的系统。

开环控制系统

闭环控制系统

76．已知拉氏变换，求其原函数？

解：原式 ＝ 

x（t）＝ 

77．若系统单位阶跃响应试求系统频率特性。

解          

则              

频率特性为      

78．一阶系统结构图如图所示。要求系统闭环增益，调节时间s，试确定参数的值。

解  由结构图写出闭环系统传递函数

令闭环增益，       得： 

令调节时间，得：。

79．求图示系统的传递函数

解：         

80．已知函数，求该函数的拉氏变换？

   解： 

81．已知系统的传递函数为，判断系统的稳定性如何？

解：系统的特征方程为： =0，根据劳斯判据得：

上述第一列全为正，所以无符号变化，系统稳定。

82．已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为，试求系统的传递函数和脉冲响应。

解  单位阶跃输入时，有，依题意

83．已知单位反馈系统的开环传递函数为  

试分别求出当输入信号时系统的稳态误差。

解     

由静态误差系数法

时，  

时，    

84．求图示系统的传递函数

解：根据梅森公式得： 

85．要使如图所示的系统的单位阶跃响应的最大超调量为25%，峰值时间为2S，请确定K和Kf的值？

解：系统的传递函数为：

则：

求得：

86．已知，当t→时的的值？

解  利用终值定理， 

87．单位反馈系统的开环传递函数，求单位阶跃响应？

解：依题系统闭环传递函数

88．已知控制系统结构图如图所示，求输入时系统的输出。

解  由图可得　　　

又有                 

则             

即             

．已知系统传递函数为，判别系统的稳定性如何？ 

解：系统的特征方程为： =0 根据劳斯稳定性判据得：

系统第一列中有两次符号改变，有两个极点在S平面右半面，系统不稳定。

     90．某机械控制系统结构图如图所示，试求闭环传递函数。

解  经结构图等效变换可得闭环系统的传递函数

91．系统结构图如图所示。已知系统单位阶跃响应的超调量%%，峰值时间s。

（1）求系统的开环传递函数；

（2）求系统的闭环传递函数；

（3）根据已知的性能指标%、确定系统参数及；

（4）计算等速输入时系统的稳态误差。

解：根据题意

（1）   

（2）   

（3）由     联立解出  

由（2），得出。

（4）   

92．如下图所示的机械系统，在质量块m上施加F=3N的阶跃力后，质量快m的时间响应x（t）如图根据曲线

（1）确定质量m？  （2）弹簧刚度系数k的大小？

解：（1）系统的传递函数为： 

   （2）求刚度系数k：由拉氏变换的终值定理得：

由图可知      因此k=300（N/m）

    （3）求m：由超调量计算式得： 

两边取对数解得。

由峰值时间计算式得   得rad/s

根据式  得：m=300/1.962=78.09kg

93．下图是某机械系统结构图，引入内环速度反馈是为了机械的阻尼。

（1）、求角度对输入的传递函数；

（2）、为保证为单位阶跃时角度的值不超过0.1，且系统的阻尼比为0.5，求、和应满足的方程；

（3）、取=1时，确定满足（2）中指标的和值。

解：（1）求角度对输入的传递函数：

（2）令： 

得    。 由  有：， 可得

（3）时，，，可解出。

94．有一位置随动系统，方块图如下图a，当系统输入单位阶跃函数时，要求最大超调量小于5%求：

（1）校核该系统的超调量是否满足要求？

（2）在原系统中增加一个微分负反馈环节如图b，求时间常数？

图a

图b

解：（1）系统的闭环传递函数为：

可知二阶系统的，，代入超调量计算式得：

     因此系统不满足要求。

（2）由图b所示的系统，其闭环穿读函数为：

为了是超调量满足要求，计算得阻尼比，而，由

..        可以求得时间常数