广东工业大学-机械工程控制基础试卷和答案

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广东工业大学机械工程控制基础试卷和答案

广东工业大学机械工程控制基础试卷和答案

1学 院: 专 业: 学 号: 姓 名:装 订 线广东工业大学考试试卷 ( B )课程名称: 控制工程 试卷满分 100 分考试时间: 2011 年 12 月2 日 (第 14 周 星期 五)题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分评卷得分评卷签名复核得分 复核签名一、填空题(20分,每空1分,答案填在答题纸上)1、自动控制系统按输出变化规律可分为 、 和 。

2、某系统的传递函数为2360()56s G s s s +=++ ,其零点为 ,放大系数为 ,极点为 、 。

3、控制系统中常用的几种典型的实验输入信号为: 、 和 。

4、微分环节的传递函数为 ,惯性环节的传递函数为 。

5、 和 总称为系统的频率特性。

6、根据校正环节在系统中的连接方式,校正可分为: 、 和 。

7、采用PI 校正,系统的稳态误差 ,但相位裕度 ,稳定程度 。

二、(10分)求系统的微分方程,并求出系统的传递函数。

R 2C R 1u iu o2三、(10分)通过方框图的等效变换求取如下图所示系统的传递函数C(s )/R(s ),并绘制主要步骤的方框图。

+_+_+_()C s ()R s 1G 3G 2G 1H 2H +四、(10分)已知某控制系统的传递函数为10()10G s s =+,试求()1x t t =+时该系统的输出()y t 。

五、(10分)已知单位反馈系统的开环传递函数322550()5K s G s s s +=+。

当系统的输入信号为2()10x t t =+时,求系统的稳态误差?六、(10分)设单位负反馈控制系统的开环传递函数为1()1k G s s =+,当作用输入信号()3cos(230)i x t t =-时,试求系统的频率特性及稳态输出。

七、(10分)试绘制传递函数40(5)(2)()(40)s s G s s s ++=+的系统的对数幅频特性曲线。

八、(10分)系统的传递函数方框图如下图所示, 已知)2)(1(2)(++=s s s G ,试求闭环系统的传递函数,并用Routh 判据判断系统稳定时的K 的取值范围。

机械工程控制基础考试题完整版

机械工程控制基础考试题完整版

机械控制工程基础一、填空题1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用 叠加 原理,而非线性控制系统则不能。

2.反馈控制系统是根据输入量和 反馈量 的偏差进行调节的控制系统。

3. 根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类,控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。

4. 根据系统输入量变化的规律,控制系统可分为 恒值 控制系统、 随动 控制系统和 程序控制系统。

5. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号,则称此系统为离散(数字)控制系统,其输入、输出关系常用差分方程来描述。

6. 根据控制系统元件的特性,控制系统可分为__线性__ 控制系统、 非线性_控制系统。

7. 线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用 线性微分 方程来描述。

8. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、 快速性 和准确性。

9. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。

10. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

11. 传递函数的组成与输入、输出信号无关,仅仅决定于 系统本身的结构和参数 ,并且只适于零初始条件下的 线性定常 系统。

12. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从初始状态到最终稳定状态的响应过程。

13. 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。

14. 单位斜坡函数t 的拉氏变换为21s 。

15. 单位阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。

16.在单位斜坡输入信号作用下,0型系统的稳态误差e ss = 。

17. I 型系统G s Ks s ()()=+2在单位阶跃输入下,稳态误差为 0 ,在单位加速度输入下,稳态误差为 ∞ 。

18. 一阶系统11Ts +的单位阶跃响应的表达是T te --1。

19.决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和 无阻尼固有频率ωn 。

20. 二阶系统的典型传递函数是2222nn nw s w s w ++ξ。

历年机械工程控制基础试题及答案

历年机械工程控制基础试题及答案

全国2002年10月自学考试机械工程控制基础试卷一、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,并将其号码填在题干的括号内。

每小题1。

5分,共30分)1.控制工程主要研究并解决的问题之一是( ) A 。

系统已定,输入不确定,求系统的输出B 。

系统已定,输入已知,求系统的输出(响应) C.系统已定,规定系统的输入D.系统不定,输入已知,求出系统的输出(响应)2.f(t )如图所示 则L [f (t)]为( )A 。

s 1e —2t B. s 2e -2s C 。

s 1e —2s D 。

s1e —ts3.已知F (s)=1)s(s 1+,则L -1[F (s )]为( )4。

已知F(s)=L [f (t)],若F(s )=12s s 12++,则f(t )|t ∞→=?( )A 。

21 B 。

1 C 。

31D.0 5.下列系统中为线性系统的微分模型为:( )A.dt)t (dx )t (x )dt )t (dx (12dt )t (x d 16i 020202=++ B.)t (x )t (x 24dt)t (dx 12dt )t (x d 16i 00202=++C.)t (x )t (x 24dt)t (dx 12)dt )t (x d (16i 002202=++ D 。

)t (x )t (x )t ln(24dt)t (dx 12e dt )t (x d 16i 00t 202=⋅+⋅+ 6。

对于定常控制系统来说,( )A 。

表达系统的微分方程各项系数不随时间改变B 。

微分方程的各阶微分项的幂为1 C.不能用微分方程表示 D.系统总是稳定的7.系统方框图如图所示,则系统的闭环传递函数为( )A 。

G(S)H(S)1G(S)H(S)+B.G(S)-1H(S)G(S)⋅C 。

1+G(S )·H (S)D 。

G(S)H(S)1G(S)+8.二阶系统的传递函数为4)0.5)(s (s 10++,则系统增益为( )A 。

机械工程控制基础期末试卷+答案 ()

机械工程控制基础期末试卷+答案 ()

一. 填空题(每小题2.5分,共25分)1. 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。

2. 按系统有无反馈,通常可将控制系统分为 和 。

3. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。

4. 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度,它用来衡量系统 的程度。

5. 一阶系统11Ts 的单位阶跃响应的表达是 。

6. 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。

7. 频率响应是线性定常系统对 输入的稳态响应。

8. 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数,而且与 的类型有关。

9. 脉冲信号可以用来反映系统的 。

10. 阶跃信号的拉氏变换是 。

二. 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统(10分)炉温控制系统图1 炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成,且画出原理方框图,说明其工作原理。

三、如图2为电路。

求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程, 并求该电路的传递函数(10分)图2Ru 0u iL Cu 0u i (a)(b)(c)四、求拉氏变换与反变换(10分)1.求[0.5]t te-(5分)2.求13[] (1)(2)ss s-++(5分)五、化简图3所示的框图,并求出闭环传递函数(10分)图3六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。

图4(a)中)(t x o 是输出位移。

当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号),记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4(b )所示。

试求: 1)该系统的微分方程数学模型和传递函数;(5分) 2)该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ;(2分)3)该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ;(3分) 4)时间响应性能指标:上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e (5分)。

1.0x 0图4(a) 机械系统 图4(b )响应曲线图4七、已知某系统是单位负反馈系统,其开环传递函数1510+=s G k ,则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号(斜坡信号)作用下的稳态误差ss e 分别是多少?(10分)八、设有如图5所示的反馈控制系统,试求根据劳斯判据确定传递函数k 值的取值范围(10分)。

完整版机械工程控制期末考试试题和标准答案及评分标准模板

完整版机械工程控制期末考试试题和标准答案及评分标准模板

X i (s )J agX °(s)《机械工程控制基础》试题(A 卷)(考试时间:120分钟)、单项选择题(共10分,每小题2分)1.控制系统中,下列元件通常属于反馈元件的是 A.电压放大器;B .热电偶;C.液压马达; D •电动机;A.比例环节;B.惯性环节;C.积分环节;D. —阶微分环节; 3.二阶系统的时域性能指标上升时间 t r 、峰值时间t p 、调整时间t s 、最大超调量M p 和振荡次数N ,反应系统稳定性的是 ____________ 。

A. t r 、M p ; B. t p 、t s ; C. t r 、N ; D . M p 、N ;A. 1 ;B. 2;C. 3;D. 4 ;5. PID 校正是针对 ____________ 进行比例、积分和微分运算后形成的控制规律。

A.输入信号X j (t) ;B.输出信号x 0(t) ;C.误差信号e(t) ;D.偏差信号 (t);二、填空题(共20分,每空2分)6.1954年,我国科学家 _______________ 发表了《工程控制论》,奠定了控制工程的理论基础。

7. 对于受干扰的闭环系统,如果系统只受输入X't)作用时的输出是x 01(t),系统只受干扰n(t)作用时的输出是x °2(t),则系统同时受X i (t)和n(t)作用时的输出 X 0 (t) ______________ 。

8. 如图所示的信号流图, 前向通道的传递函数为 ___________ ,反馈通道有 _________ 条,系统 的传递函数为 __________ 。

2.某系统的传递函数是 G(s)(s 20.5),其中没有(s 1)(S s 1)环节。

4.某放大器的传递函数G(s)(Ts 1)1rad / s ,相频为 45,贝U T 的值为s(2s1)入时的稳态误差分别为 _________ 、__________ 。

最新机械工程控制基础期末试卷+答案3

最新机械工程控制基础期末试卷+答案3

机械控制工程基础期末考试试卷课程名称: 机械控制工程基础1;试卷编号:卷;考试时间:120分钟;考试形式:闭卷一、填空( 每小题4分,共20分)得分 评卷人复查人1、某系统传递函数为21s,在输入t t r 3sin 2)( 作用下,输出稳态分量的幅值为 。

2、谐波输入下,系统的 响应称为频率响应。

3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面,其开环频率特性曲线如图1.5所示,则该系统位于右半S 平面的极点数有 个。

4、控制系统的基本要求主要有: , , 。

5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上 的 线。

二、选择题( 每小题3分,共30分 )1、关于反馈的说法,正确的是( )A .反馈实质上就是信号的并联B .反馈都是人为加入的C .正反馈就是输入信号与反馈相加D .反馈就是输出以不同方式作用于系统 2、关于系统模型的说法,正确的是( )A .每个系统只有一种数据模型B .动态模型在一定条件下可简化为静态模型C .动态模型比静态模型好D .静态模型比动态模型好 3、某环节的传递函数为s 1,则该环节为( )A. 惯性环节B. 积分环节 C .微分环节 D .比例环节 4、系统的传递函数( )学院专业班级 年级姓名 学号 装订线(答题不得超过此线)A .与外界无关B .反映了系统、输出、输入三者之间的关系C .完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 5、二阶欠阻尼系统的上升时间为( )A .阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间B .阶跃响应曲线达到稳定值的时间C .阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间D .阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 6、关于线性系统时间响应,说法正确的是( )A .时间响应就是系统输出的稳态值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 7、系统的单位脉冲响应函数为te t w 2.03)(-=,则系统的传递函数为( )A .2.03)(+=S s G B. 32.0)(+=S s GC .2.06.0)(+=S s G D .36.0)(+=S s G8、以下系统中,属于最小相位系统的是( ) A .s s G 01.011)(-= B .s s G 01.011)(+=C .101.01)(-=s s G D .)1.01(1)(s s s G -=9、一个线性系统稳定与否取决于( )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 10、一个系统稳定的充要条件是( )A .系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内B .系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内C .系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内D .系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内三、系统结构图如下图所示,求)()(s R s Y (15分) 得分 评卷人复查人四、系统在静止平衡状态下,加入输入信号t t r +=1)(,测得响应为9.09.0)(10+-=-tet t C试求系统的传递函数。

机械工程控制基础期末试卷+答案3

机械工程控制基础期末试卷+答案3

机械控制工程基础期末考试试卷课程名称: 机械控制工程基础1;试卷编号:卷;考试时间:120分钟;考试形式:闭卷一、填空( 每小题4分,共20分)得分 评卷人复查人1、某系统传递函数为21s,在输入t t r 3sin 2)( 作用下,输出稳态分量的幅值为 。

2、谐波输入下,系统的 响应称为频率响应。

3、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S 平面,其开环频率特性曲线如图1.5所示,则该系统位于右半S 平面的极点数有 个。

4、控制系统的基本要求主要有: , , 。

5、Nyquist 图上以原点为圆心的单位圆对应于Bode 图上 的 线。

二、选择题( 每小题3分,共30分 )1、关于反馈的说法,正确的是( )A .反馈实质上就是信号的并联B .反馈都是人为加入的C .正反馈就是输入信号与反馈相加D .反馈就是输出以不同方式作用于系统 2、关于系统模型的说法,正确的是( )A .每个系统只有一种数据模型B .动态模型在一定条件下可简化为静态模型C .动态模型比静态模型好D .静态模型比动态模型好 3、某环节的传递函数为s 1,则该环节为( )A. 惯性环节B. 积分环节 C .微分环节 D .比例环节 4、系统的传递函数( )学院 专业班级 年级姓名 学号 装订线(答题不得超过此线)A .与外界无关B .反映了系统、输出、输入三者之间的关系C .完全反映了系统的动态特性 D. 与系统的初始状态有关 5、二阶欠阻尼系统的上升时间为( )A .阶跃响应曲线第一次达到稳定值的98%的时间B .阶跃响应曲线达到稳定值的时间C .阶跃响应曲线第一次达到稳定值的时间D .阶跃响应曲线达到稳定值的98%的时间 6、关于线性系统时间响应,说法正确的是( )A .时间响应就是系统输出的稳态值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 7、系统的单位脉冲响应函数为te t w 2.03)(-=,则系统的传递函数为( )A .2.03)(+=S s G B. 32.0)(+=S s GC .2.06.0)(+=S s G D .36.0)(+=S s G8、以下系统中,属于最小相位系统的是( ) A .s s G 01.011)(-= B .s s G 01.011)(+=C .101.01)(-=s s G D .)1.01(1)(s s s G -=9、一个线性系统稳定与否取决于( )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 10、一个系统稳定的充要条件是( )A .系统的全部极点都在[S]平面的右半平面内B .系统的全部极点都在[S]平面的上半平面内C .系统的全部极点都在[S]平面的左半平面内D .系统的全部极点都在[S]平面的下半平面内三、系统结构图如下图所示,求)()(s R s Y (15分)四、系统在静止平衡状态下,加入输入信号t t r +=1)(,测得响应为9.09.0)(10+-=-tet t C试求系统的传递函数。

机械工程控制基础试卷及答案

机械工程控制基础试卷及答案

《机械工程控制基础》试卷(A 卷)一、填空题(每空1分,共20分)1、对控制系统的基本要求是 系统的稳定性 、 响应的快速性 、 响应的准确性 。

2、已知f(t)=t+1,对其进行拉氏变换L[f(t)]= 1/s 2+1/s 或者(1+s )/s 2 。

3、二阶系统的极点分别为s 1=−0.5,s 2=−4,系统增益为2,则其传递函数G(S)= 2/(s+0.5)(s+_4)4、零频幅值A(0)表示当频率ω接近于零时,闭 环系统输出的幅值与输入幅值之比。

5、工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题,机械工程控制就是研究系统、输入、输出三者之间的动态关系。

6、系统的频率特性求取有三种方法:根据系统响应求取、用试验方法求取和将传递函数中的s 换为 jw 来求取。

8、微分环节的控制作用主要有 使输出提前 、 增加系统的阻尼 、 强化噪声 。

9、二阶系统的传递函数为2222)(nn n s s s G ωξωω++=,其中n ω为系统的 无阻尼固有频率 ,当10<<ξ时为 欠阻尼 系统。

在阻尼比ξ<0.707时,幅频特性出现峰值,称谐振峰值,此时的频率称谐振频率ωr =221ξω-n 。

10、一般称能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统成为相似系统。

11、对自动控制系统按照输出变化规律分为自动调节系统、随动系统、程序控制系统。

12、对积分环节而言,其相频特性∠G(jw)=-900。

二、名词解释(每个4分,共20分)1、闭环系统:当一个系统以所需的方框图表示而存在反馈回路时,称之为闭环系统。

2、系统稳定性:指系统在干扰作用下偏离平衡位置,当干扰撤除后,系统自动回到平衡位置的能力。

3、频率特性:对于线性定常系统,若输入为谐波信号,那么稳态输出一定是同频率的谐波信号,输出输入的幅值之比及输出输入相位之差统称为频率特性。

4、传递函数:在外界作用系统前,输入、输出的初始条件为零时,线性定常系统、环节或元件的输出x 0(t)的Laplace 变换X 0(S)与输入x i (t)的Laplace 变换X i (S)之比,称为该系统、环节或元件的传递函数G(S)5、系统:由相互联系、相互作用的若干部分构成,而且有一定的目的或一定运动规律的一个整体,称为系统。

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对 进行拉氏反变换可求得
(2分)
(3)根据叠加原理,可求得系统的输出
(2分)
评分标准:(1)按答案后的分值给分;
(2)能求出输出的拉斯变换的可得4分;
(3)输出项的系数错的,根据错的系数个数进行扣分;
五、(10分)已知系统的传递函数方框图如下图所示,当输入 时,系统的稳态误差 。求 值。
解:系统为单位反馈系统,其开环传递函数为:
答: 相频 ,幅频: (1分)实部为 ,虚部为 (1分)
关键点: 时, ,实部为 (1分)
时, (1分)
(2分),
图形不包围(-1,j0)点(2分)系统开环函数也没有不稳定的极点 。(2分),系统是稳定的。(1分)
七、(10分)试绘制传递函数 的系统的对数幅频特性曲线。
八、(10分)系统的传递函数方框图如下图所示,已知 ,试求闭环系统的传递函数,并用Routh判据判断系统稳定时的K的取值范围。
九、已知两个系统的开环传递函数的Nyquist图如下图所示,试用Nyquist判据判断系统是否稳定?并说明判断的理由(其中,p、v分别为系统开环传递函数的不稳定极点的个数和积分环节的个数)。
4.由于解法并不唯一,采用其它变化方法或梅逊公式的,结果正确也可给满分,结果错误的参照评分标准1给分。
四一阶系统响应
四、(10分)已知某控制系统的传递函数为 ,试求 时该系统的输出 。
解:Байду номын сангаас1)求输入 时系统的输出
(1分)
(1分)
对 进行拉氏反变换可求得
(2分)
(2)求输入 时系统的输出
(1分)
(1分)
八、(10分)已知系统的传递函数 ,试用Routh判据求系统稳定时 的取值范围。
答:系统的传递函数为: (1分)
其特征方程 (1分)
建立Routh表格:
(第一列每个1分)
根据Routh判据要求: (2分)
则可得到: (2分)
九、(10分)已知系统的开环传递函数 ,试作出Nyquist图,并判断系统是否稳定?
扣分细则:
1.若没有写出频率特性 ,扣1分。
2.在化为标准形式时,若思路正确,结果错误,扣1分。
3.在画对数幅频特性图时,若转角频率的标注位置有明显错误,扣1分。直线的斜率明显不对,扣1分。在转角频率处,曲线不转折,扣1分。若曲线的形状基本正确,但画图时,将应该在横轴之上的曲线画在横轴之下,扣1分。若曲线的形状基本正确,但坐标轴的信息标识不清楚,扣1分。
评分标准:幅度和相位各1.5分,如果不计算开根号和反三角函数,则必须和第二个等号后的式子完全一致;如果计算出小数,则要求小数点后1位符合即可,同时需要检查是否有中间过程,不能体现频率特性求解稳态响应的过程,结果正确也扣2分。
七、(10分)试绘制传递函数 的系统的对数幅频特性曲线。
解:(1)化为标准形式
(2分)
(2)频率特性为: (1分)
(3)各环节的转角频率为:
导前环节 的转角频率为: (1分)
惯性环节 的转角频率为: (1分)
惯性环节 的转角频率为: (1分)
(4)对数幅频特性图如下:(4分)
评分标准:按步骤给分。在化为标准形式时,若直接从频率特性 得出,第(1)、(2)步得满分。在画图时,若有思路,但结果错误,根据画图的情况考虑给1分或2分。
(a) (b)
附录:拉氏变换表
序号
时间函数
拉式变换
1
1
2
1
3
4
5
三、(10分)解:
(2分)
(2分)
(2分)
(4分)
评分标准要点:
1.阅卷人员对照标准答案,按步骤评分。
2.若认为与某一步骤相似,即可给该分数;若认为某一步骤不完全正确,可按步骤减去一至二分,以后步骤均不给分。
3.步骤不完整,但是结果正确的,也可给满分;结果错误的,只给出正确的步骤分。
(2分)
系统的开环增益 ,积分环节个数 ,为“I”型系统。(1分)
“I”型系统对单位斜坡输入信号的稳态偏差
。(2分)
则对斜坡输入信号 的稳态偏差则为
(2分)
由于该系统为单位反馈系统,则有
(2分)
解得
(1分)
评分标准:(1)按答案后的分值给分;
(2)不说明稳态误差与稳态偏差关系的扣1分;
(3)输入系数错导致结果为200,扣2分;
六、(10分)系统的传递函数为 ,(1).求系统的幅频特性和相频特性;(2).当作用输入信号 时的稳态输出。
解:(1)求频率特性(共6分)
(2分,如果未写此式,后续特性正确则将2分分解加入两个特性中),
幅频特性 为: (2分)
相频特性 为: (2分)
(2)求稳态输出
由输入知: ,所以,(1分)
(3分)
三、(10分)通过方框图的等效变换求取如下图所示系统的传递函数C(s)/R(s),并绘制主要步骤的方框图。
四、(10分)已知某控制系统的传递函数为 ,试求 时该系统的输出 。
五、(10分)已知单位反馈系统的开环传递函数 。当系统的输入信号为 时,求系统的稳态误差?
六、(10分)设单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ,当作用输入信号 时,试求系统的频率特性及稳态输出。
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