机电控制工程基础：期末复习
国家开放大学电大本科《机电控制工程基础》2023-2024期末试题及答案(试卷代号：1116)
国家开放大学电大本科《机电控制工程基础»2023-2024期末试题及答案（试卷代号：1116）一、选择题（每小题4分，共32分）I.系统传递函数为W （2 .输入为m 位阶跃函数时•输出拉氏变换>3为《Eu u ---D. 2W(s)2.某二阶索就的特征眼为的个纯煨根.则诙系统的单位阶跃响成为《B. 等幅振荡93.单位依反馍系.统开环传函为（；（5）= ；7E ），系统的阴豺L 顷A. 3D. 0,33I. 2r 的拉氐变换为（A ，7+1。
答3 *5 5位负反裕系统的开环传逆函数为 m 由土矛则此系统在单位阶妖函数输人F 的代态误差为（ ifA.. 0. 25B ・I C 0□T6.单位脉冲两教的fi 氏变横为《"A. 1&1/卷仁2D ・2/s「•单位俐椅M 的肝环传"钦为以* 而顽雨 思轨迹的分支敬如'A. 1R2 C 3D ，」&辆的也诚涌散《，（-一「5 '）3二K "系统的憎监和型次为（"A. 5<2*5/44C. 5.4二、判断题（每小题3分，共30分）9.单位阶既函数的担器拉斯变换靖果是】・（）A.单凋上升11 5川・410. 归仇反波沽构的禁筑,其前间通■传谛甬数为的伸递两散为YHJ）•蛔系统的开环佑逢函效为Gu）〃（Q.闭环传还函牧为而而7?77?《）11. «_阶系统的特彼18 ■两个4有仇实部的共泥其根・则设系境的单位阶职响应,我表现为等悟娠膀.（）12. 系汩【环对敬幅楠特吐的依切!段仔映第境的措态性0（>13. 系•统的传递函一牲为（*，）=膘:彳,则傻系统零点为顷点为，°・—2.（）“・任处驰控;M理论中代用的检M系院数学授也有微分方程、传递函数、顿曜特件罪・（）以叩〕调》中的T指的积分控制器.（）0理想貌微分环打对枚WJ频待性曲级是一条斜率为"MHE M的在线，（,17-城忤系统和非线性系统的根本区别在于技性系统汹足迭如晚珂.彬愤忤争琉f擂兄迭加原理「K）•«•甘控制系统的三个基本要求是栓定、准确豪快速（）三、综合题（38分）19. （15分）已知系统框图如图所示，试求：（1）系统的特征参数（阻尼比和无阻尼自振荡角频率）；（2）简要评价该系统的动态性能；（3）写出系统的闭环传递函数。
电大《机电控制工程基础》期末复习模拟试题考试题库资料汇总小抄
机电控制工程基础模拟试题一、填空(每小题3分，共15分)1．有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为——。
2．单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是——。
3．如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是——系统。
4．控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。
瞬态过程是指系统从——到接近最终状态的响应过程；稳态过程是指时间t趋于——时系统的输出状态。
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——系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。
二、单项选择(每小题3分，共15分)2．传递函数表示了一个( )。
A．时滞环节B．振荡环节C．微分环节D．惯性环节3．已知系统输出的拉氏变换为，那么系统处于( )。
A．欠阻尼B．过阻尼C．临界阻尼D．无阻尼4．脉冲函数的拉氏变换为( )。
A．0B．∞C．常数D．变量5．理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为( )。
A．20dB／dec，通过ω=1点的直线B．一20dB／dec，通过ω＝1点的直线C．一20dB／dec，通过ω＝0点的直线D．20dB／dec，通过ω=0点的直线三、判断题(10分)1．一个系统稳定的充分和必要的条件是系统的全部特征根都具有负实部。
( )(3分) 2．系统的幅频特性、相频特性取决于系统的输出。
( )(3分)3．由Z反变换能求出采样函数脉冲序列的表达式。
( )(4分)四、(20分)设单位反馈系统的开环传递函数：，试求单位阶跃响应的性能指标&%及t s(5％)。
五、(20分)六、(20分)已知某单位反馈系统开环传递函数为及其校正前和校正后的对数幅频特性曲线如图所示。
试求：(1)画出串联校正环节对数幅频特性曲线，并写出传递函数G c(s)(2)写出校正后开环传递函数G c(s)·G0(s)(3)校正后相角裕量r(w c)=?(参考答案)一、填空(每小题3分，共15分)1．复合控制系统2．1/s3．稳定4．初始状态∞5．离散二、单项选择(每小题3分，共15分)1．C 2．A 3．C 4．C 5．A三、判断题(10分)1．错误。
机电控制工程基础期末考试复习题库
第一章习题答案一、简答1．什么是自动控制?就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使生产过程或被控对象的某一物理量（输出量)准确地按照给定的规律(输入量）运行或变化.2．控制系统的基本要求有哪些？控制系统的基本要求可归结为稳定性;准确性和快速性。
3．什么是自动控制系统？指能够对被控制对象的工作状态进行自动控制的系统。
它一般由控制装置和被控制对象组成4．反馈控制系统是指什么反馈？反馈控制系统是指负反馈。
5．什么是反馈?什么是正反馈？什么是负反馈？反馈信号(或称反馈）：从系统（或元件）输出端取出信号,经过变换后加到系统(或元件）输入端，这就是反馈信号。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫负反馈.6．什么叫做反馈控制系统系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为反馈控制系统（或闭环控制系统）。
7．控制系统按其结构可分为哪3类？控制系统按其结构可分为开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统。
8．举例说明什么是随动系统。
这种系统的控制作用是时间的未知函数,即给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量(即输入量）的变化,这样的系统称之为随动系统。
随动系统应用极广，如雷达自动跟踪系统,火炮自动瞄准系统，各种电信号笔记录仪等等。
9．自动控制技术具有什么优点？⑴极大地提高了劳动生产率；⑵提高了产品的质量;⑶减轻了人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来，去从事更有效的劳动;⑷由于近代科学技术的发展,许多生产过程依靠人们的脑力和体力直接操作是难以实现的,还有许多生产过程则因人的生理所限而不能由人工操作，如原子能生产,深水作业以及火箭或导弹的制导等等.在这种情况下，自动控制更加显示出其巨大的作用10．对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能有几种情况？单调过程衰减振荡过程持续振荡过程发散振荡过程二、判断1．自动控制中的基本的控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制. 正确2．系统的动态性能指标主要有调节时间和超调量，稳态性能指标为稳态误差。
机械控制工程基础期末考试知识点
机械控制工程基础期末考试知识点第一篇：机械控制工程基础期末考试知识点机械控制工程基础期末考试知识点一：选择判断题1, 控制工程的必要条件是什么？（快速性，准确性，稳定性）2，单位脉冲函数的拉式变换结果3，什么叫系统闭环极点（算术题，选择）4，闭环函数公式（选择）5，一阶系统标准形式（选择）6，传递函数不适合非线性定常系统（判断）7，传递函数有无量纲（有无都不对，判断题）8，一阶系统的调整时间公式9，一阶系统的响应速度与什么有关系？10，超调量反映系统响应的小时增大）11,终值定理计算，t趋近与无穷时，原函数的值，（会算）GB(S)(012，影响系统的稳态误差因素（输入信号…）13，调整系统增益对系统有何影响？14，增加微分环节能增加系统阻尼。
15，什么叫系统的型次（区别几型系统）16，利用稳态计算稳态误差（有表格，必须为标准型）17，频率响应的定义（判断题，是正弦信号稳态响应）18，延时环节标坐标图（单位圆）19，零频反映系统的什么性能？（准确性）20，Bode高频段反映系统的什么性能（高频干扰能力）21，频率分析法用典型信号是什么？（正弦信号）22，系统稳定的充要条件是什么？（判断）23，滞后校正使系统响应过度快了还是慢了？（慢了）24，会用劳斯判据判别稳定性。
2KWN=2 2S+2ςWNS+WN二：能力应用题1，化简方框图的传递函数（课件例题）2，对质量弹簧阻尼的机械系统会求传递函数（课件参考）3，分别会算输入和干扰引起的稳态误差的计算（看课件）4，奈奎斯特图会画图（－∽，＋∽）？会奈奎斯特判断系统的稳定性会分析（P=N-Z）5，深入理解掌握传递函数，频率特性函数，幅频特性，相频特性，频率响应直接的转换关系？6，掌握超前，滞后校正和超前的设计7，会用图解法计算Wt WCrKt8，掌握Bode图画法（正反都要掌握）会对图线叠加。
第二篇：机械控制工程基础第二章答案习题2.1什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,表示系统输出,表示系统输入,哪些是线性系统?(1)(2)(3)(4)解:凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。
机电控制工程基础综考试复习题
机电控制工程基础综合练习解析（2014-1）一、填空1. 自动控制就是 没有 人直接参与的情况下， 使生产过程的输出量按照给定的规律运行或变化 。
2．系统的稳定性取决于 系统闭环极点的分布 。
3. 所谓反馈控制系统就是的系统的输出 全部或部分 地返回到输入端。
4. 给定量的变化规律是事先不能确定的，而输出量能够准确、迅速的复现给定量，这样的系统称之为随动系统 。
5. 在 零初始条件 下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的 传递函数 。
6. 单位积分环节的传递函数为 1/s 。
7．一阶系统11+Ts ，则其时间常数为 T 。
8．系统传递函数为W(s)，输入为单位阶跃函数时，输出拉氏变换Y (s)为s s W )( 。
9．单位负反馈系统开环传函为)1(9)(+=s s s G ，系统的阻尼比ξ=0.167、无阻尼自振荡角频率ωn 为 3 ，调节时间ts （5％）为 6 秒。
10．反馈信号(或称反馈)：从系统(或元件)输出端取出信号，经过变换后加到系统(或元件)输入端，这就是反馈信号。
当它与输入信号符号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 正反馈 。
反之，符号相反抵消输入信号作用时叫 负反馈 。
11．Ⅰ型系统 不能 无静差地跟踪单位斜坡输入信号。
12. 某环节的传递函数为2s ，则它的幅频特性的数学表达式是 2wj ，相频特性的数学表达式是 2w 。
2ω；90o13.单位反馈系统的开环传递函数为)3)(2()(*++=s s s K s G ，根轨迹的分支数为 3 。
14. 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 。
G(s)H(s)，)()(1)(s H s G s G + 15. 函数f(t)=2t 的拉氏变换为 。
22s 16．单位负反馈结构的系统，其开环传递函数为)2(+s s K 则该系统为 型系统，根轨迹分支数为 。
《机电控制工程基础》资料整理
一、不定项选择题1. 控制系统的基本要求可归结为 D. 稳定性；准确性和快速性。
2. 反馈控制系统一般是指什么反馈？ B. 负反馈3. 以下控制系统按结构分类正确的是 A. 开环控制系统、闭环控制系统和复合控制系统？4. 以下不属于随动系统的是 D. 恒温控制系统。
5. 自动控制技术可以实现以下 A. 极大地提高劳动生产率B. 提高产品的质量C. 减轻人们的劳动强度，使人们从繁重的劳动中解放出来D. 原子能生产，深水作业以及火箭或导弹的制导。
6. 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制装置使A. 生产过程B.被控对象的某一物理量准确地按照给定的规律运行或变化。
7. 反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫 C. 正反馈8. 系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统是 A. 反馈控制系统B.闭环控制系统9. 自动控制系统一般由 A. 控制装置和被控制对象组成。
10. 对于一般的控制系统，当给定量或扰动量突然增加某一给定值时，输出量的暂态过程可能出现以下A. 单调过程B. 衰减振荡过程C. 持续振荡过程D.发散振荡过程11. 单位斜坡函数的拉氏变换结果是( D. )。
12. 以下属于一阶系统的阶跃响应特点的是 D. 没有超调量？13. 阶跃响应从终值的10％上升到终值的90％所需的时间叫 A. 上升时间14. 劳斯稳定判据能判断什么系统的稳定性？D. 线性定常系统15. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ωn为 C. 216. 已知系统闭环传递函数为：则系统的超调σ％为 D.0.04317. 二阶系统的临界阻尼比是B. 118. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是( A. )19. 峰值超出终值的百分比叫 B. 超调量20. 已知系统闭环传递函数为：则系统的ts（5％）是C.2.1s21. 在欠阻尼的情况下，二阶系统的单位阶跃响应为 A. 振幅按指数规律衰减的简谐振荡22. 阶跃响应到达并保持在终值％误差带内所需的最短时间；有时也用终值的％误差带来定义叫D. 调节时间23. 阶跃响应第一次达到终值的50％所需的时间叫B. 延迟时间24. 以下为二阶系统阻尼比，其中一定不稳定的是D. ζ≤025. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线有什么特点？A. 单调上升26. 已知系统闭环传递函数为：则系统的阻尼比ξ为 B.0.70727. 阶跃响应越过稳态值达到第一个峰值所需的时间叫C. 峰值时间28. 时间t满足什么条件时（系统的时间常数为T），一阶系统的阶跃响应值与稳态值之间的当误差为5%～2%。
机电控制工程基础(自动控制原理)重点知识点复习题库及解析
求与虚轴的交点
系统的闭环特征方程是： 0.5s3 1.5s2 s K 0
将s
j
代入上式中得：
0.53 1.5 2
K
0 0
解得： 2, K 3
根轨迹：
（２）系统对阶跃响应无超调，即此时闭环系统的特征根应为负实根，此时Ｋ的取值范围为：
0<K<0.1924 （３）加入比例微分环节后，系统的传递函数为： G' (s) K ( s 1)
幅频特性 ( jw) w10
9 13 102 40 j
0.09
相频特性： ( jw) arctan 40 25
87
cs (t) = 0.45sin(10t 45)
4、 用梅森公式求题一、4 图所示系统的传递函数 C(s) R(s) 。
C(s)
解：有一条前向通道 P(s) G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)
s0
1 s2
s(s
s(s 2)(s2 2)(s2 2s
2s 4) 4) 7(s
1)
8 7
当
r (t )
t2
1(t )
时，
R(s)
2 s3
， ess
lim s
s0
2 s3
s(s
s(s 2)(s2 2)(s2 2s
2s 4) 4) 7(s
1)
6、 已知某最小相位系统的开环渐进对数幅频特性曲线如题一、6 图所示，试写出对应的该
)
kx(t
)
l1 l2
F (t )
0
对微分方程式进行拉普拉斯变换得： mX (s) s2 fX (s) s kX (s) l1 F (s) 0 l2
以 X (s) 为输出函数， F (s) 为输入函数，可得传递函数：
复习重点-机电工程控制基础
机电工程控制基础复习重点第一章1. 机械工程控制论的研究对象与任务。
P.2：系统、输入、输出之间的动态关系。
2. 反馈控制原理和反馈控制系统。
P.8：“测偏与纠偏”。
3. 控制系统的分类方法。
P.12：按控制系统有无反馈分（开环系统、闭环系统）；按输出变化规律分（恒值控制系统、程序控制系统、随动系统）。
4. 输入信号、输出信号、反馈信号、误差信号的概念。
P.5：5. 典型闭环控制系统的组成。
P.14：控制元件（拥有产生控制信号）、反馈元件（主要指置于主反馈通道中的元件）、比较元件（用来比较输入及反馈信号）、放大元件（把弱的信号放大以推动执行元件动作）执行元件（根据输入信号的要求直接对控制对象进行操作）、控制对象。
6. 控制论的中心思想P.15：通过信息的传递、处理与反馈来进行控制。
7. 开环和闭环控制系统的特点。
开环优点（结构简单，容易实现）；闭环优点（抗干扰能力强、精度高） 8. 对控制系统的基本要求稳定性、准确性、快速性（稳、准、快）第二章1. 数学模型的概念和种类。
P.26：是数学表达式，微分方程、差分方程、统计学方程、传递函数、频率特性式以及各种响应式等等。
2. 线性系统线性性质的两个重要条件。
P.10：叠加性、均匀性。
3. 线性定常系统的定义P.10：微分方程的系数是常数。
4. 列写微分方程的一般方法。
P.27：5. 机械系统中一些常见的非线性特性 P.11：传动间隙、死区、摩擦力。
6. 系统传递函数的定义与求法P.34：当输入和输出的初始条件为零时，输出量)(t x o 的拉氏变换与输入量)(t x i 拉氏变换之比即系统的传递函数。
传递函数的零点、极点和放大系数。
7. 传递函数的性质P.35：传递函数的分母是系统的特征多项式，代表系统的固有特性，分子代表输入与系统的关系。
传递函数表达了系统本身的动态性能而与输入量的大小及性质无关。
分子多项式阶次m 不高于分母多项式阶次n ，即n m 。
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1
R(s)
1 G(s)H(s)
ess
lim s s0 1
1 K
/
s
R(s) lim s0
s 1 s K
R(s)
根轨迹法
根轨迹定义：当系统开环传递函数的某一个参数由零到无穷大变化时， 闭环特征根在S平面上移动所画出的轨迹。
根轨迹法是通过系统开环传递函数寻求其闭环特征根的方法。
m
K * (s z j )
向传递至输出端的信号通道。单向是指不能逆回去。
n——前向通道数 k——将中与第k条前向通道相接触(有重合部分)的回路所在项去
除之后的余子式
R —
C (s) G1 G2 1 G2G3
自动控制系统的分析方法
时域法 根轨迹法 频域法
分析性能指标：围绕着稳定性，快速性，准确性展开
阶跃响应
一阶系统
(s) C(s) 1 1 R(s) 1 s 1 Ts 1 K
二阶系统
R(s)
n2
C(s)
- s(s 2n )
(s)
s2
n2 2ns n2
2 1.8 1.6 1.4
h(t)
1.2 1
0.8 0.6
=0
=0.1 =0.2
=0.3 =0.4 =0.5
=0.6
=0.7 =0.8 =0.9
=1.0
=2.0
0.4
0.2
0
0
2
4
6
8
10
12
n t
控制系统方框图
比较元件 给定量(输入量)
-
调节元件放大器Fra bibliotek执行元件测量元件
扰动量 被控量(输出量)
控制对象
自动控制装置
自控系统性能要求： 稳定性， 快速性， 准确性
控制系统的数学模型
拉式变换： 典型函数的拉式变换
拉式变换性质 微分法则，积分法则，终值定理
微分方程 组
传递函数
动态结构 图
频率特性
微分方程
j d
dt
频率特性
s d dt
传递函数
s j
传递函数
线性定常系统在零初始条件下，输出信号的拉氏变换与输入信号的
拉氏变换之比称为系统(或元部件)的传递函数。
G(s)
C(s) R(s)
b0 s m a0 s n
b1sm1 a1sn1
bm an
特征式 D(s) a0sn a1sn1 an
根轨迹法
n
m
pi z j
a
i 1
j 1
nm
a
(2k 1)
nm
n
n 1
m1
i1 sd pi j1 sd z j
sk pi
K*
i 1 m
sk z j
n 1 0 (无开环零点)
i1 sd pi
j 1
k 0, 1, 2
m
(zj )
K
j 1 n
K*
( pi )
i1
R(s)
系统的频率特性
r(t) 系统 c(t)
Ar=Const.，= 1,2, 3…,测得： Ac1,Ac2, Ac3,... 1, 2, 3... 作曲线：A()——Ac/Ar-， ()
伯德图的绘制
确定系统开环增益，并计算 20lg K 。
频率确按定小大和顺各序转依折次频标率注在i频 率1i ,轴k上；1k ,
决定系统是否稳定
m
G(s) b0(s z1 )(s z2 ) (s zm ) K * a0(s p1 )(s p2 ) (s pn )
(s zj)
j 1
n
(s pi )
i 1
G(s)
bm
(
1
s
1)(
2 2
s
2
an (T1s 1)(T22s2
2 2s 1) ( j s 1) 2T2s 1) (Ti s 1)
稳定性与稳态精度
系统稳定的充分必要条件为：系统特征方程的所有根都 具有负实部，或者说都位于s平面的虚轴之左。
古尔维茨(Hurwitz)稳定判据，林纳德－奇帕特判据， 劳思(Routh)判据
E(s) ER (s) R(s) EN (s) N (s) ER (s) EN (s)
E(s) ER (s) R(s)
机电控制工程基础
FUNDAMENTALS of MECHATRONIC CONTROL ENGINEERING
期末复习
本节课的任务： 回顾前五章所学内容
讲解重点习题
绪论
自动控制的方式：开环控制，闭环控制，复合控制
理解反馈控制原理：控制装置接受的信号是被控量的反馈信号与给定值相比较 产生的偏差，根据偏差值的大小实现控制任务。
动态结构图等效变换及梅森公式
R(s) G(s)
C(s)
B(s)
R(s)
C(s)
G(s)
1 B(s)
G(s)
比较点前移“加倒数”
R(s)
C(s)
G(s)
R(s)
R(s) G(s)
C(s)
1 R(s)
G(s)
引出点后移“加倒数”
R(s)
E(s)
C(s)
G(s)
B(s) H(s)
C ( s ) R(s)
G(s)
C(s)
( s) 1 G(s)H(s)
G(s)
R(s) 1 G(s)H (s)
主路关系保持不变
梅森公式
Mason公式：
n
Pk k
(s) k1
——主特征式 1 La LbLc Ld LeLf
La——各单独回路的回路传递函数之和 Lb Lc——两两互不接触的单独回路传递函数乘积之和 LdLe Lf——三个互不接触的单独回路传递函数乘积之和 Pk——第k条前向通路的传递函数，前向通路是指信号由输入端单
j 1 n
1
(s pi )
i 1
m
K * s z j
j 1 n
1
s pi
i 1
m
n
(s z j ) (s pi ) (2k 1)π
j1
i 1
(k 0, 1, 2, )
根轨迹法
1、根轨迹的分支数（n阶系统n个特征根） 2、根轨迹对称于实轴（实系数多项式的根成对出现，复根必共轭） 3、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点及无穷远 4、根轨迹区段右侧，开环零极点数目之和必为奇数个。（以这段上某点为 例，包括区段右侧的零极点）用它来判断实轴上的根轨迹段。 5、根轨迹的渐近线 6、分离点和会合点坐标（实轴上两个相邻开环极点或两个相邻开环零点之 间至少存在一个分离点） 7、分离角和会合角 8、根轨迹与虚轴交点 9、根之和 10、起始角和终止角 11、K*和K. K*：开环根轨迹增益，S系数为1. K：开环增益，常数项为1
K(s b)
C(s)
-
s(s a)
(b a 0)
根轨迹为一个圆
根轨迹分析动态性能
一 闭环零极点分布和阶跃响应的定性关系 1.稳定，所有的闭环极点S位于S平面左侧 2. 系统快速性好，闭环极点要远离虚轴
二 主导极点和偶极子 强调一点，偶极子指的是闭环极点和闭环零点。
闭环有一对共轭复数极点，阶跃响应呈振荡衰减性， 有超调；（欠阻尼）