机械控制工程基础第六章复习题 及 解答
机械工程控制基础(复习要点)
1
1
2）峰值时间：响应曲线达到第一个峰值所需 的时间。
tp d 1 2 n
3）最大超调量 M p ：常用百分比值表示为：
Mp x0 (t p ) x0 () x0 ( )
( / 1 2 )
第四章 频率特性分析
1、频率响应与频率特性
频率响应：线性定常系统对谐波输入的稳态响应。 幅频特性：线性定常系统在简谐信号激励下，其稳 态输出信号和输入信号的幅值比，记为A(ω)； 相频特性：线性定常系统在简谐信号激励下，其稳 态输出信号和输入信号的相位差，记为φ(ω)； 频率特性：幅频特性与相频特性的统称。即：线性 定常系统在简谐信号激励下，其稳态输出信号 和输入信号的幅值比、相位差随激励信号频率 ω变化特性。记为
G B s 1 Gk s G q s
第三章 时间响应分析
1、时间响应及其组成 时间响应：系统在激励作用下，系统输出随 时间变化关系。 时间响应可分为零状态响应和零输入响应或 分为自由响应和强迫响应。 零状态响应：“无输入时的系统初态”为零 而仅由输入引起的响应。 零输入响应：“无输入时的系统初态”引起 的自由响应。 控制工程所研究的响应往往是零状态响应。
K 增益 T 1Fra bibliotekn 时间常数 n 固有频率
阻尼比
6)一阶微分环节： G s s 1 7)二阶微分环节： G s s 2 s 1
2 2
8)延时环节： G s e s
7、系统各环节之间的三种连接方式：
串联：
G s Gi s
G ( j ) A e
j
频率特性又称频率响应函数，是激励频率ω的函数。 频率特性：在零初始条件下，系统输出y(t)的傅里叶 变换Y(ω)与输入x(t)的傅里叶变换X(ω)之比，即 Y j G ( j ) A e X
机械控制工程基础_习题集(含答案)
《机械控制工程基础》课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有习题【说明】：本课程《机械控制工程基础》（编号为09010）共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。
一、单选题1. t e 2-的拉氏变换为（ ）。
A.s21； B. 15.0+s ； C. 21+s ；D.21se 2- 2. )(tf 的拉氏变换为)2(6][+=s s s F ，则)(t f 为（ ）。
A. te23-； B. te21--； C. )1(32te--； D. t e 26-3. 脉冲函数的拉氏变换为（ ）。
A. 0 ；B. ∞；C. 常数；D. 变量4. ()t t f δ5)(=，则=)]([t f L （ ）。
A. 5 ；B. 1 ；C. 0 ；D.s55. 已知)52)(2(33)(22+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。
A. ∞ ； B. 0 ； C. 0.6 ； D. 0.36. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。
A. 0 ；B. ∞ ；C. 0.75 ；D. 37. 已知sn e s a s F τ-=2)(其反变换f (t)为（ ）。
A.)(ττa t n a -⋅； B. )(τn t a -⋅； C. τn te a -⋅； D. )(1τn t a-⋅ 8. 已知)1(1)(+=s s s F ，其反变换f (t)为（ ）。
A. t e -1；B. t e -+1；C. t e --1；D. 1--t e9. 已知t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为（ ）。
A.ses 2242-+ ； B. 4)4(22++s ； C.4)1(2++s s； D.se s s 224-+ 10. 图示函数的拉氏变换为（ ）。
控制工程基础复习题库(有答案)
系统的传递函数在x的右半平面没有零点和极点
6.如何确定复平面上根轨迹的分离点？
需要解分离点方程;
需要确定分离角;
分离角与分支数有关
7.什么是系统的偏差信号？
输入信号与反馈信号之差
8.什么是传递函数？
9.解释根轨迹和常规根轨迹的含义。
10.根轨迹各分支的起点和终点在哪？
根轨迹关于实轴对称，分支数等于开环极点数，起点位系统的开环极点，终点为系统的开环零点、无穷远点
5、系统的稳态误差与输入信号的形式及_____________开环传递函数_____________________有关。
6. 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，这样的系统是稳定系统。
7、I型系统 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__无穷__。
8、线性系统的频率响应是指系统在正弦信号作用下，系统的稳态输出。
9. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到稳定状态的响应过程。
10、频率响应是系统对___正弦输入信号_______稳态响应，频率特性包括__幅频特性和像形特性_______两种特性。
11、系统的性能指标按其类型可分为______瞬态_________、___稳态____________、______准确性__________。
A. 开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用。
B. 开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用。
C. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路。
D. 开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路。
13.某典型环节的传递函数为 ，则该环节为（ ）。
机械控制工程基础试题及答案
一、单项选择题(在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分）1．闭环控制系统的特点是A不必利用输出的反馈信息 B 利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制 C 不一定有反馈回路 D 任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的2．线性系统与非线性系统的根本区别在于 A 线性系统有外加输入,非线性系统无外加输入 B 线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入 C 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理 D 线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理3．，则A BC D4．已知，且，则A 0BCD 15．已知函数如右图所示，则A BCD6．某系统的传递函数为,其零、极点是A 零点，；极点B 零点，；极点C 零点；极点,D 没有零点；极点7．某典型环节的传递函数为,它是A 一阶惯性环节B 二阶惯性环节C 一阶微分环节D 二阶微分环节8．系统的传递函数只与系统的○有关.A 输入信号B 输出信号C 输入信号和输出信号D 本身的结构与参数9．系统的单位脉冲响应函数，则系统的单位阶跃响应函数为A B C D10．对于二阶欠阻尼系统来说，它的阻尼比和固有频率A 前者影响调整时间，后者不影响B 后者影响调整时间,前者不影响C 两者都影响调整时间D 两者都不影响调整时间11．典型一阶惯性环节的时间常数可在单位阶跃输入的响应曲线上求得, 时间常数是A 响应曲线上升到稳态值的95%所对应的时间B 响应曲线上升到稳态值所用的时间C 响应曲线在坐标原点的切线斜率D 响应曲线在坐标原点的切线斜率的倒数12．已知，且已分别测试得到：的幅频特性，相频的幅频特性，相频则ABCD13．已知,其相频特性为A BC D14．若系统的Bode图在处出现转折（如图所示），其渐近线由转到，这说明系统中有一个环节是A BCD15．设某系统开环传递函数为：，则此闭环系统A 稳定B 不稳定C 临界稳定D 满足稳定的必要条件16．为开环频率特性幅值等于1时的相位角，则相位裕度等于A BC D17．系统的开环对数坐标图（Bode图）与极坐标图（Nyquist图）之间的对应关系为A Bode图上的零分贝线对应于Nyquist图上的点B Bode图上的线对应于Nyquist图的负实轴C Bode图上的负分贝值对应于Nyquist图负实轴上区间D Bode图上的正分贝值对应于Nyquist图正实轴18．若已知某系统串联校正装置的传递函数为，其中则它是一种A 相位滞后—超前校正B 相位滞后校正C 相位超前校正D 相位超前—滞后校正19．从某系统的Bode图上，已知其剪切频率,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系统稳态误差减至最小的是A BC D20．下列串联校正装置的传递函数中，能在频率处提供最大相位超前角的是A BC D二、简答题（1，2小题每题7分，3,4小题每题8分，共计30分）1．试求一阶系统的单位阶跃响应，画出近似响应曲线,并标出时间常数T的值.2．已知传递函数为，且，试绘制其极坐标近似图（Nyguist图）.3．某系统Bode图如下图（1）系统稳定与否?如果稳定,稳定程度如何？（2）在答题纸上重新画出该图，并标出相位余量、幅值余量、剪切频率，相位穿越频率。
机械控制工程基础试题及复习资料
一、填空题（每空1分，共20分）1•传递函数的定义是对于线性定常系统，在初始条件为零的条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
2•瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。
3.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。
4.1型系统在单位阶跃输入下，稳态误差为_0_，在单位加速度输入下，稳态误差为乂。
5.频率响应是系统对正弦输入稳态响应,频率特性包括幅频和相频两种特性。
6.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（渐进）稳定的系统。
7.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。
8.系统的稳态误差与输入信号的形式与系统的结构和参数或系统的幵环传递函数有关。
9.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。
10.反馈控制系统幵环对数幅频特性三频段的划分是以3C （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的稳态性能 11. 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、 快速性和精确或准确性。
二.设有一个系统如图1 所示，k 1=1000N/m, k 2=2000N/m,，当系统受到输入信号 X i （t ） 5sint 的作用时，试求系统的 三. 一个未知传递函数的被控系统，构成单位反馈闭环。
经过测试，得知 闭环系统的单位阶跃响应如图 2所示。
（10分） 问：（1）系统的幵环低频增益 K 是多少？ （5分）（2）如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统， 试写出其近似闭环 传递函数；（5分）k1 -------------------------------------------- 7/8 ---------------- ---------------- -------- 0.55 -------- /O 25msD=10N/(m/s) 稳态输出X o （t ） (15 分)X ik i Ds « k 2 Ds 仆2X 。
机械控制工程基础练习题考试题及其答案
1、简答题1、控制系统的基本要求。
1）、简述闭环控制系统的组成。
测量元件，给定元件，比较元件，放大元件，执行元件，校正元件2）、非最小相位系统有何特点，与最小相位系统的区别是什么？第二题在复平面【s】右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，反之，在【s】右半平面有极点和零点的传递函数称为非最小相位传递函数。
具有最小相位传递函数的系统统称为最小相位系统，反之，具有非最小相位传递函数的系统称为最小相位系统3）、简述系统串联滞后校正网络的校正原理。
此滞后校正环节是一个低通滤波器，因为当频率高于1/T时，增益全部下降20lgb(db)，而相位减小不多。
如果把这段频率范围的增益提高到原来的增益直，当然低频段的增益就提高了。
4）、简述系统超前校正网络的校正原理在对数幅频特性曲线上有20db/dec段存在，故加大了系统的剪切频率Wc、谐振频率Wr与截止频率Wb，其结果是加大了系统的带宽，加快了系统的响应速度；又由于相位超前，还可能加大相位裕度，结果是增加了系统相位稳定性。
5）、减小或消除系统稳态误差的措施主要有哪些？1：增大系统开环增益或扰动之前系统的前向通道增益2：在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节3：采用串级控制抑制内回路扰动。
6）、简要说明比例积分微分PID控制规律中P、I和D的作用(1)比例系数Kp直接决定控制作用的强弱，加大Kp可以减小系统的稳定误差，提高系统的动态响应速度，但Kp过大会使动态质量变坏，引起被控制量震荡甚至导致闭环系统不稳定(2)在比例的调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生的控制量总是用来消除稳态误差，直到积分的直为零，控制作用才停止(3)微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关。
2.已知控制系统的结构图如下图所示，求：（1）当不存在速度反馈)0(=a时，试确定单位阶跃输入动态响应过程的rt，st和%σ。
（1）a=0时，()()42G ss s=+，()2424ss sΦ=++，所以0.5,2nζω== rt=，pt=，%eσ=（2）确定0.7ζ=时的速度反馈常数a值，并确定ttr=)(时系统的稳态误差sse。
机械工程控制基础(第六版)课后习题答案62606
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机械控制工程基础_习题集(含答案)
《机械控制工程基础》课程习题集西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有习题【说明】：本课程《机械控制工程基础》（编号为09010）共有单选题,计算题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。
一、单选题1. t e 2-的拉氏变换为（ ）。
A.s21； B. 15.0+s ； C. 21+s ；D.21se 2- 2. )(tf 的拉氏变换为)2(6][+=s s s F ，则)(t f 为（ ）。
A. te23-； B. te21--； C. )1(32te--； D. t e 26-3. 脉冲函数的拉氏变换为（ ）。
A. 0 ；B. ∞；C. 常数；D. 变量4. ()t t f δ5)(=，则=)]([t f L （ ）。
A. 5 ；B. 1 ；C. 0 ；D.s55. 已知)52)(2(33)(22+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。
A. ∞ ； B. 0 ； C. 0.6 ； D. 0.36. 已知)45(32)(22++++=s s s s s s F ，其原函数的终值=∞→t t f )(（ ）。
A. 0 ；B. ∞ ；C. 0.75 ；D. 37. 已知sn e s a s F τ-=2)(其反变换f (t)为（ ）。
A.)(ττa t n a -⋅； B. )(τn t a -⋅； C. τn te a -⋅； D. )(1τn t a-⋅ 8. 已知)1(1)(+=s s s F ，其反变换f (t)为（ ）。
A. t e -1；B. t e -+1；C. t e --1；D. 1--t e9. 已知t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为（ ）。
A.ses 2242-+ ； B. 4)4(22++s ； C.4)1(2++s s； D.se s s 224-+ 10. 图示函数的拉氏变换为（ ）。
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习题一
题型：填空题
题目：校正的实质是改变系统的 分布。
分析与提示：校正的实质是改变系统的零、极点分布。
答案：零、极点
习题二
题型：填空题
题目：进行校正所采用的元件或装置，称为 和 。
分析与提示：进行校正所采用的元件或装置，称为校正装置和校正元件。
答案：校正装置、校正元件
习题三
题型：填空题
题目：设计的方法很多，按考虑问题的出发点之不同而异。
按最终的性能指标分类， 一种是使系统达到最好的目标，即 ；另一种就是使系统达到所提出的某项或某几项指标，即 。
分析与提示：按最终的性能指标分类，一种是使系统达到最好的目标，即优化设计；另一种就是使系统达到所提出的某项或某几项指标，即特性设计。
答案：优化设计、特性设计
习题四
题型：填空题
题目：并联校正分为 和 。
分析与提示：并联校正分为反馈校正和顺馈校正。
答案：反馈校正、顺馈校正
习题五
题型：填空题
题目：串联校正包括： 、 、 、 、和PID 校正。
分析与提示：串联校正包括：①增益调整、②相位超前校正、③相位滞后校正、④相位滞后－超前校正、⑤PID 校正。
答案：增益调整、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后－超前校正
习题一
题型：填空题
题目：已知某串联校正装置的传递函数为(0.2s+1)/(2.0s+1),则它是 校正装置。
分析与提示：超前校正的传递函数为1,11)(<++=ααα
TS TS s C c ，滞后校正的传递函数为1,11)(>++=ββTs Ts s G c ；超前滞后校正的传递函数为)1)(11()1)(1()(2121++++=s T s T s T s T s G c ββ。
答案：相位滞后
习题二
题型：选择题
题目：以下校正方案中不属于串联校正的是【】
A.增益调整
B.相位超前校正
C.相位滞后校正
D.相位滞后—超前校正
E. 顺馈校正
分析与提示：顺馈校正属于并联校正。
答案：E
习题三
题型：多项选择题
题目：相位超前校正具有以下特点【】
A．系统带宽变窄，降低了系统响应的快速性
B．增益和型次未改变，稳态精度变化不大
C．加大带宽，加快了系统的响应速度，即改善系统的瞬态性能
D．增大相位裕度，提高了系统的相对稳定性
分析与提示：系统带宽变窄，降低了系统响应的快速性为滞后校正的特点。
答案：B、C、D
习题四
题型：填空题
题目：具有迟后相位特性(即相频特性ϕ(ω)小于零)的校正装置叫装置，又称之为装置。
分析与提示：具有迟后相位特性(即相频特性ϕ(ω)小于零)的校正装置叫滞后校正装置，又称之为积分校正装置。
答案：滞后校正、积分校正
习题五
题型：填空题
题目：相位滞后校正网络相当于一个滤波器。
分析与提示：相位滞后校正只引起低频部分变化,而对中频及高频部分没有影响。
故相当于一个低通滤波器。
答案：低通滤波器
习题一
题型：选择题
题目：有关系统校正，正确的说法有【】
A. 所谓校正，是指在系统中增加新的环节或改变某些参数
B. 相位超前校正可以提高系统的响应速度
C. PID校正器可以有效地改善系统的瞬态性能，同时提高系统的稳定性
D. 顺馈校正主要是减少系统的误差，对系统的稳定性影响不大
E. 增大系统的增益，可能降低系统的相对稳定性
分析与提示：校正装置的特点。
答案：A、B、C、D、E
习题二
题型：填空题
题目：利用反馈环节能改变反馈所包围环节的，消除所包围环节的参数波动对系统性能的影响。
分析与提示：利用反馈环节能改变反馈所包围环节的动态结构和参数，消除所包围环节的参数波动对系统性能的影响。
答案：动态结构和参数
习题三
题型：填空题
题目：反馈回路包含积分环节，结果由原来的积分作用转变成。
分析与提示：反馈回路包含积分环节，结果由原来的积分作用转变成惯性环节，降低了原系统的型次，这就降低了大回路系统的稳态精度，但可能提高了系统的稳定性。
答案：惯性环节
习题四
题型：填空题
题目：顺馈校正是一种开环校正方式，不改变闭环系统的特性，对系统的稳定性没有什么影响的并联校正为。
分析与提示：顺馈校正是一种开环校正方式，不改变闭环系统的特性，对系统的稳定性没有什么影响。
答案：顺馈校正
习题五
题型：填空题
题目：通过顺馈校正，可以补偿原系统的。
分析与提示：通过顺馈校正，可以补偿原系统的误差。
答案：误差。