大工16秋《机械工程控制基础》期末考试复习题[大工16秋《机械工程控制基础》期末考试复习题

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大连理工大学网络教育学院

2016年秋《机械工程控制基础》

期末考试复习题

☆ 注意事项：本复习题满分共：452分。

一、单项选择题（本大题共18小题，每小题2分，共36分）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D D A A D A C C

A

题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 C

B

D

B

C

C

C

B

1、当二阶系统传递函数的极点分布在s 平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（ ）。 A ．

<0 B ．=0 C ．0<<1 D ．≧1 2、线性定常系统的传递函数，是在零初始条件下（ ）。

A ．系统输出信号与输入信号之比

B ．系统输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比

C ．系统输入信号与输出信号之比

D ．系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比

3、已知函数1

()()s F s s s a +=

+，则()f t 的终值()f ∞=（ ）。

A ．0

B ．

C ．a

D ．1/a

4、某系统的传递函数

2100

()12100G s s s =

++，则无阻尼自然频率n ω等于（ ）。

A ．10rad/s

B ．s

C ．1rad/s

D ．s 5、作为一个控制系统，一般来说（ ）。 A ．开环不振荡

B ．闭环不振荡

C ．开环一定振荡

D ．闭环一定振荡

6、系统不稳定时，其稳态误差为（ ）。

A．+ B．- C．0 D．以上都不对

7、一阶单位反馈系统的开环传递函数为G s

K

s s K

()

()

=

+，则该系统稳定的K值范围为

（）。

A．K＞0 B．K＞1 C．0＜K＜10 D．K＞－1

8、某一系统的稳态加速度误差为一常数，则该系统为（）系统。

A．0型 B．I型 C．Ⅱ型 D．以上选项都不对

9、以下关于系统稳态偏差的说法正确的是（）。

A．稳态偏差只取决于系统的结构和参数 B．稳态偏差只取决于系统输入和干扰

C．稳态偏差与系统结构、参数、输入和干扰等有关 D．系统稳态偏差为0

10、在直流电动机的电枢回路中，以电流为输出，电压为输入，两者之间的传递函数是（）。

A．比例环节 B．积分环节 C．惯性环节 D．微分环节

11、开环增益K增加，系统的稳定性（）。

A．变好 B．变差 C．不变 D．不一定

12、自动控制系统的反馈环节中必须具有（）。

A．给定元件 B．检测元件 C．放大元件 D．执行元件

13、在阶跃函数输入作用下，阻尼比（）的二阶系统，其响应具有减幅振荡特性。

A．ζ＝0 B．ζ>1 C．ζ＝1 D．0<ζ<1

14、如果自控系统微分方程的特征方程的根在复平面上的位置均在右半平面，那么系统为（）系统。

A．稳定 B．不稳定 C．稳定边界 D．不确定

15、一阶系统的传递函数为G s

K

Ts

()=

+1，则该系统时间响应的快速性（）。

A．与K有关 B．与K和T有关 C．与T有关 D．与输入信号大小有关

16、一阶闭环系统的开环传递函数为G s

s

s s s

()

()

()()

=

+

++

83

232，则该系统为（）。

A．0型系统，开环增益为8 B．I型系统，开环增益为8

C．I型系统，开环增益为4 D．0型系统，开环增益为4

17、线性系统和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．线性系统满足叠加原理，非线性系统不满足叠加原理

D．线性系统不满足叠加原理，非线性系统满足叠加原理

18、令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的（）。

A．代数方程 B．特征方程 C．差分方程 D．状态方程

二、填空题（本大题共40小空，每小空2分，共80分）

答案：

1．快

2．小

3．负实轴

4．好

5．阻尼比

6．增大

7．快

8．0 ∞（二者不可互换）

9．指数

10．90

11．偏差偏差

12．稳定性准确性快速性

13．极点零点

14．正弦函数幅频相频

15．瞬态响应稳态响应

16．串联并联反馈联接

17．根据已知系统的微分方程求解根据系统的传递函数求解通过实验测得18．静态位置误差系数静态速度误差系数静态加速度误差系

19．动态误差稳态误差

20．初始稳定（二者不可互换）

21．提高系统开环增益增加系统的型号数复合控制前馈控制

1、一阶系统的单位阶跃响应在t＝0处的斜率越大，系统的响应速度越。

2、一阶系统的时间常数T越小，系统跟踪单位斜坡信号的稳态误差越。

3、系统的相位穿越频率是开环极坐标曲线与相交处的频率。

4、系统开环频率特性的相位裕量越大，则系统的稳定性越。

5、控制系统的最大超调量只与有关。

6、欠阻尼二阶系统的输出信号随阻尼比减小振荡幅度。

7、惯性环节的转角频率越大其输出响应越。

8、Ⅱ型系统跟踪斜坡信号的稳态误差为，其静态位置误差系数等于。

9、当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不会突变，而是按曲线变化。

10、积分环节的输出比输入滞后度。

11、自动控制系统的控制调节过程是用检测到的纠正。

12、对控制系统的基本要求主要有：_________、_________、_________。

13、最小相位系统是指系统的传递函数在复平面的右半平面内无________和________的系统。

14、频率响应是系统对____________输入的稳态响应，频率特性包括_________与

_________两种特性。

15、稳定系统的时间响应分为___________与___________。

16、控制系统的基本联接方式有___________、___________和__________。

17、频率特性可以通过三种方法求取，包括__________、_________ 和__________。

18、静态误差系数包括____________、____________和_________。

19、系统的误差可以分为__________和___________。

20、系统在输入信号的作用下，输出量从__________状态到__________状态的响应过程称为瞬态响应。

21、减小稳态误差的方法有___________、___________、___________、__________。

三、判断题（本大题共18小题，每小题2分，共36分）

题号12345678910答案√√√×√√×√√√题号1112131415161718

答案√×√××√√×

1、0型系统不能跟踪单位斜坡输入，其稳态误差为。

2、Ｉ型系统能够跟踪单位斜坡输入，但是具有一定的稳态误差。

3、峰值时间为响应曲线超过其稳态值而达到第一个峰值所需的时间。

4、两个二阶系统的超调量Mp%相等，则此二系统具有相同的n和。

5、一阶惯性环节的阶跃响应曲线是稳定的、无振荡曲线。

6、当阻尼比一定时，无阻尼自然频率越大，系统能更快达到稳定值，响应的快速性越

好。

7、开环稳定的系统将其闭环后的系统一定稳定。

8、由线性定常系统的微分方程可以得到传递函数。

9、一个传递函数只能表示一个输入对一个输出的关系，只适合于单输入单输出系统的

描述，无法描述系统内部中间变量的变化情况。

10、时间响应分析和频率特性分析都能揭示系统动态特性。

11、自动控制系统的反馈环节中必须有检测元件。

12、上升时间为反映控制系统稳态性能的指标。

13、可以用叠加原理的系统是线性系统。

14、降低系统的增益将使系统的稳定变差。

15、衡量惯性环节惯性大小的参数是阻尼比。

16、.输出信号对控制作用有影响的系统为闭环系统。

17、随动系统要求系统的输出信号能跟随输入信号变化。

18、频率响应是系统对不同频率正弦输入信号的脉冲响应。

四、名词解释（本大题共40小题，每小题6分，共240分）

1、自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制器使生产过程或被控制对象的某一物理量自动地按照预定的规律运行。

2、系统：由相互联系、相互作用的若干部分构成且具有一定运动规律的一个有机整体。

3、反馈：输出量通过适当的测量装置将信号全部或是一部分返回输入端，使之与输入量进行比较。

4、开环控制系统：当构成系统每一环节的输入不受系统的输出影响时，这样的系统称为开环控制系统。

5、闭环控制系统：当构成系统的任一环节的输入受到系统的输出影响时，这样的系统称为闭环控制系统。

6、恒值系统：在外界作用下，系统的输出能基本保持为常值的系统称为恒值系统。

7、随动系统：系统的输出能相应于输入在广阔范围里按任意规律变化的系统称为随动系统。

8、程序控制系统：在外界作用下，系统的输出按预定程序变化的系统称为程序控制系统。

9、连续系统：如果系统每个环节之间所传递的信息都是时间的连续信号，这样的系统称为连续系统。

10、采样系统或离散系统：如果在系统中，计算机参与工作时，环节之间所传递的信息除了有连续信号外，还有离散信号，这样的系统称为采样系统或离散系统。

11、定常系统：描述系统微分方程的系数不随时间而变化的系统称为定常系统。

12、时变系统：描述系统微分方程的系数随时间变化的系统，称为时变系统。

13、反馈信号：从系统/元件输出端取出信号，经过变换后加到系统/元件的输入端，即为反馈信号。

14、偏差信号（或偏差）：输入信号与主反馈信号之差。

15、误差信号（或误差）：指系统输出量的实际值与希望值之差。

16、控制系统的稳定性：动态过程的振荡倾向和系统能否恢复平衡状态的能力。

17、控制系统的快速性：当系统输出量与给定量之间产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度。

18、系统的数学模型：系统的输出与输入之间的数学表达式。

19、线性系统：如果系统的数学模型是线性的，这种系统称为线性系统。

20、传递函数：当全部初始条件为零时，输出量y(t)的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比叫做系统的传递函数。

21、结构框图：将系统中各元件的名称或功用写在框图单元中，并标明它们之间的连接顺序和信号流向，主要用来说明系统构成和工作原理。

22、函数框图：把元件或环节的传递函数写在框图单元内，并用表明信号传递方向的箭头将这些框图单元连接起来，主要用来说明环节特性、信号流向及变量关系，便于分析系统。

23、前向通路：信号沿箭头方向从输入直到输出，并且每一路径不重复的被经过。

24、闭环系统的开环传递函数：反馈信号与偏差信号之比。

25、时间响应：控制系统在典型输入信号的作用下，输出量随时间变化的函数关系称为系统的时间响应。

26、瞬态响应：系统在某一输入信号的作用下，输出量从初始状态到稳定状态的响应过程称为瞬态响应。

27、稳态响应：在某一输入信号的作用后，时间趋于无穷大时系统的输出状态称为稳态响应。

28、延迟时间：响应曲线第一次达到稳态值的50%所需的时间。

29、上升时间：响应曲线从稳态值的10%上升到90%，或从0上升到100%所需的时间。

30、调整时间：在响应曲线的稳态线上，用稳态值的百分数作一个允许误差范围，响应曲线第一次达到并永远保持在这一允许误差范围内所需要的时间，叫做调整时间。

31、一阶系统：能用一阶微分方程描述的系统称为一阶系统。

32、系统的幅频特性：输出信号与输入信号的幅值之比。

33、系统的相频特性：输出信号与输入信号的相位之差随频率的变化。

34、幅值穿越频率：对数幅频特性曲线与横坐标轴相交处的频率称为幅值穿越频率。

35、零点：传递函数分子为零的s值。

36、极点：传递函数分母为零的s值。

37、最小相位传递函数：若复平面的右半平面内既无零点也无极点的传递函数称为最小相位传递函数。

38、劳斯判据：依据闭环系统特征方程式对系统的稳定性做出判别。

39、奈奎斯特判据：依据系统的开环极坐标图与（?1，0）点之间的位置关系对闭环系统的稳定性作出判别。

40、稳态误差：系统从一个稳态过度到另一个稳态，或系统受扰动又重新平衡后，系统

可能会出现偏差，这种偏差称为稳态误差。

五、 计算题（本大题共3小题，每小题20分，共60分）

1、设某系统结构如图所示，试确定系统稳定时系数K 的取值范围。

图系统结构

解：由结构图写出闭环传递函数为

3232()(0.21)10(5)(0.11)

()0.020.31550501(0.11)(0.21)K

C s K s K s s s K R s s s s K s s s K

s s s +++===+++++++

++

系统闭环特征方程式为321550500s s s K +++= 列出罗斯表如下：

3

21

15015501505500

s s K K s

s K

-（3分）

为使系统稳定，罗斯表中第一列各项系数必须为正数，即

所以有：?????>>-0

500

1515K K 即得150<

可见，只要015K <<就能保证系统稳定。

2、已知系统的结构图如图所示：1)求系统的闭环传递函数；2）当0=f K 、

10

=a K 时，

试确定系统的阻尼比ξ、固有频率

n

ω。

解：

1）系统的闭环传递函数为

a

f a

K s K s K s +++=

)2()(2φ

2）当0

=f K 、

10

=a K 时，系统的闭环传递函数为

10210

)(2++=

s s s φ

这是典型的二阶系统故有

102=n ω及

2

2=ξωn

解得

1623

.3≈n ω、3162.0≈ξ

3、设单位反馈系统的开环传递函数为

()()()

1214++=

s s s K

s G

为使闭环系统稳定，试确定K 的取值范围 解：该系统闭环特征方程为

()()068423=+++=+++K s s s K s s s 121

列劳斯表为

K

s K s K

s s 0

123686618-

要使系统稳定，劳斯表第一列应该大于0 ，得

06>-K 8 0>K

为使闭环系统稳定应满足403

<

-++

+-

+