机电控制工程基础 期末复习资料及参考答案)

适用类别：电大成人脱产、成人业余

一、选择题：

1. 作为控制系统，一般（）A

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 2. 当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为（ ）B A. 最优控制

B. 系统辩识 C.系统校正D.自适应控制

3. 反馈控制系统是指系统中有（ ）B

A.惯性环节B.反馈回路C. 积分环节D. PID4. 开环系统与闭环系统最本质的区别是（ ）A

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 5. 若f=sin5(t-2)，则L [ f(t) ]=（）A

5e2sse2sse2s5e2sA．2 B. 2 C. 2 D. 2

s25s25s25s256. L [ t2e-2t ] =（ ）C A.

1(s2)3B.

212 C. D.

a(sa)s3(s2)37. 若F(s)=

4，则Limf(t)=（ ）B

t02s1A. 4 B.2 C. 0 D. ∞

8. 下列函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为（ ）D

A.

5s1 B. C. 22s25s16s2 D.

1 s29. 线性系统与非线性系统的根本区别在于（ ）C

A. 线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数 B. 线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入

C. 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理

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D. 线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少

10. 某系统的微分方程为5t2x(t)2x(t)sinty(t)，它是（ ）A

A.线性时变系统B.线性定常系统 C.非线性系统 D.非线性时变系统 11. 某环节的传递函数为G(s)Ts1，它是（ ）C

A．积分环节 B. 微分环节 Ｃ．一阶积分环节 D. 一阶微分环节 12. 下面因素中，与系统稳态误差无关的是（ ）D

A．系统的类型 B. 开环增益 Ｃ．输入信号 D．开环传递函数中的时间常数 13. 系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（ ）D

R(s)1050s+1C(s)2s

A.

1020s10 B. 2s C. D. 5s15s12s(5s1)14. 图示系统的传递函数为（ ） B

RLu1Cu2

A.

1LR12B.C. D. (LR)Cs1Cs21(LR)Cs1LCs2RCs1.,s24，系统增益为5，则其传递函数为（ ）B 15. 二阶系统的极点分别为s105 A.

22510 B. C. D.

(s05.)(s4)(s05.)(s4)(s05.)(s4)(s05.)(s4)34ss100216. 二阶系统的传递函数为G(s)=

A. 10 B. 5

,其无阻尼固有频率ωn是（ ）B

C. 2.5D. 25

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17. 已知系统的传递函数为

100，则系统的开环增益以及型次为（ ）A 2s(0.1s1)(5s4)A．25，Ⅱ型 B. 100，Ⅱ型 C. 100，Ⅰ型 D. 25，0型 18. 设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)值的范围是（ ） D

A．0 < K< 2 B．K > 6 C．1 < K < 2 D．0 < K < 6

19. 利用奶奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为（ ）D

A．开环传递函数零点在S左半平面的个数 B．开环传递函数零点在S右半平面的个数 C．闭环传递函数零点在S右半平面的个数 D．闭环特征方程的根在S右半平面的个数

20. 若要增大系统的稳定裕量，又不能降低系统的响应速度和精度，通常可以采用（ ）C

A．相位滞后校正 B．提高增益 C．相位超前校正 D．顺馈校正 二、填空题：

1. 已知系统的传递函数为G(s)K，则系统稳定时的开环增益K

s(s1)(s2)10s，则系统的幅频特性为。

s(10.5s)A()100210.522

2. 对于最小相位系统而言，系统的相对稳定性是指，相位裕量γ和幅值裕量Kg都应该

。 大于零

3. 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、和 。 快速性 准确性

4. Mp表示了系统的，td、tr及ts表征了系统的。

相对稳定性 灵敏性

5. 传递函数表示系统，与外界输入无关。

本身的动态特性

6. 若二阶系统的无阻尼振荡频率为n，当系统发生阻尼振荡时，其振荡频率为。

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a12n

7. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为，即系统的特征根必须全部在是

系统稳定的充要条件。

负实根或负实部的复数根 复平面的左半平面 8. 频率响应是系统对输入的稳态响应。

正弦

9. 频率特性包括和两种特性。

幅频 相频

10. 某环节的传递函数为G(s)=e－2s，它是环节

延时

11. 校正元件的作用是改善系统的性能。

控制

12. 闭环环控制系统的基本工作原理是不断地偏差并偏差。

检测 纠正

13. 当系统的传递函数G(s)s=-1

14. 开环传递函数等于通道的传递函数和通道的传递函数的乘积。

前向 反馈

15. 在伯德图上，幅值裕量表示为当系统和相频特性曲线达到时幅值距零分贝线的距离。

-180º

16. 极坐标图（Nyquist图）与对数坐标图（Bode图）之间对应关系为：极坐标图上的单

位圆对应于Bode图上的_______线；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的_______线。

10时，其极点为。 s14 / 9

0分贝 -180º

17. 二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、_____ __和____ ___有关。

误差带 无阻尼固有频率

18. 二阶系统的单位响应中，当阻尼比为零时，其振荡特性为。

等幅振荡

19. 一个闭环系统的开环传递函数为G(s)H(s)的取值范围为。 0 < K < 1.5

20. 前向通道传递函数为G(s)临界K值为。 1 三、简答题:

K，如果该系统稳定，则K

s(s1)(2s1)K，反馈为单位负反馈的闭环系统，使其系统稳定的s11. 什么是稳态误差，并分析其与系统结构（类型）的关系。

答：控制系统的希望输出与实际输出之差；系统的结构不同，产生稳态误差不同（或系统的类别越高，误差越小） 2. 什么是频率响应？

答：系统对正弦信号或谐波信号的稳态响应 3. 什么是线性系统？

答：组成系统元件的特性均是线性的（3分），其输入输出关系都能用线性微分方程描述。

4. 典型二阶系统（当0<ξ<1,ξ=0,ξ≥1时）在单位阶跃输入信号作用下的输出响应的

特性是什么？（注：或用图示法说明也可） 答：

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答案一：(1)0<ξ<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1； (2)ξ=0时，为不衰减振荡过程； (3)ξ≥1时，为非周期过程。 答案二：

5. 简述相位裕量的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。

答：

定义：是开环频率特性幅值为1时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交点的连线与负实轴的夹角。

计算公式：180(c) 在极坐标下表示为：

6. 已知各系统的零点(o)、极点(x)分布分别如图所示，请问各个系统是否有非主导极点，

若有请在图上标出。

答：

无非主导极点；非主导极点；非主导极点

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7. 已知系统开环传递函数G(s)答：

K，其中K为开环增益，T为时间常数。试问：

s(Ts1)当r( t ) = t时，要减小系统稳态误差ess应调整哪个参数，为什么？

当r( t ) = t时，系统稳态误差ess11 KvK因此要减小ess，只有增大开环增益K（而与T无关）

8. 简述相位裕量Kg的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。

答：在奈奎斯特图上，奈奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称幅值裕量Kg。 计算公式：Kg1

G(jg)H(jg)在极坐标上表示为：

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四、计算题:

2ns22ns2n1. 设系统的闭环传递函数为G(s)=，试求最大超调量σp=9.6 %、峰

值时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数ξ和ωn的值。

12解： ∵σp=e∴ξ=0.6 ∵tp=

n12×100%=9.6%

∴ωn=

tp123.140.210.6219.6rad/s

2. 系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数

C(s)。 R(s)

解： 信号流图如下：

应用梅森公式求传递函数： P1=G3G2，P2=G1G2 L1=-G2H1，L2=-G1G2H2

G3G2G1G2C(s) R(s)1G2H1G1G2H2

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3. 试判断具有下述传递函数的系统是否稳定，其中G(s)为系统的前向通道传递函

数，H(s)为系统的反馈通道传递函数：G(s)1，H(s)10。

s(s1)(s3)

解： （1）系统特征方程：

1G(s)H(s)0s34s23s100 （2）

s3 s2 s1 s0 1 4 0.5 10

3 10 0 （3）由劳斯稳定性判据：第一列元素全大于零，故系统稳定。

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