02-機械工程控制試卷(共六套)LtDPAGEPAGE42005年10月全國自考機械工程控制基礎試卷

機械工程控制基礎模擬卷一、選擇題1.控制工程主要研究并解決的問題之一是（）A、系統已定，輸入不確定，求系統的輸出B、系統已定，輸入已知，求系統的輸出（響應）C、系統已定，規定系統的輸入D、系統不定，輸入已知，求系統的輸出（響應）2.已知機械系統的傳遞函數為則系統的阻尼比、增益和放大系數是（）。A.0.25,1,1B.0.5,4,1C.0.25,4,4D.0.5,1,43.彈簧-質量-阻尼系統的傳遞函數為1/（ms2+cs+k）,則系統的無阻固有頻率ωn為（）

A

B

C

D4.對于定常控制系統來說（）表達系統的微分方程各項系數不隨時間改變微分方程的各階微分項的冪為1不能用微分方程表示系統總是穩定的5.微分環節反映了輸入的變化趨勢，可以應用于()。增加系統阻尼減小系統阻尼減弱噪聲的作用減小穩態誤差6.系統方塊圖如圖所示,其開環傳遞函數Gk(S)是（）

A5S/(3S+1)B(3S+1)/5S

C1/[5S(3S+1)]D5/[S(3S+1)]

7.系統的輸出誤差為e(t)，其穩態誤差為：（）ABC D8.比例環節的對數幅頻特性曲線是一條（）。A.水平線B.垂直線C.斜率為-20db/dec的直線D.斜率為-10db/dec的直線9.所謂校正（又稱補償）是指（）A、加入PID校正器B、在系統中增加新的環節或改變某些參數C、使系統穩定D、使用勞斯判據10.PI校正屬于下面哪種校正方法：（）A相位超前校正 B相位滯后校正C相位滯后超前校正 D無法確定填空題1.設計控制系統基于以下幾個要求：、和。2.傳遞函數可定義為：在外界輸入作用前，輸入、輸出的初始條件為時，線性定常系統的與之比。3.當阻尼比ξ大于0小于1時，系統稱為系統，當阻尼比ξ=0時，系統稱為系統，當阻尼比ξ=1時，系統稱為系統，當阻尼比ξ大于1時系統稱為系統。三、計算題1.列出如右圖所示的系統的微分方程，并推出傳遞函數。2.化簡圖示系統框圖，并寫出其傳遞函數3.已知傳遞函數如下圖所示，求單位階躍響應的最大超調量Mp和峰值時間tp4.已知單位反饋系統的開環傳遞函數為:，求單位階躍和單位斜坡函數輸入作用下的穩態誤差5.已知某系統的特征方程為s4+s3+4s2+6s+9=0，試判別其系統的穩定性6.試繪制下列傳遞函數的Bode圖。

填空題(每小題2.5分，共25分)對控制系統的基本要求一般可以歸納為穩定性、和。按系統有無反饋，通常可將控制系統分為和。在控制工程基礎課程中描述系統的數學模型有、等。反映出穩態響應偏離系統希望值的程度，它用來衡量系統的程度。一階系統的單位階躍響應的表達是。有系統的性能指標按照其類型分為時域性能指標和。頻率響應是線性定常系統對輸入的穩態響應。穩態誤差不僅取決于系統自身的結構參數，而且與的類型有關。脈沖信號可以用來反映系統的。10.階躍信號的拉氏變換是。二．圖1為利用加熱器控制爐溫的反饋系統（10分）圖1爐溫控制結構圖試求系統的輸出量、輸入量、被控對象和系統各部分的組成，且畫出原理方框圖，說明其工作原理。三、如圖2為電路。求輸入電壓與輸出電壓之間的微分方程，并求該電路的傳遞函數（10分）圖2四、求拉氏變換與反變換(10分)求（5分）求（5分）五、化簡圖3所示的框圖，并求出閉環傳遞函數（10分）圖3六、圖4示機械系統由質量m、阻尼系數C、彈簧剛度K和外力組成的機械動力系統。圖4(a)中是輸出位移。當外力施加3牛頓階躍力后(恒速信號)，記錄儀上記錄質量m物體的時間響應曲線如圖4（b）所示。試求：1）該系統的微分方程數學模型和傳遞函數；(5分)2）該系統的自由頻率、阻尼比；(2分)3）該系統的彈簧剛度質量m、阻尼系數C、彈簧剛度k；（3分）4）時間響應性能指標：上升時間、調整時間、穩態誤差（5分）。圖4(a)機械系統圖4（b）響應曲線圖4七、已知某系統是單位負反饋系統，其開環傳遞函數，則該系統在單位脈沖、單位階躍和單位恒速信號（斜坡信號）作用下的穩態誤差分別是多少？（10分）八、設有如圖5所示的反饋控制系統，試求根據勞斯判據確定傳遞函數k值的取值范圍（10分）。圖5填空題(每小題2分，共20分)對控制系統的基本要求一般可以歸納為穩定性、快速性和準確性。按系統有無反饋，通常可將控制系統分為開環控制系統和閉環控制系統。在控制工程基礎課程中描述系統的數學模型有微分方程、傳遞函數等。穩態誤差反映出穩態響應偏離系統希望值的程度，它用來衡量系統控制精度的程度。一階系統的單位階躍響應的表達是。有系統的性能指標按照其類型分為時域性能指標和頻域性能指標。頻率響應是線性定常系統對正弦輸入的穩態響應。穩態誤差不僅取決于系統自身的結構參數，而且與輸入信號的類型有關。脈沖信號可以用來反映系統的抗沖擊能力。10.階躍信號的拉氏變換是1/s。二．圖1為利用加熱器控制爐溫的反饋系統（10分）圖1爐溫控制結構圖試求系統的輸出量、輸入量、被控對象和系統各部分的組成，且畫出原理方框圖，說明其工作原理。解答：輸出量：爐溫。輸入量：給定電壓信號。被控對象：電爐。系統包括：電位器、放大器、電機、減速器以及自藕調壓器、熱電偶。原理方框圖：三．如圖2為電路。求輸入電壓與輸出電壓之間的微分方程，并求出該電路的傳遞函數。（10分）圖2解答：跟據電壓定律得四、求拉氏變換與反變換求解答：求解答：=化簡框圖，并求出閉環傳遞函數圖4解：GG1G2G3H2H1/G3Xi(s)Xo(s)__+HH1/G3Xi(s)Xo(s)__XXi(s)Xo(s)七、圖示機械系統由質量m、阻尼系數C、彈簧剛度K和外力組成的機械動力系統。圖(a)中是輸出位移。當外力施加3牛頓階躍力后，記錄儀上記錄質量m物體的時間響應曲線如（b）圖所示。試求：1）該系統的微分方程數學模型和傳遞函數；(4分)2）該系統的彈簧剛度質量m、阻尼系數C、彈簧剛度k；（3分）3）時間響應性能指標：上升時間、調整時間、振蕩頻數、穩態誤差（5分）。圖(a)機械系統圖（b）響應曲線解答：解：1）對于該系統有：故2）求k由Laplace變換的終值定理可知：而=1.0，因此k=3.求m，由得：又由式求得=0.6將0.6代入中，得=1.96。再由求得m=0.78。求c由，求得c=1.83.3）求2.55(取=0.05時)3.40(取=0.02時)求0.912.323求N取=0.05時，=0.64取=0.02時，=0.85求當輸入為階躍信號時，系統的穩態誤差為：對于0型系統，代入式中求得：=0.5八、已知某系統是單位負反饋系