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第

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系（部、中心、教研室）：出題教師系主任：

第

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班級：學號：姓名：

考試科目：機械控制工程基礎

考試時間：U100U分鐘

試卷總分U100U分

考試形式：閉卷

題號

一

二

三

四

五

六

七

總分

得分

評卷

教師

一、填空題（每空1分，第8小題2分，總計15分）

將系統的輸出全部或部分返送回系統的輸入端，并與輸入信號共同作用于系統的過程，稱為反饋。

控制系統的基本要求包括穩定性、準確性和快速性。

二階欠阻尼系統階躍響應中，反映系統快速性的性能指標有上升時間、

峰值時間和調整時間。

系統動態過程的振蕩傾向及其恢復平衡狀態的能力，稱為系統的穩定性。

系統的傳遞函數為，該系統的極點是-0.5和-0.2

零點是-1。

系統的單位階躍響應為，則該系統的傳遞函數為。

控制系統穩定的充分必要條件是系統所有的特征根具有負實部，或系統所有極點位于[s]左半平面。

8.奈奎斯特判據是如果開環傳遞函數G（s）H（s）在[s]右半平面上有P個極點，當ω由－∞變化到＋∞時，[GH]平面上的開環頻率特性G（jω）H（jω）逆時針包圍（－1，j0）點P圈，則閉環系統穩定。反之，閉環系統就不穩定。

二、（15分）RC低通濾波電路如圖所示，R=10kΩ，C=10uF，（1）畫出系統方框圖；（2）化簡方框圖，求RC電路傳遞函數；（3）如果輸入電壓，求輸出電壓。

R

C

ui

u0

（1）（5分）方框圖

Ui(s)

1/R

1/Cs

Uo(s)

（2）(5分)傳遞函數

（3）（5分）輸出電壓拉氏變換：

輸出電壓：

三、（15分）角度隨動系統伺服電機的時間常數為，系統單位階躍響應的最大超調量，求（1）系統的開環增益；（２）判斷響應時間是否滿足5秒內達到2%誤差的要求。

（１）（10分），

0.46

，

（2）（5分），滿足要求。

四、（15分）火星自主漫游車的導向控制系統方框圖如圖所示，（1）試求在加速度輸入作用下，滿足穩態誤差小于0.25，并且滿足閉環系統穩定的開環增益k值范圍。（可用勞斯判據）

X0(s)

Xi(s)

（7分）求滿足穩態誤差的k值范圍

，

（2）（8分）求滿足系統穩定的k值范圍

系統閉環傳遞函數

勞斯數列為

最后

五、(10分)某伺服電動機調速系統方框圖如圖所示，如果調速系數，測速反饋系數，(1)求擾動力矩n(t)單獨作用下的傳遞函數Gn(s)；(2)求當輸入力矩為R(t)=t，擾動力矩n(t)=t時，系統的穩態誤差。

C(s)

R(s)

N(s)

kc

(1)（5分）

（2）（5分）令，

I型系統，

（5分）令，

六、（10分）已知某系統開環傳遞函數為，試在下圖所給對數坐標中繪出系統開環對數幅頻特性圖（給出必要的計算及過程說明）。

解：系統含比例環節、1個積分環節、2個慣性環節，1個一階微分環節

20lgK=20k=10低頻段直線過（1,20）,

；，

則有：

七、（20分）已知某系統開環伯德圖如圖所示：

（1）求出該系統開環傳遞函數；

（2）在圖7中標出剪切頻率，相位穿越頻率、相位裕量和幅值裕量，并讀出或計算出各自的值；

（3）設計相位超前校正環節，使得相位裕量大于30度。

解：（1）由題知，開環對數幅頻特性曲線斜率依次為-20→-40→-60，

故系統含比例環節、1個積分環節、2個慣性環節，開環傳遞函數為

低頻段過（1，38）,所以20lgK=38，得K=80