电大精编本科机电控制工程基础考试复习资料.docx

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1、电大精编本科机电控制工程基础考试复习资料一、 选择题 1. PI校正为校正 A滞后 B. 超前 C滞后超前 D超前滞后 2. 一阶系统的传递函数为1s+1,则其时间常数为( D ) A0.5 B. 4 C. 2 D . 1 3系统的根轨迹 A起始于开环极点，终于开环零点 B 起始于闭环极点，终于闭环零点 C起始于闭环零点，终于开环极点 D起始于开环零点，终于开环极点 4.一阶系统的传递函数为34s+2,则其时间常数为( C ) A0.5 B. 4 5. C. 2 A. 二阶系统的超调量 d D . 1 %只与z有关 B. 与 。z无关( A ) C. 与wn和z无关 C.与wn和z都有关 6

2、劳斯稳定判据能判断的稳定性。 A线性定常系统 B. 线性时变系统 C 非线性系统 D任何系统 7已知Fs=1s(s+2)，其原函数的终值 A0 B. C 0.75 D0.5 8、 已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则正确的关系是 B 。 A y(t)=x(t)L-1G(s)； B Y(s)=G(s)X(s)； C X(s)=Y(s)G(s)； D y(t)=x(t)G(s) 。 9、 设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是： 1 A 1； B 2； C 3

3、； D 4 10、二阶系统的传递函数为 14s2+4s+1 ；则其无阻尼振荡频率wn和阻尼比为 A 1 ，12 ； B 2 ，1 ； C 2 ，2 ； D 12 ，1 11、传递函数G(s)=Y(s)=e-TS表示了一个 X(sA 时滞环节； B 振荡环节； C 微分环节； D 惯性环节 12、一阶系统的传递函数为 35s+1 ；其单位阶跃响应为A 1-e-ttt5 ； B 3-3e-5 ； C 5-5e-5 ；D 3-e-t5 13、某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则系统的单位阶跃响应曲线表现为 A单调衰减 B. 单调上升 C 等幅振荡 D振荡衰减 14、已知道系统输出的拉氏变换为

4、Y(s)=w2ns(s+w2 ,那么系n)统处于 A 欠阻尼； B 过阻尼； C 临界阻尼； D 无阻尼 15、 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是 A K； Bs+d(s+a)(s+b)；CKTs+1s； DKs(s+a)s2； (s+a)16、根据下列几个系统的特征方程，可以判断肯定不稳定的系统为 A as3+bs2+cs+d=0 ； B s4+as3+bs2-cs+d=0； C as4+bs3+cs2+ds+e=0；其中a、b、c、d、e均为不等于零的正数。 2 17、下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的是A 5ejtgw ； B -152e-jtg-1w；

5、 。 A s-1； B 1-Ts ； (5s+1)(2s+1)1+T1s C s+1； D s+2(2s+1)(3s+1) s(s+3)(s-2) 18、已知系统频率特性为5，则该系统可表示为。 A 1 ； B 1； 1+Tw21+(Tw)2C 1； D 1 。 1-(Tw)21+Tw21、已知系统频率特性为5jw+1 ，则该系统可表示为）w+1C 5e-jtg-1w ； D 5-1ww2+1ejtg22、已知系统频率特性为15jw+1 ，当输入为x(t)=sin2t时，系统的稳态输出为 A sin(2t+tg-15w) ； B 1w2+1sin(2t+tg-15w)； C sin(2t-tg

6、-15w) ； D 1sin(2t-tg-15) 25w2+1w23、理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为 A 20dBdec，通过=1点的直线； B -20dBdec，通过=1点的直线； C -20dBdec，通过=0点的直线； D 20dBdec，通过=0点的直线 24、 系统如图所示，Gc(s)为一个装置，实现起来比较简单。 3 A 串联校正； B 并联校正； C 混合校正； D 正反馈校正。 25、二阶系统的传递函数为 1s2+0.5s+1 ；则其无阻尼振荡频率wn和阻尼比为 A 1 ，12 ； B 2 ，1 ； C 1 ，0.25 ；D 1 ，23326、某二阶系统的特征根为两个

7、纯虚根，则系统的单位阶跃响应曲线表现为 A单调衰减 B. 单调上升 C 等幅振荡 D振荡衰减 二、判断题 1、一个线性定常系统是稳定的，则其开环极点位于S平面左半边。 2、劳氏稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。 3、型系统和开环增益为10，系统在单位斜输入作用下的稳态误差为。 4、一个动态环节的传递函数乘以 5、二阶系统的超调量越大，则系统的稳定性越差。 6、系统的传递函数和系统结构及外输入有关。 7、系统的稳态误差不仅与系统的结构参数有关，与输入无关。 8、若二阶系统的阻尼比为0.866则系统的阶跃响应上定不是等幅振荡。 9、反馈控制系统、是指正反馈。 10、某环节的输出量与输入量的关系为

8、y(t=Kx(t)，K 是一常数，则称其为比例环节。 4 11、已知系统频率特性为-155 ，则该系统可表示为 ejtgw。jw+1w2+112、一阶微分环节的传递函数为G(s)=1+ts，其频率特性可表示为 G(jw)=1+jtw=1+(tw)2e-jtw。 13、 积分环节的对数幅频特性是一条斜率为-20dBdec的直线。 14、 系统的传递函数G(s)=KTs+1=100.5s+1，输出与输入的相位差是-90。 15、系统的幅频特性、相频特性取决于系统的输入以及初始条件。 16、图中所示的频率特性是一个积分环节。 .17、积分环节的幅频特性,其幅值与频率成正比关系。 18、适合于应用传递

9、函数描述的系统可以是线性系统，也可以是非线性系统。 19.某二阶系统的特征根为两个共轭纯虚根，则该系统的单位阶跃响应曲线表现为衰减振荡 20、一个线性定常系统是稳定的，则其闭环极点位于S平面左半平面。 21、两个二阶系统具有相同的超调量，则这两个系统具有相同的无阻尼自振荡角频率。 22、增大系统的开环增益，会使得系统的控制精度降低。5 三、填空题 1、系统输出全部或部分地返回到输入端，就叫做 反馈 。 2、有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为 复合控制系统 .。 3、我们把输出量直接或间接地反馈到 输入端 ，形成闭环参与控制的系统，称作 闭环控制系统 。 4、控制的任务实际上就是

10、形成控制作用的规律 ，使不管是否存在扰动，均能使 被控制对象 的输出量满足给定值的要求。 5、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。 6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 线性控制系统 和非线性控制系统。 7、为了实现闭环控制，必须对 反馈 量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除 偏差 。因此，整个控制系统形成一个闭合回路。我们把输出量直接或间接地反馈到 输入 端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统。 8、 题图 由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被

11、控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 不能 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个 开环 控制系统。 6 9、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，这样的系统称为 稳定 系统，否则为 不稳定 系统。任何一个反馈控制系统能正常工17、f(t)=e-2tsin2t的拉氏变换为 4 。 2(s+2)+418、若Lf(t)=F(s)，则Le-atf(t)= F(s+a) 。 19、若Lf(t)= F(s)，则Lf (t-b)=、 e-2sF(s) 。 作，系统必须是 稳定 的。 10、对于函数f(t)，它的拉氏变换的表达式为 0f(t)e-stdt

12、 。 11、单位阶跃信号对时间求导的结果是 单位脉冲函数 。 12、单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是 1s 。 13、单位脉冲函数的拉普拉斯变换为 A 。 14、e-t的拉氏变换为 1s+1 。 15、Fs=1s(s+1)的原函数的初值f(0)= 0 ，终值f()= 1 。 16、已知f(t)的拉氏变换为s，则初值f(0)(s+2)2+4= 1 。 20、微分环节的传递函数为2s，则它的幅频特性的数学表达式是 2 ，相频特性的数学表达式是 90 。 21、在初条件为零时， 输出量的拉氏变换 ，与 输入量的拉氏变换 之比称为线性系统的传递函数。 23、数学模型是描述系统 输入变量、输出变量之间关

13、系 的数学表达式，或者说是描述系统内部变量之间关系的数学表达式。 24、如果系统的数学模型,方程是 线性 的，这种系统叫线性系统。 25、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数，结构 有关 ，与输入 无关 ；不同的物理系统， 可以 有相同的传递函数，传递函数与初始条件 有关 。 7 26、 惯性 环节的传递函数是G(s)=Y(s)=X(s)KTs+1 。 列频率的响应称为这个系统的 频率响应 。 27、二阶系统的标准型式为 2wn34、控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。 。 s2+2wnxs+w2n28、I型系统开环增益为10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差e()为 A

14、10 。 29、时间响应由 瞬态 响应和 稳态 响应两部分组成。 30、A(w)=y(w)x=G(jw)为系统的 幅频特性 ，它描0述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减的特性。f(w)=G(jw)为系统的 相频特性 ，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位迟后(f0)的特性。 31、频率响应是 系统在正弦输入信号下的 响应。 32、惯性环节的传递函数为 G(s)=Y(s)=K 。 X(s)Ts+133、当输入信号的角频率在某一范围内改变时所得到的一系瞬态过程是指系统从 初始状态 到接近最终状态的响应过程；稳态过程是指时间t趋于 无穷 时系统的输出状态。 35、若系统输入为Asinw

15、t，其稳态输出相应为Bsin(wt+f)，则该系统的频率特性可表示为 Bejf 。 A36、2型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为 -40 dB/dec 。 37、对于一阶系统，当由0时，矢量D(j) 顺时针 方向旋转p，则系统是稳定的。否则系统不稳定。 238、单位阶跃函数的拉氏变换为 1/s . 39、线性系统的稳态误差取决于 系统自身结构与参数 。 40、若二阶系统的阻尼比为0.5 ,则系统的阶跃响应为 衰减振荡 . 8 41、 惯性环节的时间常数越大，系统的快速性越 差 42、若一个动态环节的传递函数乘以1/s ，说明对该系统串联了一个 积分 环节。 43、负反馈结构的系统，其前向通道

16、上的传递函数为G(s)，反馈通道上的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为 G(s) H(s) ，闭环传递函数为 G(s)/。 44、系统的开环传递函数为K则该系统有 2 个极点，有s(s+1)2 条根轨迹分支。 45、传递函数2s+1的零点为 -0.5 ，极点为 0、 -1 、s(s+1)(5s+2)-0.4 。四、分析、计算综合类型题 1 设单位反馈系统的开环传递函数为：G=1，s(4s+1)试求阶跃响应的性能指标d%及ts 答案： 系统闭环传递函数为：W(s)=0.25s2+0.25s+0.25与二阶传递函数的标准形式w2n相比较，可知：s2+2zwns+w2nw2n=0.25，

17、2zwn=0.25，所以wn=0.5，z=0.25，系统为欠阻尼状态，则： wd=wn1-z2=0.484 b=arccosz=760 所以，单位阶跃响应的性能指标为： d%=e-pz/1-z2=44.5% ts=3.5/zwn=28s 2 已知系统的开环传递函数为：G(S)=20S(0.2S+1)(0.04S+1) 试：1)绘出对数渐近幅频特性曲线L(w)以及相频特性曲线G； 2)用对数频率稳定判据判别系统闭环稳定性。 答案：1) 该系统是由积分、放大和两个惯性环节串联构成的； K=20 20lgK=26分贝 w111= T=2=5w2=1=1=25 10.T20.04 低频为积分放大环节，

18、在w=1，K=26分贝处作 -20dB/10倍频 线 在w=5处作 -40dB/10倍频 线，在w=25处作 60dB/10倍频 线 9 2)判断稳定性 由图上可知L(w)0的部分，j(w)对-p无穿越，所以系统闭环稳定。 3.单位反馈系统的开环传递函数为：G10k(s)=s(s+1)，试求在输入信号为x(t)=5+t作用下的稳态误差。 解：系统是型系统 当x(t)=5 时，位置误差系数Kp=lim10s0Gk(s)=lims0s(s+1)= e11()=1+K=0p当x(t)= t 时，速度误差系数 K10u=lims0sGk(s)=lims0s(s+1)=10 se12()= K0.1u故

19、系统的稳态误差：e()=e1()+e2()=0+0.1=0.1 4.设系统的传递函数G(s)=K5Ts+1=0.5s+1，求输入信号为正弦信号，频率为f1Hz，振幅为Xo5，初相为0时，系统的稳态输出。 答案：由G(s)=50.5s+1可以看出G(s)是由放大环节和惯性环节串联组成，放大环节只影响输出量的幅值，而惯性环节对输出量的幅值和相位都有影响。 1） 输出量的频率与输入量的频率相同 f1Hz，所以w=2pf=6.28 2） 输出量与输入量的相位差 惯性环节的相位f=-arctgTw=-arctg0.56.3=-arctg3.15=-72.40 3） 输出量的幅值 10 Y0=X0K1w+

20、1=5513.14j+1=7.58 0.5j4） 稳态输出 y(t)=Y0sin(wt+f)=7.58sin(6.3t-72.40) 5.已知单位负反馈系统开环传递函数为G(S)=4，计算系统的s(s+1)阻尼比，无阻尼振荡角频率d的及调节时间ts(5%)。 答;系统闭环传递函数数G(S)=4s2+s+4与标准传递函数相比较得出 =0.25 d=2 ts(5%)=6(s) 6已知系统的特征方程如下，试判别系统工程的稳定性。 D(s)= s5+2s4+2s3+4s2+11s+10=0 解：应用劳斯稳定判据 Routh: s5 1 2 11 s4 2 4 10 s3 6 s2 4-12/ 10 s 6 s0 10 第一列元素变号两次，有2个正根，不稳定。 公式： 1、 Lf (t-a)= e-asF(s) 2、 F(t)的拉氏变换F=st0f(t)e-dt 3、 放大环节传递函数：G=K 4、 惯性环节传递函数：G=K/ 4、 积分环节传递函数：G=K/s 5、 振荡环节传递函数：KT2s2+2zTs+1 6、 负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s)，反馈通道上的传递函数为H(s)，则该系统的开环传递函数为G(s) H(s) ，闭环传递函数为 G(s)/。 11