机械控制工程基础试题及答案

答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分） 1． 闭环控制系统的特点是

A 不必利用输出的反馈信息

B 利用输入与输出之间的偏差对系统进行控制 C 不一定有反馈回路

D 任何时刻输入与输出之间偏差总是零，因此不是用偏差来控制的 2．线性系统与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 线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理 D 线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理

sb23． L[f(t)]2，则f(t) 2sb A sinbtbcosbt B bsinbtcosbt

C sinbtcosbt D bsinbtbcosbt 4．已知 F(s)1，且a0，则 f() s(sa) A 0 B

11 C D 1 2aa5．已知函数f(t)如右图所示，则 F(s)

1s11213e2es B es2 ss2s2ss11s13ss3s C 2(seee2se)

22s1s1s D (ee2es)

s2s A

6．某系统的传递函数为 G(s)(s10)，其零、极点是

(s10)(s3) A 零点 s10，s3；极点 s10 B 零点 s10，s3；极点 s10

C 零点 s10；极点 s10，s3 D 没有零点；极点 s3

7．某典型环节的传递函数为G(s)Ts，它是

A 一阶惯性环节 B 二阶惯性环节 C 一阶微分环节 D 二阶微分环节 8．系统的传递函数只与系统的○有关。

A 输入信号 B 输出信号

C 输入信号和输出信号 D 本身的结构与参数

9．系统的单位脉冲响应函数g(t)10sin4t，则系统的单位阶跃响应函数为 A 40cos4t B

10．对于二阶欠阻尼系统来说，它的阻尼比和固有频率 A 前者影响调整时间，后者不影响 B 后者影响调整时间，前者不影响 C 两者都影响调整时间 D 两者都不影响调整时间 11．典型一阶惯性环节

4010 C D 2.5(cos4t1)22s16s16时间常数是

A 响应曲线上升到稳态值的95%所对应的时间 B 响应曲线上升到稳态值所用的时间 C 响应曲线在坐标原点的切线斜率

D 响应曲线在坐标原点的切线斜率的倒数

1的时间常数可在单位阶跃输入的响应曲线上求得， Ts112．已知G(s)G1(s)G2(s)，且已分别测试得到：

G1(j)的幅频特性 G1(j)A1()，相频G1(j)1() G2(j)的幅频特性 G2(j)2，相频G2(j)0.1

则

A G(j)2A1()ej0.11()

B G(j)[2A1()]eC G(j)2A1()ej[1()0.1]

j[1()0.1]

D G(j)[2A1()]e13．已知 G(s)j0.11()k，其相频特性为

(10.2s)(10.8s)A arctg0.16 B arctg0.2arctg0.8 C (arctg0.2arctg0.8) D arctg0.2arctg0.8

14．若系统的Bode图在1处出现转折（如图所示），其渐近线由20db/dec转到

0db/dec，这说明系统中有一个环节是

A s1 B

1

s1C

1

1s112D 2 2s21s115．设某系统开环传递函数为：G(s)10，则此闭环系统

s2(3s1)A 稳定 B 不稳定

C 临界稳定 D 满足稳定的必要条件 16．(c)为开环频率特性幅值等于1时的相位角，则相位裕度等于

 A 180(C) B (C)

 C 180(C) D (C)180

17．系统的开环对数坐标图（Bode图）与极坐标图（Nyquist图）之间的对应

关系为 A Bode图上的零分贝线对应于Nyquist图上的(1,j0)点 B Bode图上的180线对应于Nyquist图的负实轴

C Bode图上的负分贝值对应于Nyquist图负实轴上(,1)区间 D Bode图上的正分贝值对应于Nyquist图正实轴 18．若已知某系统串联校正装置的传递函数为

 则它是一种

A 相位滞后—超前校正 B 相位滞后校正

C 相位超前校正 D 相位超前—滞后校正

sa，其中 ab sb19．从某系统的Bode图上，已知其剪切频率c200，则下列串联校正装置的 传递函数中，能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整 增益使系统稳态误差减至最小的是

A

0.5s1 B

0.05s10.1s1C D

0.5s10.05s1

0.5s10.0005s1

0.005s1 20．下列串联校正装置的传递函数中，能在频率c1处提供最大相位超前角的

是 A C

0.5s12s1 B

2s10.5s12.5s10.4s1 D

0.4s12.5s1

二、简答题（1,2小题每题7分，3,4小题每题8分，共计30分）

1． 试求一阶系统

1的单位阶跃响应c(t)，画出近似响应曲线，并标出时间常数T的值。

0.5s1K，且K1,T0，试绘制其极坐标近似图（Nyguist图）。 2s(Ts1)2． 已知传递函数为G(s)3． 某系统Bode图如下图

（1） 系统稳定与否？如果稳定，稳定程度如何？

（2） 在答题纸上重新画出该图，并标出相位余量、幅值余量kg(db)、剪切频率c，相位

穿越频率g。

4． 已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)三、综合计算题（每题16分，共80分）

1． 如右图所示的电路系统，输入u1(t)，输出电压u2(t)。

（1） 建立系统的微分方程组；

（2） 求系统的传递函数。

2．某系统方块图如图所示，简化该方块图，求出传递

K，系统稳定的K值范围。

s(s4)(s5)Y(s)。 X(s)

3．系统的方块图如下图所示，

a) 求系统的单位阶跃响应；

b) 当输入正弦信号x(t)10sin10t时，系统的稳态响应； c) 求系统的阻尼比和固有圆频率。

4．系统方块图如图所示，输入r(t)1(t)，n(t)11(t)。 2

求系统在r(t)、n(t)各自单独作用下的稳态误差和两者共同作用时的稳态误差。

5． 已知系统的开环传递函数为 GK(s)100(0.2s1)，

s(s1)(s210s100)在答题纸上按照下图所给比例，画出Bode图的幅频图和相频图（幅频图用渐近线表示即可，但必须注明各转角频率、各直线的斜率；相频图不要求十分精确）

一、单项选择题（在每小题的四个被选答案中，选出一个正确的答案，并将其 答案按顺序写在答题纸上，每小题2分，共40分）

1. B 2. C 3. B 4. C 5. C 6. C 7. C 8. D 9. C 10. C 11. D 12. C 13. C 14. A 15. B 16. A 17. B 18. C 19. B 20. D

二、简答题（1,2小题每题7分，3,4小题每题8分，共计30分） 1， 解：∵ C(s)G(s)R(s)11

0.5s1s10.5 s0.5s12t∴ c(t)1e 图如右所示。 2， 解：

3， 解：稳定。但相位稳定余量小，即稳定程度不好。,Kg(db),c,g如图所示。

4， 解：系统的特征方程为：

s39s220sK0

Routh阵如右所示，由Routh判据得： 0K180

二、综合计算题（每题16分，共80分）

1， 解：设流过R1的电流为i1(t)，流过R2的电流为i2(t)

u1(t)R1i1(t)则：

1[i1(t)i2(t)]dtC11[i1(t)i2(t)]dtR2i2(t)u2(t) C1u2(t)1i2(t)dtC21[I1(s)I2(s)]C1s对上式进行零初始条件拉氏变换得：

U1(s)R1I1(s)

1[I1(s)I2(s)]R2I2(s)U2(s) C1sU2(s)1I2(s)C2s消去中间变量I1(s),I2(s)，得系统的传递函数为： G(s)2， 解：

U2(s)1

U1(s)R1R2C1C2s(R1C1R2C2R1C2)s1

所以

G(s) 3， 解：

[G1(s)G2(s)]G3(s)Y(s)X(s)1G3(s)G1(s)G3(s)H(s)

a) 系统的传递函数为：G(s)10 20.1ss10110s0.1s2s10从而

1(s5)5s(s5)2(55)2Y(s)所以 y(t)1eb)

5tcos55t55tesin55t 5y(t)X0G(j)sin(t)

10

10(100.1102)2102sin(10tarctg10)100.1102

10sin(10t90)2c) 2n10，n100

所以： n10，0.5

4， 解：∵

412s1E(s)R(s)N(s) 646411s22s1s22s111，N(s) s2s111lims s064s131s22s1而 R(s)∴ essr4142s1 essnlims

s064s131s22s1145 essessressn

131313

5， 解： ∵ K1001 10023T1，T5，T10

1 ∴ 系统的Bode图如下：