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2025年大学机械（控制工程基础）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷
（总共5题，每题4分，每题只有一个选项符合题意，请将正确选项填在括号内）
1. 控制系统的传递函数取决于（ ）
A. 系统的结构和参数
B. 输入信号
C. 输出信号
D. 干扰信号
2. 二阶系统的阻尼比ζ越小，则（ ）
A. 系统的响应速度越快
B. 系统的超调量越大
C. 系统的稳定性越好
D. 系统的稳态误差越小
3. 对于单位反馈控制系统，其开环传递函数为G(s)，则闭环传递函数为（ ）
A. G(s)/(1 + G(s))
B. 1/(1 + G(s))
C. G(s)
D. 1/G(s)
4. 积分环节的输出信号与输入信号的（ ）成正比。
A. 积分
B. 微分
C. 比例
D. 乘积
5. 系统的频率特性是指（ ）
A. 系统对不同频率输入信号的响应
B. 系统对单位阶跃输入信号的响应
C. 系统对单位脉冲输入信号的响应
D. 系统对斜坡输入信号的响应

第 II 卷
6. （10分）简述控制系统的基本组成部分及其作用。
7. （12分）已知二阶系统的传递函数为G(s)=4/(s² + 2s + 4)，求该系统的固有频率ωn、阻尼比ζ，并判断系统的稳定性。
8. （14分）设单位反馈控制系统开环传递函数为G(s)=K/(s(s + 1)(s + 2))，试求：
（1）系统的静态速度误差系数Kv；
（2）当输入信号为r(t)=2t时，系统的稳态误差ess。
9. （20分）材料：某控制系统的开环传递函数为G(s)=10/(s(s + 1)(s + 5))。
问题：
（1）绘制系统的开环对数幅频特性曲线；
（2）确定系统的截止频率ωc和相角裕度γ。
10. （20分）材料：某机械系统的运动方程为m(d²x/dt²)+c(dx/dt)+kx = f(t)，其中m为质量，c为阻尼系数，k为弹簧刚度，f(t)为输入力，x为输出位移。
问题：
（1）写出该系统的传递函数；
（2）当m = 1，c = 2，k = 1时，分析系统的稳定性。

答案：
1. A
2. B
3. A
4. A
5. A
6. 控制系统主要由控制器、被控对象、测量元件和执行元件组成。控制器根据输入信号和反馈信号产生控制信号；被控对象是被控制的设备或过程；测量元件检测被控量并反馈给控制器；执行元件根据控制信号对被控对象施加控制作用。
7. 由传递函数G(s)=4/(s² + 2s + 4)可得ωn² = 4，ωn = 2；2ζωn = 2，ζ = 0.5。系统稳定。
8. （1）Kv = lim(s→0)sG(s)=K/2；（2）ess = 2/Kv = 4/K。
9. （1）略；（2）通过计算可得ωc和γ的值。
10. （1）传递函数为G(s)=1/(ms²+cs + k)；（2）根据特征方程判断系统稳定性。