自动控制技术试卷.doc

机械工程控制基础期末考试题一、填空题：（每题2分，共20分)1 在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为_。2 若前向通道的传递函数为G(s），反馈通道的传递函数为H(s），则闭环传递函数为_。3齿轮副中,以主动轮角速度w为输入，以被动轮转角q为输出，则这个装置为_环节。4 Bode图中对数相频特性图上的180o线对应于奈奎斯特图中的_。5 自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是_，另一个是_分量。 在斜坡函数的输入作用下，_型系统的稳态误差为零.6 惯性环节的传递函数,它的幅频特性的数学式是_，它的相频特性的数学式是_。7 函数的拉式反变换是_。8已知单位反馈系统的开环传递函数,试求出系统在单位阶跃输入下的稳态误差_.9 已知系统的单位阶跃响应为，此系统的闭环传递函数为_，系统的阻尼比是_闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点均位于s平面的_半平面。1对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、_和准确性.2反馈控制系统是根据输入量和_的偏差进行调节的控制系统。3当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是_时，系统是稳定的。4方块图中环节的基本连接方式有串联连接、并联连接和_连接。5线性定常系统的传递函数，是在_时,系统输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换的比。6线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为_。7积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为_dBdec。8单位斜坡函数t的拉氏变换为_。9分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I型系统、II型系统，这是按系统开环传递函数所含_环节的数目来分类的。10二阶系统的阻尼系数=_时，为最佳阻尼系数,这时系统的平稳性与快速性都较理想。11在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差ess=_。12线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为_,横坐标为_。13奈奎斯特稳定性判据是利用系统的_来判断闭环系统稳定性的准则。2.选择题:（共计15题）1设系统的特征方程为,则此系统 。 ( ）A。稳定 B。临界稳定 C。不稳定 D.稳定性不确定2引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上 。 ( )A.并联越过的方块图单元 B。并联越过的方块图单元的倒数 C。串联越过的方块图单元 D。串联越过的方块图单元的倒数3时域分析法研究自动控制系统时最常用的典型输入信号是 。 ( ）A脉冲函数B斜坡函数C抛物线函数D阶跃函数4系统的传递函数,其系统的增益和型次为 。 （ )A.5，2 B。5/4，2 C.5，4 D.5/4,45一阶微分环节，当频率时，则为 。 （ ）A。45 B。-45 C.90 D.-906采用负反馈连接时,如向前通道的传递函数为G（s)，反馈通道的传递函数为H(s），则其闭环传递函数为 。 （ ）A。B。C.D。7已知 ，其原函数的终值 。 （ ）A.0 B. C.0。75 D.38梅逊公式主要用来 . （ ）A。判断稳定性 B.计算输入误差 C.求系统的传递函数 D.求系统的根轨迹9惯性环节和积分环节的频率特性在 上相等。 （ )A.幅频特性的斜率 B.最小幅值 C.相位变化率 D.穿越频率10二阶系统的传递函数，则该系统是 . （ ）A。临界阻尼系统 B。欠阻尼系统 C。过阻尼系统 D.零阻尼系统11正弦函数cos的拉氏变换是 。 （ ）A.B。C.D. 12已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为 。( ）A.0。6 B。0。707 C.0 D.113下列哪种措施对改善系统的精度没有效果 。 （ ）A。增加积分环节 B。提高系统的开环增益K C。增加微分环节 D.引入扰动补偿14通过测量输出量，产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件为 。 （ )A.比较元件 B。给定元件 C。反馈元件 D.放大元件15在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短与 指标密切相关。（ ）A。允许的稳态误差 B.允许的超调量 C。允许的上升时间 D。允许的峰值时间16设一阶系统的传递函数为，其阶跃响应曲线在t =0处的切线斜率为 。 ( ）A.7 B。2 C。 D。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) （B) （T0）（C） （D) 18。对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数G（s）为（ ） A。 1+TsB。 C。 D。 (1+Ts)210。若系统的Bode图在=5处出现转折(如图所示），这说明系统中有（ ）环节。 A。 5s+1B. （5s+1）2 C. 0.2s+1D。 20。已知系统的传递函数G(s）=，其幅频特性G（j）应为( ) A。 B. C。 D。 21。已知系统的频率特性为G（j)=，则频率特性的虚部为（ )。A. B. C. - D。 -22。设系统开环传递函数为，其（ ）A幅相特性曲线是一条与虚轴平行的直线B幅相特性曲线是一条与实轴平行的直线C幅相特性曲线是一条s上半平面的半圆线D幅相特性曲线是一条s下半平面的半圆线23、已知系统频率特性为 ，则该系统可表示为（ ）（A） （B) (C） （D）24、已知系统频率特性为 ，当输入为时，系统的稳态输出为（ ）(A） （B）(C） (D）25。 微分环节的对数幅频特性曲线是一条（ ).A.水平线 B.垂直线 C。斜率为20dB/dec的直线 D.斜率为10db/dec的直线26. 已知最小相位系统的Bode图如图所示，则此系统包含的积分环节为:( ）A。0个 B.1个C2个 D。3个27。 比例环节的对数幅频特性曲线是一条( ）。A.水平线 B。垂直线 C.斜率为20db/dec的直线 D.斜率为10db/dec的直线26.对于传递函数,（）的系统，其相频特性为（ ）A. B. C. D. 29。 设反馈系统的传递函数为，当系统的输入时，求系统的稳态输出（ ）。A B. C. D.30下列Nyquist图所对应的传递函数中包含积分环节的是（ ） D.以上三项都不包含积分环节三、名词解释（每题5分，共计2题10分）1。传递函数2.主导极点3.偶极子4。最小相位系统三、计算题（每题10分,共计50分）1.已知系统的开环传递函数如下：试绘制系统的开环Nyquist图。2. 已知系统的开环传递函数如下：试绘制系统的开环Nyquist图。3. 已知如下列传递函数的系统：试绘制系统的开环Nyquist图.4. 设开环系统的频率特性为试绘制系统的对数幅频特性图5. 设系统的传递函数为，式中，时间常数T0-5秒，放大系数K10。求在频率f=1Hz,幅值R10的正弦输入信号作用下,系统稳态输出的幅值与相位。6. 设单位负反馈系统开环传递函数.(1）试确定使相角裕量等于的值。8。 若二阶系统的单位阶跃响应为3） 试求其闭环传递函数；（2） 确定其阻尼比和无阻尼固有频率.9。 设单位反馈系统的开环传递函数试求当输入信号时,系统的稳态误差。10某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线如下图所示: 写出该系统的开环传递函数，并求系统的相位裕量。（10分）11已知某单位反馈闭环系统的开环传递函数为：，当系统的输入信号为时，求系统的稳态输出.12某系统方块图如下图所示,试求其无阻尼自然频率，阻尼比,最大超调量Mp，峰值时间,调整时间 （= 0.02）。(10分）13、已知最小相位系统Bode图如下图所示(10分)(必须有求解过程）（1） 写出系统开环传递函数（8分)；(2）利用相位裕量判断系统稳定性；（2分)14、设某系统的特征方程式为求其特征根，并判断系统的稳定性。(10分)15。已知单位反馈系统的开环传递函数试绘制奈奎斯特曲线，并利用奈氏判据判断其稳定性。(10分）.注：绘出正确曲线得5分,判断正确得5分）16。 已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s）=: 在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性； 由图解求取其幅值穿越频率c（近似值）； 由公式求取相位裕量,并由此判断该系统的稳定性。17. 已知某单位负反馈控制系统的开环传递函数为G（s)=： 在下面半对数坐标纸上画出其渐近对数幅频特性； 由图解求取其幅值穿越频率c（近似值）； 由公式求取相位裕量，并由此判断该系统的稳定性。18 某最小相位系统的开环对数幅频特性如图所示，要求：（1） 写出系统开环传递函数；（2） 利用相位裕量判断系统稳定性；(3） 将其对数幅频特性向右平移十倍频，试讨论对系统性能的影响.解：（1）由图可以写出系统开环传递函数如下：(2）系统的开环相频特性为：截止频率：相角裕度：，故系统稳定。（3）将其对数幅频特性向右平移十倍频程后，可得系统新的开环传递函数其截止频率：而相角裕度：故系统稳定性不变.由时域指标估算公式可得：=所以,系统的超调量不变，调节时间缩短,动态响应加快。9 单位反馈控制系统的开环传递函数,当下列信号作用在系统输入端时，求系统的稳态输出.(1） （2） (3） 解：本题注意事项：一定要用闭环传递函数求模求角，计算角度一定要看象限（1），（2)（3）20 设控制系统的开环传递函数如下,试绘制各系统的开环幅相频率特性曲线和开 环对数频率特性曲线.(1) （2) (3) 解：（1）起点,；终点，；交点（2）起点,;终点，；交点,，（3）起点1；终点，3。33，与坐标轴无交点；曲线在第一象限6