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1、电大机电控制工程基础期末考试总复习资料 机电控制工程基础试题 一、填空 (每小题 3 分，共 30 分) 一、填空题 1传递函数的分母就是系统的_特征多项式 _，分母多项式的根称为系统的_极点_。 2控制系统按其结构可分为_开环控制系统 _、_闭环控制系统 _、_复合控制系统 _。 3对控制系统的基本要求可归结为_稳定性 _、_准确性_和_快速性 _。 4单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是_1/s _。 5系统的稳态误差与_系统的结构 _和_外输入 _有关。 6线性系统的特点是信号具有_齐次性_性和_叠加性 _性。 7在零初始条件下，_输出量的拉氏变换 _与_输入量的拉氏变换 _之比称为线性系
2、统(或元件 )的传递函数。 8系统的频率特性是由 )( jG 描述的， )( jG 称为系统的 _幅频特性 _； )( jG 称为系统的 _相频特性 _。 9根轨迹是根据系统_开环_传递函数中的某个参数为参变量而画出的_闭环极 点_根轨迹图。 10根据 Nyquist 稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P 个不稳定极 点，那么闭环稳定的条件是：当由 0时，)( jWK的轨迹应该 _逆时针_ 绕（ 1，0j）点_ P/2 _圈。 二、选择题 (每小题 5 分，共 15 分) 11劳斯稳定判据能判断( A )系统的稳定性。 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 12一阶系统的
3、传递函数为 5 . 0 5. 0 s ，则其时间常数为( C )。 A025 B4 C2 D1 13PI 校正为 ( A )校正。 A滞后B超前C滞后超前D超前滞后 三、判断题 (共 10 分) 14传递函数是物理系统的数学模型，但不能反映物理系统的性质，因而不同的 物理系统不能有相同的传递函数。( 错) 15某环节的输出量与输人量的关系为)()(tKxty，K 是一个常数，则称 其为比例环节。 ( 对) 16反馈控制系统是指正反馈。( 错) 四、计算题 (25 分) 已知一个 n 阶闭环系统的微分方程为 rbrbyayayayaya n n n n0101 )2( 2 )1( 1 )( 17
4、写出该系统的闭环传递函数；系统的闭环传递函数： 10 1 110 ( ) b nn nn b sb Gs a sasa sa 18写出该系统的特征方程；系统的特征方程： 1 110 0 nn nn a sasa sa 19 当 10a ， 5.0 1 a ， 25.0 2 a ， 0ia)2(i ， 0 1 b ， 20b ， )(1)(ttr 时，试评价该二阶系统的如下性能：、 n 、 % 、 s t 和 )(y 。19各值如下： 2 2 22 ( ) 11 0.250.51 1 42 bG s ss ss 2 42nn 1 2/0.5 2 n 3 3 s n ts 2 000 12 ()l
5、im( )lim( )lim2 0.250.51 b sss yY ssG s sss 五、(10 分) 20已知系统动态结构图如图1 所示，试求从 )(sU 到 )(sY 的传递函数及从 )(sN 到 )(sY 的传递函数。 六、(10 分) 21某电网络系统结构如图2 所示，Ur为输入，Uc为输出，求该系统的传 递函数。 机电控制工程基础试题 一、填空 (每小题 3 分，共 30 分) 1. 在零初始条件下， _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 ( 或元件 )的传递函数。 2三种基本的控制方式有_开环控制闭环控制复合控制 _。 3控制系统的稳态误差大小取决于_系统
6、结构参数和_外输入 _。 5若二阶系统的阻尼比大于1，则其阶跃响应 _不会_出现超调，最佳工程常 数为阻尼比等于 _0707 _。 6开环传递函数的分母阶次为n，分子阶次为m(nm)，则其根轨迹有 _ n _ 条分支，其中， m条分支终止于 _开环有限零点 _，nm条分支终止于 _无穷远 _。 7单位脉冲函数的拉氏变换结果为_1_。 8单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) ，则闭环传递函数为_。 9频率特性是线性系统在_正弦 _输入信号作用下的 （稳态） 输出和输入之比。 10实轴上二开环零点间有根轨迹，则它们之间必有_汇合点 _点。 二、选择题 ( 每小题 5 分，共 15 分) 1一阶系
7、统的传递函数为，则其时间常数为 ( B ) 。 A025 B4 C2 D1 2已知线性系统的输入sc(t)，输出 y(c)，传递函数 G(s)，则正确的关系是 ( B )。 3PI 校正为 ( A )校正。 A滞后B超前C滞后超前D超前滞后 三、判断题 (10 分) 1劳斯稳定判据能判断线性定常系统的稳定性。( 对 ) 2某二阶系统的特征根为两个具有负实部的共轭复根，则该系统的单位阶跃响 应曲线表现为等幅振荡。( 错 ) 3线性系统稳定，其开环极点一定均位于s 平面的左半平面。( 错 ) 四、(10 分) 设某系统可用下列一阶微分方程 五、(20 分) 单位反馈系统的开环传递函数为 (1) 要
8、求系统稳定，试确定K的取值范围。 (2) 要求系统特征根的实部不大于一1，试确定增益K的取值范围。 (1) 闭环特征方程为：s(s+3)(s+5) 十 K0 应用劳斯稳定判据得：0K120 (2) 令 sz 一 1 代人上面闭环特征方程，得到新的特征方程为 六、(15 分) 机电控制工程基础试题 一、填空 ( 每小题 3 分，共 30 分) 1极点n 2反馈控制系统 (或闭环控制 系统 ) 3闭环极点左半 4阻尼比无阻尼自振荡角频率5全部为正数6n nm 7正弦输入8解析法实验法9输出量的拉氏变换输入量的拉氏 变换 10最小相位 1传递函数阶次为n 的分母多项式的根被称为系统的_，共有 _个。
9、 2系统输出全部或部分地返回到输入端，此类系统称为_。 3线性系统稳定，其_均应在 s 平面的 _平面。 4二阶闭环系统传递函数标准型为)2( 222 nnn ss，其中 称为系统的 _， n 为_。 5用劳斯表判断连续系统的稳定性，要求它的第一列系数_系 统才能稳定。 6开环传递函数的分母阶次为n，分子阶次为m(nm)，则其根轨迹有一条分 支，和 _条独立渐近线。 7频率响应是系统在_ 信号下的稳态响应。 8建立控制系统数学模型的主要方法有_法和 _ 法。 9在零初始条件下，_与_之比称为线性系统 ( 或 元件 )的传递函数。 10 系统的对数幅频特性和相频指性有一一对应关系，则它必是 _
10、系绕。 二、选择题 ( 每小题 5 分，共 15 分) 1某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为(B ) 。 A 单调上升 B等幅振荡 C衰减振荡 D振荡发散 2传递函数G(s)=1/s 表示 (B ) 环节。 A 微分 B积分 C比例 D滞后 3系统的稳定性取决于(C) 。 A 系统干扰的类型 B 系统干扰点的位置 C 系统闭环极点的分布 D 系 统的输入 三、判断题 (10 分) 1劳斯稳定判据只能判断线性定常系统的稳定性，不可以判断相对稳定性。 ( 错 ) 2闭环传递函数中积分环节的个数决定了系统的类型。( 错 ) 3实际的物理系统都是非线性的系统。( 对 ) 四、(1
11、0 分) 如图所示的电网络系统，其中ui 为输入电压， uo 为输出电压，试写出此系统 的微分方程和传递函数表达式。 五、(20 分) 设系统的特征方程为：065 23 Ksss 为使系统稳定，求K 的 取值范围。应用劳斯稳定判据得：0K30 六、(15 分) 已知系统闭环传递函数为： 1707.025. 0 1 )( 2 ss s , 求系统的 、 n 及性能指标 %、%)5%( s t 。 机电控制工程基础试题 一、填空 (每小题 3 分，共 30 分) 1. 极点零点 2. 闭环极点左半 3.系统 结构参数无关 4.小 5. 全部为正数6. n m nm 7.1 8.解析法实验 法 9.
12、输出量的拉氏变换输人量的拉氏变换 10. 分离点 1. 传递函数分母多项式的根被称为系统的_，分子多项式的根被 称为系统的 _. 2. 线性系统稳定，其 _均应在 s 平面的 _平面。 3传递函数只与 _有关，与输出量、输人量_。 4. 惯性环节的惯性时间常数越_，系统快速性越好。 5. 用劳斯表判断系统的稳定性，要求它的第一列系数_，系统才 能稳定。 6. 开 环传 递函 数的 分母 阶次 为 n， 分 子阶 次为m（ nm）则 其根轨 迹 有 _条 分 支 ， 其 中 _条 分 支 终止 于 开 环 有 限 零 点 ， _条分支终止于无穷远。 7. 单位脉冲函数拉氏变换结果为_。 8建立控
13、制系统数学模型的主要方法有_法和_ 法。 9. 在零初始条件下， _与_之比称为线性系统 ( 或 元件) 的传递函数。 10. 实轴上二开环极点间有根轨迹，则它们之间必有_点。 二、选择题（每小题5 分，共 15 分） 1劳斯稳定判据能判断（A）系统的稳定性。 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 2某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲 线表现 为（ B） 。 A 单调衰减 B单调上升 C等顿振荡 D振荡衰减 3. 系统的根轨迹（ A） 。 A.起始于开环极点，终止于开环零点 B.起始于闭环极点，终止于闭环 零点 C.起始于闭环零点，终止于
14、闭环极点 D.起始于开环零点，终止于开环 极点 三、判断题 (10 分) 1二阶系统的超调量越大，则系统的快速性越差。( 错 ) 2系统的传递函数和系统结构及外输人有关。( 错 ) 3系统稳态误差不仪与系统的结构参数有关，与输人无关。( 错 ) 四、(15 分) 某单位负反愤系统的闭环传递函数为 ) 5)(2)(1( 10 )( sss s ，试求系统的 开环传递函数，并说明该系统是否稳定。 10) 5)(2)(1( 10 )(1 )( )( ssss s sG 该系统的闭环极点均位于 s 平面的左半平面，所级系统稳定。 五、(15 分) 巳知单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 15.0)(1
15、( )( sss K sG ，为保证该系 统稳定，试确定K 的取值范圈。 应用劳斯稳定判据得：0K3 六、(15 分) 由实验侧得各最小相位系统的对数幅频特性如下图所示，试分别确定各系统的传 递亩数。 对于图 a： ) 1( 10 )( ss sG 对于图 b： ) 1)(110( 100 )( ss sG 机电控制工程基础试题 一、选择题（每小题5 分，共 15 分） 1. 一阶系统的传递函数为 25.0 25.0 s ，则其时间常数为（ B） 。 A. 0.25 B. 4 C. 2 D. 1 2. 已知线性系统的输入sc(t)， 输出 y(c) ，传递函数 G(s) ，则正确的关系是 (
16、B )。 3.PI 校正为 ( A )校正。 A 滞后 B超前 C滞后超前 D超前滞后 二、判断题 (10 分) 4. （ 错 ）一个动态环节的传递函数乘以1/s ，说明对该环节串联了一个徽分环 节。 5. （ 正 ）某二阶系统的调节时间和其特征根的虚部大小有关。虚部数值越大， 动分节时间越短。 6. （错）一个线性定常系统是稳定的，则其闭环零点位于s 平面的左半平面。 三、 填空( 每小题 4 分， 共 40 分) 7.G(s) H(s) )()(1 )( sHsG sG 8. s 1 9. 单位圆负实轴 10. 系统结构参数外输人 11.-0.5 0 -1 -0.4 12.差 13.2 9
17、014. 高频相频 15. 开环控制复合控制 16.0 7. 负反饮结构的系统， 其前向通道 . 上的传递函数为G(s)，反馈通道的传递H(s) ， 则 该 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 _ ， 闭 环 传 递 函 数 为 _。 8. 单位阶跃函数的拉氏变换结果是_。 9. 在Bode 中 ， 对 数幅 频特 性 图 中 的 零 分 贝 线 对 应 于 奈 奎 斯 特 图 中 的 _， 对 数 相 频 特 性 图 中 的 -180 0 线 对 应 于 奈 奎 斯 特 图 中 的 _。 10.线性系统的稳态误差取决于_和_ 。 11.传递函数召 )25)(1( 12 )( sss s
18、sG 的零点为 _， 极点为 _。 12.惯性环节的时间常数越大，系统的快速性越_。 13. 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 _，相频特性的数学表达式是_。 14.频率特性包括 _特性和 _特性。 15.三种基本的控制方式有_、闭环控制和 _。 16. 某单位负反箭系统的开环传递函数为 )2( 2 )( ss sG ，则此系统在单 位位阶跃输人下的稳态误差为_。 四、(15 分) 17.典型的二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图1 所示，试确定系统的闭环传递 函数。 17.解 由系统阶跃响应曲线有 %3 .333/ )34(%
19、 1. 0 3)( p t h 由 %3.33% 1 2 1 2 e t n p 联立求解的 28.33 33.0 n 则系统闭环传递函数为 5.11072 .22 5.1107 2 )( 222 2 ssss s n n n 五、(10 分) 18. 单位反馈系统的开环传递函数为 )3)(1( )( sss K sG (1) 要求系统的闭环传递函数； (2) 若要求闭环系统稳定，试确定K的取值范围。 （1）闭环传递函数为 Ksss K SR s )3)(1()( )( （2）应用劳斯稳定判据得 0K12 六、(10 分) 19. 已知系统的特征方程如下，试判别系统的稳定性。 0516188)
20、( 234 sssssD 六、根据劳斯稳定判据，得系统稳定。 机电控制工程基础试题 一、选择题 ( 每小题 5分，共 15 分) 1. 劳斯稳定判据能判断(A ) 系统的稳定性。 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 2. 某二阶系统的特征根为两个互不相等的实数，则该系统的单位阶跃响应曲线 表现为 (B ) 。 A. 单调衰减 B单调上升 C.等幅振荡 D振荡衰减 3系统的根轨迹 ( A) 。 A. 起始于开环极点，终止于开环零点 B起始于闭环极点，终止于 闭环零点 C. 起始于闭环零点，终止于闭环极点 D起始于开环零点，终止于 开环极点 二、判断 (共 10 分)
21、4. 积分环节的幅频特性，其幅值与频率成正比关系。 ( 错 ) 5. 适合于应用传递函数描述的系统可以是线性系统，也可以是非线性系统。 ( 错 ) 6. I型系统的开环增益为10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差为。 ( 错) 三、填空 (每小题 4 分，共 40 分) 7 系 统 的 开 环 传 递 函 数 为 )( )( )( SN SM SG ， 则 闭 环 特 征 方 程 为 _ 0)()(sNsM _。 8对 于 单 位 负反 馈 系 统 ，其 开 环 传 递函 数 为 G(s) ，则 闭 环 传递 函 数 为 _ )(1 )( sG sG _。 9. 某单位负反馈系统的开环传递函
22、数为 )2( 2 )( 2 ss sG ，则此系统在单位阶 跃函数输入下的稳态误差为_0 _ 。 10. 一阶系统的传递函数为 12 1 )( s sG ，其时间常数为 _2_。 11若二阶系统的阻尼比为0.65 ，则系统的阶跃响应为_衰减振荡 _。 12负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G (s) ，反馈通道的传递函数 为 H(s) ，则该系统的闭环传递函数为_ )(/)(1 )( sHsG sG _。 13频率特性是线性系统在_正弦信号 _输入作用下的稳态响应。 14频率特性包括 _幅频_特性和_相频_特性。 15单位脉冲函数的拉氏变换为_1_。 16 传递 函 数 )28)(2( 2 )( sss s sG 的 零 点 为_ （ -3 0） ，极 点 为-2 ， -0.25_ 。 四、(15 分) 17已知一阶系统结构图如图1 所示。要求： (1) 写出系统的闭环传递函数(5 分) ； (2) 要求系统闭环增益 2 )( K ，调节时间 sts4.0 ，试确定参数K1， K2的值(10 分) 。 图 1 17解： (1) 由结构图写出闭环系统传递函数