2011 年河南科技大学机械控制工程基础考研真题
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. 开环控制系统是指○对系统没有控制作用。
A. 系统输入量
2.图 1 所示函数的拉氏变换为○
C. 系统的传递函数
D. 系统的干扰
B. 系统输出量
A.
C.
2
1 (1
a
s
1 (1
s s
)s
e
)se
3. 已知
( )
F s
2
s
(
s s
2
2
D.
B.
1 (1
a s
1 (1
a
s
3
3
s
5
4)
s
2
)se
)s
e
,其原函数的终值
)( ○
t
f
t
A. ∞
B. 0
C. 0.75
D. 3
4.一阶系统时间常数 T 的意义是○
A.单位阶跃响应达到稳态值的 63.2%所需要的时间
B.单位阶跃响应以初速度等速上升所需时间
C.单位阶跃响应达到稳态值所需要的时间
D.单位阶跃响应以初速度等速上升到稳态值的 63.2%所需要的时间
5. 某一系统的稳态加速度偏差为一常数, 则此系统是○系统。
A.0 型系统
B. 有一积分环节的
C. Ⅱ型系统
D. 没有积分环节的
6 . 已知函数
f
( )
t
2
t
e
sin 2
t
, 其 拉氏变换 ( )F s 为○ 。
A.
2
4
2
s
2
se
B.
(
s
2
2)
2
4
C.
(
s
s
2)
2
4
D.
2
2
s
4
2
se
7. 一阶系统的传递函数为
t
5
e ;
1
A.
e
3 3
B.
5
t
5
3
1s
,其单位阶跃响应为○。
; C.
e
5 5
t
3
; D.
t
3
e
3
8. 二阶欠阻尼系统的性能指标:上升时间、峰值时间和调整时间,反映了系统的○
A. 稳定性
B. 快速响应性
D. 相对稳定性
C. 精度
9. 二阶系统的传递函数为
( )
G s
A. 10
5
10.已知系统频率特性为 1
1
jw
2 sin(2
5
5 )
tg
2 sin(2
A.
B.
B.
5
1
t
3
s
2
s
100
C.
4
,当输入为 ( )
ix t
,其无阻尼自然频率 n 是○。
2.5
2 sin 2
D.
25
t
时,系统的稳态输出为○。
t
1
5 )
tg
C.
2 sin(2
t
1
5 )
tg
D.
2
101
sin(2
t
tg
1
10)
11. 系统幅值穿越(剪切)频率 c 的增大意味着系统○
A.相对稳定性提高
抗干扰能力提高
12. Nyguist 图如图 2 所示,对应该图的传递函数为○
B.稳态精度提高
C. 过渡过程缩短
D.
A.
1
1 Ts
B.
K
Ts
1
C.
(1
T s
1
K
)(1
T s
2
)
D.
K
(1
Ts
)
13. 若保持二阶系统的ζ不变,提高 n ,则可以○。
A. 减少上升时间和峰值时间
间
C. 提高上升时间和调整时间
14.单位反馈系统的开环传递函数
B. 提高上升时间和峰值时
D. 减少超调量
)(
sG
K
)(1
(
ss
s
)2
,当 K 增大,对系统性能的影响是○
B. 频宽降低
A. 稳定性降低
15. 串联相位滞后校正通常用于○
A.提高系统的快速性
C.减小系统的阻尼
16. 所谓校正,是指○
A.加入 PID 校正器
C. 使系统稳定
C. 阶跃输入误差增大
D. 阶跃输入误差减小
B. 提高系统的稳态精度
D. 减小系统的固有频率
B. 在系统中增加新的环节或调整某些参数
D. 使用劳斯判据。
17. 测出某二阶系统的单位阶跃响应如图 3 所示,则该系统的超调量和峰值时间依次约为○
A.10%,2.0s
4.0s
C.10%,4.0s
B. 20%, 2.0s
D. 20%,
18. 若有四个系统均为最小相位系统,它们的开环 Nyquist 图如图 4 所示,则不稳定的是○。
19. 对欠阻尼系统,为提高系统相对稳定性,可○。
A. 增加系统固有频率
B.减小系统固有频率
C. 增加阻尼
D.减小阻尼
图 4
20. 符合最小相位系统定义的是○。
A.
(
s
s
2)(
1
s
3)
B.
(
s
s
2)(
1
s
3)
C.
(
s
s
2)(
1
s
3)
D.
s
2)(
1
s
3)
(
s
二.(20 分)根据图 5 所示系统结构图,简化该方块图
(1) 求出系统开环传递函数;(2)求出系统闭环传递函数;(3)求出系统误差传递函
数。
R(s)
G1
G2
C(s)
G3
H
图 5
三.(20 分)控制系统结构图如图 6 所示。当 ( ) 1( )
t , ( )
n t
r t
时,求
1( )
t
(1)系统在 ( )r t 单独作用下的稳态误差; (2)系统在 ( )n t 单独作用下的稳态误差;
(3)系统在 ( )r t 、 ( )n t 两者共同作用时的稳态误差。误差定义: ( )
e t
( )
r t
。
( )
c t
图 6
四.(12 分)如图 7 所示的机械系统,B 为阻尼系数,K 为弹簧系
数,m 为质量,f(t)为输入力,y(t)为输出位移;
1. 建立该系统的运动微分方程.
2. 求该系统的传递函数 ( )
Y s
( )
F s
.
a
b
k
m
y(t)
B
f(t)
图 7
五. (14 分) 单位阶跃输入情况下测得某伺服机构的响应为
( ) 1 0.2
y t
e
60
t
1.2
e
10
t
,
1. 求出系统的闭环传递函数;
2. 写出系统的阻尼比和无阻尼自然频率 n
六.(12 分)通过实验得知一单位负反馈系统的开环对数幅频特性如图 8 所示(最小相位系
统)。
(1)写出最小相位系统的开环传递函数;(8 分) (2)写出系统的闭环传递函数;(4
分)
图 8
七.(20 分)已知单位负反馈系统的开环传递函数为
( )
G s
10(0.02
(0.2
s
s
1)
s
1)
。
(1)说明该开环传递函数包含哪些典型环节?(4 分)
(2)在答题纸上按照图 9 所给比例,绘制系统的开环 Bode 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;相频图不要求精确)。(8 分)
(3)在图中标示出剪切频率 c 和相位裕量。并分析系统稳定性。(8 分)
图 9
八.(12 分)某单位负反馈系统的开环传递函数为:
K
20
( )
G s
2
(
s s
s
9)
试求: (1)求系统闭环特征方程。(4 分)
(2)确定使系统稳定的 K 值范围。(8 分)