机械控制工程基础-习题集(含答案).doc

《机械控制工程基础》课程习题集
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习题
【说明】：本课程《机械控制工程基础》(编号为09010）共有单选题，计算题， 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题]等试题类型未进入。
一、单选题
1。的拉氏变换为（ ）。
A。 ； B。 ； C. ； D.
2.的拉氏变换为，则为（ ）。
A。； B。； C。； D。
3。脉冲函数的拉氏变换为（）.
A。 0 ； B。 ∞； C。 常数； D。 变量
4.,则（ )。
A。 5 ; B。 1 ； C. 0 ； D。
5。已知 ，其原函数的终值( ）。
A。 ∞ ； B。 0 ； C. 0.6 ； D. 0。3
6。 已知 ，其原函数的终值（ ）。
A。 0 ; B. ∞ ； C。 0。75 ; D. 3
7。 已知其反变换f (t)为( ）.
A. ； B。; C。； D。
8。已知，其反变换f （t)为（)。
A. ； B。 ； C. ； D.
9。已知的拉氏变换为（ )。
A. ； B. ;
C。 ； D.
10。图示函数的拉氏变换为( )。

a
0 τ t
A.； B. ； C。 ;D。
11。若=0，则可能是以下（ ）。
A。; B。； C。； D。
12。开环与闭环结合在一起的系统称为( ）。
A.复合控制系统;B。开式控制系统； C.闭和控制系统； D。正反馈控制系统
13。在初始条件为零时,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的（）.
A。增益比； B.传递函数； C.放大倍数; D。开环传递函数
14.已知线性系统的输入x(t）,输出y(t)，传递函数G(s）,则正确的关系是（ )。
A. ; B。 ；
C。 ； D。
15。设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统,如图所示，以外力f（t）为输入量，位移y（t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述,那么这个微分方程的阶次是：（ ）。
A。 1; B. 2； C。 3； D。 4
16。二阶系统的传递函数为 ;则其无阻尼振荡频率和阻尼比为( )。
A。 1 ， ； B。 2 ,1 ； C。 2 ，2 ； D. ，1
17。表示了一个( ）。
A。 时滞环节； B。 振荡环节； C。 微分环节; D。 惯性环节
18。一阶系统的传递函数为 ;其单位阶跃响应为（）。
A. ； B。 ； C。 ； D。
19.已知道系统输出的拉氏变换为 ,那么系统处于（ ）。
A. 欠阻尼； B. 过阻尼； C。 临界阻尼； D。 无阻尼
20. 某一系统的速度误差为零,则该系统的开环传递函数可能是( ）.
A。 ;B。；C。；D.
21。根据下列几个系统的特征方程,可以判断肯定不稳定的系统为（ )。
A。 ; B。 ；
C. ；
其中均为不等于零的正数。
22。二阶系统的传递函数为 ；则其无阻尼振荡频率和阻尼比为（ ）.
A。 1 ， ； B. 2 ，1 ; C。 1 ,0。25 ; D. ，
23。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。（T>0)
C。 ； D.
24. 已知系统频率特性为 ,则该系统可表示为（ ）.
A。 ； B。； C。； D。
25.下列开环传递函数所表示的系统，属于最小相位系统的有( ）。
A。 ； B。 (T〉0）；
C。 ; D。;
26。题图中R－C电路的幅频特性为( ）。
题图二、6。 R－C电路
A。 ； B. ; C. ; D.
27.已知系统频率特性为 ,则该系统可表示为（ ）。
A。 ； B. ; C. ；D.
28.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。
29。 理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（ ）。
A. ，通过ω=1点的直线； B. —，通过ω=1点的直线;
C. —,通过ω=0点的直线; D. ，通过ω=0点的直线
30.开环对数幅频特性对数相频特性如下图所示,当K增大时，（ ）。

A. L（ω)向上平移,不变； B. L(ω)向上平移，向上平移;
C。 L（ω）向下平移，不变; D. L(ω）向下平移，向下平移。
二、计算题
31。简化下图所示系统的方框图，并求系统的传递函数.
－
－
+
Xo(s)
Xi(s)
G1
G2
G3
G4
H3
H2
H1

32。 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压u1为系统输入量；电压u2为系统输出量; C为电容;R1、R2为电阻.（15分）
33。单位负反馈系统的开环传递函数为：，
试求当输入（≥0）时的稳态误差.
34. 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中位移x1为系统输入量；位移x2为系统输出量； K为弹簧刚度系数；B为粘性阻尼系数.（15分）
35. 已知一些元件的对数幅频特性曲线如下图所示，试写出它们的传递函数G(s），并计算出各参数值。
ω/s-1
ω/s-1
100
50
0
0
20
10
[－40]
[－20]
[－20]
L(ω)/dB
L(ω)/dB
（a）
（b）

36.已设单位负反馈控制系统的开环传递函数如下,试用劳斯判据确定系统稳定时，K的取值范围。
。
37.设系统开环频率特性如下图所示,试判别系统稳定性。其中p为开环右极点数，
υ为开环传递函数中的积分环节数目.(15分)
ω
Re
Re
ω
ω
Re
-1
-1
-1
0
0
0
p=2
υ=0
Im
Im
Im
p=0
υ=0
（c）
（b）
（a）
p=0
υ=2

38.化简下图所示系统结构图,并求系统开环传递函数、闭环传递函数。（15分）
39。试画出具有下列传递函数的Bode图：
。
40。某单位反馈系统的开环传递函数
试判定系统的稳定性（TK>1)
41。 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压u1为系统输入量；电压u2为系统输出量； C为电容；R为电阻.
42. 某系统用测速发电机反馈,可以改善系统的相对稳定性，系统如下图所示。
(1）当K＝10，且使系统阻尼比ζ＝0。5，试确定Kh.
（2)若要使系统最大超调量Mp＝0。02，峰值时间tp＝1s，试确定增益K和速度反馈系统Kh的数值，并确定在这个K和Kh值的情况下，系统上升时间和调整时间。
Xo
Xi
－
1＋Khs

43。 试建立如图所示系统的动态微分方程。图中电压u1为系统输入量；电压u2为系统输出量； C为电容；R1、R2为电阻.
44。系统开环传递函数为， 试绘制系统的开环对数频率特性并计算值。
45.试建立如图所示系统的动态微分方程.图中位移x1为系统输入量；位移x2为系统输出量； K1和K2为弹簧刚度系数;B为粘性阻尼系数.（16分)
三、 填空题
（略）……
答案
一、单选题
1。C
2。C
3。C
4。A
5.D
6。C
7.B
8。C
9。C
10。A
11。C
12。A
13。B
14。B
15。B
16.D
17。A
18.B
19.C
20。D
21.B
22。C
23。C
24.C
25。D
26.B
27。B
28。D
29.A
30.A
二、计算题
31.解：
（每正确完成一步3分）
32.解：设i为回路总电流,iR1为R1支路电流，iC为C支路电流，根据基尔霍夫电流定律得
，， （6分）
可得
(2分）
（2分）
（2分）
整理后得
（3分）
33.解：系统的开环增益K＝14，且为Ι型系统（2分)
将
则: （3分）
（3分）
（3分）
（4分）
34。解:按牛顿定律列力学方程如下：
,(8分）
整理得
（4分）,（3分)
35.解：
(a）（7分） （b）(8分)
36.解:该系统闭环特征方程为： ；（5分)
s3 1 18 0
s2 9 18K 0
s1 18－2K 0
s0 18K （5分）
（5分)
37。解：（1）包围圈数N＝0，P＝0，稳定；(5分）
（2)正穿越次数为1，负穿越次数为0，1－0＝P/2＝1，稳定；（5分）
（3）正穿越次数为1，负穿越次数为1,1－1＝P/2＝0，稳定。（5分)
38.解：这是一个无交叉多回路结构图,具有并、串联，局部反馈，主反馈系统。首先将并联和局部反馈简化如图（b）所示，再将串联简化如图（c）所示。(3分)
（4分）
（4分）
系统开环传递函数为
（2分）
系统闭环传递函数为
（2分）
39。解：对数幅频特性每画对一段得3分,横坐标上的转折频率标对得2分,相频特性渐进线相位标对得2分，曲线基本画对得3分。
ψ(ω)
-180°
ω
ω
0
L(ω)
-270°
1
0.1
－[100]
－[60]
－[40]
40

40。解：系统闭环传递函数
（4分)
系统的特征方程
（4分）
特征根
(4分）
为一对共轭复根，且具有负实部，故该系统稳定.（3分)
41。解：设回路电流为i,根据基尔霍夫电压定律有
（1）(4分）
（2）(4分）
将方程(1）变形得
（2分）
代入式（2）中
（2分）
得 （2分)
整理后得
（1分）
即 （1分）
42。解：
系统的闭环传递函数为:(2分）
所以：（2分）
(1）将K＝10，代入，求得：
∴Kh＝0。216;（2分）
（2)（2分）
算出:
∴ Kh＝0.27，（3分）
（2分）
算出: ts＝1。02（s），tr＝0。781(s）。（3分）
43。解:根据基尔霍夫电压定律列方程如下:
（4分)
对上述方程进行拉氏变换
(2分)
传递函数为
（3分）
展开得
（2分)
对上式进行拉氏反变换
(3分）
整理后得
(2分）
44。解:1） 首先将分成几个典型环节。
(2分）
显见该系统由放大环节,积分环节，惯性环节，一阶微分环节组成。（1分）
2) 分别做各典型环节的对数频率特性曲线。
K=7。5 20lgK=17。5dB ; ω1=2， ω2=3(1分）
对数幅频特性：
(2分）
相频特性：
(2分）
其对数频率特性曲线如图所示。（2分)
3) 计算
（2分）所以 (1分）
由图可知 部份，对—π线无穿越，故系统闭环稳定。（1分）
（2分)
45。解：取x3为阻尼器活动端的移动量，按牛顿定律列力学方程如下：
（4分）
上式进行拉氏变换得
（3分）
得
（1分）
经计算整理得
（1分）
(1分）
(1分）
两边取拉氏反变换得
（3分）
即
（2分）
三、 填空题
(略）……
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