发布时间 : 星期日 文章三峡大学2005级《机械工程控制基础》课程试卷（A卷）更新完毕开始阅读78bb4eb7910ef12d2af9e786
名
姓 线
号 学
封 级
班 卷
试 密学 大 峡 三
2006─2007学年第2学期
2005级《机械工程控制基础》课程试卷（A卷）
注意：1、本试卷共3 页； 2、考试时间:120分钟 3、姓名、学号必须写在指定地方
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分
得分
阅卷人 得分
一、 填空题、选择题：（每小题2分，共20分）
1、含有多个局部反馈回路的闭环传递函数可以由公式直接求取，但必须具备的两个条件是：整个方框图只有 ；各局部反馈回路间存在 。
2、绘制系统的Bode图时，若系统有比例环节K，则应将其他环节叠加后的曲线垂直移动 ；有延时环节时，应在 加上-τω。 3、在复平面［s］右半面上没有 的传递函数称为最小相位系统。最小相位系统的 最小。
4、若G(s)H(s)在［s］平面的右半平面有P个极点数，则当ω由-∞到+∞时，在［GH］平面上的开环频率特性G(jω)H(jω)必须 方向包围 圈。
5、根据校正环节Gc(s)在系统中的联结方式，系统校正可分为串联校正、 和顺馈校正；串联校正环节一般都放在 的前端，即低功率部分。
6 微分环节的幅频特性，其幅值与频率成 。 A 指数关系 B 正比关系 C 反比关系 D 不定
7、二阶系统的传递函数为1/（4s2+4s+1）, 则其无阻尼固有频率和阻尼比分别为 。
A 1 , 1/2 B 2 , 1 C 2 , 2 D 1/2 , 1
8 两个二阶系统的超调量MP相等，则此二系统具有相同的 。 A ωn B ζ C K D ωd
9 一个单位反馈系统为Ⅰ型系统，开环增益为K，则在r(t)=t输入下此系统的 。
A 稳态速度误差是∞ B 稳态加速度误差不是∞ C 稳态速度误差是1/k D 稳态位置误差不是0 10 一阶惯性环节G（S）= 1/（1+TS），当频率ω=1/T时，相频特性∠G（jω）为 。
A 45ο B -45
ο
C 90ο D -90
ο
阅卷人 得分
二、计算分析题（共80分）
1、控制系统的基本要求是什么？简述下列机械控制系统各环节的作用。（10分）
2、下图所示为某系统的传递函数框图，
（1）用化简方框图的方法，求系统的传递函数C（S）/R（S）（5分） （2）改化成信号流图，用梅逊公式求系统的C（S）/R（S）（5分）
3、设单位反馈控制系统的开环传递函数为
求K=200时，系统单位阶跃响应的动态性能指标：峰值时间、超调量和调整时间。若K 增大到K=1500，试分析动态性能指标的变化情况。（10分）
4、 已知单位反馈系统的开环传递函数为
G(S)?K(T1s?1)(T2s?1)试绘制系统开环Nyquist图（10分）
5、 作下列传递函数的Bode图。（10分）
G?S??10(s?3)s(s?2)(s2?s?2)6、试判断下列系统的稳定性。若不稳定则指出在右半s 平面的闭环极点数，或使系统稳定的K值范围。
(1) F(S)=s6+2s5+8s4+12s3+20s2+16s+16=0（5分）
(2) 系统如图，ξ=0.4及ωn=50，试确定使系统稳定的K值范围。（5分）
X2i(s) _ 2 ? n + + s(s?2?? X0(s) + n)
K
s
7、 已知两个系统如图所示
当输入信号为x(t)=4+6t+3t2，试分别求出两个系统的稳态误差。（10分）
8、设单位反馈系统原有部分的开环传递函数为
校正前及校正后的Bode图如下。
（1） 指出该系统采用的是什么校正方式？
（2） 在图上标出校正前和校正后系统的幅值穿越频率和相位穿越频率； （3） 近似指出校正前和校正后系统的幅值裕度和相位裕度； （4） 分析系统校正的效果。（10分）
2003级《机械工程控制理论》课程考试（A卷）
试题答案
一、 填空题选择题（每题2分，共20分） 1、 一条前向通道；公共的传递函数方框； 2、20lgK；对数相频特性；
3、零点和极点；相位变化范围； 4、逆时针；（-1，jo）点P； 5、反馈校正；前向通道；
6、B 7、D 8、B 9、C 10、B 二、 计算题分析（共80分） 1、（1）控制系统的基本要求是：稳定性、快速性、准确性。
（2）被控对象：在控制理论和控制技术中，运动规律或状态需要控制的装置或元件称为被控对象（ 控制对象）。被控对象可大可小， 甚至可“ 实” 可“ 虚”。 控制器：在控制系统中，除被控对象以外的所有装置，统称为控制器。
给定元件： 控制系统中主要用于产生给定信号（ 输入信号、希望值） 的元件。 反馈元件（ 测量元件）： 控制系统中用于测量被控量（ 输出量）， 产生反馈信号的元件。反馈信号与输出量之间往往存在确定的函数关系。
比较元件：控制系统中用以比较输出信号与反馈信号，并求取偏差信号的元件。有时并非为物理元件，可能通过物理定律或其他定律实现。
放大元件：控制系统中对输入信号进行幅值放大或功率放大的元件。 执行元件： 控制系统中直接对被控对象进行操作的元件。 2、将方框图作如图所示的等效变换。
进而作如下图所示的变换，依闭环传递函数的求法得系统的传递函数
（信号流图求解略）
3、系统的闭环传递函数为
4、G(j?)?K(T1)(T?K(1?T21T2?)T2?jK(T1?T2)?2
1j??2j??1)(1??21)(1??2T22)(1??2T21)(1??2T2)A????K1???T1?21???T2
2?ψ（ω）=-arctgωT1—arctgωT2
当ω=0时，A（ω）=K ψ（ω）=0
。
ω=∞时，A（ω）=0 ψ（ω）=-180。
令Re［G(jω)］=0 ,得?x?1T代入，得Im［G(jω)］=
KT1T2
1T2T1?T2（Nyquist图略）
7.5(j15、G(j?)3??1)(j?)(j111
2??1)(2(j?)2?j2??1)比例环节K=7.5 20lgK=17.5bB；振荡环节的转角频率ωT=1.4s-1
ξ
=0.35 ；惯性环节的转角频率ω-1-1
T=2s ；一阶微分环节的转角频率ωT=3s
（相频Bode图略）
6、（1） Routh表:
S6 1 8 20 16 S5 1 6 8 0
S4 1 6 8 0 辅助方程F(s)=s4+6s2+8=0
S3 0(1) 0(3) 0(0) 0
ddsF?S??4S3?12S S2 3 8 0 S1 1/3 S0 8
结论：新排列Routh表的第一列中符号没有变化，故系统没有一个具有正实
部的根。解辅助方程，得：s=±j2 和s=±j2 这两对根也是原特征方程的根，所以系统是临界稳定的。
（2） 系统开环传递函数 GX(s)?20n(2s?K)K(s)?E(s)?s2(s?2??) n闭环传递函数 G?2n(2s?K)B(s)?s3?2??222 ns?2?ns?K?n闭环特征方程 F(s)=s3+40s2+5000s+2500K=0 Routh表：
S3 1 5000 S2 40 2500k S1 40?5000?1?2500K40 0
S0 2500K
使系统稳定的K的取值范围为0＜K＜80 7、 先将系统开环传递函数化成标准形式：
8、（1）相位超前校正； 其他答案见图上标注。