中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院
机械控制工程基础课程综合测试1
学习层次：专科时间：90分钟
一.填空题:(每空0.5分,共15分)
(1).构成控制系统的基本环节通常有1. 给定环节、2. 比较环节、3. 放大环节、4. 执
行环节、 5.控制环节、6.被控对象、7.反馈环节（或测量环节）
(2).理论上而言，零型伺服控制系统适用于对8. 线位移或角位移信号进行跟踪；I型伺服
系统适用于对9. 线速度或角速度信号进行跟踪；II型伺服系统适用于对10. 线加速度或角加速度信号进行跟踪。

(3).系统的时间响应中，与传递函数极点对应的响应分量称为11. 动态分量、与输入
信号极点对应的响应分量称为12. 稳态分量。

(4).传递函数中的基本环节按性质可分为五类，即13.比例环节、14. 微分环节、15. 惯性环
节、16. 积分环节、17. 延迟环节
(5).时域分析方法中，常使用的性能指标有：18.延迟时间、19.上升时间、20.峰值时间、
21.调节时间、22.最大超调量、23.稳态误差（或偏差）
(6).经典控制理论中，常使用的校正方式有：24. 串联校正、25.反馈校正、26.前馈校正
(7).伯德图(Bode)用27 .对数幅频特性坐标系和28. 半对数相频特性坐标系分别描述系
统的幅频特性和相频特性。

(8).奈奎斯特稳定性判据中N=Z-P，Z代表特征函数在右半平面的29. 零点数、P代表
特征函数在右半平面的30. 极点数。

二.求如下系统传递函数C(S)/R (S):(15分)
解：如下图：
三. 设系统如图所示。

如果要求系统的超调量等于%15，峰值时间等于0.8s ，试确
定增益K 1和速度反馈系数K t 。

同时，确定在此K 1和K t 数值下系统的上升时间和调节时间。

（15分）
答案：由图示得闭环特征方程为0)1(112=+++K s K K s t -----5分
即 2
1n K ω=，n n t t K ωωξ212+= 由已知条件 8.0115.0%2
1/2=-===--t n p t e
t t ξωπ
σξπξ----3分
解得 1588.4,517.0-==s n t ωξ--------2分
于是 05.211=K 178.021
1==-K K n t t ωξ--------2分 22arccos 0.53811t r n t n t t s πξπθωξωξ--===-- s t n t s 476.15.3==ωξ---3分 解毕。

四.已知系统的特征方程为43251020240s s s s ++++=，使用劳斯判据判断系统的稳
定性:(10分)
答案： 4s 1 10 24
3s 5 20
2s 6 24
1s 0（ε）-------→024
620561=- 0s 24 -------→240
2461=-εε 第一列系数出现0，用一个小正数ε代替，ε上下元素符号相同，表示有一对纯虚根存在，则认为有一次变号此例解得根为：±2j ，-2，-3。

故系统不稳定，并且有两个不稳定的特征根。

五、系统开环频率特性如图6所示,且P=0，试用奈奎斯特判据分析闭环系统的稳定
性。

（10分）
解：图给出的是ω ∈(-∞，0)的幅相曲线，而ω ∈(0，+∞)的幅相曲线与题给曲线对称于
实轴，如右图所示。

因为ν = 1，故从ω = 0的对应点起逆时针补作π/2，半径为无穷大的圆弧。

在(-1，j 0)点左侧，幅相曲线逆时针、顺时针各穿越负实轴一次，故N + = N - = 1，N = N + - N - = 0
因此，s 右半平面的闭环极点数 z = p - 2N = 0 ，闭环系统稳定。

六、已知单位反馈系统的开环传递函数（20分）
)120)(110)(1(12(100(++++=s s s s s s G ）） 1． 试画出开环传递函数的BODE 图 （10分）
2． 试求系统的相角裕度和稳定性（10分）
解 由题给传递函数知，系统交接频率依次为1，2，10，20。

低频渐近线斜率为-20，且过(1，40dB )点。

系统相频特性按下式计算
20
arctan 10arctan arctan 2arctan 90)(ωωωωωϕ---+︒-= 作系统开环对数频率特性于图 （--------10分）
由对数幅频渐近特性A (ωc ) = 1求得ωc 的近似值为
再用试探法求ϕ(ωg ) = -180︒时的相角穿越频率ωg ，得
ωg = 13.1 -----3分
系统的相角裕度和幅值裕度分别为 120lg 5.8()()
g h dB G j ω==- -----2分 七、复合校正随动系统框图如下，求：系统等效为单位反馈系统时，其开环传递函
数表达式，并求前馈环节的传递函数Gr （s ）应为何种型式，方能使系统等效为II 型系统（15分）。

解：如下 ()G G G G G s T s T K s T s T K s T G G k k k r -=+=+++⨯+=1,1)1(1)1(1221222121 --------8分 ()[]()[]()s T G K s T s T K s T G G G G G K s T G K s T s T K s T G G r r k r r k 122212*********)1(11)1(1-+⨯+=-=⨯+-++⨯+=
的分子的分母的分子------5分 ()••••+++=21bs as s G r λ时，即包含微分环节时，可使系统等效为II 型系统。

----2分。