机械控制工程基础一、填空题1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用 叠加 原理，而非线性控制系统则不能。

2．反馈控制系统是根据输入量和 反馈量 的偏差进行调节的控制系统。

3. 根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类，控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。

4. 根据系统输入量变化的规律，控制系统可分为 恒值 控制系统、 随动 控制系统和 程序控制系统。

5. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散(数字)控制系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。

6. 根据控制系统元件的特性，控制系统可分为__线性__ 控制系统、 非线性_控制系统。

7. 线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用 线性微分 方程来描述。

8. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、 快速性 和准确性。

9. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。

10. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

11. 传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于 系统本身的结构和参数 ，并且只适于零初始条件下的 线性定常 系统。

12. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终稳定状态的响应过程。

13. 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。

14. 单位斜坡函数t 的拉氏变换为21s。

15. 单位阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。

16．在单位斜坡输入信号作用下，0型系统的稳态误差e ss = ∞ 。

17. I 型系统G s Ks s ()()=+2在单位阶跃输入下，稳态误差为 0 ，在单位加速度输入下，稳态误差为 ∞ 。

18. 一阶系统11Ts +的单位阶跃响应的表达是T te --1。

19．决定二阶系统动态性能的两个重要参数是阻尼系数ξ和 无阻尼固有频率ωn 。

20. 二阶系统的典型传递函数是2222nn nw s w s w ++ξ。

21．二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为10<<ξ。

22. 二阶系统的阻尼比ξ为 0 时，响应曲线为等幅振荡。

23. 系统输出量的实际值与 输出量的期望值 之间的偏差称为误差。

24. 系统的稳态误差与输入信号的形式及系统的结构和参数或系统的开环传递函数有关。

25. 分析稳态误差时，将系统分为0型系统、I 型系统、II 型系统…，这是按开环传递函数的 积分 环节数来分类的。

26. 用频域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是 正弦函数 。

27．线性定常系统在正弦信号输入时，稳态输出与输入的相位移随频率而变化的函数关系称为 相频特性 。

28. 频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。

29. 用频率法研究控制系统时，采用的图示法分为极坐标图示法和__对数坐标_图示法。

30．积分环节的对数幅频特性曲线是一条直线，直线的斜率为 －20 dB ／dec 。

31．0型系统对数幅频特性低频段渐近线的斜率为 0 dB/dec ，高度为20lgKp 。

32. ω从0变化到+∞时，惯性环节的频率特性极坐标图在 第四 象限，形状为 半圆。

33. G(s)=11+Ts 的环节称为 惯性 环节。

34．设系统的频率特性为)(jI )j (R )j (G ω+ω=ω，则)(R ω称为 实频特性 。

35. 反馈控制系统开环对数幅频特性三频段的划分是以ωc （截止频率）附近的区段为中频段，该段着重反映系统阶跃响应的稳定性和快速性；而低频段主要表明系统的 稳态性能 。

36.二阶系统的阻尼系数ξ=__0.707____时，为最佳阻尼系数。

这时系统的平稳性与快速性都较理想。

37. 如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统是 稳定的系统。

38. 判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。

39. 当且仅当闭环控制系统特征方程的所有根的实部都是 负数 时，系统是稳定的。

40. 函数te -at 的拉氏变换为2)(1a s +。

二、单项选择题：1． 一阶系统G(s)=1+Ts K的时间常数T 越小，则系统的输出响应达到稳态值的时间 [ B ]A ．越长B ．越短C ．不变D ．不定2. 传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关？ [ C ] A.输入信号B.初始条件C.系统的结构参数D.输入信号和初始条件3．惯性环节的相频特性)(ωθ，当∞→ω时，其相位移)(∞θ为 [ C ] A ．-270° B ．-180° C ．-90°D ．0°4．设积分环节的传递函数为G(s)=s1，则其频率特性幅值M(ω)= [ C ] A. ωK B. 2K ω C.ω1D.21ω5. 有一线性系统，其输入分别为u 1(t)和u 2(t)时，输出分别为y 1(t)和y 2(t)。

当输入为a 1u 1(t)+a 2u 2(t)时(a 1,a 2为常数)，输出应为 [ B ] A. a 1y 1(t)+y 2(t)B. a 1y 1(t)+a 2y 2(t)C. a 1y 1(t)-a 2y 2(t)D. y 1(t)+a 2y 2(t)6．拉氏变换将时间函数变换成 [ D ] A ．正弦函数B ．单位阶跃函数C ．单位脉冲函数D ．复变函数7．二阶系统当0<ζ<1时，如果减小ζ，则输出响应的最大超调量%σ将 [ A ] A.增加 B.减小 C.不变D.不定8．余弦函数cos t ω的拉氏变换是 [ C ]A.ω+s 1B.22s ω+ωC.22s s ω+D.22s 1ω+9. 微分环节的频率特性相位移θ(ω)= [ A ] A. 90° B. -90° C. 0° D. -180°10. II 型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为 [ A ] A. -40(dB/dec) B. -20(dB/dec) C. 0(dB/dec)D. +20(dB/dec)11．令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的 [ B ] A ．代数方程 B ．特征方程 C ．差分方程D ．状态方程12. 主导极点的特点是 [ D ] A.距离实轴很远 B.距离实轴很近 C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近13．采用非单位负反馈连接时，如前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则其等效传递函数为 [ C ]A ．)s (G 1)s (G +B ．)s (H )s (G 11+C ．)s (H )s (G 1)s (G +D ．)s (H )s (G 1)s (G -14.反馈控制系统是指系统中有( A ) A.反馈回路 B.惯性环节 C.积分环节D.PID 调节器15.( A )=1s a+,(a 为常数)。

A. L ［e －at ］ B. L ［e at ］ C. L ［e －(t －a)］D. L ［e －(t+a)］16.L ［t 2e 2t ］=( B ) A. 123()s - B. 1a s a ()+ C.223()s +D.23s17.若F(s)=421s +，则Lim f t t →0()=( B )A. 4B. 2 t e t F 212)(-•=C. 0D. ∞18.已知f(t)=e at ,(a 为实数)，则L ［f t dt t ()0⎰］=( C )A. as a- B. 1a s a ()+ C.1s s a ()-D. 1a s a ()- 19.f(t)=322t t ≥<⎧⎨⎩ ，则L ［f(t)］=( C )A.3s B. 12se s - C. 32se s -D. 32se s20.某系统的微分方程为52000 () ()()()xt x t x t x t i +⋅=,它是( C )A.线性系统B.线性定常系统C.非线性系统D.非线性时变系统21.某环节的传递函数为G(s)=e －2s ，它是( B )A.比例环节B.延时环节C.惯性环节D.微分环节22.图示系统的传递函数为( B )A. 11RCs + B.RCsRCs +1解：跟据电压定律得 C. RCs+1 D. RCs RCs +123.二阶系统的传递函数为G(s)=341002s s ++,其无阻尼固有频率ωn 是( B )A. 10B. 5C. 2.5D. 2524.一阶系统KTs1+的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为( C ) A.K TB. KTC. -K T 2D.K T 225.某系统的传递函数G(s)=KT s +1,则其单位阶跃响应函数为( C )0022002211()1iiu dt u u RC d u du d u dt RC dt dtRCs G s RCs +=+==+⎰A. 1T e Kt T-/ B. KTe t T-/ C. K(1－e－t/T) D. (1－e－Kt/T)26.图示系统称为( B )型系统。

A. 0B. ⅠC. ⅡD. Ⅲ27.延时环节G(s)=e－τs的相频特性∠G(jω)等于( B )A. τωB. –τωC.９０°D.１８０°28.对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数G(s)为( D )A. 1+TsB. 11+TsC. 1TsD. (1+Ts)229.图示对应的环节为( C )A. TsB. 11+TsC. 1+TsD. 1Ts30.设系统的特征方程为D(s)=s3+14s2+40s+40τ=0，则此系统稳定的τ值范围为( B )A. τ>0B. 0<τ<14C. τ>14D. τ<031.典型二阶振荡环节的峰值时间与( D )有关。

A.增益B.误差带C.增益和阻尼比D.阻尼比和无阻尼固有频率32.若系统的Bode图在ω=5处出现转折(如图所示)，这说明系统中有( D)环节。

A. 5s+1B. (5s+1)2C. 0.2s+1D.10212(.)s +33.某系统的传递函数为G(s)=()()()()s s s s +-+-72413,其零、极点是( D )A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3D.零点(分子为0)s=－7,s=2;极点(分母为0)s=－0.25,s=334.一系统的开环传递函数为32235()()()s s s s +++,则系统的开环增益和型次依次为( A )原式=⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++)11513152(15)121(62s s s ，故K=6/15=0.4(注意多项式的常数项为1) A. 0.4，Ⅰ B. 0.4，Ⅱ C. 3，Ⅰ D. 3，Ⅱ35.已知系统的传递函数G(s)=KT e sts 1+-，其幅频特性｜G(j ω)｜应为( D )A. KT e 1+-ωτ B. KT e 1+-ωτω C.K T e 2221+-ωτωD.K T 122+ω36.二阶系统的阻尼比ζ，等于( C )A.系统的粘性阻尼系数B.临界阻尼系数与系统粘性阻尼系数之比C.系统粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比D.系统粘性阻尼系数的倒数37.设ωc 为幅值穿越(交界)频率，φ(ωc )为开环频率特性幅值为1时的相位角，则相位裕度为( C ) A. 180°－φ(ωc )B. φ(ωc )C. 180°+φ(ωc )D. 90°+φ(ωc )38.单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=45s s ()+，则系统在r(t)=2t 输入作用下，其稳态误差为( A ) A.104B.54C.45D. 039.二阶系统的传递函数为G(s)=1222ss n n++ζωω,在0＜ζ＜22时，其无阻尼固有频率ωn 与谐振频率ωr 的关系为( C )A. ωn <ωrB. ωn =ωrC. ωn >ωrD. 两者无关40.串联相位滞后校正通常用于( B ) A.提高系统的快速性 B.提高系统的稳态精度 C.减少系统的阻尼D.减少系统的固有频率41.下列串联校正装置的传递函数中，能在频率ωc =4处提供最大相位超前角的是( D ) A.411s s ++ B.s s ++141C.01106251..s s ++D.06251011..s s ++ 42.从某系统的Bode 图上，已知其剪切频率ωc ≈40，则下列串联校正装置的传递函数中能在基本保持原系统稳定性及频带宽的前提下，通过适当调整增益使稳态误差减至最小的是( B ) A.000410041..s s ++B.04141.s s ++ C.41101s s ++ D.41041s s ++. 三、简答题1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么?答：1）机械控制工程是研究控制论在机械工程中应用的学科，用于改进和完善机械系统。