机械控制工程基础
河南科技大学
2008年硕士研究生入学考试试
考试科目代码: 803 考试科目名称: 机械工程控制基础
(如无特殊注明,所有
必须写在答题纸上,否则以“0”分计算)
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.机械系统之所以表现动态系统,主要原因是?
A(机械系统是由机械部件组成的。 B(存在阻尼元件
C(存在弹性元件。 D. 存在内反馈。
2.闭环自动控制的工作过程是?
A(测量系统输出的过程。 B(检测系统偏差的过程。
C(检测偏差并消除偏差的过程。 D. 使系统输出不变的过程。
3.开环控制系统的特点是?
A(不能实现计算机控制。 B(存在信息的反馈。
C(容易引起不稳定。 D. 结构简单,成本低。
74.一阶系统的传递
为Gs(),,若允许误差为2%,则其调整时间为? s,2
A(8 B. 2 C. 7 D. 3.5 5. 以下关于系统稳态偏差说法正确的是?
A(稳态偏差只取决于系统的结构和参数。 B(稳态偏差只取决于系统的输入和干扰。 C(稳态偏差与系统的结构、参数、输入和干扰等有关。D. 系统稳态偏差始终为零。
t,36. 已知系统的单位脉冲输入时的响应为,则系统的传递函数为? gte()0.1(1),,
133130.1()0.1()0.1(),A. B. C. D. 0.1()31s,31s,ss31,s,13
4Fs(),7. 已知, 其反变换为? ft(),2ss,,4
1111,ttt,t888158152222etetsin4sin4A. B. C. D. etetsinsin1515221515
s,98. 一系统在干扰单独作用下的误差函数; 在输入信号单独作用下的误差函数Es(),,1ss(5),
2ss,,29e,, 则系统总的稳态误差? Es(),ss22sss(35),,
990,A. B. C. D. ,55
9. 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. ?型系统 D. 没有积分环节的 10.二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. 响应的快速性 C. 精度 D. 相对稳定性
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11. 以下系统中属于最小相位系统的是?
110.2,s11A. B. C. D. Gs(),Gs(),Gs(),Gs(),10.1,s10.1,s10.1,sss(0.11),12. 若保持二阶系统的ζ不变,提高,则可以?。 ,n
A. 减少上升时间和峰值时间 B. 提高上升时间和峰值时间
C. 提高上升时间和调整时间 D. 减少超调量
13. 所谓校正,是指?
A(加入PID校正器 B. 在系统中增加新的环节或调整某些参数 C. 使系统稳定 D. 使用劳斯判据。
k,,s,,,14. 已知传递函数,其频率特性,,应为? GseGj,1,Ts
2kkkk,,,,,,,,eeA. e B. C. D. 22221,T,1,T,1,T,1,T,15(设系统开环传递函数为,函数,则与的? ,,,,,,,,GsFs,1,GsGs,,FskkkA( 极点相同 B. 零点相同 C. 零、极点相同 D. 零、极点都不相同 16(以下性能指标中,不能反映系统响应速度的指标为
A. 上升时间t B. 相位穿越频率ωC. 幅值穿越频率ω D. 调整时间t g rc s17. 以下环节中可以作为相位超前校正环节的是?
21s,21s,s,1s,1Gs(),Gs()3,Gs(),Gs()3,A. B. C. D. ccccs,121s,31s,21s,
18. 如图所示,其中ABCD线是未加校正环节前
系统的Bode图;ABEFL是加入某种串联校正环
节后的Bode图,则系统采用了?校正。
A(增益校正 B. 相位超前
C. 相位滞后 D. 相位滞后超前
8(5)s,19(一闭环系统的开环传递函数为,则该系统为 Gs(),sss(25)(2),,
A. 0型系统,开环增益为8 B. I型系统,开环增益为8
C. I型系统,开环增益为4 D. 0型系统,开环增益为4
20(系统类型λ、开环增益K对系统稳态误差的影响为
A. 系统型次λ越高,开环增益K越大,系统稳态误差越小
B. 系统型次λ越低,开环增益K越大,系统稳态误差越小
C. 系统型次λ越高,开环增益K越小,系统稳态误差越小
D. 系统型次λ越低,开环增益K越小,系统稳态误差越小
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二(计算题。(共66分)
1( 如图1所示的机械系统,输入位移,输出位移。(10分) yt()ft()
1)建立系统的微分方程式; 2)求系统的传递函数。
f(t)
Bk
m
y(t)
图1 图2
Cs()2(某系统方块图如图2所示,利用方块图简化原则,求出其传递函数。 (12分) Rs()
3. 如图3所示,
ct()rt()10
ss(4),(1)求解该系统的单位阶跃响应。 -
)在正弦输入信号(2rtt,sin10作用下,求解,,
系统的稳态输出。
,(3)写出系统的阻尼比和无阻尼自然频率。(14分) 图3 ,n
4. (15分)系统结构图如图4所示(系统闭环稳定)。试求
(1)系统的静态位置误差系数; rt()ct()1021s,
(2)系统的静态速度误差系数; ss(1),s-(3)系统的静态加速度误差系数;
2(4)若时,求解系统的稳rttt()2,,
e态误差 图4 ss
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5. (15分)系统结构图如图5所示。
(1)为确保系统稳定,如何取值, K
KCs()(2) 为使系统特征根全部位于平面sRs()
sss(0.21)(0.11),,s,,1的左侧,应取何值, K
-
(3)若时,要求系统稳态 r(t),2t,2
误差,应取何值, 图5 Ke,0.25ss
三(图解题(共44分)
1(已知单位反馈系统的开环传递函数为
100,(22分) GsHs()(),sss(10)(0.51),,
(1)说明该开环系统包含哪些典型环节,在
答题纸上按照图6所给比例,绘制Bode图的
幅频特性和相频特性图,(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)
(2)在图中标出相位裕量,、幅值裕量kg
(dB)、剪切频率、相位穿越频率 ,。 ,gc
(3)采用相对稳定性的概念判别系统是否稳定。 图6 (4)当开环增益K,100时,稳定性情况有何变化,
2( 已知单位负反馈的最小相位系统的开环对数L(w)
幅频特性如图7所示,
(1) 试估计该系统的开环传递函数。 -20 db/dec
(2) 确定系统的闭环传递函数。(12分) -40 db/dec20
10 0.11
-20 db/dec3. (10分)已知反馈系统的开环传递函数为
10, GsHs()(),(51)(101)ss,,
(1)试绘制开环传递函数的极坐标图(奈氏图) 图7 (2)试用奈氏判据判断系统的闭环稳定性。
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