2009年硕士研究生入学考试试题

考试科目代码： 803 考试科目名称： 机械控制工程基础

（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，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.与开环控制系统相比较，闭环控制系统的主要不足是（） A．响应速度慢 B．易受扰动影响 C. 控制精度高 D. 有稳定性问题

2. 机械系统在一定外界条件下所经历的动态历程是由（ ）决定的 A．系统的初始状态、系统的固有特性和输入

B．系统的固有特性、系统与输入之间的关系和输入 C．系统的固有特性、系统与输出之间的关系和输入

D．系统的初始状态、系统的固有特性、系统与输入之间的关系和输入 3. 若象函数F(s)?A．?K 4. 已知F(s)?A．e?3tsint

K(s?2)(s?1)，则当t??时，原函数f(t)的极限值为（ ）

(T1s2?1)(T2s2?1)河南科技大学

B. ?K/TT12

C. 0 D. ?

3，其反变换f(t)为（ ）

s2?2s?10B.e?3tcost C. e?tsin3t D. e?tcos3t

5. 已知系统的传递函数为G(s)?A．-0.1，10

B.-2，10

10，则系统的主导极点和增益依次为（ ）

(s?0.1)(s?2)(0.05s?1) C. -20，50 D.-0.1，50

6. 如图1所示，二阶系统的特征方程的两个根为s1、s2，经校正后仍为二阶系统，但其特征根沿圆周移至p1、p2处，则校正后，系统过渡过程的振荡强度和调整时间变化分别为（ ） A．增强，延长 B. 不变，缩短 C．减弱，延长 D. 减弱，缩短

7. 闭环控制系统开环增益K的增大可能对系统性能产生的影响有（ ） A. 系统稳定性提高、稳态误差减小、响应速度加快、抗干扰能力增强 B. 系统稳定性降低、稳态误差减小、响应速度加快、抗干扰能力降低 C. 系统稳定性降低、稳态误差增大、响应速度减慢、抗干扰能力降低 D. 系统稳定性提高、稳态误差减小、响应速度减慢、抗干扰能力增强 8. 单位负反馈控制系统的开环传递函数为G(s)?系统的输入可能是（ ） A．1(t)

B.t

C. t2

D. 1(t)?t?t2

s?c，若系统的稳态误差为零，则此时

s(s?a)(s?b)第1页（共5页）

9. 单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?统的稳态输出为（ ） A．c(t)?7.07sin(t?15?) C．c(t)?7.07sin(t?45?)

1，当输入信号为r(t)?20sin(t?30?)时，闭环系2s?1 B.c(t)?10sin(t?15?) D.c(t)?10sin(t?45?)

10. 系统幅值穿越（剪切）频率?c的增大意味着系统（ ） A．相对稳定性提高

B.稳态精度提高 C. 过渡过程缩短 D. 抗干扰能力提高

K(?s?1)11. 系统开环传递函数G(s)?，当ω由0???变化时，?G(j?)按（ ）变化

s(T1s?1)(T2s?1)

A．0???270? B. ?90???270? C. ?90???180? D. ?90???90?

12. 已知系统的开环传递函数G(s)?的措施有（ ） A．增大K

K，其相位裕量过小，欲增大相位裕量可采取

s(T1s?1)(T2s?1)B. 减小K C. 减小T1 D. 减小T2

L(ω)-40dB/dec2005-20dB/dec13. 单位反馈最小相位系统的开环对数渐近幅频特性如图2所示。则该系统的型次和剪切频率?c依次为（ ） A. 0型，20 C.Ⅱ型，50

B.Ⅰ型，20 D.Ⅲ型，50

14. 单位反馈最小相位系统的开环对数渐近幅频特性如图2所示。在单位加速度信号作用下，该系统的稳态误差为（ ） A. 0 B. 0.004 C. 0.04 D. ∞ 15. 测出某二阶系统的单位阶跃响应如图3所示，则该系统的超调量和峰值时间依次约为（ ） A．10%，2.0s B. 20%, 2.0s C．10%，4.0s D. 20%, 4.0s 16. 若单位负反馈系统对单位阶跃输入的稳态误差为0.1，则其闭环传递函数为（ ） A．C．

0.1 5s?10.9 5s?1ωωc图2

B．D．

1 0.1s?10.9

5s?0.117. 已知某线性定常系统在零初始条件下的单位脉冲响应为x(t)?e?2t，则该系统的单位阶跃响应为（ ） A．x(t)?1?e?2t

B．x(t)?1?2e?2t

C．x(t)?0.5?0.5e?2t

A．x(t)?0.5?e?2t

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18. 某最小相位系统的Nyquist图如图4所示，则该系统的相位裕量?和幅值裕量Kg分别为（ ） A．30?,0.4 B. 30?,2.5 C. 60?,0.4

D. 60?,2.5

19. 某系统的特征方程式为s4?3s3?s2?3s?1?0，则系统在[s]右平面的极点数为（ ） A．0

B. 1

C. 2

D. 3

20. 用频率特性法设计串联校正装置时，采用相位超前校正和相位滞后校正分别是利用（ ）

A．前者的相位超前特性和后者的低频衰减特性 B．前者的相位超前特性和后者的高频衰减特性 C．前者的低频衰减特性和后者的相位滞后特性 D．前者的相位超前特性和后者的相位滞后特性

二．（10分）使用方块图变换方法求出图5所示系统的闭环传递函数?(s)?C(s) R(s)R（s）G1G2G3G4G5图5C（s）

三、（20分）一个实验台架如图6所示。B：粘性阻尼系数（N?s/m），K：弹簧刚度系数（N/m）。当实验物体m（10Kg）放在工作台面上时，工作台面的位移为x(t)。已知此时该系统的闭环零、极点分布如图7所示。

jω工作台面mP14[S]BKx(t)-3σP2-4图7图6 第3页（共5页）

要求：1. 确定系统的传递函数（10分）； 2. 求出实验物体的运动表达式x(t)（10分）；

四、（20分）控制系统结构图如图8所示。当r(t)?5?1(t)，n(t)?10?1(t)时，计算该系统的稳态误差。误差定义：e(t)?r(t)?c(t)。

N(s)E(s)R(s)50.01s?110s(0.1s?1)C(s)图8

R(s)Ks(Ts?1)C(s)五、（24分）系统结构图如图9所示。

1. 若希望闭环系统所有特征根均位于[s]平面上s??2的左侧，且??0.5，试用阴影线表示出特征根在[s]平面上的分布范围以及在T-K直角坐

标系下相对应的K、T的取值范围。（14分）

2. 若希望闭环系统不出现谐振现象，且无阻尼固有频率?n?1(rad/s)，试用阴影线表示出在T-K直角坐标系下相对应的K、T的取值范围。（10分） 六、（20分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)?K(s?1)。

s2(0.1s?1)图91. 绘制当K?10时系统的Bode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）。（10分）

2. 在图中标示出剪切频率?c和相位裕量?。（4分） 3. 试分析K值变化对系统稳定性的影响。（6分）

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七、（16分）已知下列系统的开环传递函数和对应的开环频率特性的Nyquist曲线，试用Nyquist稳定性判据判断对应的闭环系统的稳定性。（注：图中‘+’号位置为（-1，j0）点处，每小题8分） 1. G(s)?K(T1s?1)(T2s?1)

s3

2. G(s)?K(Ts?1)

s(s?1)

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