西南交通大学2005－2006机械工程控制基础试题
课程代码：02240
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填
在题干的括号内。每小题1分，共30分)
1.当系统的输入和输出已知时，求系统结构与参数的问题，称为( ) A.最优控制 B.系统辩识 C.系统校正 D.自适应控制 2.反馈控制系统是指系统中有( ) A.反馈回路 B.惯性环节 C.积分环节 D.PID调节器 3.( )=
1,(a为常数)。 s?a A. L［e－at］ C. L［e－(t－a)］ 4.L［t2e2t］=( ) A. C.
1(s?2)32(s?2)3
B. L［eat］ D. L［e－(t+a)］ B. D.
1
a(s?a)2s3
5.若F(s)= A. 4 C. 0
4，则Limf(t)=( )
t?02s?1
B. 2 D. ∞
6.已知f(t)=eat,(a为实数)，则L［f(t)dt］=( )
?t0A. C.
a s?a
B. D.
1
a(s?a)1
a(s?a)1 s(s?a)?3?0t?2t?27.f(t)=? A. C.
，则L［f(t)］=( )
1?2se s3 s B.
3?2s3 D. e2s e
ss?0(t)?2x?0(t)?x0(t)?xi(t),它是( ) 8.某系统的微分方程为5?x 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 9.某环节的传递函数为G(s)=e－2s，它是( ) A.比例环节 B.延时环节 C.惯性环节 D.微分环节
10.图示系统的传递函数为( )
A. B.
1
RCs?1RCs
RCs?1RCs?1 RCs34s?s?1002 C. RCs+1 D.
11.二阶系统的传递函数为G(s)= A. 10 12.一阶系统 A.
K T,其无阻尼固有频率ωn是( ) C. 2.5
D. 25
B. 5
K的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为( ) 1?Ts B. KT C. ?KT2 D.
KT2
13.某系统的传递函数G(s)= A.
1?Kt/T eTK,则其单位阶跃响应函数为( ) Ts?1 B.
K?t/T eT
C. K(1－e－t/T)
D. (1－e－Kt/T)
14.图示系统称为( )型系统。 A. 0 B. Ⅰ C. Ⅱ D. Ⅲ
τ
15.延时环节G(s)=e－s的相频特性∠G(jω)等于( ) A. τω B. –τω C.９０° D.１８０° 16.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( ) A. 1+Ts C.
1 Ts
B.
1 1?TsD. (1+Ts)2
17.图示对应的环节为( ) A. Ts B.
1 1?Ts1 Ts C. 1+Ts D.
18.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( ) A. τ>0 B. 0<τ<14 C. τ>14 D. τ<0 19.典型二阶振荡环节的峰值时间与( )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
20.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 ( )环节。 A. 5s+1 B. (5s+1)2 C. 0.2s+1
D.
1(0.2s?1)2
21.某系统的传递函数为G(s)=
(s?7)(s?2),其零、极点是( )
(4s?1)(s?3) A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2 C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3 22.一系统的开环传递函数为 A. 0.4，Ⅰ
B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3 D.零点s=－7,s=2;极点s=－0.25,s=3
3(s?2),则系统的开环增益和型次依次为( )
s(2s?3)(s?5)B. 0.4，Ⅱ C. 3，Ⅰ D. 3，Ⅱ
23.已知系统的传递函数G(s)= A.
Ke?? 1?T?K21?T?22Ke?ts，其幅频特性｜G(jω)｜应为( ) 1?Ts B.
Ke??? 1?T?K1?T?22 C.
e???
D.
24.二阶系统的阻尼比ζ，等于( ) 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
25.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( )
A. 180°－φ(ωc) B. φ(ωc) C. 180°+φ(ωc) D. 90°+φ(ωc) 26.单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=态误差为( ) A.
10 44，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳s(s?5) B.
5 4
1 C.
4 5 D. 0
27.二阶系统的传递函数为G(s)=
s2?2??ns??2n,在0＜ζ＜
2时，其无阻尼固有频率ωn2与谐振频率ωr的关系为( ) A. ωn<ωr B. ωn=ωr C. ωn>ωr D. 两者无关 28.串联相位滞后校正通常用于( ) 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
29.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( )
A.
4s?1 s?1 B.
s?1 4s?1 C.
01.s?1
0.625s?1 D.
0.625s?1
01.s?130.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( ) A.
0.004s?1
0.04s?1 B.
0.4s?1 4s?1 C.
4s?1 10s?1 D.
4s?1 0.4s?1二、填空题(每小题2分，共10分)
1.系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、_______和_______有关。 2.一个单位反馈系统的前向传递函数为
Ks3?5s2?4s，则该闭环系统的特征方程为_______开
环增益为_______。
3.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、_______和_______有关。 4.极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为：极坐标图上的单位圆对应于Bode图上的_______；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的_______。 5.系统传递函数只与_______有关，与______无关。 三、简答题(共16分) 1.(4分)已知系统的传递函数为
2s2?4s?3，求系统的脉冲响应表达式。
K，试问该系统为几型系统?系统的单位
s(7s?1)2.(4分)已知单位反馈系统的开环传递函数为
阶跃响应稳态值为多少?
3.(4分)已知二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如下，如果将阻尼比ζ增大(但不超过1)，请用文字和图形定性说明其单位阶跃响应的变化。
4.(4分)已知各系统的零点(o)、极点(x)分布分别如图所示，请问各个系统是否有非主导极点，若有请在图上标出。
四、计算题(本大题共6小题，共44分) 1.(7分)用极坐标表示系统示，其余定性画出)。
14s2?2s?1的频率特性(要求在ω→∞、ω=0、ω=ωn等点准确表
2.(7分)求如下系统R(s)对C(s)的传递函数，并在图上标出反馈通道、顺馈通道。
3.(6分)已知系统的调节器为
G0(s)?(T3s?1)(T4s?1),T3、T4?0
s问是否可以称其为PID调节器，请说明理由。
4.(8分)求如图所示机械网络的传递函数，其中X为输入位移，Y为输出位移。
5.(10分)已知单位反馈闭环系统的开环传递函数为
4，请绘出频率特性对数
s(01.s?1)(0.01s?1)坐标图(Bode图)，并据图评价系统的稳定性、动态性能和静态性能(要说明理由)。
6.(6分)请写出超前校正装置的传递函数，如果将它用于串联校正，可以改善系统什么性能?
机械工程控制基础试题参考答案
课程代码：02240
一、单项选择题(每小题1分，共30分)
1.B 2.A 3.A 4.B 5.B 6.C 7.C 8.C 9.B 10.B 11.B 12.C 13.C 14.B 15.B 16.D 17.C 18.B 19.D 20.D 21.D 22.A 23.D 24.C 25.C 26.A 27.C 28.B 29.D 30.B 二、填空题(每小题2分，共10分)
1.型次 输入信号
2.s3+5s2+4s+K=0，
K 43.误差带 无阻尼固有频率 4.0分贝线 －180°线 5.本身参数和结构 输入 三、简答题(共16分)
21?11.2 ??s?1s?3s?4s?3g(t)=e－t－e－3t,t≥0 2.Ⅰ型；稳态值等于1
3.上升时间 变大；超调量减少； 调节时间减小(大体上)；
4.
无非主导极点；
四、计算题(共44分)
1.ω→∞点 ω=0点 ωn=0.5点
非主导极点； 非主导极点
曲线大体对
2.
C(s)G(G0?Gf) ?R(s)1?G0G3.(6分)
G0(s)=(T3+T4)+T3T4s+1/s
G0(s)由比例部分(T3+T4)、微分部分T3T4s及积分部分1/s相加而成 4.(8分)
??y?)?Ky=0 B(xG(s)=
Ts，T=B/k Ts?15.
开环传递函数在复半平面无极点，据图相位裕度为正，幅值裕度分贝数为正，根据乃奎斯特判据，系统稳定。系统为Ⅰ型，具有良好的静态性能。相位裕度约为60度，具有良好的动态性能。 6.G0(s)=K?Ts?1Ts?1,??1
可增加相位裕度，调整频带宽度。