1、2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷12005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷22005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷32005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷42005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷52005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷62005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷72005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷82005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷92005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷102005 年 10 月全国自
2、考机械工程控制基础试卷112005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷122005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷132005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷14机械工程控制基础模拟卷一、选择题1. 控制工程主要研究并解决的问题之一是（ ）A、系统已定，输入不确定，求系统的输出B、系统已定，输入已知，求系统的输出（响应）C、系统已定，规定系统的输入D、系统不定，输入已知，求系统的输出（响应）2. 已知机械系统的传递函数为 则系统的阻尼比、增益和放大系数是（） 。,4)(2sGA. 0.25, 1, 1 B. 0.5,4,1 C. 0.25,4,4 D. 0.5,1,4
3、3. 弹簧-质量- 阻尼系统的传递函数为 1/（ms 2+cs+k）,则系统的无阻固有频率 n 为（ ）A B C D mkkmmc cm4. 对于定常控制系统来说（ ）A、 表达系统的微分方程各项系数不随时间改变B、 微分方程的各阶微分项的幂为 1C、 不能用微分方程表示D、 系统总是稳定的5.微分环节反映了输入的变化趋势，可以应用于( )。A. 增加系统阻尼B. 减小系统阻尼 C. 减弱噪声的作用2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷15D. 减小稳态误差6. 系统方块图如图所示,其开环传递函数 Gk(S)是（ ）A 5S/(3S+1) B (3S+1)/5SC 1/5S(3S
4、+1) D 5/S(3S+1)7.系统的输出误差为 e(t)，其稳态误差为：（ ）A B )(lim10sEs)(lim0sEsC D s 1s8. 比例环节的对数幅频特性曲线是一条（ ） 。A.水平线 B.垂直线 C.斜率为-20db/dec 的直线 D.斜率为-10db/dec 的直线9. 所谓校正（又称补偿）是指（ ）A、加入 PID 校正器 B、在系统中增加新的环节或改变某些参数C、使系统稳定 D、使用劳斯判据10. PI 校正属于下面哪种校正方法：（ ）A 相位超前校正 B 相位滞后校正C 相位滞后超前校正 D 无法确定二、 填空题1. 设计控制系统基于以下几个要求： 、 和 。2.
5、 传递函数可定义为：在外界输入作用前，输入、输出的初始条件 为 时，线性定常系统的 与 之比。3. 当阻尼比 大于 0 小于 1 时，系统称为 系统，当阻尼比 =0 时，系统称为 系统，当阻尼比 =1 时， 系统称为 系统，当阻尼比 大于 1 时系统称为 系统。2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷16G1( s ) G2( s )+-G3( s )+H2( s )H1( s )+-图 4三、计算题1. 列出如右图所示的系统的微分方程，并推出传递函数。2. 化简图示系统框图，并写出其传递函数3. 已知传递函数如下图所示，求单位阶跃响应的最大超调量 Mp 和峰值时间 tp4.已知单位
6、反馈系统的开环传递函数为:，求单位阶跃和单位斜坡函数输入作用下的稳态误差)5(10)(ssGK2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷175. 已知某系统的特征方程为 s4+s3+4s2+6s+9=0，试判别其系统的稳定性 6. 试绘制下列传递函数的 Bode 图。)12(5)sG2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷182005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷192005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷202005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷212005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷222005 年 10 月全国自考机械工程
7、控制基础试卷23一. 填空题(每小题 2.5 分，共 25 分)1 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。2 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 和 。3 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。4 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 的程度。5 一阶系统 的单位阶跃响应的表达是 。1Ts6 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。7 频率响应是线性定常系统对 输入的稳态响应。8 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。9 脉冲信号可以用来反映系统的 。10. 阶跃信号的拉氏变换是 。二 图 1 为利用加热器控制炉温的反馈系统（
8、10 分）电 压放 大 功 率放 大 可 逆电 机+- 自 偶 调压 器20VUf +给 定 毫伏 信 号+-电 炉热 电 偶加 热 器 Ueg炉 温 控 制 系 统 减 速 器-图 1 炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷24三、如图 2 为电路。求输入电压 与输出电压 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10 分）iu0u图 2四、求拉氏变换与反变换 (10 分)1 求 （5 分）0.te2 求 （5 分）13()2sCR0uiLu0ui CiR(a)(b)(c)2005
9、 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷25五、化简图 3 所示的框图，并求出闭环传递函数（10 分）G1(S)23()HXi XOS图 32005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷26六、图 4 示机械系统由质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度 K 和外力 组成的机械动力系统。图 4(a)中)(tf是输出位移。当外力 施加 3 牛顿阶跃力后(恒速信号) ，记录仪上记录质量 m 物体的时间响应曲)(txo (tf线如图 4（b）所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5 分)2）该系统的自由频率 、阻尼比 ；(2 分)n3）该系统的弹簧刚度质量 m、阻尼系数 C、弹簧刚度
10、k； （3 分）4）时间响应性能指标：上升时间 、调整时间 、稳态误差 （5 分） 。strtsef ( t )mckx0( t )1 . 00 42t0 . 0 9 5x0图 4(a) 机械系统 图 4（b）响应曲线图 42005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷27七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数 ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单150sGk位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差 分别是多少？（10 分）se八、设有如图 5 所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数 k 值的取值范围（10 分） 。2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷28()i
11、Xs- 0()Xsk(s1)(s5) 0()Xs1Ts1s图 5二. 填空题(每小题 2 分，共 20 分)10 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、快速性 和准确性。11 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环控制系统 和 闭环控制系统 。12 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。13 稳态误差反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统控制精度的程度。14 一阶系统 的单位阶跃响应的表达是 。1Ts/1tTe15 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和频域性能指标。16 频率响应是线性定常系统对正弦输入的稳态响应。17 稳态误差不仅取决于系
12、统自身的结构参数，而且与输入信号的类型有关。18 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。10. 阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。二 图 1 为利用加热器控制炉温的反馈系统（10 分）电 压放 大 功 率放 大 可 逆电 机+- 自 偶 调压 器20VUf +给 定 毫伏 信 号+-电 炉热 电 偶加 热 器 Ueg炉 温 控 制 系 统 减 速 器-图 1 炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。解答：输出量：炉温。输入量：给定电压信号。被控对象：电炉。系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。2005 年 10
13、 月全国自考机械工程控制基础试卷29原理方框图：三如图 2 为电路。求输入电压 与输出电压 之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。 （10 分）iu0u图 2解答：跟据电压定律得四、求拉氏变换与反变换 3 求 0.5te解答： 21()s4 求 13()解答：= t26teCR0uiLu0ui CiR(a)(b)(c)02201()1iidtRCttsGs2005 年 10 月全国自考机械工程控制基础试卷30六、化简框图，并求出闭环传递函数 G1(S)23()HXi XOS图 4解：G1 G2 G3H2H1/G3Xi(s) Xo(s)_ _+ 231HGH1/G3Xi(s) Xo(s)_ _
