1、全国自考（机械工程控制基础）-试卷 3及答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.系统的传递函数为 G(s)= ，则其频率特性为 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D.2.一阶系统的闭环传递函数为 G(s)= （分数：2.00）A.x o (t)=4cos(t15)B.x o (t)= C.x o (t)= D.x o (t)=4cos(t+15)3.已知某环节频率特性的对数幅频特性图的渐近线如图所示，则该环节为 【 】 （分数：2.00）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节4.已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示
2、，则系统包含【 】个积分环节。 （分数：2.00）A.0B.1C.2D.35.已知某环节奈奎斯特图如图所示，该环节为 【 】 （分数：2.00）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6.已知系统开环频率特性的奈奎斯特图如图所示，则该系统的型次为 【 】 （分数：2.00）A.0型B.型C.型D.无法确定7.以下系统中属于最小相位系统的是 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D.8.在伯德图中，开环频率特性的【 】体现了闭环系统的抗干扰能力。（分数：2.00）A.低频段B.中频段C.高频段D.以上都不对9.一系统的传递函数为 G(s)= （分数：2.00）A.4radsB.025ra
3、dsC.3radsD.12rads10.某系统是最小相位系统，且对数幅频渐近线如图所示，其对应的传递函数是 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D.二、填空题(总题数：10，分数：20.00)11.闭环与开环控制系统在使用中， 1 更经济。（分数：2.00）填空项 1:_12.函数 e 05t sin10t的拉氏变换是 1。（分数：2.00）填空项 1:_13.传递函数的概念只适用于线性定常系统，它只反映系统在 1 条件下(或者未加输入前系统处于相对静止状态)的动态性能。（分数：2.00）填空项 1:_14.不同性质的物理系统，只要其 1 相同，就可以用同一类型的传递函数来描述。（分数：2.
4、00）填空项 1:_15.机械工程系统在外加作用激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的 1。（分数：2.00）填空项 1:_16.线性定常系统中，系统对输入信号导数的响应，等于系统对该输入信号响应的 1。（分数：2.00）填空项 1:_17.对于型系统，对数幅频曲线低频部分的直线斜率为 1。（分数：2.00）填空项 1:_18. 1表征系统响应的快速性，也反映了系统对噪声的滤波性能。（分数：2.00）填空项 1:_19.由奈奎斯特图与 1 点的关系，不但可判别系统稳定与否，而且它还表示了系统稳定或不稳定的程度，即系统的相对稳定性。（分数：2.00）填空项 1:_20.控制系统往往因受
5、到扰动信号的作用而产生误差，如果扰动信号是可测量的，则可采用 1 的前馈补偿。（分数：2.00）填空项 1:_三、简答题(总题数：5，分数：10.00)21.什么是信息的反馈(包括正反馈与负反馈)?（分数：2.00）_22.若 f(t)的拉氏变换 F(s)存在，则 f(t)必须满足的条件是什么?（分数：2.00）_23.已知象函数 F(s)，求原函数 f(t)的方法有哪些?（分数：2.00）_24.系统数学模型的建立可以采用哪些方法?（分数：2.00）_25.传递函数的典型环节有哪些?并试写出它们的传递函数。（分数：2.00）_四、分析计算题(总题数：3，分数：6.00)26.设某控制系统的框
6、图如图所示，其中 =05， n =30rads。试确定 K 1 取何值时，系统才能稳定。 （分数：2.00）_27.试判断具有下述传递函数的系统是否稳定。其中 G(s)为系统的前向通道传递函数，H(s)为系统的反馈通道传递函数。G(s)= （分数：2.00）_28.设如图所示系统的固有开环传递函数为 G 1 (s)= ，其中 T 1 =033s，T 2 =0036s，K 1 =32，采用 PI控制器(K c =13，T c =033s)，对系统进行串联校正，试比较系统校正前后的性能。 （分数：2.00）_全国自考（机械工程控制基础）-试卷 3答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一
7、、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.系统的传递函数为 G(s)= ，则其频率特性为 【 】 （分数：2.00）A.B. C.D.解析：解析：由 G(j)=G(s) s=j ，则 G(j)=G(s) s=j = 2.一阶系统的闭环传递函数为 G(s)= （分数：2.00）A.x o (t)=4cos(t15)B.x o (t)= C.x o (t)= D.x o (t)=4cos(t+15)解析：3.已知某环节频率特性的对数幅频特性图的渐近线如图所示，则该环节为 【 】 （分数：2.00）A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节 解析：4.已知最小相位系统的对数幅频特性图如
8、图所示，则系统包含【 】个积分环节。 （分数：2.00）A.0B.1 C.2D.3解析：5.已知某环节奈奎斯特图如图所示，该环节为 【 】 （分数：2.00）A.比例环节B.微分环节C.积分环节 D.惯性环节解析：解析：积分环节的极坐标图是负虚轴，且由负无穷远处指向原点。6.已知系统开环频率特性的奈奎斯特图如图所示，则该系统的型次为 【 】 （分数：2.00）A.0型B.型C.型 D.无法确定解析：解析：当 =0 时，奈奎斯特曲线起始点取决于系统的型次。即当 =0 时，0 型系统(=0)，G(j)=K，G(j)=0，起始于正实轴的某一有限点；型系统(=1)，G(j)=，G(j)=90，起始于相
9、位角为90的无穷远处，其渐近线为与负虚轴平行的直线；型系统(=2)，G(j)=，G(j)=180，起始于相位角为180的无穷远处，其渐近线趋于负实轴。故选C。7.以下系统中属于最小相位系统的是 【 】 （分数：2.00）A.B. C.D.解析：解析：若系统的开环传递函数的所有零点和极点均在s平面的左半平面，则称该系统为最小相位系统。只有选项 B的极点全部在s平面的左半平面，故其为最小相位系统。8.在伯德图中，开环频率特性的【 】体现了闭环系统的抗干扰能力。（分数：2.00）A.低频段B.中频段C.高频段 D.以上都不对解析：9.一系统的传递函数为 G(s)= （分数：2.00）A.4rads
10、B.025radsC.3radsD.12rads解析：解析：由 G(s)= 知，其时间常数 T= ，又因此系统为一阶系统，故其截止频率 b = 10.某系统是最小相位系统，且对数幅频渐近线如图所示，其对应的传递函数是 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：解析：由图可知该系统为型系统，由一个积分环节和两个惯性环节组成。由20lgK20lg001=80，解得增益 K=100，由题图所示的转折频率可确定 T 1 = ，T 2 = ，故G(s)= 二、填空题(总题数：10，分数：20.00)11.闭环与开环控制系统在使用中， 1 更经济。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确
11、答案：开环控制系统）解析：12.函数 e 05t sin10t的拉氏变换是 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：*）解析：13.传递函数的概念只适用于线性定常系统，它只反映系统在 1 条件下(或者未加输入前系统处于相对静止状态)的动态性能。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：零初始）解析：14.不同性质的物理系统，只要其 1 相同，就可以用同一类型的传递函数来描述。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：动态特性）解析：15.机械工程系统在外加作用激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的 1。（分数：2.00）填空项 1:_
12、（正确答案：正确答案：时间响应）解析：16.线性定常系统中，系统对输入信号导数的响应，等于系统对该输入信号响应的 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：导数）解析：17.对于型系统，对数幅频曲线低频部分的直线斜率为 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：20dBdec）解析：18. 1表征系统响应的快速性，也反映了系统对噪声的滤波性能。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：频宽(或带宽)）解析：19.由奈奎斯特图与 1 点的关系，不但可判别系统稳定与否，而且它还表示了系统稳定或不稳定的程度，即系统的相对稳定性。（分数：2.00）填空
13、项 1:_ （正确答案：正确答案：(1，j0)）解析：20.控制系统往往因受到扰动信号的作用而产生误差，如果扰动信号是可测量的，则可采用 1 的前馈补偿。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：按扰动校正）解析：三、简答题(总题数：5，分数：10.00)21.什么是信息的反馈(包括正反馈与负反馈)?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：所谓信息的反馈，就是把一个系统的输出信号不断直接地或经过中间变换后全部或部分地返回到输入端，再输入到系统中去。如果反馈回去的信号(或作用)与原系统的输入信号(或作用)的方向相反(或相位相差 180)，则称为“负反馈”；如果方向或相位相同，则称
14、为“正反馈”。)解析：22.若 f(t)的拉氏变换 F(s)存在，则 f(t)必须满足的条件是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)在任一有限区间上，f(t)分段连续，只有有限个间断点；(2)当 t时，f(t)的增长速度不超过某一指数函数，即满足f(t)Me at ，式中，M、a 均为实常数。)解析：23.已知象函数 F(s)，求原函数 f(t)的方法有哪些?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：已知象函数 F(s)，求原函数 f(t)的方法有查表法、有理函数法、部分分式法和使用 MATLAB函数求解原函数。)解析：24.系统数学模型的建立可以采用哪些方法?（分数：2.00
15、）_正确答案：(正确答案：建立系统的数学模型有两种方法： (1)分析法：根据系统本身所遵循的有关定律列写数学表达式，在列写方程的过程中往往要进行必要的简化，如线性化等。 (2)实验法：根据系统对某些典型输入信号的响应或其他实验数据建立数学模型。)解析：25.传递函数的典型环节有哪些?并试写出它们的传递函数。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：传递函数的典型环节有： (1)比例环节 G(s)=K； (2)纯积分环节 G(s)= (3)纯微分环节 G(s)=s； (4)惯性环节 G(s)= (5)一阶微分环节 G(s)=Ts+1； (6)振荡环节 G(s)= )解析：四、分析计算题(总题数：
16、3，分数：6.00)26.设某控制系统的框图如图所示，其中 =05， n =30rads。试确定 K 1 取何值时，系统才能稳定。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题图知 H(s)=1，系统为单位反馈闭环系统，其开环传递函数为 则系统的闭环传递函数为 将 =05， n =30rads 代入上式，得 则系统的特征方程为 s 3 +30s 2 +900s+900K 1 =0 排出劳斯数列，即 )解析：27.试判断具有下述传递函数的系统是否稳定。其中 G(s)为系统的前向通道传递函数，H(s)为系统的反馈通道传递函数。G(s)= （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题知，系统的闭
17、环传递函数为 则系统的特征方程为 s 3 +4s 2 +3s+10=0 排出劳斯数列，即 )解析：28.设如图所示系统的固有开环传递函数为 G 1 (s)= ，其中 T 1 =033s，T 2 =0036s，K 1 =32，采用 PI控制器(K c =13，T c =033s)，对系统进行串联校正，试比较系统校正前后的性能。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：原系统的伯德图如下图中曲线 I所示。由图可知，其幅频特性曲线低频段的斜率为 0dBdec。穿越频率 c =95相位裕量 =180arctan(03395)arctan(003695)89。 采用 PI控制器校正，其传递函数 G c (s)= ，伯德图为下图中的曲线。校正后的曲线如下图中的曲线。 由图可见，增加比例积分校正装置后： (1)在低频段，L()的斜率由校正前的0dBdec 变为校正后的20dBdec，系统由 0型变为系统的稳态精度提高。 (2)在中频段，L()的斜率不变，但由于 PI控制器提供了负的相位角，相位裕量由原来的 89减小为 65，降低了系统的相对稳定性；穿越频率 c 有所增大，快速性略有提高。 (3)在高频段，L()的斜率不变，对系统的抗高频干扰能力影响不大。 )解析：
