1、全国自考（机械工程控制基础）-试卷 5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.下列关于开环系统和闭环系统的说法中正确的是 【 】（分数：2.00）A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路2.指数函数 e at 的拉氏变换为 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D.3.函数 sin(5t+ )的拉氏变换是 【 】 （分数：2.00）A.B
2、.C.D.4.Lf(t).e at = 【 】（分数：2.00）A.F(s+a)B.F(sa)C.aF(sa)D.e x F(s)5.已知 F(s)= （分数：2.00）A.10B.5C.0D.6.的拉氏反变换为 【 】 （分数：2.00）A.e t+1B.e t1C.e (t+1)D.e t7.F(s)= 的拉氏反变换为 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D.8.某系统的微分方程为 （分数：2.00）A.线性时变系统B.非线性系统C.线性定常系统D.以上说法均不正确9.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关 【 】（分数：2.00）A.输入信号B.不为零的初始条件C.系统的结
3、构参数D.输入信号和不为零的初始条件10.某环节的传递函数为 G(s)= （分数：2.00）A.延时环节B.比例环节C.惯性环节D.积分环节二、填空题(总题数：10，分数：20.00)11.闭环系统的闭环特征方程的根只要有一个在s平面的 1，系统就不稳定。（分数：2.00）填空项 1:_12.线性系统是否稳定，与系统的输入量或干扰 1(填“有关”或“无关”)。（分数：2.00）填空项 1:_13.用奈奎斯特稳定性判据判别系统稳定性，当 p=0，即开环传递函数无极点在s右半平面时，系统稳定的必要和充分条件是开环奈奎斯特图不包围 1 点。（分数：2.00）填空项 1:_14.已知开环稳定的系统，其
4、开环频率特性的奈奎斯特图如图所示，则该闭环系统 1。 （分数：2.00）填空项 1:_15.所谓校正，就是在控制对象已知、性能指标已定的情况下，在系统中增加新的环节或 1，以改变原系统性能的方法。（分数：2.00）填空项 1:_16.串联校正按校正环节的性能可分为 1、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后一超前校正。（分数：2.00）填空项 1:_17.为了减少功率消耗，串联校正环节一般都放在前向通路的 1，多采用有源校正网络。（分数：2.00）填空项 1:_18.前馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行 1，以便及时消除干扰的影响。（分数：2.00）填空项 1:_19.PID校正各环节中
5、，能消除静态误差，提高系统的无差度的环节是 1。（分数：2.00）填空项 1:_20.PID校正器是一个同时具有比例、积分、 1 环节控制作用的校正器。（分数：2.00）填空项 1:_三、简答题(总题数：5，分数：10.00)21.某仓库大门自动控制系统的原理如图所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统框图。 （分数：2.00）_22.简述拉氏变换的卷积定理。（分数：2.00）_23.已知系统的传递函数为 G(s)= （分数：2.00）_24.用奈奎斯特稳定性判据判别系统稳定性的充要条件是什么?（分数：2.00）_25.串联相位超前校正对系统性能的改善体现在哪几个方面?（分数：
6、2.00）_四、分析计算题(总题数：3，分数：6.00)26.有一位置伺服系统，其框图如下图(a)所示。当系统输入单位阶跃函数时，要求 M p 5，试 (1)校核该系统的各参数是否满足要求； (2)在原系统中增加一微分负反馈如下图(b)所示，求满足要求时的微分反馈时间常数 。 （分数：2.00）_27.最小相位系统对数幅频渐近特性如图所示，请确定系统的传递函数。 （分数：2.00）_28.设控制系统的框图如下图所示，当输入信号为 r 1 (t)=2，r 2 (t)=3t同时作用时，试计算系统的稳态误差 e ss 。 （分数：2.00）_全国自考（机械工程控制基础）-试卷 5答案解析(总分：56
7、.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.下列关于开环系统和闭环系统的说法中正确的是 【 】（分数：2.00）A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用 B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统有反馈回路D.开环系统不一定有反馈回路，闭环系统也不一定有反馈回路解析：解析：开环系统的输出对系统无控制作用，即系统中无反馈回路；闭环系统的输出对系统有控制作用，即系统中有反馈回路。2.指数函数 e at 的拉氏变换为 【 】 （分数：2.00）A. B.C.D.解析：3.函数
8、 sin(5t+ )的拉氏变换是 【 】 （分数：2.00）A.B.C. D.解析：解析：sin(5t+ )利用三角和公式展开得，4.Lf(t).e at = 【 】（分数：2.00）A.F(s+a)B.F(sa) C.aF(sa)D.e x F(s)解析：解析：因复数域的位移定理为 Lf(t).e at =F(s+a)，故 Lf(t).e at =F(sa)。5.已知 F(s)= （分数：2.00）A.10B.5C.0 D.解析：解析：由拉氏变换性质中的初值定理得，F(0 + )= 6.的拉氏反变换为 【 】 （分数：2.00）A.e t+1B.e t1 C.e (t+1)D.e t解析：解
9、析：根据实数域的位移定理：若 Lf(t)=F(s)，则 Lf(ta)=e as F(s)。又因 Le t = ，则 Le t1 = 7.F(s)= 的拉氏反变换为 【 】 （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：解析：8.某系统的微分方程为 （分数：2.00）A.线性时变系统B.非线性系统 C.线性定常系统D.以上说法均不正确解析：解析：用非线性方程描述的系统称为非线性系统。因 9.传递函数反映了系统的动态性能，它与下列哪项因素有关 【 】（分数：2.00）A.输入信号B.不为零的初始条件C.系统的结构参数 D.输入信号和不为零的初始条件解析：10.某环节的传递函数为 G(s)= （分数：2
10、.00）A.延时环节B.比例环节C.惯性环节 D.积分环节解析：解析：因惯性环节的传递函数为 G(s)=二、填空题(总题数：10，分数：20.00)11.闭环系统的闭环特征方程的根只要有一个在s平面的 1，系统就不稳定。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：右半平面或虚轴上）解析：12.线性系统是否稳定，与系统的输入量或干扰 1(填“有关”或“无关”)。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：无关）解析：13.用奈奎斯特稳定性判据判别系统稳定性，当 p=0，即开环传递函数无极点在s右半平面时，系统稳定的必要和充分条件是开环奈奎斯特图不包围 1 点。（分数：2.
11、00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：(1，j0)）解析：14.已知开环稳定的系统，其开环频率特性的奈奎斯特图如图所示，则该闭环系统 1。 （分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：不稳定）解析：15.所谓校正，就是在控制对象已知、性能指标已定的情况下，在系统中增加新的环节或 1，以改变原系统性能的方法。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：改变某些参数）解析：16.串联校正按校正环节的性能可分为 1、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后一超前校正。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：增益调整）解析：17.为了减少功率消耗，串联校正环节
12、一般都放在前向通路的 1，多采用有源校正网络。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：前端）解析：18.前馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行 1，以便及时消除干扰的影响。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：近似补偿）解析：19.PID校正各环节中，能消除静态误差，提高系统的无差度的环节是 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：积分环节）解析：20.PID校正器是一个同时具有比例、积分、 1 环节控制作用的校正器。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：微分）解析：三、简答题(总题数：5，分数：10.00)21.某
13、仓库大门自动控制系统的原理如图所示，试说明自动控制大门开启和关闭的工作原理，并画出系统框图。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：当合上开门开关时，控制器产生偏差电压，经过放大器放大后，驱动伺服电机带动绞盘转动，使大门向上提起，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电量电路达到平衡，电机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，伺服电机反向转动，带动绞盘使大门向下落，从而实现远距离自动控制大门开关的要求。仓库大门控制系统框图如下图所示。 )解析：22.简述拉氏变换的卷积定理。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：卷积定理： 若 F(s)=Lf(t)，G(s)=Lg(f)，
14、则有 L 0 t (t)g()d=F(s)G(s) 式中，积分 0 t f(t)g()d=f(t)*g(t)，称作 f(t)和 g(t)的卷积。)解析：23.已知系统的传递函数为 G(s)= （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：24.用奈奎斯特稳定性判据判别系统稳定性的充要条件是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：用奈奎斯特稳定性判据判别系统稳定的充要条件是：z=pN=0，式中，z 表示闭环特征方程在s右半平面的特征根数；p 表示开环传递函数在s右半平面(不包括原点)的极点数；N 表示当 从+变化时，开环奈奎斯特曲线逆时针绕点(1，j0)转的圈数，或系统稳定的充要条
15、件又可表述为：开环奈奎斯特曲线逆时针绕点(1，j0)转的圈数等于开环传递函数在s右半平面的极点数时，系统稳定，否则不稳定。)解析：25.串联相位超前校正对系统性能的改善体现在哪几个方面?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：串联相位超前校正是对原系统在中频段的频率特性实施校正，它对系统性能的改善体现在以下两方面： (1)由于+20dBdec 的环节可加大系统的幅值穿越频率 c ，所以它可提高系统的响应速度。 (2)由于其相位超前的特点，它使原系统的相位裕量增加，所以可提高其相对稳定性。)解析：四、分析计算题(总题数：3，分数：6.00)26.有一位置伺服系统，其框图如下图(a)所示。当系统
16、输入单位阶跃函数时，要求 M p 5，试 (1)校核该系统的各参数是否满足要求； (2)在原系统中增加一微分负反馈如下图(b)所示，求满足要求时的微分反馈时间常数 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)将系统的闭环传递函数写成如下形式 可知此二阶系统的 0316 和 n 3162rads 将 值代入式 M p = 得 M p 35(5) 因此该系统不满足本题要求。 (2)图(b)所示系统的闭环传递函数为 为了满足题目要求 M p 5。由式 M p = )解析：27.最小相位系统对数幅频渐近特性如图所示，请确定系统的传递函数。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由图知在低频
17、段渐近线斜率为 0，故系统为 0型系统。渐近特性为分段线性函数，在各交点频率处，渐近特性斜率发生变化。在 =01 处，斜率从 0dBdec 变为 20dBdec，属于一阶微分环节。 在 = 1 处，斜率从 20dBdec 变为 0dBdec，属于惯性环节。 在 = 2 处，斜率从0dBdec 变为20dBdec，属于惯性环节。 在 = 3 处，斜率从20dBdec 变为40dBdec，属于惯性环节。 在 = 4 处，斜率从40dBdec 变为60dBdec，属于惯性环节。 因此系统的传递函数具有下述形式 式中，K、 1 、 2 、 3 ， 4 待定。 由 20lgK=30得 K3162。 于是，所求的传递函数为 G(s)= )解析：28.设控制系统的框图如下图所示，当输入信号为 r 1 (t)=2，r 2 (t)=3t同时作用时，试计算系统的稳态误差 e ss 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：开环传递函数为 静态位置误差系数为 静态速度误差系数为 则由信号 r 1 (t)=2引起的稳态误差为 由信号 r 2 (t)=3t引起的稳态误差为 根据叠加原理，在 r 1 (t)=2，r 2 (t)=3t同时作用时，系统的稳态误差为 )解析：
