1、机械工程控制基础自考题模拟 2及答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：20.00)1.系统的单位脉冲响应函数为 g(t)=3e -0.2t ，则系统的传递函数为_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D.2.一阶系统的传递函数为 （分数：2.00）A.1B.1/2C.2D.7/23.以下二阶欠阻尼系统性能指标中，只与其阻尼比有关的是_（分数：2.00）A.上升时间B.峰值时间C.调整时间D.最大超调量4.闭环主导极点的特点是_（分数：2.00）A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近5.开环传递函数 （分数：
2、2.00）A.0型B.型C.型D.相对稳定6.下列因素中，与系统稳态误差无关的是_（分数：2.00）A.系统的类型B.开环增益C.输入信号D.开环传递函数中的时间常数7.系统对单位斜坡函数输入 （分数：2.00）A.位置误差B.速度误差C.加速度误差D.系统误差8.单位反馈系统的开环传递函数为 （分数：2.00）A.500B.1/500C.100D.0.039.一系统在扰动作用下的误差函数为 ，则系统由扰动引起的稳态误差 e ssN 等于_ A B0 C （分数：2.00）A.B.C.D.10.要想减小二阶欠阻尼系统的调整时间 t s ，可以采取的措施是_（分数：2.00）A.n 不变，增大
3、B. 不变，减小 nC.n 减小，增大 D. 减小，增大 n二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.系统瞬态响应反映了系统的动态性能，而稳态响应偏离系统希望值的程度可用来衡量系统的 1。 （分数：2.00）12.当时间 t时，若系统的稳态输出呈等幅振荡或者发散，则系统是 1。 （分数：2.00）13.单位阶跃响应与稳态值之差进入 1 范围所需的时间称为调整时间。 （分数：2.00）14.M p 表征了系统的相对稳定性，t d 、t r 及 t p 表征了系统的 1。 （分数：2.00）15.一阶系统的时间常数 T是重要的特征参数，它表征了系统过渡过程的品质，其值愈小，则系统
4、响应愈 1。 （分数：2.00）16.一个单位负反馈系统的前向传递函数为 （分数：2.00）17.二阶系统的单位阶跃响应中，当阻尼比为零时，其振荡特性为 1。 （分数：2.00）18.已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为 （分数：2.00）19.若线性系统同时受到输入信号和扰动信号的作用，系统的总误差等于输入信号和扰动信号分别作用时稳态误差的 1。 （分数：2.00）20.系统型次越高，开环增益越大，可以减小或消除系统的 1，但同时也会使系统的动态性能和稳定性降低。 （分数：2.00）三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述二阶欠阻尼系统系数 、 n 与性能指标 M p (超调量
5、)、t s (调整时间)的关系。 （分数：6.00）_22.时间响应由哪两部分组成，它们的含义和作用各是什么? （分数：6.00）_23.如何描述二阶系统的单位阶跃响应曲线上各瞬态性能指标的含义? （分数：6.00）_24.当典型二阶系统的单位阶跃响应阻尼比为 01 时，试问该系统闭环极点如何分布?单位阶跃响应的特征是什么? （分数：6.00）_25.简述误差和稳态误差的定义，及稳态误差与系统哪些因素有关。 （分数：6.00）_四、分析计算题(总题数：3，分数：30.00)26.已知某单位反馈系统的开环传递函数为 （分数：10.00）_系统如下图所示， ，其中 a=0.4，b=0.5，试求：
6、（分数：9.99）(1).系统的开环零点及开环极点；（分数：3.33）_(2).系统的闭环零点及闭环极点；（分数：3.33）_(3).系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 n 。（分数：3.33）_27.设系统如下图所示，其中 =0.6， n =5rad/s，当有一单位阶跃输入信号作用于系统时，求最大超调量 M p 、上升时间 t r 、峰值时间 t p 和调整时间 t s 。 （分数：10.00）_机械工程控制基础自考题模拟 2答案解析(总分：99.99，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：20.00)1.系统的单位脉冲响应函数为 g(t)=3e -0.2t ，则系统的传
7、递函数为_ A B C D （分数：2.00）A. B.C.D.解析：考点 本题主要考查的知识点为单位脉冲函数的象函数就是系统的传递函数。 解析 由题知系统的传递函数为 2.一阶系统的传递函数为 （分数：2.00）A.1B.1/2C.2 D.7/2解析：考点 本题主要考查的知识点为一阶系统的单位阶跃响应曲线。 解析 一阶系统 的单位阶跃响应在 t=0时响应曲线的切线斜率为 1/T。因 ，显示 3.以下二阶欠阻尼系统性能指标中，只与其阻尼比有关的是_（分数：2.00）A.上升时间B.峰值时间C.调整时间D.最大超调量 解析：考点 本题主要考查的知识点为二阶系统的性能指标计算公式。 解析 由于二阶
8、系统的最大超调量 4.闭环主导极点的特点是_（分数：2.00）A.距离实轴很远B.距离实轴很近C.距离虚轴很远D.距离虚轴很近 解析：考点 本题主要考查的知识点为闭环主导极点的特点。 解析 一般来说，所谓闭环主导极点是指在系统的所有闭环极点中，距离虚轴最近且周围没有闭环零点的极点，而所有其他极点都远离虚轴。5.开环传递函数 （分数：2.00）A.0型B.型 C.型D.相对稳定解析：考点 本题主要考查的知识点为系统的类型判断。 解析 题中的函数可写成如下形式： 6.下列因素中，与系统稳态误差无关的是_（分数：2.00）A.系统的类型B.开环增益C.输入信号D.开环传递函数中的时间常数 解析：考点
9、 本题主要考查的知识点为与系统稳态误差有关的因素。 解析 由系统的稳态误差表达式 7.系统对单位斜坡函数输入 （分数：2.00）A.位置误差B.速度误差 C.加速度误差D.系统误差解析：8.单位反馈系统的开环传递函数为 （分数：2.00）A.500B.1/500C.100D.0.03 解析：考点 本题主要考查的知识点为稳态误差的计算。 解析 根据各种类型系统对 3种输入信号的稳态误差的表格计算稳态误差时，要注意传递函数的系统类型，故必须把开环函数化成标准式来求。把题目中的传递函数标准化得， 则系统增益 9.一系统在扰动作用下的误差函数为 ，则系统由扰动引起的稳态误差 e ssN 等于_ A B
10、0 C （分数：2.00）A.B.C. D.解析：考点 本题主要考查的知识点为系统由扰动作用引起的稳态误差的计算。 解析 由题知， 10.要想减小二阶欠阻尼系统的调整时间 t s ，可以采取的措施是_（分数：2.00）A.n 不变，增大 B. 不变，减小 nC.n 减小，增大 D. 减小，增大 n解析：考点 本题主要考查的知识点为调整时间 t s 的计算公式。 解析 调整时间 t s 的计算公式为 ，则当 =5 时， ；当 =2 时， 二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.系统瞬态响应反映了系统的动态性能，而稳态响应偏离系统希望值的程度可用来衡量系统的 1。 （分数：2.
11、00）解析：精确程度12.当时间 t时，若系统的稳态输出呈等幅振荡或者发散，则系统是 1。 （分数：2.00）解析：不稳定的13.单位阶跃响应与稳态值之差进入 1 范围所需的时间称为调整时间。 （分数：2.00）解析：允许的误差14.M p 表征了系统的相对稳定性，t d 、t r 及 t p 表征了系统的 1。 （分数：2.00）解析：灵敏性15.一阶系统的时间常数 T是重要的特征参数，它表征了系统过渡过程的品质，其值愈小，则系统响应愈 1。 （分数：2.00）解析：快16.一个单位负反馈系统的前向传递函数为 （分数：2.00）解析：s 3 +5s 2 +4s+K=017.二阶系统的单位阶跃
12、响应中，当阻尼比为零时，其振荡特性为 1。 （分数：2.00）解析：等幅振荡18.已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为 （分数：2.00）解析：019.若线性系统同时受到输入信号和扰动信号的作用，系统的总误差等于输入信号和扰动信号分别作用时稳态误差的 1。 （分数：2.00）解析：代数和20.系统型次越高，开环增益越大，可以减小或消除系统的 1，但同时也会使系统的动态性能和稳定性降低。 （分数：2.00）解析：稳态误差三、简答题(总题数：5，分数：30.00)21.简述二阶欠阻尼系统系数 、 n 与性能指标 M p (超调量)、t s (调整时间)的关系。 （分数：6.00）_正确答案：()
13、解析：二阶欠阻尼系统若保持 不变而增大 n 则不影响超调量 M p ，但调整时间 t s 会减小；若保持 n 不变而减小 ，则超调量 M p 和调整时间 t s 均会增大。22.时间响应由哪两部分组成，它们的含义和作用各是什么? （分数：6.00）_正确答案：()解析：任意系统的时间响应都是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 系统受到外加作用后，从初始状态到最后状态的响应过程称为瞬态响应。当时间趋于无穷大时，系统的输出状态称为稳态响应。瞬态响应反映了系统的动态性能，而稳态响应偏离系统希望值的程度反映了系统的精确程度。23.如何描述二阶系统的单位阶跃响应曲线上各瞬态性能指标的含义? （分数：6.0
14、0）_正确答案：()解析：单位阶跃响应的各性能指标如下图所示。 24.当典型二阶系统的单位阶跃响应阻尼比为 01 时，试问该系统闭环极点如何分布?单位阶跃响应的特征是什么? （分数：6.00）_正确答案：()解析：当典型二阶系统的单位阶跃响应阻尼比为 01 时，对应的两个闭环极点为一对共轭复数，其单位阶跃响应是衰减振荡曲线。25.简述误差和稳态误差的定义，及稳态误差与系统哪些因素有关。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：误差：是指输入信号与反馈信号之差。它直接或间接反映了系统输出希望值与实际值之差，从而反映了系统精度，用 e(t)表示。 稳态误差：是指当时间趋于无穷大时，误差的时间响应
15、e(t)的输出值，用 e ss 表示。 当 t时，e(t)有极限存在，则稳态误差定义为 四、分析计算题(总题数：3，分数：30.00)26.已知某单位反馈系统的开环传递函数为 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解：将系统的开环传递函数标准化得， 可知系统 K=2，=1，即系统为型系统。由于输入信号是由阶跃、斜坡和加速度信号组成的复合信号，根据线性系统的叠加原理，系统总误差为各个信号单独作用下的误差之和。因此所求误差为 系统如下图所示， ，其中 a=0.4，b=0.5，试求： （分数：9.99）(1).系统的开环零点及开环极点；（分数：3.33）_正确答案：()解析：解：系统的开环传递函数为 则开环零点： (2).系统的闭环零点及闭环极点；（分数：3.33）_正确答案：()解析：解：系统的闭环传递函数为 (3).系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 n 。（分数：3.33）_正确答案：()解析：解：27.设系统如下图所示，其中 =0.6， n =5rad/s，当有一单位阶跃输入信号作用于系统时，求最大超调量 M p 、上升时间 t r 、峰值时间 t p 和调整时间 t s 。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解：由题知，此系统为二阶欠阻尼系统。 (1)求 M p (2)求 t r (3)求 t p (4)求 t s 取误差范围为 5%时 取误差范围为 2%时
