1、2016 年 10 月全国自考（机械工程控制基础）真题试卷及答案与解析一、单项选择题1 下列经典控制系统中，属于开环控制系统的是 【 】（A）恒温空调系统（B）工业机器人（C）自动洗衣机（D）液面自动调节系统2 在图 1 人工控制的恒温系统中，眼睛起的作用相当于 【 】（A）校正元件（B）执行元件（C）放大元件（D）测量元件3 正弦函数 sin2t 的拉氏变换为 【 】4 若 F(s)= ，当 t时，f(t)的值为 【 】（A）15（B） 3（C） 5（D）15 当系统受到外加作用激励后，从初始状态到最后状念的响应过程称为 【 】（A）瞬态响应（B）脉冲响直（C）稳态响应（D）频率响应6 某二
2、阶系统的传递函数 G(s)= ，下列关于其单位阶跃响应说法错误的是 【 】（A）欠阻尼情况下，系统作衰减振荡（B）零阻尼情况下，系统作等幅振荡（C）临界阻尼情况下，达到衰减振荡的极限后，系统不再振荡（D）过阻尼情况下，如果 1，二阶系统将演变为高阶系统7 下列说法正确的是 【 】（A）系统的类型与系统的阶次是同一概念（B）静态误差系数描述了系统减小误差的能力，也是稳态特性的表示方法（C）系统的稳态误差与系统的类型、开环增益有关，而与输入信号无关（D）系统的稳态误差与系统的时间常数相关8 对某线性系统输入一正弦信号 (t)=3sin2t，则其输出可能为 【 】（A）2cos(4t+ )（B） 2
3、cos4t（C） 2sin(2t+ )（D）3sin4t9 振荡环节的极坐标图均开始于(1，0)点，结束于 【 】（A）指向无穷远（B） (1，0) 点（C） (0，0) 点（D）(0 ，1)点10 下列开环传递函数对应的系统为最小相位系统的是 【 】二、填空题11 自动控制理论发展的过程可划分为经典伺服机构理论、_、大系统理论、_。12 函数 f(t)=2t+3t2 的拉氏变换为_。13 F(s)= 的拉氏反变换 f(t)为_，当 t时的 f(t)值为_。14 机械控制工程中，建立系统数学模型的两种常用方法为_和_。15 传递函数 G(s)= ，则该系统的零点为_，极点为_，放大系数为_。1
4、6 某一阶系统的传递函数 G(s)= ，则系统增益_，时间常数为_。17 系统在外加作用激励下，其输出随时间变化的函数关系，称为系统的_，以拉氏变换为工具，将时域转换为频域，研究系统对正弦输入的稳态响应即为_。18 在高阶系统中，闭环主导极点是指系统的所有闭环极点中，距离_最近，且周围没有_的极点。19 频率特性的极坐标图又称为_，当 从零变化到无穷大时，表示在极坐标上的 G(j)的_与相角的关系图。20 用极坐标图衡量一个系统的相对稳定性时，必须同时用_和_这两个指标。三、简答题21 试分析开环控制和闭环控制的区别及各自的优缺点。22 某系统如图 2 所示，试用劳斯稳定性判断该系统的稳定性。
5、23 控制系统校正的含义及常用的校正方式有哪些?四、分析计算题24 通过实验求得某最小相位系统对数幅频特性如图 3 所示，试估算其传递函数。25 图 4 所示的机械系统中，f(t)为输入，x(t) 为输出，求(1)该机械系统的传递函数；(2)当 f(t)=Asint 时，系统的稳态输出。2016 年 10 月全国自考（机械工程控制基础）真题试卷答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题解析】 系统的输出量对系统无控制作用，或者说系统中没有一个环节的输入受到系统输出的反馈作用，则称为开环控制系统。例如自动洗衣机，当它按洗衣、漂洗、脱水、干衣的顺序进行工作时，无需对输出信号即衣服的清洁程度
6、进行测量，它就是一个开环控制系统。2 【正确答案】 D3 【正确答案】 B【试题解析】 正弦函数 sint 对应的拉氏变换为 ，则 sin2t 的拉氏变换为。4 【正确答案】 C【试题解析】 根据终值定理可得 =5。5 【正确答案】 A【试题解析】 当系统受到外加作用激励后，从初始状态到最后状态的响应过程称为瞬态响应。6 【正确答案】 D【试题解析】 对于二阶系统的单位阶跃响应，在过阻尼情况下，如果 1，二阶系统将蜕化为一阶系统。7 【正确答案】 B【试题解析】 系统的类型与系统的阶次是两个不同的概念。与系统稳态误差有关的因素为系统的类型 、开环增益 K 和输入信号 r(t)，而与系统的时间常
7、数T1， ，T p；T a，T m 无关。8 【正确答案】 C【试题解析】 当线性系统输入某一频率的正弦波、经过充分长的时间后，系统的输出响应仍是同频率的正弦波，而且输出与输入的正弦幅值之比，以及输出与输入的相位之差，对于一定的系统来讲是完全确定的。9 【正确答案】 C10 【正确答案】 B【试题解析】 若系统的开环传递函数的所有零点和极点均在 s 平面的左半平面时，则该系统称为最小相位系统。二、填空题11 【正确答案】 现代控制理论 智能控制理论12 【正确答案】 13 【正确答案】 1e t ， t0 114 【正确答案】 分析法 实验法15 【正确答案】 s=1 s=05，s=2 216
8、 【正确答案】 3 217 【正确答案】 时间响应 频率响应18 【正确答案】 虚轴 闭环零点19 【正确答案】 奈奎斯特图(或 Nyquist) 幅值20 【正确答案】 相位裕量 幅值裕量三、简答题21 【正确答案】 开环控制系统和闭环控制系统的主要区别在于是否采用“反馈” 。 开环控制结构简单，成本较低，比较容易稳定，所以，当输入预先知道且不存在任何扰动或扰动不大时，建议采用开环控制。 闭环控制采用了反馈，使系统的输出响应对外部干扰或系统内部元器件参数变化不很敏感，甚至可采用不太精密的，成本较低的元器件构成具有较高精度的控制系统。闭环系统结构复杂，设计不当，可造成较大的振荡甚至发散而不稳定
9、。 22 【正确答案】 该系统的闭环传递函数为系统的特征方程为：s 3+10s2+4s+4=0 其劳斯数列如下： 因为特征方程的全部系数符号相同，并且劳斯数列的第一列的所有各项为正，符合劳斯判据系统稳定的必要且充分条件，所以，系统稳定。 23 【正确答案】 控制系统的校正又称补偿，是指在控制对象已知、性能指标已定的情况下，在系统中增加新的环节或改变某些参数以改变原系统的性能，使其满足所定性能指标要求的一种方法。 常见的校正方式有：串联校正；并联校正；PID 校正器。 四、分析计算题24 【正确答案】 由图 3 对数幅频特性各段斜率可知该系统是一个型系统，由一个积分环节和两个惯性环节串联组成，所以系统的传递函数为： 式中静态增益 K 可由斜率为 20dBdec 的线段与横轴的交点确定，则 时间常数 T1，T 2 为各段渐近线转角频率的倒数，即25 【正确答案】 (1)利用牛顿第二定律得 即令 x(s)=Lx(t)，F(s)=Lf(t)，在初始条件为 0 的情况下，对等号两边做拉氏变换得：(ms 2+Bs+k)x(s)=F(s)即 G(s)= (2)令 s=j，则系统的频率特性为则系统的稳态输出为
