1、机械工程控制基础自考题真题 2016 年 10 月及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：20.00)1.下列经典控制系统中，属于开环控制系统的是_（分数：2.00）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.在下图人工控制的恒温系统中，眼睛起的作用相当于_ （分数：2.00）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_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D.4.若 （分数：2.00）A.15B.3C.5D.15.当系统受到外加作用激励后，从初始状态到最后状态的
2、响应过程称为_（分数：2.00）A.瞬态响应B.脉冲响应C.稳态响应D.频率响应6.某二阶系统的传递函数 ，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 （分数：2.00）A.B.C.D.7.下列说法正确的是_（分数：2.00）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)=
3、3sin2t，则其输出可能为_ A B2cos4t C （分数：2.00）A.B.C.D.9.振荡环节的极坐标图均开始于(1，0)点，结束于_（分数：2.00）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_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D.二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.自动控制理论发展的过程可划分为经典伺服机构理论、 1、大系统理论、 2。 （分数：2.00）12.函数 f(t)=2t+3t 2 的拉氏变换为 1。 （分数：2.00）13. （分数：2.00）14.机械控制工程中
4、，建立系统数学模型的两种常用方法为 1 和 2。 （分数：2.00）15.传递函数 （分数：2.00）16.某一阶系统的传递函数 （分数：2.00）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 1，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 2。 （分数：2.00）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 1 最近，且周围没有 2 的极点。 （分数：2.00）19.频率特性的极坐标图又称为 1，当 从零变化到无穷大时，表示在极坐标上的 G(j)的 2 与相角的关系图。 （分数：2.00）20.用极坐标图衡量一个系统的相对稳定
5、性时，必须同时用 1 和 2 这两个指标。 （分数：2.00）三、分析并回答下列问题(总题数：3，分数：30.00)21.试分析开环控制和闭环控制的区别及各自的优缺点。 （分数：10.00）_22.某系统如图下所示，试用劳斯稳定性判断该系统的稳定性。 （分数：10.00）_23.控制系统校正的含义及常用的校正方式有哪些? （分数：10.00）_四、计算题(总题数：2，分数：30.00)24.通过实验求得某最小相位系统对数幅频特性如下图所示，试估算其传递函数。 （分数：15.00）_下图所示的机械系统中，f(t)为输入，x(t)为输出，求 （分数：15.00）(1).该机械系统的传递函数；（分数
6、：7.50）_(2).当 f(t)=Asint 时，系统的稳态输出。（分数：7.50）_机械工程控制基础自考题真题 2016 年 10 月答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：20.00)1.下列经典控制系统中，属于开环控制系统的是_（分数：2.00）A.恒温空调系统B.工业机器人C.自动洗衣机 D.液面自动调节系统解析：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进行测量，它就是一个
7、开环控制系统。2.在下图人工控制的恒温系统中，眼睛起的作用相当于_ （分数：2.00）A.校正元件B.执行元件C.放大元件D.测量元件 解析：3.正弦函数 sin2t 的拉氏变换为_ A B C D （分数：2.00）A.B. C.D.解析：解析正弦函数 sint 对应的拉氏变换为 ，则 sin2t 的拉氏变换为4.若 （分数：2.00）A.15B.3C.5 D.1解析：解析根据终值定理可得5.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_（分数：2.00）A.瞬态响应 B.脉冲响应C.稳态响应D.频率响应解析：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
8、瞬态响应。6.某二阶系统的传递函数 ，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 （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：解析 对于二阶系统的单位阶跃响应，在过阻尼情况下，如果7.下列说法正确的是_（分数：2.00）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解析：解析 系统的类型与系统的阶次是两个不同的
9、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)，而与系统的时间常数 T 1 ，T p ；T a ，T m 无关。8.对某线性系统输入一正弦信号 (t)=3sin2t，则其输出可能为_ A B2cos4t C （分数：2.00）A.B.C. D.解析：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.振荡环节的极坐标图均开始于(1，0)点，结束于_（分数：2.00）A.指向无穷远B.(1，0)点C.(0，0)点 D.(0，1)点解析
10、：10.下列开环传递函数对应的系统为最小相位系统的是_ A B C D （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 平面的左半平面时，则该系统称为最小相位系统。二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.自动控制理论发展的过程可划分为经典伺服机构理论、 1、大系统理论、 2。 （分数：2.00）解析：现代控制理论 智能控制理论12.函数 f(t)=2t+3t 2 的拉氏变换为 1。 （分数：2.00）解析：13. （分数：2.00）解析：1-e -t ，t0 114.机械控制工程中，建立系统数学模型的两种常用方法为 1 和 2。
11、 （分数：2.00）解析：分析法 实验法15.传递函数 （分数：2.00）解析：s=-1 s=0.5，s=2 216.某一阶系统的传递函数 （分数：2.00）解析：3 217.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 1，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 2。 （分数：2.00）解析：时间响应 频率响应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 1 最近，且周围没有 2 的极点。 （分数：2.00）解析：虚轴 闭环零点19.频率特性的极坐标图又称为 1，当 从零变化到无穷大时，表示在极坐标上的 G(j)的 2 与相角的
12、关系图。 （分数：2.00）解析：奈奎斯特图(或 Nyquist) 幅值20.用极坐标图衡量一个系统的相对稳定性时，必须同时用 1 和 2 这两个指标。 （分数：2.00）解析：相位裕量 幅值裕量三、分析并回答下列问题(总题数：3，分数：30.00)21.试分析开环控制和闭环控制的区别及各自的优缺点。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：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
13、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。22.某系统如图下所示，试用劳斯稳定性判断该系统的稳定性。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：该系统的闭环传递函数为 系统的特征方程为：s 3 +10s 2 +4s+4=0 其劳斯数列如下： 23.控制系统校正的含义及常用的校正方式有哪些? （分数：10.00）_正确答案：()解析：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
14、正；并联校正；PID 校正器。四、计算题(总题数：2，分数：30.00)24.通过实验求得某最小相位系统对数幅频特性如下图所示，试估算其传递函数。 （分数：15.00）_正确答案：()解析：由题图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-20dB/dec 的线段与横轴的交点确定，则 时间常数 T 1 ，T 2 为各段渐近线转角频率的倒数，即 所以，系统的传递函数 下图所示的机械系统中，f(t)为输入，x(t)为输出，求 （分数：15.00）(1).该机械系统的传递函数；（分数：7.50）_正确答案：()解析：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 (2).当 f(t)=Asint 时，系统的稳态输出。（分数：7.50）_正确答案：()解析：令 s=j，则系统的频率特性为 频率特性的幅值为 频率特性的相位 则系统的稳态输出为
