1、全国自考（机械工程控制基础）模拟试卷 5 及答案与解析一、单项选择题1 下列关于开环系统和闭环系统的说法中正确的是 【 】（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 eat 的拉氏变换为 【 】3 函数 sin(5t+ )的拉氏变换是 【 】4 Lf(t).eat= 【 】（A）F(s+a)（B） F(sa)（C） aF(sa)（D）e xF(s)5 已知 F(s)= ，当 t0 +
2、时 f(0+)的值为 【 】（A）10（B） 5（C） 0（D）6 的拉氏反变换为 【 】（A）e t+1（B） et1（C） e(t+1)（D）e t7 F(s)= 的拉氏反变换为 【 】8 某系统的微分方程为 +xo(t)=xi2(t)，它是 【 】（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 【 】（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10 某环节的传递函数为 G(s)= ，它是 【 】（A）延时环节（B）比例环节（C）惯性环节（D）积分环节二、填空题11
3、 闭环系统的闭环特征方程的根只要有一个在s平面的_，系统就不稳定。12 线性系统是否稳定，与系统的输入量或干扰_(填“有关” 或“无关”)。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_点。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_。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_，以改变原系统性能的方法。16 串联校正按校正环节的性能可分为_、相位超前校正、相位滞后校正、相位滞后一超前校正。17 为了减少功率消耗，串联校正环节一般都放
4、在前向通路的_，多采用有源校正网络。18 前馈校正的特点是在干扰引起误差之前就对它进行_，以便及时消除干扰的影响。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_。20 PID 校正器是一个同时具有比例、积分、_环节控制作用的校正器。三、简答题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。22 简述拉氏变换的卷积定理。23 已知系统的传递函数为 G(s)= ，求系统的单位脉冲响应函数。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?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?四、分析计算题26 有
5、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Mp5，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 。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。28 设控制系统的框图如下图所示，当输入信号为 r1(t)=2，r 2(t)=3t 同时作用时，试计算系统的稳态误差 ess。全国自考（机械工程控制基础）模拟试卷 5 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 A【试题解析】 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
6、 【正确答案】 A3 【正确答案】 C【试题解析】 sin(5t+ )利用三角和公式展开得，4 【正确答案】 B【试题解析】 因复数域的位移定理为 Lf(t).eat =F(s+a)，故 Lf(t).eat=F(sa)。5 【正确答案】 C【试题解析】 由拉氏变换性质中的初值定理得，F(0 +)=0，故选 C。6 【正确答案】 B【试题解析】 根据实数域的位移定理：若 Lf(t)=F(s)，则 Lf(ta)=e as F(s)。又因 Let= ，则 Let1 = ，故本题选 B。7 【正确答案】 D【试题解析】 8 【正确答案】 B【试题解析】 用非线性方程描述的系统称为非线性系统。因 +xo
7、(t)=xi2(t)中含非线性项 xi2(t)，故选 B。9 【正确答案】 C10 【正确答案】 C【试题解析】 因惯性环节的传递函数为 G(s)= ，故选 C。二、填空题11 【正确答案】 右半平面或虚轴上12 【正确答案】 无关13 【正确答案】 (1，j0)14 【正确答案】 不稳定15 【正确答案】 改变某些参数16 【正确答案】 增益调整17 【正确答案】 前端18 【正确答案】 近似补偿19 【正确答案】 积分环节20 【正确答案】 微分三、简答题21 【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
8、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。22 【正确答案】 卷积定理： 若 F(s)=Lf(t)，G(s)=Lg(f)，则有 L 0t(t)g()d=F(s)G(s) 式中，积分 0tf(t)g()d=f(t)*g(t) ，称作 f(t)和 g(t)的卷积。23 【正确答案】 24 【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
9、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。25 【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。四、分析计算题26 【正确答案】 (1)将系统的闭环传递函数写成如
10、下形式可知此二阶系统的 0316 和 n3162rads 将 值代入式 Mp= 得 Mp35(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Mp5。由式 Mp= 可算得 069，而系统 n3162，由 20(1+50)=2n 可求得 0023 6s27 【正确答案】 由图知在低频段渐近线斜率为 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20dB dec ，属于惯性环节。在 =3 处，斜率从20dBdec 变为40dB dec ，属于惯性环节。在 =4 处，斜率从40dBdec 变为60dB dec ，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)=28 【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 r1(t)=2 引起的稳态误差为由信号 r2(t)=3t 引起的稳态误差为根据叠加原理，在 r1(t)=2，r 2(t)=3t 同时作用时，系统的稳态误差为
