1、全国自考（机械工程控制基础）模拟试卷 6 及答案与解析一、单项选择题1 一个系统稳定的充要条件是 【 】（A）系统的全部极点都在s平面的右半平面内（B）系统的全部极点都在s平面的上半平面内（C）系统的全部极点都在s平面的左半平面内（D）系统的全部极点都在s平面的下半平面内2 设某系统的特征方程为 s3+4s2+s+K=0，则此系统稳定时 K 值范围为 【 】（A）K0（B） 0K 4（C） K4（D）K03 一单位负反馈控制系统的开环传递函数为 ，则使该闭环系统稳定的 K 值范围是 【 】（A）K0（B） K01（C） K05（D）K054 利用奈奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，z=pN
2、中的 z 表示意义为 【 】（A）开环传递函数零点在s左半平面的个数（B）开环传递函数零点在s右半平面的个数（C）闭环传递函数零点在s右半平面的个数（D）闭环特征方程的根在s右半平面的个数5 已知最小相位系统的相位裕量为 45，则 【 】（A）系统稳定（B）系统不稳定（C）当其幅值裕量大于 0 分贝时，系统稳定（D）当其幅值裕量小于或等于 0 分贝时，系统稳定6 以下关于系统性能指标的说法中错误的是 【 】（A）系统性能指标可分为时域性能指标和频域性能指标（B）时域性能指标可分为瞬态性能指标和稳态性能指标（C）瞬态性能指标和稳态性能指标可以相互转化（D）频域性能指标与时域性能指标存在一定的关系
3、7 某控制器的传递函数为 Gc(s)= (T0)，若将此控制器作为相位超前校正环节使用，则 【 】（A）1（B） =1（C） =0（D）018 传递函数为 Gc(s)= 的控制器为 【 】（A）P 校正（B） PI 校正（C） PD 校正（D）PID 校正9 串联相位滞后校正通常用于 【 】（A）提高系统的快速性（B）提高系统的稳态精度（C）减小系统的阻尼（D）减小系统的自然频率10 当系统采用串联校正时，校正环节为 Gc(s)= ，则该校正环节对系统性能的影响是 【 】（A）减小开环幅值穿越频率 c（B）增大稳态误差（C）减小稳态误差（D）稳态误差不变，加快响应速度二、填空题11 当输入与输
4、出已知而系统尚未构建时，要求设计系统使系统在该输入条件下尽可能符合给定的最佳要求，此类问题即_。12 对于非线性问题，通常的处理方法是_、忽略非线性因素、用非线性系统的分析方法来处理。13 若前向通道的传递函数为 G(s)，反馈通道的传递函数为 H(s)，且为负反馈，则开环传递函数为_。14 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_。15 在复数域中描述一个系统输入和输出关系的数学模型是传递函数，而在时域中描述一个系统的输入和输出的动态因果关系的数学工具是系统的_。16 一阶系统 的单位阶跃响应函数表达式为_。17 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s)= ，则其在
5、单位阶跃输入下的稳态误差为_。18 对数幅频特性的渐近线如图所示，它对应的传递函数 G(s)为_。19 设系统的传递函数为 G(s)= ，则此系统稳定时 K 值范围为_。20 相位滞后校正的传递函数为_。三、简答题21 线性系统的主要特征是什么?22 简述脉冲响应函数的定义。23 简述反馈控制原理。24 什么是系统频率特性的截止频率?25 简述幅值裕量 Kg 的定义、计算公式，并在极坐标图上表示出来。四、分析计算题26 机械系统如图所示，其中外力 f(t)为系统的输入，位移 x(t)为系统的输出，m 为物体的质量，k 为弹簧的弹性系数，B 为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数。27 已知单位
6、反馈控制系统，其开环对数幅频特性如图所示。试求：(1)单位斜坡输入时稳态误差ess()的值。(2) 过渡过程时间 ts(5)=?28 设系统的特征方程式为 2s4+4s3+3s2+5s+10=0，试判断系统的稳定性。全国自考（机械工程控制基础）模拟试卷 6 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题解析】 系统稳定的充要条件是系统的全部极点都位于s平面的左半平面。2 【正确答案】 B【试题解析】 由胡尔维茨稳定性判据知，对于三阶系统，系统稳定的充要条件是(1)各系数均大于零，即 K0；(2) 特征方程的系数内积大于外积，即 4K ，故选B。3 【正确答案】 C【试题解析】 此闭环系统的
7、特征方程为：s 3+5Ks2+(2K+3)s+10=0 对于三阶系统，要使系统稳定，则各系数必须均大于 0，且内积大于外积。即由此可解得 K05，故选 C。4 【正确答案】 D5 【正确答案】 C【试题解析】 当相位裕量和幅值裕量都为正值时，最小相位系统是稳定的。若两者均为负值，则最小相位系统不稳定。6 【正确答案】 C7 【正确答案】 A8 【正确答案】 B9 【正确答案】 B【试题解析】 串联相位滞后校正的目的是为了减小系统的稳态误差而又不影响稳定性和响应的快速性。故其可以提高系统的稳态精度。10 【正确答案】 D【试题解析】 由题知此校正为相位超前校正，它对系统性能的影响是既提高系统的响
8、应速度，又保证系统的其他特性不变坏。二、填空题11 【正确答案】 最优设计12 【正确答案】 线性化13 【正确答案】 G(s)H(s)14 【正确答案】 瞬态响应15 【正确答案】 脉冲响应函数16 【正确答案】 c(t)=1e t T17 【正确答案】 018 【正确答案】 19 【正确答案】 0K220 【正确答案】 G c(s)= (1)三、简答题21 【正确答案】 若系统的数学模型表达式是线性的，则这种系统就是线性系统。线性系统最重要的特征是可以运用叠加原理。所谓叠加原理，就是系统存几个外加作用下所产生的响应，等于各个外加作用单独作用下的响应之和。22 【正确答案】 当一个系统受到一
9、个单位脉冲激励(输入)时，它所产生的反应或响应(输出 )定义为脉冲响应函数。23 【正确答案】 反馈控制原理是指通过在系统中加入反馈其可不断监测系统的真实输出并与参考输入量进行比较，利用输出量与参考输人量的偏差来进行控制，使系统达到理想的要求。24 【正确答案】 截止频率是指系统闭环频率特性的对数幅值下降到其零频率幅值以下 3dB 时的频率。25 【正确答案】 在开环奈奎斯特图上，奈奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称为幅值裕量 Kg。计算公式：K g= 在极坐标图上表示如下图(a)、(b)所示，在伯德图上，幅值裕量取分贝为单位，则G(j g)H(jg) 1，则 Kg0(dB)，系统是稳定的。
10、G(j g)H(jg)1，则 Kg0(dB)，系统是不稳定的。K g 一般取 820(dB)为宜，图(a)和图(b)分别表示在奈奎斯特图 1K g1 及 1K g1 的情况。前者表示系统是稳定的；后者表示系统不稳定。四、分析计算题26 【正确答案】 杠杆两端受力 f1(t)和 f(t)之间有下述关系 取分离体，列平衡方程为 对上式取拉氏变换得(零初始条件)：ms2X(s)+BsX(s)+kX(s)= 则系统的传递函数为27 【正确答案】 (1)由图可知，该系统为型系统，且 K=10，所以单位斜坡输入时稳态误差 ess()=1K=01。(2)该系统的开环传递函数为 ，闭环传递函数为 G(s)= ，可得， 2n=128 【正确答案】 由题知系统特征方程的各项系数均为正，且不为零，故满足稳定的必要条件。列出劳斯数列： 故第一列符号变化两次，所以该系统不稳定。
