1、全国自考（机械工程控制基础）模拟试卷 8 及答案与解析一、单项选择题1 开环控制系统是指【 】对系统没有控制作用。（A）系统输入量（B）系统输出量（C）系统的传递函数（D）系统的干扰2 若 Lf(t)=F(s)，则对任一正实数口，Le at f(t)等于 【 】（A）（B）（C） F(sa)（D）F(s+a)3 F(s)= 的拉氏反变换为 【 】（A）4te 2t 8e2t +8et（B） 4te2t 8e 2t +8et（C） 4te2t e 2t +8et（D）4te 2t8e 2t 8e t4 传递函数 G(s)= 的极点是 【 】（A）2，3（B） 2，3（C） 3（D）25 图示系统
2、的微分方程为 【 】6 对于二阶系统的超调量 Mp，以下说法正确的是 【 】（A）只与阻尼比 有关（B）只与固有频率 n 有关（C）与阻尼比 无关（D）与 和 n 相关7 为了减小或消除稳态误差，应该 【 】（A）增加系统的型次，减小开环增益（B）增加系统的型次，增大开环增益（C）降低系统的型次，减小开环增益（D）降低系统的型次，增大开环增益8 积分环节 的相频特性和幅频特性的变化规律是 【 】（A）()=90 ，L()=20lg（B） ()=，L()=20lg（C） ()=90 ，L()=20lg（D）()=，L()=20lg9 下列四个不同的系统(其中 T1T 20) ，属于最小相位系统的
3、是 【 】10 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）减少系统的阻尼（D）减少系统的固有频率二、填空题11 系统的可变输出如果能按照要求由参考输入或控制输入进行调节的，则称为_。12 如右图所示函数的拉氏变换为_。13 卷积 t*t=_。14 传递函数为 G(s)= 的典型环节称为_环节。15 由串联环节所构成的系统当无负载效应影响时，它的总传递函数等于各环节传递函数的_。16 时域分析法是根据系统的微分方程或_的数学模型求出系统的时间响应，由时间响应直接评价和分析系统。17 二阶系统中，当 为_时，其为最佳阻尼比。18 系统的频率特性和系统的传递
4、函数 G(s)有密切的联系，令 G(s)中的s=_，当叫从 0 范围变化时，就可求出系统的频率特性。19 奈奎斯特图上的单位圆对应于伯德图上的_线。20 采用相位滞后-超前校正环节，可以同时改善系统的瞬态响应和_。三、简答题21 传递函数的定义和特点是什么?22 如图所示二阶系统框图，在单位阶跃输入信号作用下，当系统的阻尼比 满足什么条件时，二阶系统特征方程的根为两个不相等的负实根?23 简述闭环零点对二阶系统响应的影响。24 采用何种方式可以降低干扰作用下的稳态误差?25 简述系统有哪些时域性能指标和频域性能指标。四、分析计算题26 已知某单位反馈系统的开环传递函数为 G(s)= ，当输入信
5、号 r(t)=2+4t+t2 时，试求系统的稳态误差。27 系统如图所示，G(s)= ，其中 a=04，b=05，试求：(1)系统的开环零点及开环极点；(2)系统的闭环零点及闭环极点；(3)系统的阻尼比 和无阻尼自然频率 n。28 设系统如图所示，其中 =06， n=5rads，当有一单位阶跃输入信号作用于系统时，求最大超调量 Mp、上升时间 tr、峰值时间 tp 和调整时间 ts。 全国自考（机械工程控制基础）模拟试卷 8 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 B【试题解析】 开环控制系统是指系统输出量对系统没有控制作用的系统，即系统中无反馈回路。2 【正确答案】 D【试题解析】 若 L
6、f(t)=F(s)，则对任一正实数 a，Le at f(t)=0eat f(t)est dt=0f(t)e(s+a)t dt=F(s+a)。3 【正确答案】 B【试题解析】 4 【正确答案】 A【试题解析】 使分母等于零的点即为传递函数的极点。故 G(s)= 的极点即为 s2+5s+6=(s+2)(s+3)=0 的解，求解得 s1=2，s 2=3，故选 A，切勿把分母s+2 与分子约分。5 【正确答案】 B【试题解析】 利用基尔霍夫电流定律可列微分方程为 ，整理后即得选项 B。6 【正确答案】 A【试题解析】 由于二阶系统的超调量 Mp= ，故 Mp 只与系统的阻尼比 有关。7 【正确答案】
7、B【试题解析】 影响系统稳态误差的因素主要为系统的类型(型次)，开环增益，输入信号和干扰信号及系统的结构。而增加系统的型次和增大系统的开环增益可以消除或减小稳态误差。8 【正确答案】 C【试题解析】 积分环节 的幅频特性为 L()= =20lg，相频特性为()=1j= =90，故选 C。9 【正确答案】 C【试题解析】 若系统开环传递函数 G(s)的所有零点和极点均在s平面的左半平面，则该系统称为最小相位系统。10 【正确答案】 B二、填空题11 【正确答案】 控制系统12 【正确答案】 13 【正确答案】 14 【正确答案】 振荡15 【正确答案】 乘积16 【正确答案】 传递函数17 【正
8、确答案】 0.718 【正确答案】 j19 【正确答案】 0dB20 【正确答案】 稳态精度三、简答题21 【正确答案】 对单输入一单输出线性定常系统的传递函数是在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。传递函数的主要特点：(1)传递函数的概念只适用于线性定常系统，它只反映系统在零初始条件下(或者未加输入前系统处于相对静止状态)的动态性能。(2)传递函数反映系统本身的动态特性，只与系统本身的参数有关，而与外界输入无关。(3)对于物理可实现系统，传递函数分母中 s 的阶次 n 必不小于分子中 s 的阶次 m。(4)一个传递函数只能表示一对输入、输出间的关系。同一系统，不
9、同性质的输入一输出间的传递函数是不同的。(5)传递函数不说明系统的物理结构，不同性质的物理系统，只要其动态特性相同，可以用同一类型的传递函数来描述。22 【正确答案】 二阶系统的特征方程为 s2+2ns+n2=0 则特征根为s1，2 = nn ，要使根为两个不相等的负实根，必须满足 ，又由于 0， n0，故解方程组得 1(过阻尼情况)。23 【正确答案】 闭环零点对二阶系统响应的影响主要有以下几方面：(1)零点的加入使系统超调量增大，而上升时间、峰值时间减小。(2)当附加零点越靠近虚轴，其对系统响应的影响越大。(3)当附加零点与虚轴距离很大时，其影响可以忽略。24 【正确答案】 为了降低由干扰
10、引起的稳态误差，我们可以增大干扰作用点前的前向通路传递函数 G(0)的值或者在干扰作用点前引入积分环节，但是这样做对系统的稳定性是不利的。25 【正确答案】 系统的性能指标可分为时域性能指标和频域性能指标。(1)时域性能指标。其包括瞬态性能指标和稳态性能指标。瞬态性能指标包括：包括延迟时间、上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间。稳态性能指标：主要包括稳态误差。(2)频域性能指标。其包括相位裕量、幅值裕量、截止频率和频宽、谐振频率和谐振峰值。四、分析计算题26 【正确答案】 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ess=0+4 +=。27 【正确答案】 (1)系统的开环传递函数为 则开环零点：z= =25 开环极点：s 1=0，s 2=b= 05(2)系统的闭环传递函数为则闭环零点：z=25 闭环极点：s1，2 045j089(3)28 【正确答案】 由题知，此系统为二阶欠阻尼系统。(1)求 Mp(2)求 tr(3)求 tp(4)求 ts 取误差范围为 5时 ts= =1s 取误差范围为2时 ts= 133s
