1、机械工程控制基础 机控复习考试资料doc机械工程控制基础 机控复习考试资料 1. 什么是系统的反馈？一个系统的输出，部分或全部地被反过来用于控制系统的输入。 2. 一个系统的动力学方程可以写成微分方程，这一事实就揭示了系统本身状态变量之间的 联系，也就体现了系统本身存在着反馈；而微分方程的解就体现了由于系统本身反馈的 存在与外界对系统的作用的存在而决定的系统的动态历程。 3. 几何判据有奈奎斯特判据、波德判据两种；代数判据有劳斯判据、胡尔维茨判据两种。 4. 列写微分方程的步骤： （1） .确定系统或各元素的输入量输出量 （2） .按照信号的传递顺序， 从系统的输入端开始， 根据各变量所遵循的
2、运动规律列写出在运动过程中的各个环节的动态微分方程 (3).消除所 列各微分方程的中间变量， 得到描述系统的输入量输出量之间的关系的微分方程。 (4).整理 所得微分方程。 5. 非线性系统有： 本质非线性和非本质非线性两种， 能进行线性化的是非本质非线性系统。 6. 给出两种传递函数的定义：1.传递函数是经典控制理论中对线性系统进行研究分析与综 合的基本数学工具 2.在外界输入作用前，输入输出的初始条件为零时，线性定常系统 环节或元件的输出 X 0 （t）与输入 X i （t）经 Laplace 变换后 与 之比称为该系统 环节或元件的传递函数。 7. 写出六种典型环节的名称、微分方程和传递
3、函数、奈奎斯特图和波德图。 8. 方框图的基本元素由传递函数方框、相加点、分支点组成。 9. 二阶系统时间响应的性能指标是根据欠阻尼二阶系统在单位阶跃信号作用下得到的。 10. 系统稳定的充要条件是：系统所有特征根的实部为负。 11. 什么是系统的动柔度、动刚度、静刚度。 若机械系统输入为力，输出为位移（变形）则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度; 机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度;当 W=0 时系统频率特性的倒数为系统的 静刚度 12. 线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。 13. 相频特性和幅频特性的定义： 相频特性是指：稳态输出信号与输入信号的相位差； 幅频特性
4、是指：稳态输出与输入的幅值之比。 14.频率特性的求取方法有哪几种？ 1.根据系统的频率响应来求取 2.将传递函数中的 s 换为 jw 来求取 3.用试验来求取。 15.在复平面s右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，相应的系统 称之为最小相位系统。 16.劳斯判据的充要条件是什么？ 所有特征方程的系数同号且不为零，而且劳斯数列表的第一列元素符号不变。 17.控制系统 ：由控制装置和被控对象按一定方式联系起来组成有机的总体。 18.数学模型：定量的描述系统的动态性能，揭示系统的结构参数与动态性能之间的数学表 达式。 19.反馈：将输出信号或状态信号的一部分或全部引回到输入端，与
5、输入信号进行比较，从 而加强或削弱输入信号。 20.传递函数：对一线性定常系统，当其输入及输出的初始条件为零时，系统输出量的拉氏 变换与输入信号的拉氏变换之比，称为该系统的传递函数。 21.稳态响应：系统在输入信号的作用下，当时间趋于无穷大时的时间响应，他主要反映系 统的稳态精度。22.控制系统是由控制部分和被控部分组成的总体。 23.经典控制理论主要研究线性定常系统在外界条件作用下，所经历的整个动态历程以及所 表现出来的动、静态特性，研究系统输入与输出之间的动态关系。 24.系统响应的波得图包括对数幅频图和对数相频图。 25.根据校正环节在系统中的联结方式，校正可分为串联校正、反馈校正和顺馈
6、校正。 26.当 w 为相位交界频率时，开环幅频特性的倒数，称为系统的幅值裕度。 27.线性定常系统稳定判定的方法有：劳斯判据、乃奎斯特判据、波德判据、和幅值裕度和 相位裕度判据等。 28.一阶系统的特征参数是：时间常数 T；二阶系统的特征参数是阻尼比和无阻尼固有频率。 29.在 w 为剪切频率时，相频特性距-180 线的相位差值 称为相位裕度。 30.系统的数学模型是描述系统及其输入、输出 三者之间关系的。 31.闭环控制系统的控制量是输入信号 与反馈信号比较后的偏差。 32. 对于线性系统，若单位阶跃信号输入时系统的响应为 x o (t ) = 1 ? Te 应的单位脉冲响应为 x o (
7、t ) = e?t / T ?t / T，那么该系统对33.控制系统的基本要求有稳定性、快速性和准确性。 34.所谓校正，就是指在系统中增加新的环节，以改善系统的性能的方法。 35.乃奎斯特判据判断系统稳定的表述是：当 w 由负无穷到正无穷变化时，若GH平面上的 开环频率特性 G（jw）H（jw）逆时钟方向包围（-1，j0）点 P 圈，则闭环系统稳定。P 为 G（s）H（s）在s平面的右半平面的极点数。 对于开环稳定的系统，此是闭环系统稳定的充要条件是，系统的开环频率特性的奈奎斯 特轨迹不包围（1，j0）点。 36.相位校正有相位超前、相位滞后和相位超前滞后校正三种。 37.闭环系统的稳定的充
8、要条件是，在 Bode 图上，当 w 由 0 变到 时，在开环对数频率 特性为正值的频率范围内，开环对数相频特性对-180线正穿越与负穿越次数之差为 P/2 时，闭环系统稳定；否则不稳定。其中 P 为系统开环传递函数在s平面的右半平 面的极点数。 38.对开环稳定的系统，若开环对数幅频特性比其对数相频特性先交于横轴，即 wc < w g ， 则闭环系统稳定；若开环对数幅频特性比其对数相频特性后交于横轴，即 wc > w g ，则 闭环系统不稳定；若开环对数幅频特性与其对数相频特性同时交于横轴，即 wc = w g ， 则闭环系统临界稳定。 39.线性系统最大的特点是能够运用叠加原理
9、。 40.对于线性系统，若单位阶跃信号输入时系统的响应为 xo (t ) = 1 ?e ?wnt 1? 2sin wd t ，那么该系统对应的单位脉冲响应为 xo (t ) =e ?wnt 1? 2(wn t ? sin wd t ? cos wd t )41.当系统的数学模型能用线性微分方程描述时，该系统称为线性系统。最重要的特性是可 以利用叠加原理。1.设一阶系统的传递函数为 A. 2，3 B.3 ，则其时间常数和增益分别是（C） 。 2s + 5 2，1.5 C. 0.4，0.6 D. 2.5，1.52.系统的传递函数（C） 。A.与外界无关 B.与系统的初始状态有关 C.反映了系统、输
10、入、输出三者之间的关系 D.完全反映了系统的动态特性3.以下关于线性系统时间响应的说法正确的是（C） 。A.时间响应就是系统输出的稳态值 B.由单位阶跃响应和单位脉冲响应组成 C.由强迫响应和自由响应组成 D.与系统的初始状态无关4.以下关于系统稳态偏差的说法正确的是（C） 。A.稳态偏差值取决于系统结构和参数 B. 稳态偏差值取决于系统输入和干扰 C. 稳态偏差与系统结构、参数、输入和干扰等有关 D.系统稳态偏差始终为 05.已知某环节频率特性 Nyquist 图如图所示，则该环节为（C） 。 A.比例环节 B.微分环节 C.积分环节 D.惯性环节6.已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示
11、，则系统包含（D）个环节。 A.0 B.1 C.2 D.37.已知单位反馈系统传递函数 G ( s ) = A.稳定 B.不稳定s+2 则该系统（B） 。 s ( s ? 2)( s ? 7)D.无法判断C.临界稳定8.关于开环传递函数 G K (s ) 、 闭环传递函数 G B (s ) 和辅助函数 F ( s ) = 1 + G K ( s ) 三者之间的 关系为（B） 。 A.三者的零点相同 B. G B (s ) 的极点与 F ( s ) = 1 + G K ( s ) 的零点相同； C. G B (s ) 的极点与 F ( s ) = 1 + G K ( s ) 的极点相同； D G
12、 B (s ) 的零点与 F ( s ) = 1 + G K ( s ) 的极点相同 9.已知开环稳定的系统，其开环频率特性的 Nyquist 图如图所示，则该闭环系统（B） A.稳定 B.不稳定 C.临界稳定 D.与系统初始状态有关10.设系统的传递函数为 G ( s ) = A.K<0 B.K>0 C.2>K>02 s 2 + 3s + 3 则此系统稳定的 K 值范围为 （C） 。 s 3 + 2s 2 + s + KD. 20>K>011.闭环控制系统中（C）反馈作用 A.以输入信号的大小而存在 B.不一定存在 C.必然存在 D.一定不存在12.关于反
13、馈的说法正确的是（D） A.反馈实质上就是信号的并联（信息的传递与交互） B.正反馈就是输入信号与反馈信号相加 C.反馈都是人为加入的 D.反馈是输出以不同的方式对系统作用 13.开环控制系统的控制信号取决于(D) A.系统的实际输出 B.系统的实际输出与理想输出的差 C.输入与输出的差 D.输入14.以下关于系统模型的说法正确的是(B)_ A.每个系统只能有一种数学模型 B.系统动态模型在一定条件下可简化为静态模型 C.动态模型比静态模型好 D.静态模型比动态模型好 。 15.系统的单位脉冲响应函数为 w(t ) = 0.1t ，则系统的传递函数为（A）A.0 .1 s2B.0 .1 sC.
14、1 s2D.1 s16.关于叠加原理说法正确的是（C） A.对于作用于系统同一点的几个作用才能用叠加原理求系统的总输出 B.叠加原理只适用于线性定常系统 C.叠加原理只适用于线性系统 D.叠加原理适用于所有系统 17.设一个系统的传递函数为1 e ?s ，则该系统可看成为由（A）串联而成。 2s + 1A.惯性环节与延时环节 B.比例环节、惯性环节与延时环节 C.惯性环节与导前环节 D.比例环节、惯性环节与导前环节 18.系统的传递函数(B) A.与外界无关 B.反映了系统、输入、输出三者之间的关系 C.完全反映了系统的动态特性 D.与系统的初始状态有关 19.系统的单位脉冲响应函数为 w(t
15、 ) = 3e ?0.2 t ，则系统的传递函数为（A）3 s + 0 .2 0 .6 B. G ( s ) = s + 0 .2 0 .2 C. G ( s ) = s+3 0 .6 D. G ( s ) = s+3A. G ( s ) = 20.一阶系统的传递函数为 G ( s ) A.8 B.27 ，若容许误差为 2，则其调整时间为（B） s+2C.7 D.3.5 21.已知机械系统的传递函数为 G ( s ) = A.0.25 B.0.5 C.1 D.24 则系统的阻尼比为（A） s +s+4222.若二阶欠阻尼系统的无阻尼固有频率为 wn ,则其有阻尼固有频率 wd （C） A. =
16、 wn B. > wn C. < wn D. 与 wn 无关25.二阶欠阻尼系统的上升时间为 (C) A.系统的阶跃响应曲线第一次达到稳态值的 98的时间 B.系统的阶跃响应曲线达到稳态值的时间 C.系统的阶跃响应曲线第一次达到稳态值的时间 D.系统的阶跃响应曲线达到稳态值的 98的时间 23.以下二阶欠阻尼系统性能指标只与其阻尼比有关的是（D） A.上升时间 B.峰值时间 C.调整时间 D.最大超调量 24.以下关于系统稳态偏差的说法正确的是(C) A.稳态偏差只取决于系统结构和参数 B.稳态偏差只取决于系统输入和干扰 C.稳态偏差与系统结构、参数、输入和干扰等有关 D.系统稳态
17、偏差始终为 0 25.单位反馈系统的开环传递函数为 G K (s) = 差为（D） A.500 B.1500 C.100 D.0.01500 ， 则在单位斜坡述如下的稳态误 s(s + 1)(s + 5)26.以下系统中存在主导极点的是(D). A. G(s) = C. G(s) =4 s +s+42B. G(s) =4 (s + s + 4)(2s + 1)(s + 1)24 (s + s + 4)(s + 1) 4 D. G(s) = 2 (s + s + 4)(s + 10)(s + 20)227.以下说法正确的是(C) A.时间响应只能分析系统瞬态特性 B.频率特性只能分析系统稳态特性
18、 C.时间响应分析和频率特性分析系统都能揭示系统动态特性 D.频率特性没有量纲28.以下关于频率特性与传递函数的描述、错误的是（C） A.都是系统的数学模型 B.都与系统的初始状态无关 C.与单位脉冲响应函数存在一定的数学变换关系 D.与系统的微分方程无关 29.系统的传递函数为 G ( s ) =3 ，则其频率特性为（D） s + 0 .23 s + 0 .2 3 G ( jw) = w + 0 .2 3 G ( jw) = 2 w + 0.04 3 G ( jw) = 2 (0.2 ? jw) w + 0.04 G ( jw) =30.已知系统开环频率特性的 Nyquist 图如图所示，则
19、该系统的型次为（C） A.0 型 .B.型 C.型 D.无法确定 B31.以下系统中属于最小相位系统的是（B）1 1 - 0.01s 1 C. G(s) = 0.01s1 A G(s) =B. G(s) =1 1 + 0.01s 1 D. G(s) = s(1 - 0.1s)32.一个线性系统稳定与否取决于（A） A.系统的结构和参数 B.系统输入 C.系统的干扰 D.系统的初始状态 33.一个系统稳定的充要条件是（C） 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 则该系
20、统包含正实部特征根的个数为 34.已知系统特征方程为 3s + 10s + 5s + s + 2 = 0 ，4 3 2（C） A.0B.1C.2D.335.已知系统的相位裕度为 45，则（C） A.系统稳定 B.系统不稳定 C.当其幅值裕度大于 0 分贝时，系统稳定 D.当其幅值裕度小于或等于 0 分贝时，系统稳定 36.对于二阶系统，阻尼比越大，则系统（B） A.相对稳定性越小 B.相对稳定性越大 C.稳态误差越小 D.稳态误差越大 37.一个系统的开环增益越大，则（A） A.相对稳定性越小，稳态误差越小 B.相对稳定性越大，稳态误差越大 C.相对稳定性越小，稳态误差越大 D.相对稳定性越大
21、，稳态误差越小 38.所谓校正（又称补偿）是指（B） A.加入 PID 校正器 B.在系统中增加新的环节或改变某些参数 C.使系统稳定 D.使用劳斯判据 39.以下校正方案不属于串联校正的是（D） A.增益调整 B.相位超前校正 C.相位滞后校正 D.顺馈校正 40.增大系统开环增益，可以（B） A.提高系统的相对稳定性 B.降低系统的相对稳定性C.降低系统的稳态精度 D.加大系统的带宽，降低系统的响应速度 41.开环控制系统的控制信号取决于（D） A 系统的实际输出；B 系统的实际输出与理想输出之差；C 输入与输出之差 42.机械工程控制论的研究对象是（D） A 机床主喘定系统的控制论问题；
22、 B 高精度加工机床的控制论问题； C 自动控制机床的控制论问题 D 机械工程领域中的控制论问题 43.闭环控制系统的特点是系统中存在（C） 、 A 执行环节 B 运算放大环节 C 反馈环节 D 比例环节 44.对控制系统的首要要求是(C) A 系统的经济性 B 系统的自动化程度 C 系统的稳定性 D 系统的响应速度 45.以下关于系统数学模型的说法正确的是（A） A 只有线性系统才能用数学模型 B 所有的系统都可用精确的数学模型表示 C 建立系统数学模型只能用分析法 D 同一系统可以用不同形式的数学模型进行表示 46.系统的单位脉冲相应函数为 w(t)=0.1t，则系统的传递函数为（A） A
23、0 .1 s2D 输入B0 .1 s2C1 s2D1 s47.传递函数 G ( s) =2s + 1s + 3s + 2 A 零点为 z = 0.5 ，极点为 p1 = ?1, p 2 = ?2 ，比例系数为 1的零点、极点和比例系数分别是（D）B 零点为 z = 0.5 ，极点为 p1 = ?1, p 2 = ?2 ，比例系数为 2 C 零点为 z = ?0.5 ，极点为 p1 = ?1, p 2 = ?2 ，比例系数为 1 D 零点为 z = ?0.5 ，极点为 p1 = ?1, p 2 = ?2 ，比例系数为 2 48.线性系统的单位斜坡相应为 x o (t ) = t ? T + Te
24、 ?t / T ，则该系统的单位脉冲相应为（D） A w(t ) = 1 ? e ?t / T B w(t ) = 1 ? Te ?t / T C w(t ) = e ?t / T D w(t ) =1 ?t / T e T49.已知典型二阶系统的阻尼比为 0.5，则系统的单位阶跃响应呈现为（C） A 等幅振荡 B 发散的振荡 C 收敛的振荡 D 恒值50.要想减少二阶欠阻尼系统的上升时间，可以采取的措施为（D） A wn 不变 增大 B 不变，减小 wn D 减小，增大 wn C 增大，减小 wn 要想减少二阶欠阻尼系统的最大超调量，可以采取的措施是（A） A wn 不变 增大 B 不变，减
25、小 wn C 增大，减小 wn D 减小，增大 wn51.以下系统中不属于最小相位系统的是（B） A G (s) = B G( s) = C G (s) = D G( s) =1 1 ? 0.01s1 1 + 0.01s 1 0.01s ? 11 s (1 ? 0.1s ) 1 ，在输入 x i (t ) = 4 cos(t ? 30 o ) 作用下的稳态输出为（B） s +152.一阶系统的传递函数为 G ( s) = BQD A x o (t ) = 4 cos(t ? 15 o ) B x o (t ) = 2 2 cos(t ? 75 o ) C x o (t ) = 2 2 cos(
26、t + 15 o ) D x o (t ) = 4 cos(t + 15 o )53.已知某环节频率特性的奈奎斯特图唯一单位圆，则该环节的幅频特性为（B） A 0.1 B1 C 10 D 无法确定 54.二阶振荡环节的传递函数为 G ( s) = A4 B 2 2 C 2 316 s + 4 s + 162，则其谐振频率为（C）D 不存在55.已知系统开环频率特性的奈奎斯特图如图所示，则该系统的型次为（C） A0 型 BI 型 CII 型 D 无法确定56.系统 G ( s ) =1 的奈奎斯特图为（B） 1 ? 0.01s57.已知最小相位系统的对数幅频特性图如图所示，则系统包含（D）个积分
27、环节。 A0 B1 C2 D358.一个系统开环增益越大，则（A） A 相对稳定性越小，稳态误差越小 B 相对稳定性越大，稳态误差越大 C 相对稳定性越小，稳态误差越大 D 相对稳定性越大，稳态误差越小 59.劳斯判据用（A）来判定系统稳定性。 A 系统特征方程 B 开环传递函数 C 系统频率特性的奈奎斯特图 D 系统开环频率特性的奈奎斯特图 60.对于一阶系统，时间常数越大，则系统（A）A 系统瞬态过程越长 B 系统瞬态过程越短 C 稳态误差越小 D 稳态误差越大 61.所谓校正（又称补偿）是指（B） 。 A 加入 PID 校正器 B 在系统转增加新的环节或改变某些参数 C 使系统稳定 D 使用劳斯判据 62.以下环节正可以作为相位超前校正环节的是(A) A GC ( s ) =2s + 1 s +1B GC ( s ) = 3 ? C GC ( s ) =2s + 1 3s + 1s +1 2s + 1 s +1 2s + 1D GC ( s ) = 3 ?63.以下环节中可以作为相位滞后-超前校正环节的是（B） A GC ( s ) = B GC ( s ) = C GC ( s ) = D GC ( s ) =1 s +1 s+2 s +1 s +1 s+2 s + 1 0.3s + 1 ? s + 2 3s + 1
