机械工程控制基础第2阶段测试题

江南大学现代远程教育第二阶段测试卷考试科目:《机械工程控制基础》（第三章、第四章）（总分100分）时间：90分钟学习中心（教学点）批次：层次：专业：学号：身份证号：姓名：得分：一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分。）1、以下关于线性系统时间响应的说法正确的是（）。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、与系统初始状态无关2、系统的单位脉冲响应函数为w(t)=3e-0.2t则系统的传递函数为（）。A、G(s)=3/(s+0.2)B、G(s)=0.6/(s+0.2)C、G(s)=0.2/(s+3)D、G(s)=0.6/(s+3)3、已知机械系统的传递函数为G(s)=4/(s2+s+4)，则系统的阻尼比为（）。A、0.25B、0.5C、1D、24、已知某环节频率特性的Nyquist图为一单位圆，则该环节的幅频特性为（）。A、0.1B、1C、10D、无法确定5、二阶振荡系统G(s)=ωn2/(s2+2ξωns+ωn2)其中，阻尼比0ξ0.707,则无阻尼固有频率ωn和谐振频率ωr之间的关系是（）。A、ωd=ωn(1-ξ2)1/2B、ωr=ωn(1+2ξ2)1/2C、ωr=ωn(1-ξ2)1/2D、ωr=ωn(1-2ξ2)1/26、二阶振荡系统的阻尼比0ξ0.707，则无阻尼固有频率ωn、有阻尼固有频率ωd和谐振频率ωr之间的关系是（）。A、ωnωdωrB、ωnωrωdC、ωrωdωnD、ωdωnωr7、一阶系统的传递函数为G(s)=7/(s+2)，若容许误差为2%，则其调整时间为（）。A、8B、2C、7D、3.58、若二阶欠阻尼系统的无阻尼固有频率为ωn，则其有阻尼固有频率ωd（）。A、=ωnB、ωnC、ωnD、与ωn无关9、二阶欠阻尼系统的上升时间为（）。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10、以下关于系统稳态偏差的说法正确的是（）。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、系统稳态偏差始终为011、单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=500/[s（s+1）（s+5）],则在单位斜坡输入下的稳态偏差为（）。A、500B、1/500C、100D、0.0112、以下系统中存在主导极点的是（）。A、G(s)=4/(s2+s+4)B、G(s)=4/[(s2+s+4)(s+1)]C、G(s)=4/[(s2+s+4)(2s+1)(s+1)]D、G(s)=4/[(s2+s+4)(s+10)(s+20)]13、已知某环节频率特性Bode图如图所示，则该环节为（）。A、比例环节B、微分环节C、积分环节D、惯性环节14、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（）个积分环节。A、0B、1C、2D、315、以下系统中属于最小相位系统的是（）。A、G（s）=1/(1-0.01s)B、G（s）=1/(1+0.01s)C、G（s）=1/(0.01s-1)D、G（s）=1/[s(1-0.1s)]二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）1、以称为二阶系统，二阶系统的特征方程标准形式为。2、在系统开环传递函数中增加极点，对系统的_______性能是不利的。3、系统渐近稳定的充分必要条件是其闭环传递函数的都具有。4、如果要求系统的快速性好，则应距离虚轴越远越好。5、频率特性的对数坐标图称为对数频率特性图又称,纵坐标表示幅值或相值，横坐标表示频率ω，因坐标采用对数分度可以清楚地画在一张图上。6、系统的单位脉冲响应函数w(t)是对系统输入时的响应，因此，利用线性叠加原理，可以通过w(t)求出系统在时的响应。三、简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)1、什么是动态性能指标?2、什么是稳态过程?四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、已知系统的传递函数为151)()(ssRsC求该系统的过渡过程时间。2、要使下图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量等于25%，峰值时间tp为2秒，试确定K和Kf的值。3、某系统如下图所示，当)(1)(tttxi，)(15.0)(ttn同时作用时，系统的稳态误差ess值为多少？11.010s)4(1ssXi(s)Xo(s)N(s)+++-11.010s)4(1ssXi(s)Xo(s)N(s)+++-4、试绘出下列传递函数的系统Bode图，)12.0()10(5.2)(2ssssG五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）1、下图为某数控机床系统的位置随动系统的方框图，试求：(1)阻尼比ξ及无阻尼固有频率ωn;(2)求该系统的Mp,tp,ts和N。附：参考答案：一、单项选择题（本题共15小题，每小题2分，共30分）1、C.2、A.3、A.4、B.5、D.6、C.7、B.8、C.9、C.10、C.11、D.12、D13、B.14、B.15、B.Ka=9Xi(s)+-)1(1ssXo(s)二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）1、二阶微分方程作为运动方程的控制系统s2+2ζωns+ωn2=02、动态3、极点负实部4、闭环极点5、伯德图很宽的频率范围6、单位脉冲任意输入三、简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)1、答：通常在阶跃函数作用下，测定或计算系统动态性能，它通过系统在单位阶跃函数作用下，动态过程随时间t变化状况的指标来描述，这些指标称为动态性能指标。2、答：系统在典型输入信号作用下,当时间t趋于无穷时，系统输出量的表现方式称为稳态过程，又称稳态响应。四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、解：该系统为典型一阶系统系统T=5在单位阶跃信号作用下，当Δ=0.02过渡过程时间ts=4T=4×5=20（s）；当Δ=0.05过渡过程时间ts=3T=3×5=15（s）。2、解：由图可知，系统的传递函数为KsKKsKsKsKsKsGffB222)1(11)(则2KKKfn又%2521/eMp47.071.1/4.02/293.293.2)1(1224.0)ln(11222222KKKKttstKKMfpnnppfp3、解：)()()()(1)()()()()()()()()(1sNsGsXsGsXsNsGsXsGsXsXsXsENiXiiNixioroor仅Xi(s)作用时，100)4)(10(100)4(111.0101)4(111.010)(ssssssssssGXi仅N(s)作用时，100)4)(10(1011.010)4(11)4(1)(ssssssssssGN有效输入值：21)()(ssXittXi干扰输入值：ssNtn5.0)(5.0)(稳态误差值运用终值定理求解：35.0100)4)(10(55.0)4)(10(1lim5.0100)4)(10(10100)4)(10(10011lim)(lim022010ssssssssssssssssssssEsesssss系统稳态误差为0.354、解：系统的传递函数可以化为)12.0()11.0(25)(2ssssG其频率特性为)12.0()()11.0(25)(2jjjjG该系统由一个比例环节（比例系数为k=25），两个积分环节、一个一阶惯性环节（ω1=1/0.2=5s-1）和一个一阶微分环节（ω2=1/0.1=10s-1）组成，因此，其Bode图如图中实线所示。五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）1、解：99)1(91)1(9)(1)()1(9)(2sssssssGBsHsssGK显然，该系统为一简单的二阶系统，其中61;31sn，即它是一个二阶欠阻尼系统。403.1916.5arctan)arctan(5.0613958.2)61(1311122dnndss则单位阶跃响应参数为：上升时间sstdr587.0958.2403.114.3峰值时间sstdp062.1958.214.3最大超调量%8.53538.014.3958.25.0)(eeMpd过度过程时间若Δ=2%ssts85.044若Δ=5%ssts65.033振荡次数若Δ=2%47.312/22dstN若Δ=5%3828.215.1/22dstN