《机械工程控制基础》试卷A卷答案

湛江师范学院继续教育学院试题总页第1页（A）卷考试方式：开卷[]闭卷[√]2013学年第一学期使用年级：2012级课程名称：《机械工程控制基础》姓名：班级：学号：题号一二三四总分分数一、填空题(每空1分，共20分)1.传递函数的定义是对于线性定常系统,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。2.已知系统的传递函数为seTssKsG)1()(2，则其幅频特性)(jG122TK3、某系统传递函数为21s，在输入ttr2sin3)(作用下，输出稳态分量的幅值为3/4。线性系统的频率响应是指系统在谐波信号作用下，系统的稳态输出。4、已知某系统开环传递函数的零点都在左半S平面，其开环频率特性曲线如图1.5所示，则该系统位于右半S平面的极点数有0个。5、一阶系统传递函数)1(1)(TsssGK，该系统可以看成由积分和惯性两环节串联而成。6、控制系统的基本要求主要有：稳定性，快速性，准确性。7、系统输出能够以不同方式作用于系统，就称为反馈。最小相位系统是指系统的零点和极点都位于[S]平面的右半平面。8.瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。9.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。湛江师范学院继续教育学院试题总页第2页（A）卷10.I型系统GsKss()()2在单位阶跃输入下，稳态误差为0，在单位加速度输入下，稳态误差为∞。11.频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。二．设有一个系统如图1所示，k1=1000N/m,k2=2000N/m,D=10N/(m/s)，当系统受到输入信号ttxisin5)(的作用时，试求系统的稳态输出)(txo。(15分)ixox1K2KD解：1015.001.021211sskkDskkDsksXsXio然后通过频率特性求出14.89sin025.0ttxo三．一个未知传递函数的被控系统，构成单位反馈闭环。经过测试，得知闭环系统的单位阶跃响应如图2所示。(10分)问：(1)系统的开环低频增益K是多少？(5分)(2)如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统，试写出其近似闭环传递函数；(5分)17/80.5525msOt湛江师范学院继续教育学院试题总页第3页（A）卷解：（1）00718KK，07K(2)8025.07ssXsXio四．完成以下各题（50分）1.已知单位反馈系统的开环传递函数为)7)(5()1(2.0)(2ssssKsGK，确定使系统稳定时参数K的取值范围。（10分）闭环传递函数为：KKsssssKsGB2.02.0352)1(2.0)(234无论K取何值，闭环系统都不稳定。2．已知系统结构如图4所示,试求：(15分)1.绘制系统的信号流图。(5分)2.求传递函数)()(sXsXio及)()(sNsXo。(10分)G1(s)Xi(s)+-G2(s)H1(s)+-++N(s)Xo(s)H2(s)2212121HGGL,HGL1GGP121122112211)()(HGGHGGGsXsXio1211HG11P221121211)()(HGGHGHGsNsXo3．系统如图5所示，)(1)(ttr为单位阶跃函数，试求：(10分)湛江师范学院继续教育学院试题总页第4页（A）卷1.系统的阻尼比和无阻尼自然频率n。(5分)2.动态性能指标：超调量Mp和调节时间%)5(st。(5分)1．)2s(s)2S(S4n2n225.02nn2．%5.16%100eM21p)s(325.033tns4．如图6所示系统，试确定使系统稳定且在单位斜坡输入下ess≤225.时，K的数值。(10分)0Ks9s6sK)3s(s)s(D232由劳斯判据：Ks06K54sK6s91s0123第一列系数大于零，则系统稳定得54K0又有：K9ess≤2.25可得：K≥44≤K＜545．已知单位负反馈系统的开环传递函数为2)125.0(5.2)(sssG，求系统的幅值穿越频率、相位穿越频率、幅值裕度、相位裕度、并判断闭环系统的稳定性。（10分）解：)25.0arctan(22)(ggjG则：425.01g1]1)25.0[(5.2)(2cccjG则：2c5.0arctan22/)25.0arctan(22cr624.25.2/464.1]1)2.0[(5.2/1)(/12ggggjGK