机械工程控制基础第3阶段测试题90汇总.docx

江南大学现代远程教第三阶段测试卷考试科目:《机械工程控制基础》第五章、第六章)(总分 100 分)时间：90 分钟层次： 身份证号： 得分： 学习中心(教学点)批次： 专业： 学号： 姓名： 一、单项选择题(本题共15 小题，每小题2 分，共30 分)1、已知系统特征方程为3s4+10s3+5s2+s+2=0，则该系统包含正实部特征根的个数为( )B、 1D、 3A、 0C、 22、 劳斯判据用( )来判定系统的稳定性A、系统特征方程 B、开环传递函数C、系统频率特性的Nyquist图 D、系统开环频率特性的Nyquist图3、 已知系统特征方程为s4+s3+4s2+6s+9=0,则该系统( )A、稳定 B、不稳定C、临界稳定 D、无法判断4、 延时环节串联在闭环系统的前向通道时，系统稳定性( )A、变好 B、变坏C、不会改变 D、时好时坏5、 开环传递函数G (s)、闭环传递函数G (s)和辅助函数F (s) =1+G (s)三者之间的关K B K系为( )A、 Gk (s)绕(-1,jO)点的圈数就是Gk (s)绕原点的圈数B、 G (s)绕原点的圈数就是G (s)绕(-1,jO)点的圈数KBC、 Gk (s)绕(-1,jO)点的圈数就是F (s) =1+Gk (s)绕原点的圈数D、 Gk (s)绕原点的圈数就是F (s) =1+Gk (s)绕(-1,jO)点的圈数)。

6、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(A、稳定 B、不稳定C、临界稳定 D、与系统初始状态有关7、设单位反馈系统的开环传递函数为Gk(s)= K/[s(s+1)(s+3)]，则此系统稳定的K值范围为 ( )B、 K>0A、 K<0C、 2>K>0D、 12>K>08、 对于一阶系统，时间常数越大,则系统( )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9、 系统稳定的充要条件( )A、 幅值裕度大于0分贝B、 相位裕度大于0C、 幅值裕度大于0分贝，且相位裕度大于0D、 幅值裕度大于0分贝，或相位裕度大于010、以下方法可增加系统相对稳定性的是( )A、增加系统的开环增益C、增加系统的型次B、减小系统的开环增益D、减小系统的输入11、以下网络可以作为( )A、 P 校正C、 PD 校正12、 对于传递函数为 G1(s)= 10/(s+1)A、系统1的带宽宽，响应速度快C、系统2的带宽宽，响应速度快13、 串联校正环节的传递为 Gc(s)=cA、增益调整C、相位滞后校正B、 PI 校正D、 PID 校正和 G(s)= 1/(3s+1) 两个系统，( )。

2B、系统1的带宽宽，响应速度慢D、系统2的带宽宽，响应速度慢(s+1) / (s+2),则它属于( )B、相位超前校正D、相位滞后-超前校正14、如图所示，其中ABC是未加校正环节前系统的Bode图；GHDL是加入某种串联校正环节后 系统的 Bode 图，则校正环节的传递函数为( )B、G (s)= K*(1+s)/(1+s/0.013) cD、G (s)= (1+s/0.013)/(1+s) c)A、G (s)= (1+s)/(1+s/0.013)cC、G (s)= K* (1+s/0.013)/(1+s)c15、以下环节中可作滞后-超前环节的是A、G (s)= 1/(s+1)cB、G (s)= (s+2)/(s+1)cC、G (s)= (s+1)/(s+2)cD、(s)= [(s+1)/(s+2)]*[(0.3s+1)/(3s+1)]二、填空题(本题共 6 小题，每空1 分，共10 分)1、 在小迟延及低频情况下，迟延环节的频率特性近似于 的频率特性2、 已知单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=K /s(Ts+1)，若要求带宽a倍，相位裕量保持不变，则K应为 ，T应为 3、 评价控制系统性能的时域指标中的动态指标常用的是 和 。

4、 衡量控制系统性能常用频率域指标是 和 5、 二阶振荡环节的谐振频率3与阻尼系数Z的关系为3 = r r6、 评价控制系统性能的指标可分为 指标和 指标两大类三、 简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)1、 劳思稳定判据给出的控制系统稳定的充要条件是什么?2、 系统各在何种情况下采用相位超前校正，相位滞后校正和相位超前-滞后校正？为什么？四、 计算题(本题共4小题，每小题10分，共40分)a s +11、 设单位反馈系统的开环传递函数G (s)二 ，试确定使相位裕度等于45°的a值K s2K2、 设单位反馈系统的开环传递函数为G (s)= ，其中，无阻尼固有频率K s 2 ss( + 2g +1)①2 ①® = 90s-i，阻尼比 —0.2，试确定K为多大时系统才能稳定n3、如下图所示，其中ABCD是未加校正环节前系统的Bode图；ABEFL是加入某种串联校正环节 后系统的 Bode 图试说明它是哪种串联校正方法；写出校正环节的传递函数，指出系统哪些性 能得到改善4、设系统如图所示，试判断该系统的稳定性，并求出其稳定裕度，其中，K]=0.5 G(s)二-1五、应用题(本题共1小题，每小题10 分，共10 分)1、某一伺服机构的开环传递函数为G (s)=K7s (0.5s + 1)(0.15s +1)1)画出 Bode 图，并确定该系统的增益裕度和相位裕度以及速度误差系数；(2)设计串联滞后校正装置，使其得到增益裕度至少为15dB和相位裕度至少为45°的特性。

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、C2、 A3、 B4、 B5、 C6、 C7、 D8、 A9、 C10、 B11、 D12、 A13、 B14、 A15、 D二、填空题（本题共 6 小题，每空1 分，共10 分）1、惯性环节2、ak T/a3、 过渡时间t 最大超调osp4、 幅值穿越频率3 相位裕度YC5、 3 （1-2Z 2）1/2n6、 时域 频域三、简答题（本题共2小题，每小题5分，共10分）1 、答：线性系统稳定的充要条件是特征方程系数为正值, 并且由特征方程系数组成的劳思表的 第一列系数也为正值2、答：相位超前校正主要用于稳态精度已满足要求，噪声信号较小，但瞬态品质不能满足要求 的系统这是由于超前校正环节增大了相位裕度和带宽，而带宽的增大意味着调整时间的减少， 响应速度的加快，但使系统对噪声信号更加敏感相位滞后校正主要用于提高系统的稳态精度这是由于滞后校正环节高频段衰减快，即带宽减 小，从而改善系统稳态精度相位滞后-超前校正主要用于既要提高系统的稳态精度，又要改善系统的瞬态性能的系统四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）jttO + 1 1、解：系统的开环频率特性为 G （j①）= - —令 g( j®)K ® 2J(a® )2 +1 =' c =1，有：3 =1.19®=®c ® 2 cY 二 45° = 180° + arctan a® —180° a 二 0.84c2、解：Gb(s)- 1 + G(s)H (s)1 - 2 s(1 + 2s) s其开环频率特性为GK(j®)=1 - 2 j®(2 j® +1)( j®)K①2 n s3 + 23 s2 +rn 2s + K① 2D(s) = s3 + s2 +® 2s + K® 2 = 0n n n其 Routh 表如下：s3 1 ® 2ns 2 K® 2nn2g® 3 一 K® 2s1 n n 02g®ns0 ® 2K 0n根据Routh判据的充要条件可知：若该系统稳定，则Routh表第一列元素均大于0。

「2®g — K > 0 ,即\ n” c 解之得0 < K < 2®g= 36 则0vKv36为所求I K > 0 n1 + 二3、 解：它属于串联校正中的相位超前校正，其传递函数为G (s)= 一丄，校正的结果是扩C 1 + s100展了系统的带宽，提高了系统响应的快速性，使系统的稳定性得到改善4、 解：经整理化简，该系统的开环传递函数为：G (s) = (0*5 一 s)G(sI5 一 s) • 2K 2 s +1 2 s +1 s作其对数幅频，相频特性曲线如图所示由图可以看出，该系统不稳定，其相位裕度、幅值裕度分别为 丫 =一3°° K =一6dBg五、应用题(本题共1 小题，每小题10分，共10 分)1、解：其频率特性为G (je)=K7je(0.5 je +1)(0.15 je +1)则 20lg|G (je)| = 20lg7-20lge-20lg v 1 + 0.52e2 一201g、l + 0.152e2申(e) = -90° - arctan 0.5e - arctan 0.15e据此作GK(je)的Bode图，如下图中虚线所示10dbJ拟買汕15dB由其Bode可以看出，对于Gk(s)而言，其相位裕度和幅值裕度分别为Y= 4。

54〃， K = 1.85dB,g① =3.3s -1, ① =3.65s -1;cgK = lim s • G (s) = lim 7s = 7v sto k sto s(0.5s + 1)(0.15s +1)显然，Gk(s)的相位裕度和幅值裕度都不能满足要求，必须在系统中加入适当的相位滞后校正装 置，以改善系统的稳态精度设补偿角为5°，则要求校正后系统的设计相位裕度丫 = 5即,开环相频特性的相位应等于T80° +50° =-130°由Bode图确定其所对应的频率3 =ls-i选3 =1s-i为校正后系统的幅值穿越频率，即，3 C=1s-1，且选择3 c/w t=5.①=—= 0.2s -i t 5即，T=5s，选卩=10有1pT=0.02则相位滞后校正环节的频率特性为G (j® =c1 + jTw1+ jPTw1 + j 5®1 + J 50®因此，校正后系统的开环传递函数为G (s) = G (s) • G (s)=Kc K c7 1 + 5s • s(0.5s + 1)(0.15s +1) 1 + 50 s其Bode图如图中实线所示显然心45°, k ‘ 15dB。