机械控制工程基础试卷及答案5套.docx

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1、考试科目：机械控制工程基础考试时间：100分钟试卷总分：败分考试形式：团卷题号二三四五六七总分得分评卷教师一、选择题(每小题3分，总计15分)f1.下面(D)选项不是对控制系统的基本要求。NA.准确性B.稳定性C.快速性D.收敛性2 .系统的微分方程为名口+2x*)=4x,),在输入信号N=Mf)的作用下,at系统的响应为(B)。A.4/B.4/2/C.l-4e2fD.l-4e213 .单位反馈系统开环传递函数为G(三)=S(s+4)M+2,s+4)在信号七二f的姓与作用下，系统的稳态误差为(C)。A.ess=0.1B.ess=0.4C.ess=1.6D.ess=2.5纭4.已知系统的传递函数

2、为一,其幅频特性为（八）os(Ts+l)wyT2w2+1vv2(Tw+1)w(T2w2+1)vvCTw+l)5 .已知系统的奈奎斯特曲线如图，要满足闭环系统稳定，则开环传递函数极点分布在S平面右边的极点数为(C)O系(部)：出题教师:系(部)主任:二、(10分)已知系统方框图如图所示，利用方框图化简方法求出闭环传递函数筌(要求：写出化简方框图的主要步骤)1+G1G2H1+G2G3H2G1G2G3三、(15分)位置随动系统方框图如图，要求系统单位阶跃响应的最大超调量5%,求(1)系统的阻尼比3(2)求微分反馈的时间常数；(3)当满足2%误差时，系统是否能在5秒内达到稳态？解：(1)MP=匹=0.

3、054=0.69G(三)=三52+(201000)5+I(XX)叼=师=3L6,i4s2wll=l+50r4(3)ts=0.185能在5秒内达到稳态。Jwrt四、(15分)某伺服电动机调速系统方框图如图所示，如果调速系数吊=20,测速反馈系数七=1,(1)求扰动力矩单独作用下的传递函数的；(2)求当输入力矩为(N,扰动力矩=t时，系统的稳态误差。(2)令(Z)=0,Xi=4I型系统，4=令占=O,TV(三)=41. 1Ty4-1r-1-1=hmsFC=Iim=mS=O-I20S=OS(T+D+K20S(TS+1)c=e.+e=0SSSW卬】五、（15分）已知系统方框图如图所示，求：（1）满足闭

4、环系统稳定的K值范围；（10）（2）当给定单位斜坡输入时，求k=50时-，系统的稳态误差。（5分）解：（1）闭环传递函数为G（S） =&(s + 2)(s + 3)s(s2 -1) + k(s + 2)(5 + 3)闭环特征方程为：$3+62+（5k-l）s+6k=0劳斯数列：5k-6k l , 解得：k1.4O53152kJ5忆-7506k（2）单位反馈系统的开环传递函数为：gh=%（s+2）（$+3）=62（%+1）（1+1）5（52-1）5（52-1）一型系统ess=lk=l300六、（10分）已知某机器人关节控制系统方框图如下图所示，试在所给的对数坐标中绘出系统开环对数幅频特性图（给出

5、必要的计算过程）。Bode diagram6(40200-20-40-60 ffiPA3)7l开环传递函数为100100j(0.55+1)(?+4j+100)=0.2-20Ig0.4=7七、（20分）己知某系统开环伯德图如图所示：（1）求出该系统开环传递函数；（7分）（2）在图中标出剪切频率牝，相位穿越频率%,相位裕量人牡）和幅值裕量9SB）,并读出或计算出各自的值；（6分）（3）设计相位超前校正环节，使得相位裕量大于30度。（7分）60Bode Diagram-270 , W1-45-90135180BaP) asecd10101102W3Frequency (rad/sec)解：（1）由题

6、知，开环对数幅频特性曲线斜率依次为-20-40f-60,故系统含比例环节、1个积分环节、2个惯性环节，开环传递函数为s(7Js+l)(%s+1)低频段过(1,38),所以20IgK=38,得K=807；=175=0.2；(=1/200=0.005,p) 3P2一 UF6sOSeUd(3)最大相位超前量以=30-9+5=26,求出系数a=Jsin=0391+smzm令 L(Wc2) = 201g80 - 20 IgWC2-20 Ig l+(0.2wc2)2 = -201g1Fw,2=25由+2=求出T=0.064,aT=0.025向G(S) =0.0645 + 10.025s+ 1考试科目:考试

7、时间:试卷总分:机械控制工程基础100分专中100分考试形式：W题号二三四五总分得分评卷教师一、选择题（每小题3分，总计15分）2.所谓反馈是将系统的（八）全部或部分返送回系统的（八）端，并与输入信号共同作用于系统的过程。A.输出，输入B.输入，输出C.输出，输出D.输入，输入2 .系统的传递函数为G（三）=（O.ME），则极点是9。A.sl=O,s2=10B.sl=0,s2=-10C.sl=-5,s2=-2D.sl=5,s2=23 .系统在单位阶跃输入xi(t)=l的作用下，阶跃响应为Z(D=5则系统的传递函数为(B )。A. B.C.5-105 + 104.已知系统的传递函数为s(7 +

8、l)A. 卜 b. k Qvv(Tw+l) w2(Tw+l)5s D.0.k + l5 + 10二,其幅频特性为（D）。w(T2w2 +1)D. /vvT2w2 +15.已知系统的奈奎斯特曲线如图，要满足闭环系统稳定，则开环传递函数极点分布在S平面右边的极点数为（C）D. P=3二、（10分）己知系统方框图如图所示，利用方框图化简规则求出闭环传递函数筌斗。（要求：写出化简方框图的步骤）GG+G3解：(三)=-1+G2H2+G3H1+G1G2W1开环增益k；(3)求满足2%误差的响应时间tsoq(s)k%(s)-s(心+1)*k&H解：(1)G(三)=,=：,s+Z521.A2TTMP=e*=0

9、24=0.45叱=2.2,A:=2.44(2)(=4s,专叫,四、(15分)系统方框图如图所示，在七=，的稳态误差。Is2N(三)5一？I书不IIa(O.25o|,2_&Nrj“1OWN=K=Ia)的作用下，求系统)三、(15分)角度随动系统如图所示，其中伺服电机的时间常数为T=0.5s,系统单位阶跃响应的最大超调量Mp=20%,求(1)系统的阻尼比乙(2)求解：(I)令扰动输入为OGk(三)=卜5(0.255+1)(0.255+1)I型系统，单位速度输入，%i=1=2K0.5令给定输入为O1s+2S(0.25s+1).(s+4)(s+2).1.=IlmS-L=Iim=-4a。sJd2STO5

10、(0.255+1)(5+4)+2S(0.25s+l)(s+4)（3） %=%j+%r=-2（2分）五、（15分）单位反馈系统如图所示，其中wn=9（rads）,=0.2,求：（1）满足闭环系统稳定的k值范围；（2）在满足提问（1）的条件下，再次确定k的取值范围，使得该系统在Xi=t的输入下，稳态误差ess0.80Xi（三）+k-Xo（s）F_M=+艾s+l）-*解：(1)闭环传递函数为G(三)=-?/+24叱/+吗2$+&%2带入Wn=9(rads),=0.2,闭环特征方程为：533.6.y2+8Lv+81A:=0劳斯数列：-181s?3.68M,角不得：0k3.6Sl81-22.5k0s81

11、Z(2)单位速度输入，I型系统，G=:0.8,k1.25K(3)1.25左3.6六、（10分）最小相位系统的对数幅频特性曲线如图所示，求该系统的开环传递函数。（请给出求解过程）Ioo(IS+1)10S(O. Is+ 1)(0.0 Is+ 1)G(三)=一5W+15+n七、(20分)已知单位负反馈系统开环传递函数为G(三)(1)画出对数幅频特性图；(给出求解过程)(2)在bode图中标出剪切频率吗，相位穿越频率%,相位裕量八牝)和幅值裕量KKdB),并通过读图或计算写出这4个指标的具体值，判断闭环系统的稳定性。c=0fr=370,g=30,kg(dB)=20r=18Oo+(WP=180-90-4

12、5-5=40Wf+100=20。I-Sin夕,”a=0.5l+sin1.(%2)=20Ig而20-201gwf2-201g+(OAwc2)2=-3%=12%二册r=oi2C(、0.12S+1G(三)=r0.065+1PhaSeZdegMagnitude/dB题号一二三四五六七总分得分评卷教师闭卷一、选择题（每小题3分，总计15分）1、考试时间: 试卷总分: 考试形式:2、2已知象函数户G） = *-(5-5)2 ,其原函数为（C ） O考试科目：机电系统控制基础IOo分钟100分正弦函数SinGZ的拉氏变换为（八）。AsB.,$,C.A,s+s+s+s-A.2+te5*B.t-2e-5tC.2

13、-te5tD.2-te5t3、系统的传递函数G（S） =10(25 + 1)(55 + 1)(0.15 + 1)(0.25 + 1),其零点是（D）。4、A. si =-0.1, S2=-0.2 B.sl=-2, s2=-5 C.sl=2, s2=5 D. s=-0.5, S2=-0.2I型系统开环增益为K,系统在单位速度信号作用下的稳态误差ess为(B) o5、A.0 B. 1/K C. 1/ (1+K)D.8积分环节的对数幅频特性的值为(D)。A.- B.卬 C. -201g WD. 201g Wvv二、（10分）利用方框图化简求系统的传递函数学斗（写出化简步骤）。A jS）解:(S)=1 +G1H1+G2H2三、(20分)控制系统方框图如图所示，若系统单位阶跃响应的最大超调量Mp=20%,调整时间人1.5s(A=5%),试确定K与工的值。解：由系统方框图可以求得系统的闭环传递函数为K