机械工程控制基础第3阶段测试题

江南大学现代远程教育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、已知单位反馈系统传递函数G(s)=(s+2)/[s(s-2)(s-7)]，则该系统（）。A、稳定B、不稳定C、临界稳定D、无法判断2、已知开环稳定的系统，其开环频率特性图Nyquist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3、设系统的传递函数为G(s)=(2s2+3s+3)/(s3+2s2+s+K)，则此系统稳定的K值范围为（）。A、K0B、K0C、2K0D、20K04、已知系统的相位裕度为45o，则（）。A、系统稳定B、系统不稳定C、当幅值裕度大于0分贝时，系统稳定D、当幅值裕度小于或等于0分贝时，系统稳定5、对于二阶系统，阻尼比越大则（）。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6、一个系统开环增益越大,则（）。A、相对稳定性越小,稳定误差越小B、相对稳定性越大,稳定误差越大C、相对稳定性越小,稳定误差越大D、相对稳定性越大,稳定误差越小7、关于相位超前校正的作用和特点的说法错误的是（）。A、增加系统稳定性B、加大了带宽C、降低系统稳态精度D、加快系统响应速度8、以下校正方案不属于串联校正的是（）。A、增益调整B、相位超前校正C、相位滞后校正D、顺馈校正9、增大系统开环增益可以（）。A、提高系统相对稳定性B、降低系统相对稳定性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10、以下网络可以作为（）。A、P校正B、PI校正C、PD校正D、PID校正11、如图所示，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，则系统采用了（）校正。A、增益调整B、相位超前C、相位滞后D、相位滞后超前12、下图所示的网络可以作为（）装置。A、PID校正B、相位超前校正C、相位滞后矫正D、相位滞后-超前校正13、关于开环传递函数GK（s）、闭环传递函数GB（s）和辅助函数F（s）=1+GK（s）三者之间的关系为（）。A、三者的零点相同B、GB（s）的极点与F（s）=1+GK（s）的零点相同C、GB（s）的极点与F（s）=1+GK（s）的极点相同D、GB（s）的零点与F（s）=1+GK（s）的极点相同14、关于顺馈校正说法正确的是（）。A、提高系统稳定性B、降低系统稳定性C、对系统稳定性无影响D、系统稳定性取决于是否引入干扰15、以下环节中可以作为相位校正超前环节的是（）。A、Gc(s)=(2s+1)/(s+1)B、Gc(s)=3*[(2s+1)/(3s+1)]C、Gc(s)=(s+1)/(2s+1)D、Gc(s)=3*[(s+1)/(2s+1)]二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）1、由于实际系统往往存在非线性，因此，系统的动力学往往是建立在_____线性化的基础之上的。2、Routh判据指出，Routh表中第一列各元符号改变的次数等于系统特征方程具有__________特征根的个数。3、对数幅频特性曲线与横轴交点的频率，亦即输入与输出幅值相等时的频率，称为记为ωc。对数相频特性曲线与-180°线交点的频率，称为记为ωg。4、在ω=ωc（ωc0）时，相频特性∠GH距-180°线的相位差γ称为。当ω=ωg（ωg0）时，开环幅频特性|G(jωg)H(jωg)|的倒数—Kg，称为系统的。5、校正可以分为串联校正、和等。6、串联校正按校正环节Gc(s)的性质可分为：__、相位超前校正、相位滞后校正、___。三、简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)1、系统稳定性的定义是什么？2、试写出PID控制器的传递函数。四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、已知系统的特征方程为s4+3s3+3s2+2s+1=0，用劳思稳定判据判定系统是否稳定。2、系统的传递函数方框图如下图所示。试确定K和α取何值时，系统将维持以角频率ω=2s-1的持续振荡。3、如图所示，其中ABC是未加校正环节前系统的Bode图；GHKL是加入某种串联校正环节后的系统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，说明它对系统性能的影响。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，K1=0.512)(ssG五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）1、一液位控制系统，SM是直流伺服电动机。指出控制对象、控制元件、被控变量、扰动量和参考输入，绘出系统的元件框图。K1Xi(s)+-122ssXo(s)G(s)+-Xi(s)+-Xo(s)12)1(23ssssK出水进水附：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、B2、B3、C4、C5、B6、A7、C8、D9、B10、D11、B12、C13、B14、C15、A二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）1、小偏差2、正实部3、剪切频率、幅值穿越频率、幅值交界频率（三个中任意一个）相位穿越频率、相位交界频率（两个中任意一个）4、相位裕度幅值裕度、增益裕度（两个中任意一个）5、反馈校正顺馈校正6、增益调整相位滞后-超前校正三、简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)1、答：若系统在初始状态的影响下，由它所引起的系统的时间响应随着时间的推移，逐渐衰减并趋向于零（即回到平衡位置），则称该系统为稳定的。2、答：PID控制器的传递函数为G(s)=Kp[1+(1/Tis)+Tds]。四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）1、解：17513702313101234sssss劳思表第一列元素均为正数，故系统稳定。2、解：由已知条件知，系统一定存在一对共轭虚根，22,1js。由方框图得，系统的特征方程为0)1()2(23KsKss，列出Routh表如下：0101)2(1210123KsKKsKsKs显然，只有当Routh表中s1行的元素全为0时，该特征方程才会有一对共轭纯虚根。令01)2(KK，而其辅助方程为0)1(2Ks解得一对共轭虚根212,1jKjs联立方程21K和01)2(KK解得K=2α=0.753、解：它属于串联校正中的相位滞后校正，其传递函数可根据ABC及GHKL直接写出013.011)(sssGc，校正的结果使系统的幅值穿越频率ωc降低为c'，减少了系统的带宽，使系统的响应快速性下降，但是，可以通过增大低频段的增益，提高系统的稳态精度；同时，通过利用其高频段的锐减特性，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：)1)(21(211212)5.0(12)()5.0()(ssssssssGssGK其开环频率特性为)1)(12(21)(jjjjGK作其对数幅频，相频特性曲线如图所示。由图可以看出，该系统稳定，其相位裕度、幅值裕度分别为dBKg312五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）1、解：控制对象是水箱。控制元件包括放大器，浮子，直流伺服电动机阀门，电位器。扰动量包括出水量和进水管压力变化等。参考输入是电位器R1的活动端电压u1。系统元件框图见下图：电位器1放大器电机阀门水箱浮子，电位器2水位期望水位