机械工程控制基础试卷及答案.doc
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一、填空题（每空1分,共20分）
1.对控制系统的基本要求是系统的稳定性、响应的快速性、响应的准确性。
2.已知f(t)=t+1,对其进行拉氏变换L[f(t)]=1/s2+1/s或者（1+s）/s2。
3.二阶系统的极点分别为s1=?0.5,s2=?4,系统增益为2,则其传递函数G(S)=2/(s+0.5)(s+_4)
4.零频幅值A(0)表示当频率接近于零时,闭环系统输出的幅值与输入幅值之比。
5、工程控制论实质上是研究工程技术中广义系统的动力学问题,机械工程控制就是研究系统、输入、输出三者之间的动态关系。
6、系统的频率特性求取有三种方法:根据系统响应求取、用试验方法求取和将传递函数中的s换为jw来求取。
8、微分环节的控制作用主要有使输出提前、增加系统的阻尼、强化噪声。
9、二阶系统的传递函数为,其中为系统的无阻尼固有频率,当时为欠阻尼系统。在阻尼比ξ0.707时,幅频特性出现峰值,称谐振峰值,此时的频率称谐振频率ωr＝。
10、一般称能够用相同形式的数学模型来描述的物理系统成为相似系统。
11.对自动控制系统按照输出变化规律分为自动调节系统、随动系统、程序控制系统。
12.对积分环节而言,其相频特性∠G(jw)=-900。
二、名词解释（每个4分,共20分）
1.闭环系统:当一个系统以所需的方框图表示而存在反馈回路时,称之为闭环系统。
2、系统稳定性：指系统在干扰作用下偏离平衡位置,当干扰撤除后,系统自动回到平衡位置的能力。
3.频率特性:对于线性定常系统,若输入为谐波信号,那么稳态输出一定是同频率的谐波信号,输出输入的幅值之比及输出输入相位之差统称为频率特性。
4、传递函数：在外界作用系统前,输入、输出的初始条件为零时,线性定常系统、环节或元件的输出x0(t)的Laplace变换X0(S)与输入xi(t)的Laplace变换Xi(S)之比,称为该系统、环节或元件的传递函数G(S)
5、系统:由相互联系、相互作用的若干部分构成,而且有一定的目的或一定运动规律的一个整体,称为系统。
三、分析题（每题6分,共12分）
1.分析人骑自行车的过程中,如何利用信息的传输,并利用信息的反馈,以达到自行车平衡的。（要求绘出原理方框图）
分析人骑自行车的过程中,如何利用信息的传输,并利用信息的反馈,以达到自行车平衡的。
解：人骑自行车时,总是希望具有一定的理想状态（比如速度、方向、安全等）,人脑根据这个理想状态指挥四肢动作,使自行车按预定的状态运动,此时,路面的状况等因素会对自行车的实际状态产生影响,使自行车偏离理想状态,人的感觉器官感觉自行车的状态,并将此信息返回到大脑,大脑根据实际状态与理想状态的偏差调整四肢动作,如此循环往复。其信息流动与反馈过程可用下图表示。
理想状态
理想状态
运动系统
自行车
感觉器官
大脑
实际状态
干扰
+
-
2.若系统传递函数方框图如图所示,求（1）以R(S)为输入,当N(S)＝0时,分别以C(S),Y(S)为输出的闭环传递函数；(2)以N(S)为输入,当R(S)＝0时,分别以C(S),Y(S)为输出的闭环传递函数；(3)比较以上各传递函数的分母,从中可以得出什么结论。
(1)以R(S)为输入,当N(S)＝0时,C(S),Y(S)为输出的闭环传递函数；
(2)以N(S)为输入,当R(S)＝0时,以C(S)为输出的闭环传递函数；
从上可知:对于同一个闭环系统,当输入的取法不同时,前向通道的传递函数不同,反馈回路的传递函数不同,系统的传递函数也不同,但系统的传递函数分母不变,这是因为分母反映了系统固有特性,而与外界无关。
四、计算题（每题10分,共30分）
1、求图所示两系统的传递函数,其中xi(t)、ui为输入,xo(t)、uo为输出。(写出具体过程)
解:图a中系统,可以得到动力学方程为:
图b中,设i为电网络的电流,可得方程为:
作Laplace变换,得,
UO(S)=