机械工程控制基础第1阶段测试题

江南大学现代远程教育 第一阶段测试卷

考试科目:《机械工程控制基础》（第一章、第二章）（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、某系统的微分方程为 )()()()(3t x t x t x t x i o o o =+- 则它是（ ）。

A 、线性定常系统

B 、线性系统

C 、非线性系统

D 、非线性时变系统

2、开环系统的控制信号取决于（ ）。

A 、系统的实际输出

B 、系统的实际输出与理想输出之差

C 、输入与输出之差

D 、输入

3、机械工程控制论的研究对象是（ ）。

A 、机床主传动系统的控制论问题

B 、高精度加工机床的控制论问题

C 、自动控制机床的控制论问题

D 、机械工程领域中的控制论问题

4、对于控制系统，反馈一定存在与于（ ）。

A 、开环系统

B 、线性定常系统

C 、闭环系统

D 、线性时变系统

5、闭环系统的特点是系统中存在（ ）。

A 、执行环节

B 、运算放大环节

C 、反馈环节

D 、比例环节

6、开环控制系统的特点是（ ）。

A 、不能实行计算机控制

B 、存在信息反馈

C 、容易引起不稳定

D 、结构简单，成本低

7、线性定常系统的微分方程为

)(4)(3)(2)(t x t x t x t x i o o o =+'+''则该系统极点为（ ）。 A 、

;21;2121j s j s --=+-= B 、;2;221j s j s -=+= C 、0;2;2321=-=+=s j s j s D 、以上都对

8、系统数学模型是指（ ）的数学表达式。

A 、输入信号

B 、输出信号

C、系统的动态特性

D、系统的特征方程

9、系统传递函数为 G(s)=2 / (2s2+3s+1)，则系统放大系数为（）。

A、0.5

B、1

C、2

D、无法确定

10、下图所属环节为（）。

A、微分环节

B、积分环节

C、导前环节

D、惯性环节

11、以下传递函数属于振荡环节的是（）。

A、G(s)=(2s+1) / (s2+3s+2)

B、G(s)=1 / (s2+3s+2)

C、G(s)=1 / (s2+s+1)

D、G(s)=(2s+1) / (s2+s+1)

12、以下关于信息的说法正确的是（）。

A、不确定性越小的事件信息量越大

B、不确定性越大的事件信息量越大

C、越大的事件信息量越大

D、越小的事件信息量越大

13、某传递函数 G(s)=K1+K2(1/s)+K3s，则它是由（）组成的。

A、比例环节

B、微分环节

C、惯性环节

D、PID环节

14、以下关于系统数学模型说法正确的是（）。

A、只有线性系统才能用数学模型表示

B、所有系统都可用精确的数学模型表示

C、建立系统数学模型只能用分析法

D、同一系统可以用不同形式的数学模型进行表示

15、在下列系统或过程中不存在反馈的有（）。

A、抽水马桶

B、电饭煲

C、并联的电灯

D、教学过程

二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）

1、自动控制系统按元件的静态特性分类，可分为：_____________和_____________。

2、 、 和准确性是对自动控制系统性能的基本要求。

3、线性系统符合叠加原理,线性系统初始条件为零时,几个输入信号同时作用在系统上所产生的输出信号等于 的和。

4、用时域法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是________。

5、当二阶系统的特征方程的两根为_____________________________时,系统称为临界阻尼系统；两根为_____________________________时，系统称为欠阻尼二阶系统；两根为_____________________________时，系统称为过阻尼二阶系统。

6、一阶系统1 /(Ts+1)的单位阶跃响应为 。

三、简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)

1、控制系统中常用的典型信号有哪些？

2、定值控制系统、伺服系统和程序控制系统各有什么特点？

四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）

1、下图所示系统中，m 1、m 2是质量，k 为弹簧的弹性系数，摩擦力为零，f （t ）为外力，x 1（t ）、x 2（t ）位移。求系统的微分方程、动态框图和传递函数 X 2（s ）/F （s ）。

2、若某线性定常系统在单位阶跃输入作用下，其输出为t t e e

t y --+-=21)(2。试求系统的传

递函数。

3、系统如图所示，求C （s ）/R （s ）。

4、求下图所示机械系统的微分方程。图中M 为输入转矩，C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。

五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）

下图为恒温箱的温度自动控制系统，当恒温箱温度变化时，试述系统的调节过程，画出系统的原理方框图，指出系统属于哪一种类型？ 电压放

大器

功率放大器电机减速器

热电偶

电阻丝调压器

～220

ΔU ＝Ur -Uf

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、C

2、D

3、D

4、C

5、C

6、D

7、A

8、C

9、B 10、D

11、C 12、B 13、D 14、D 15、C

二、填空题（本题共6小题，每空1分，共10分）

1、线性控制系统 非线性控制系统

2、稳定性 快速性

3、各输入信号单独作用时所产生的输出信号

4、单位阶跃信号

5、两相等的负实数根 两共轭复数根 两不相等的负实数根

6、 t/T e -1y(t)－

三、简答题(本题共2小题，每小题5分，共10分)

1、答：单位阶跃函数、单位斜坡（速度）函数、单位加速度（抛物线）函数、单位脉冲函数和正弦函数。

2、答：定值控制系统的输入量是恒值，不变。伺服系统的输入量是变化的，却变化规律是未知的。程序控制系统的输入量是变化的，变化规律是已知的。各种系统都要求被控量与输入量一致，误差在允许范围内。

四、计算题（本题共4小题，每小题10分，共40分）

1、解：微分方程是???=-=-+2

2211112)()()(x m x x k x m x x k t f 取拉普拉斯变换,得 2112121222)]()([)()()]()([)(s m s X s X k s F s X s X s X s m k s X -+=-=

化简框图时可按虚线移动分支点。也可用梅森公式，一条前向通路，2个回路。

)

()()(2122122km km s m m s k s F s X ++=

2、解：由传递函数的定义有

23262)(/)(12211)(1)(22++++=∴

+++-==s s s s s X s Y s s s s Y s s X i i

3、解：由图可得

3432123214314321323214314321123214314321)()(23214314324

21431432114314

32143143H G G G G H G G H G G G G G G H H G G H G G G G G G H G G H G G G G G G s R s C H G G H G G G G G G H H G G G G G H G G G G G H G G G G ++-=?+-?++-?=+-=?-?+-?

-4、解：设系统输入为M(即M(t))，输出为θ(即θ(t))，分别对圆盘和质块进行动力学分析，

列写动力学方程如下：?

??+=--++=x c x m x R k x R Rk C J M m )()(θθθθ 消除中间变量x ，即可得到系统动力学方程

kM M c M m C cR k kJ c C km R cJ mC mJ m

m m ++=+++++++ θθθθ)()()(22)4(

五、应用题（本题共1小题，每小题10分，共10分）

解：当恒温箱温度低于（高于）设定温度值时，则有Uf<Ur （Uf>Ur ），差值ΔU>0(ΔU<0)，经过电压放大器和功率放大器的信号放大后，驱动直流电机M 正转（反转），经减速器后，驱动调压器的输出电压升高（降低），从而驱使电加热丝的发热量提高（降低）。当恒温箱温度和设定值温度相等时，调节运动停止。该系统是定值控制系统。 减速器

调压器恒温箱

控制电机电压、功率放

大器热电偶设定温度

值ΔU

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