2009年《机械控制工程》考试试卷A卷

一. 填空题(每小题2.5分，共25分)

1．对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、和。

2．按系统有无反馈，通常可将控制系统分为和。

3．在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有、等。

4．反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统的程度。

5．一阶系统

1

1

Ts

的单位阶跃响应的表达是。

6．有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和。

7．频率响应是线性定常系统对输入的稳态响应。

8．稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与的类型有关。

9．脉冲信号可以用来反映系统的。

10. 阶跃信号的拉氏变换是。

二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）

炉温控制系统

图1 炉温控制结构图

试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。

三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分）

图2

四、求拉氏变换与反变换 (10分)

1． 求[0.5]t

te - （5分）

2． 求1

3[](1)(2)

s

s s -++ （5分）

R

u 0

u i

L C u 0u i (a)

(b)

(c)

五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分）

图3

六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分)

3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。

1.0

x 0

图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线

图4

七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1

510

+=

s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分）

八、设有如图5所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k值的取值范围（10分）。

)

()

X s

1

Ts+

图5