试卷代号：1116 座位■■ 国家开放大学（中央广播电视大学）2014年春季学期“开放本科”期末考试 机电控制工程基础试题（半开卷） 2014年7月 题 号 二 三 四 五 六 总分 分数 得 分 评卷人 一、选择题（每小题5分，共15分） 1.某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为 A.单调上升 B.等幅振荡 C.衰减振荡 D.振荡发散 2.传递函数G()=表示 环节。 A.微分 B.积分 C.比例 D.滞后 3.开环函数Gx(s)对数幅频特性和对数相频特性如图1 所示，当K增大时，。 A.L(u)向上平移，p(u)不变 B.L(w)向上平移，p(w)向上平移 C.L(w)向下平移，p(w)不变 D.L(w)向下平移，p(w)向下平移 图1 507
试卷代号 1 1 1 座位号IT] 国家开放大学(中央广播电视大学 4年春季学期"开放本科"期末考试 机电控制工程基础试题(半开卷) 2014 年7 |题号 - |分数 I I I I I I I |得分|评卷人|，题{每小题 5分，共 5分} I' I 1.某二阶系统的特征根为两个纯虚根，则该系统的单位阶跃响应为 A. 上升 B. 衰减振 2. 传递 (s ) A. 微分 B. C. D. 3. 频特性 对数 特性 图1 所示，当 K增大时， A.L(ω 平移 〈ω B.L(ω 平移 科ω) 上平移 C. L< 平移 D.L( 下平移 'P ( 阳H f(..; ai '" 507
得 分 评卷人 二、判断题（共10分） 4.系统根轨迹是起始于开环零点，终止于开环极点。() 5.根据Nyquist稳定性判据的描述，如果开环是不稳定的，且有P个不稳定极点，那么闭 环稳定的条件是：当w由一c∞+∞时，Wx(jw)的轨迹应该顺时针绕（一1，j0)点P圈。 () 6.系统的稳态误差的大小仅取决于系统自身的结构与参数，和外输人无关。（) 得 分 评卷人 三、填空题（每小题3分，共30分） 7.负反馈结构的系统，其前向通道上的传递函数为G(s),反馈通道的传递函数为H(s), 则该系统的开环传递函数为G(s)H(s),闭环传递函数为」 ,误差传 递函数为」 8.一阶系统的传递函数为G(s)= 十，其时间常数为 9.若二阶系统的阻尼比为0.5，则系统的阶跃响应表现为 振荡。 10.频率特性包括 特性和 特性。 11.单位脉冲函数的拉氏变换为 5+3 12.传递函数G()=5s+2)8+2的零点为. ,极点为 2 13.某单位负反馈系统的开环传递函数为G()一：（千），则此系统在单位阶跃输人下的 稳态误差为 14.一个线性定常系统是稳定的，则其 极点均位于s平面的 半平面. 15.两个二阶系统具有相同的超调量，则这两个系统具有相同的 16系统的开环传递函数为：个则该系统有 个极点，有 条根轨迹分支。 50
|得分|评卷人| I I I 二、判断题{共 4. 轨迹 于开环零 终止 开环极 ) 5. 稳定性 果开环是 稳定 有P 么 闭 环稳定的条件是 w由一∞→∞时 )的轨迹应该顺时针绕(一 )点 P圈。 ( ) 6. 误差 大小仅取 参数 外输入无关 ( ) |得分|评卷人| I I I 三、填空题{每小题 7. 的 系 传递 反馈通道 )， 则该系统的开环传递函数为 s ) s ) ，闭环传递画数为 递函数为 8. = -s+1 9. 若二 阻尼 为0.5 振荡 ，误差传 10. 特性和 特性. 1. 位脉 s+3 12. _/_i ~"'/~_I 点为 点为 13. 反馈 开环传递 ( s s(s+2) , 稳态误差为 14. 性定 是稳定 极点均位于 s平面的 半平面. 15. 两个二 统具有相 调量 这两 16. s(s+2) 508 个极点，有 条根轨迹分支
得 分 评卷人 四、(15分) 17.已知某系统的单位阶跃响应曲线如图2所示，试确定系统的闭环传递函数。 (提示：峰值时间：，=严 h(0 2.5 图2 得分 评卷人 五、(15分)】 18.对于图3所示的系统，用劳斯稳定判据确定系统稳定时系数K的取值范围。 K(s+1) 5(s3 +4s2+25+3) 图3 得 分 评卷人 六、（共15分） 19.已知系统框图如图4所示，试求 (1)系统的特征参数（阻尼比和无阻尼自振荡角频率）； (2)简要评价该系统的动态性能（主要包括超调量及调节时间）。 r(t)+ 16 v(t) s(s+1) 图4 509
四、(1 5分} 17. 线如 图2 环传递 (提示 ωn h( 2.5 2 o 2 |得分|评卷人| I I I 五、(1 5分} 18. 图3 的 系 斯稳定判据确定 稳定 数K 范 围 U K(s + I) S(S3 +4s2 +2s+3) +~• |得分|评卷人| I I I 六、{共 19. 图4 试求 (1)系统的特征参数〈阻尼比和元阻尼自振荡角频率) ; (2) 评价 动态 要包括 节时 坐~ 16 I ;v(t~ s(s +l) y --. 509
试卷代号：1116 国家开放大学（中央广播电视大学）2014年春季学期“开放本科”期末考试 机电控制工程基础试题答案及评分标准（半开卷） (供参考) 2014年7月 一、选择题（每小题5分，共15分） 1.B 2.B 3.A 二、判断题（共10分） 4.错误 (3分) 5.错误 (3分) 6.错误 (4分) 三、填空题（每空3分，共30分）】 G(s) 1 7.1+G(s)H( 1+G(s)H(s) 8.1 9.衰减 10.幅频 相频 11.1 12.-3；0,-2,-0.25 13.0 14.闭环 左 15.阻尼比 16.22 四、(15分) 17.解：系统闭环传递函数形式应为 Kow.i (s)=g2+26w.s+u (4分) 510
试卷代号 1 1 国家开放大学(中央广播电视大学 2 0 4年春季学期"开放本科"期末考试 机电控制工程基础试题答案及评分标准〈半开卷) (供参考〉 2014 年7 一、选择题{每小题 5分，共 5分) I. B 2.B 3.A 二、判断题{共 4. 误(3 5. 误(3 6. 误(4 三、填空题{每空3分，共 0分} 7 . l+G(s)H(s) G ( s )1 l+G(s)H(s) 8.1 9. 衰减 10. 相频 11. 1 12. -3 ; 一2 一0.25 13.0 14. 15. 阻尼 16.2 2 四、(1 17. 环传递 v 2 ( s ) .n. S2 510 (4
由阶跃响应曲线有： h(o)=lin(s)R(s)=lms(s)·是=K。=2 (3分) t= @.-g 2 (4分) 0%=e1-25,-2=25% 2 「=0.404 联立求解得 (2分) wn=1.717 所以有 2×1.717 5.9 (s)=g2+2X0.404X1.7175+1.717=,2+1.395+2.95 (2分) 五、(15分) 18.解： 1 2 K K+3 S 5-K K 4 K2+14K-15 K-5 K (5分) 闭环稳定的充要条件是： 5>0,Kt-15>0,K>0 K-5 (5分) 由此解得0<K<1。 (5分) 六、(15分) 19.解： （(1)w,=4,3=君 (10分) (2)欠阻尼，振荡幅度大，衰诚缓慢 (5分) 511
由阶跃响应曲线有 h( =limsφ(s)R(s) = lims = K lt 111%= ./17" 时叫 所以有 2X l. 71725.9 φω= =一一一一一 s2+2XO. 404X l. 717s+ 1. 7172 S2+ 1. 39s+2. 95 (3 (4 (2 (2 五、{I 18. S4 1 2 K S3 4 K+3 S2 5-K K 4 Sl K 2+14K-15 K-5 SO K (5 闭环稳定的充要条件是: 5-K K 2+14K-15 - 4£°>0 , £- 'i-=s -->O ,K>O 由此解得 六、{I 19. (lM=4 ,52÷ (2) 阻尼 振荡 度大 衰减 (5 (5 (1 (5 511