河南科技大学考研803机械控制工程基础2015年真题及答案.doc

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1、河南科技大学2015年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目代码：803考试科目名称：机械控制工程基础一、（30分）填空题，每空2分1.自动控制系统按有无反馈来分类可分为：开环和闭环。2.对自动控制系统的三个基本要求是稳定、准确、与快速。3.在零初始条件时，输出拉氏变换与输入拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的传递函数。4.控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。5.频率响应是系统对正弦输入的稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。6.系统渐近稳定的充分必要条件是闭环控制系统传递函数的__

2、_特征方程的根____都具有___负实部___。二、（10分）1-5.ACABD三、（12分）如Error!Referencesourcenotfound.所示的机械系统，求该系统的传递函数。图1解：（4分）拉氏变换，并将参数带入得：（4分）消去后得到传递函数（4分）四、（12分）汽车主动悬挂系统控制原理图如Error!Referencesourcenotfound.所示。为路面颠簸，为车身垂直位移。求传递函数。图2解：添加辅助变量a，则（方法不限6分）消去中间变量a，得到（2分）整理后得到传递函数（4分）

3、一、（12分）为了治疗哮喘，需要通过静脉输液的方式，按照一定的速度将茶碱输入体内。控制茶碱在血液中的浓度非常重要，浓度低了药效不明显，浓度高了会产生毒副作用。假设血液中药物浓度为（单位：毫克/升），药物的输液速度为（单位：毫克/小时）。则药物浓度和输液速度的关系为其中，、是常数系数。(1).求输液速度为常数时，药物浓度变化曲线；(2).多长时间药物能够达到所需浓度的95%？(3).若升、，那么为了保持血液中12毫克/升的药物浓度，输液速度应该是多少？解：传递函数为当时，解得（6分）时，浓度达到稳态值的95%

4、（2分）毫克/小时（4分）二、（12分）系统如Error!Referencesourcenotfound.所示，为输入，为扰动。请设计合适的系数、满足(1).单位阶跃扰动产生的稳态误差为-0.(2).单位斜坡输入对应的稳态误差为0.003。图3解：扰动对偏差的传递函数则单位阶跃时的稳态误差当时，解得（6分）输入对偏差的传递函数则单位斜坡时的稳态误差当时，解得（6分）一、（18分）已知某机械手传递函数为，请(1).绘制Bode图；(2).大致估计此机械手在哪个频率上会发生谐振。解：增益（2分）一阶惯性环节转折

5、频率为1（2分）二阶微分环节转制频率为10，阻尼比为0.1（4分）二阶震荡环节转折频率为100，阻尼比为0.3（4分）绘图（4分）谐振频率100rad/s（2分）一、（12分）单位负反馈系统的开环传递函数，使用Routh判据求使系统稳定的K值范围闭环传递函数（4分）（6分）稳定范围（2分）二、（12分）已知某闭环控制系统如Error!Referencesourcenotfound.所示，请(1).求开环频率特性；(2).绘制开环Nyquist图；(3).分析K对系统稳定性的影响；图4解：频率特性（4分）绘图

6、（4分）K较小时，曲线收缩，不包围（-1，j0）点，系统稳定。（4分）一、（12分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为，当时的开环Nyquist图如Error!Referencesourcenotfound.所示(1).系统是否稳定；(2).K如何变化会使系统稳定性变差；图5解：开环系统有2个不稳定极点，P=2（2分）曲线逆时针包围（-1，j0）点2圈，N=2（2分）闭环系统的不稳定极点个数Z=P-N=2-2=0（2分）系统稳定（2分）K减小，曲线收缩，不包围（-1，j0）点，系统变得不稳定（4分）二、（

7、8分）已知某单位负反馈系统的开环传递函数为。当时，对应Bode图如Error!Referencesourcenotfound.所示，从图上估计：(1).幅值裕量和相位裕量；(2).变到多少时不稳定；图6解：幅值裕量20dB（2分）相位裕量90°（2分）K再增加10倍，幅值裕量减小到0，系统不稳定。（4分）