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___特征方程的根____都具有___负实部___。
二、（10分）15ACABD
三、（12分）如图1所示的机械系统，求该系统的传递函数GsX1sFs。
图1解：
M2x2M1x1
ftK2x2x1B2x2x1K2x2x1B2x2x1K1x1
B3x2B1x1
拉氏变换，并将参数带入得：
（4分）
2s25s5X2F3s5X1s26s9X13s5X2
（4分）
消去X2后得到传递函数
GsX1s
3s5
Fs2s417s344s245s
（4分）20
四、（12分）汽车主动悬挂系统控制原理图如图2所示。r为路面颠簸，x为车身垂直位移。求传递函数XsRs。
a
K1
G1s
Rs


Xs
K2
G2s
图2解：添加辅助变量a，则
第1页（共6页）
faRK2XK1G1XaK2XG2
（方法不限6分）
消去中间变量a，得到
XRK2XK1G1K2XG2（2分）
整理后得到传递函数
Xs
KG1G2
Rs1K2G2K1K2G1G2
（4分）
五、（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ct（单位：毫克升），药物的输液速度为it（单位：毫克小时）。则药物浓度和输液速度的关系为
dctitkctdtV
其中，V、k是常数系数。1求输液速度为常数IR时，药物浓度变化曲线ct；2多长时间药物能够达到所需浓度的95？
3若V06升、k007小时，那么为了保持血液中12毫克升的药物浓度，输液速度IR应该是多少？
解：
传递函数为Cs11IsVsk
当it
IR时，Cs
11IRVsks
IR11Vkssk
解得
ctIR1ektVk
（6分）
t3时，浓度达到稳态值的95（2分）k
IRVkcss060071205毫克小时（4分）
六、（12分）系统如图3所示，rt为输入，dt为扰动。请设计合适的系数K1、K2满足1单位阶跃扰动产生的稳态误差为00000122单位斜坡输入对应的稳态误差为0003。
Ds
RsEsK1s2


s3

K2
Cs
ss4
图3解：
K2
r