電大《機電控制工程基礎(chǔ)》期末復(fù)習(xí)模擬試題考試題庫資料小抄 (一)

機電控制工程基礎(chǔ)模擬試題

一、填空（每小題3分，共15分）

1.有些系統(tǒng)中，將開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為一一。

2.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是一一。

3.如果系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復(fù)到原來的工作

狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是----系統(tǒng)。

4.控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)，可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個過程。瞬態(tài)過程是指系統(tǒng)從一

到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程；穩(wěn)態(tài)過程是指時間t趨于一一時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。

5,如果在系統(tǒng)中只有離散信號而沒有連續(xù)信號，則稱此系統(tǒng)為一一系統(tǒng)，其輸入、輸

出關(guān)系常用差分方程來描述。

二、單項選擇（每小題3分，共15分）

L已知尸（$）=舄方，其原函數(shù)的終值△2=（）。

A.0B.o?

C.1D.3

2.傳遞函數(shù)X（s）?表示了一個（

)°

A.時滯環(huán)節(jié)

B.振蕩環(huán)節(jié)

C.微分環(huán)節(jié)

D.慣性環(huán)節(jié)

Y（C———三

3.已知系統(tǒng)輸出的拉氏變換為S0+3n那么系統(tǒng)處于（）。

A.欠阻尼B.過阻尼

C.臨界阻尼D.無阻尼

4.脈沖函數(shù)的拉氏變換為（）。

A.0

B.co

C.常數(shù)

D.變量

5.理想微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為（）。

A.20dB/dec,通過s=l點的宜級

B.-20dB/dec,通過3=1點的直線

C.一20dB/dec,通過<*>=0點的直線

D.20dB/dec,通過3=0點的直線

三、判斷題（10分）

1.一個系統(tǒng)穩(wěn)定的充分和必要的條件是系統(tǒng)的全部特征根都具有負實部。（）（3分）

2.系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性取決于系統(tǒng)的輸出。（）（3分）

3.由Z反變換能求出采樣函數(shù)脈沖序列的表達式。（）（4分）

四、（20分）

設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù):試求單位階躍響應(yīng)的性能指標&%及

L（5%）。

五、（20分）

Xi=k(r-c)

_dr

X2=Tdl

系統(tǒng)的微分方程M

丁繆+仙=馬+馬

C=x4-n

^dni

“=7五十”

試：L寫出系統(tǒng)的拉氏變換式

2.求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)需!

六、（20分）

已知某單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為&（0=兩可及其校正前和校正后的對數(shù)幅頻

特性曲線如圖所示。

試求：

（1）畫出串聯(lián)校正環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線，并寫出傳遞函數(shù)Gc（s）

⑵寫出校正后開環(huán)傳遞函數(shù)Gc（s）?Go（s）

（3）校正后相角裕量r（wc尸？

（參考答案）

一、填空（每小題3分，共15分）

1.復(fù)合控制系統(tǒng)

2.1/s

3.穩(wěn)定

4.初始狀態(tài)8

5.離散

二、單項選擇（每小題3分，共15分）

1.C2.A3.C4.C5.A

三、判斷題（10分）

1.錯誤。（3分）

2.錯誤。（3分）

3.正確。（4分）

四、（本題20分）

解答：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

"擊

與二階傳遞函數(shù)的標準形式不含｛彳相比較，可知:次=1,2找0=1,所以

0.5,系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)，則：

5=5,1一『二挈

聽arccos§=60。

所以，單位階躍響應(yīng)的性能指標為：

=16.4%；（10分）

￡<5%）=3/gg=6s;（10分）

五、（本題20分）

解答：（1）將微分方程進行拉氐變換得：

N1（s）=HK（s）—c（s））

12（S）=TSR（S）

s73（S）+力2（。-"3（S）

(10分)

（TS+1）工4?！?力3〈$）+如（$）

C<5）=x4（s）—N（S）

上式s）=（Ts+DN（s）

C(s)_(TS+D(S+1)_K+rs____（10分）

RG)—1.K_~一<TS+l)(S4-f)+K

^(fsTTxs+T)

六、(本題20分)

(1)

L@)

-20

⑵

QOs+D+1)（10分）

(lOOi+lXO.24+1)

“s(、―、，一10Q0s+l)（5分）

⑵G,(s)?a《s)-式100s+D(o2s+l)

⑶7(5)=9(r+ig,10-tgFoo-tg-io.2=73.6，(5分)

第一章習(xí)題答案（供參考）

一、填空

1.系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端叫做O

反饋

解析：根據(jù)反饋的定義式填空。

2.有些系統(tǒng)中，將開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為o

復(fù)合控制系統(tǒng)

解析：根據(jù)定義式填空。

3.我們把輸出量直接或間接地反饋到,形成閉環(huán)參與控制的系統(tǒng)，稱

作o

輸入端閉環(huán)控制系統(tǒng)

解析：根據(jù)定義式填空。

4.控制的任務(wù)實際上就是，使不管是否存在擾動，均能使

的輸出量滿足給定值的要求。

形成控制作用的規(guī)律被控制對象

解析：根據(jù)控制的基本概念和定義式填空。

5.系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)

這樣的系統(tǒng)是系統(tǒng)。

穩(wěn)定

解析：根據(jù)穩(wěn)定系統(tǒng)的基本概念和定義式填空。

6、自動控制系統(tǒng)主要元件的特性方程式的性質(zhì)，可以分為和非線性控制系

統(tǒng)。

線性控制系統(tǒng)

解析：根據(jù)控制系統(tǒng)分類的基本概念來填空。

7、為了實現(xiàn)閉環(huán)控制，必須對量進行測量，并將測量的結(jié)果反饋到輸入端與輸

入量相減得到偏差，再由偏差產(chǎn)生直接控制作用去消除。因比，整個控制系統(tǒng)形成

一個閉合回路。我們把輸出量直接或間接地反饋到端，形成閉環(huán),參與控制的系統(tǒng)，

稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。

輸出偏差輸入

解析：根據(jù)閉環(huán)控制的基本概念和反饋的定義填空。

8、

擾動量d

V______

輸入量_輸出量_

控制器?被控制對象”

Ua

題圖

由圖中系統(tǒng)可知，輸入量直接經(jīng)過控制器作用于被控制對象，當(dāng)出現(xiàn)擾動時，沒有人為

干預(yù),輸出量________按照輸入量所期望的狀態(tài)去工作，圖中系統(tǒng)是一個控制系統(tǒng)。

1、不能開環(huán)

解析：根據(jù)開環(huán)控制的基本概念填空。

9、如果系統(tǒng)受擾動后偏離了原工作狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復(fù)到原來的工作狀態(tài),

這樣的系統(tǒng)稱為系統(tǒng),否則為系統(tǒng)。任何一個反饋控制系統(tǒng)能正常工作，

系統(tǒng)必須是的。

穩(wěn)定：不穩(wěn)定：穩(wěn)定

解析：根據(jù)穩(wěn)定系統(tǒng)的基本概念和定義式填空。

二、選擇

1.開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起的系統(tǒng)稱為0()

A復(fù)合控制系統(tǒng)；B開式控制系統(tǒng)；C閉環(huán)控制系統(tǒng)；D連續(xù)控制系統(tǒng)

答：A

解析：根據(jù)復(fù)合控制系統(tǒng)的基本概念選擇。

2.當(dāng)tf8時,閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)輸出的實際值y(8)與按參考輸入所確定的希望值先(8)

之間的差值叫。()

A微分；B差分；C穩(wěn)態(tài)誤差；D積分

答：C

解析：根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念選擇。

3.把輸出量反饋到系統(tǒng)的輸入端與輸入量相減稱為o()

A反饋；B負反饋；C穩(wěn)態(tài)差誤；D積分

答：B

解析：根據(jù)負反饋的基本概念選擇。

4.機器人手臂運動控制屬于o()

A閉環(huán)控制；B開環(huán)控制C正反饋控制D連續(xù)信號控制

答：A

解析：根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進行選擇。

5.自動售貨機控制屬于。()

A閉環(huán)控制；B開環(huán)控制C正反饋控制D連續(xù)信號控制

答：B

解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進行選擇。

三、判斷題

1.若系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)沒有控制作用，則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。

正確。

解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的定義來進行判斷。

2.火炮跟蹤系統(tǒng)屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。

錯誤。

解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進行判斷。

3.自動洗衣機屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。

錯誤。

解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進行判斷。

4.步進電機控制刀架進給機構(gòu)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。

錯誤。

解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進行判斷。

5.當(dāng)系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)有控制作用時，系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

正確。

解析：根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義來進行判斷。

第二章習(xí)題答案

一、填空

1.于函數(shù)/(1),它的拉氏變換的表達式為。

8

0

解析：根據(jù)拉氏變換的定義填空。

2.單位階躍函數(shù)對時間求導(dǎo)的結(jié)果是。

單位沖擊函數(shù)

解析；“單位階班函數(shù)對時間求導(dǎo)的結(jié)果是單位沖擊函數(shù)”是一個基本常識。

3.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是

s

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

4.單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果為

1

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

5.的拉氏變換為o

1

5+1

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

6.F[s]=---的原函數(shù)的初值/(0)=___________,終值/(8)=________

s(s+l)

0,1

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，初值定理：/(0)=lim/(z)=lim5F(5)o

f->0

終值定理：/(oo)=lim/(f)=lim才⑸/

7.已知/?)的拉氏變換為——二一，則初值/(0)=(工

(5+2)+4

0

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，初值定理：/(O)=lim/(/)=lim.yF(5)o

f->0J-kX

8.f(t)="2,sin2t的拉氏變換為o

s

(5+2)2+4

解析：根據(jù)位移性質(zhì)

若4/?(3=尸(s)，則L[e-af(t)]=F(s+a)

這個性質(zhì)表明，函數(shù)/(/)乘以后的拉氏變換等于f(t)的拉氏變換產(chǎn)(s)中的s參變

量用s+a代換。

求e”sin0Z的拉氏變換。

因為L[sin6?r]=,69

s+co

故L[e~a,sind>r]=-----------r

(s+〃)~+"

9.若L[f(t)]=F(j),則￡[e-fl7(r)]=。

F(J+a)

解析：根據(jù)位移性質(zhì)

若L[/a)]=F(S),則L[e-a;f(t)]=F(s+a)

88

證明：L[e-a,f(t)]=Je-a,f[t}e-s,dt=Jf(t)e-(s+a),dt

oo

令s+a=A

CO

則L[e-atf(t)]=Jfgdt=F[A]=F[s+a]

0

這個性質(zhì)表明，函數(shù)f(t)乘以《5后的拉氏變換等于/⑺的拉氏變換尸(S)中的S參變

量用S+。代換。

10.若L[f(t)]=F(s),則L[f(t-2)]=o

e-2sF(s)

00

解析：根據(jù)拉氏變換的延遲特性求解，L[f(t-T)]=jf(t-T)e~s,dt

0

令T=t-T9，=7+丁，力=〃7代入上式得

008

ff(Tye-s(r+T)dT=e-STjf(T)exTdT=e-STF(s)

00

這個性質(zhì)表明，時間函數(shù)f(t)的變量在時間軸位移T,其拉氏變換等于f⑴的拉氏變換F(s)

乘以指數(shù)因子

二、選擇

1.4"'的拉氏變換為()。

2

1n0.5c0.5n1

A.—B.----C.----D.一

2s5+15-12

答：B

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

2.6功的拉氏變換為()。

,1co.5,1--2$

A.—B.----C.-----D.-c

2s5+15+22

答：C

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

3.脈沖函數(shù)的拉氏變換為()o

A.0B.8

C.常數(shù)D.變量

答：C

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

4.阿=5陽，則硒)]=()。

5

A.5B.1C.0D.-

s

答：A

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

Y+3s+3

5.已知尸(s)=——」:——，其原函數(shù)的終值/?)=(),>

s(s+2)(/+2s+5)-

A.8B.0C.0.6D.0.3

答：D

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，終值定理：/(oo)=lim/(/)=limsF(s)<>

，一>005->0

/+29+3

6.已知F(s)=十J,其原函數(shù)的終值/?)=().

s(s+55+4)r-w

A.0B.8c.0.75D.3

答：C

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，終值定理：/(oo)=lim/(r)=lim5F(5)o

f—>oo

7.已知尸(S)=￡"〃3其反變換f(t)為()o

s

A.—(t-ar)B.a(t-nr)C.ate~nTI),--(t-nr)

nra

答：B

解析：首先加為整數(shù)，求了⑺的拉氏變換。

由于f(o)=尸(0)=……=(0)=0,且/皿?)二加，由拉氏變換微分性質(zhì)得

4r“川=$'”"/(川，又因力叫川=”利=利5

故

然后根據(jù)拉氏變換的延遲特性求解，Q-r)]=jf(t-T)e-s,dt

0

令T=r-r,t=T+T,d，=dT代入上式得

<x><x>

Jf(T)eS=f(T)e-sTdT=e-srF(s)

oo

因此L[(f—工)[=""初/$'向

8.已知尸(s)=—5—,其反變換f(t)為()◎

5(5+1)

A.1一"B.\+e~lC.\-e'D.e~l-1

答：C

解析：由部分分式法求解。

9./。)=小飛山2，的拉氏變換為()。

A.-3—?-2SB.——4—

5+4(5+4)+4

C.----J-D.—^―e-2j

(s+l)-+4/+4

答：C

解析：根據(jù)位移性質(zhì)

若L[/(Z)]=F(S),則L[e~a:f(t)]=F(s+a)

這個性質(zhì)表明，函數(shù)/(r)乘以后的拉氏變換等于f(t)的拉氏變換尸(s)中的s參變

量用S+。代換。

求e-"sin的拉氏變換。

因為L[smcot]=

故L[e-a,sin(ot]=------——-

(S+Q)2+02

10.圖示函數(shù)的拉氏變換為()。

a?—/

0Tt

A.B.二(一』)

Ts~as-

C.-1(1-^w)D.-^(1-^)

asTs

答：A

解析：根據(jù)典型斜坡函數(shù)以及階躍函數(shù)的拉氏變換結(jié)果和拉氏變換的延遲特性求解。

三、判斷

8

1.滿足狄利赫利條件的函數(shù)f⑴的拉普拉斯變換為尸⑶="/?)]=力，積分的

0

結(jié)果取決于參數(shù)t和s,F(s)稱為f⑴的象函數(shù)，而f⑴為F(s)的原函數(shù)。

錯誤

解析：以上定義式為定積分，積分限。和8是固定的，所以積分的結(jié)果與t無關(guān)，而只取決

于參數(shù)s,因此，它是狂數(shù)s的函數(shù)。

2.若尸⑸二一!一，貝1]/(8)=0。

5-9

錯誤

解析：根據(jù)拉氏反變換的結(jié)果進行判斷。

3./⑺的拉氏變換為F[s]=---，則/⑺為3(1一夕2，)。

s(s+2)

正確

解析：由部分分式法求解。

4.單位拋物線函數(shù)為

0/<01

=?、八，其拉普拉斯變換結(jié)果為下。

12

錯誤

解析：

根據(jù)拉普拉斯變換的定義，單位拋物線函數(shù)的拉普拉斯變換為

F[s]=L[^-t2]=Ut2e~stdt=\R<s)>0

2o2￡

5.已知/(。二1-0-2，，/⑺的拉氏變換為尸(s)=〃/?)]=4--!_

ss-2

錯誤

112

解析：應(yīng)用線性性質(zhì)，F(xiàn)(s)==----------------------=----------------o

S5+25(5+2)

第三章習(xí)題

一、填空

1.描述系統(tǒng)在運動過程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式叫做系統(tǒng)的。

數(shù)學(xué)模型

解析:根據(jù)數(shù)學(xué)模型的定義式來填空。

2.在初條件為零時,與之比稱為線

性系統(tǒng)（或元件）的傳遞函數(shù)。

輸出量的拉氏變換；輸入量的拉氏變換

解析：傳遞函數(shù)的定義式。

3.根據(jù)自動控制系統(tǒng)的特性方程式可以將其分為和非線性控制系統(tǒng)。

線性控制系統(tǒng)

解析：根據(jù)自動控制系統(tǒng)的分類的基本概念來填空。

4.數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達式，或者說是描述系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)系的

數(shù)學(xué)表達式。

瞬態(tài)特性

解析：建立數(shù)學(xué)模型的功能和作用。

5.如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,方程是的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。

線性

解析：線性系統(tǒng)的基本概念。

6.______環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是G（s）=上理一o

X⑻Ts+1

慣性

解析：慣性環(huán)節(jié)的基本定義式。

7.

R

II--------0

Ttt)

%（￡）

CTm)

O

題圖

根據(jù)以上題圖填空，RC+〃/）=/（/）

曲?。?/p>

dt

解析：根據(jù)電容電流與電壓的關(guān)系以及電路歐姆定理來解答。

8.運動方程式/她+y(f)=Kx⑺描述的是一個______________o

dt

慣性環(huán)節(jié)

解析：根據(jù)慣性環(huán)節(jié)的微分表達式來填空。

二、選擇

1.已知線性系統(tǒng)的輸入x(t)，輸出y(t),傳遞函數(shù)G(s),則正確的關(guān)系是o()

A.M/)=M)L[G(S)]B.Y($)=G(S)X(S)

C.X(s)=y(s)G(s)D.Y(s)=G(s)/X(s)

答：B

解析：根據(jù)傳遞函數(shù)的定義，G(s)=Y(s)/X(s),所以y(s)=G(s)?X(s)。

2.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是。()

A.輸山的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比B.零初始條件下，輸出與輸入之比

C.零初始條件下，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比D.無法求出

答：C

解析：傳遞函數(shù)的定義。

3.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為一?—,則該系統(tǒng)的時域原函數(shù)g(t)是____。()

s(s+1)

A.1+e-B.i-e~lC.l+e'D.\-e'

答：B

解析：根據(jù)部分分式展開，——=--——,所以一—的反變換為1-6一’。

5(5+1)S5+1S(S+1)

4.傳遞函數(shù)⑺-X(s)表示了一個___________)

A.時滯環(huán)節(jié)B.振蕩環(huán)節(jié)C,微分環(huán)節(jié)D,慣性環(huán)節(jié)

答：A

解析：時滯環(huán)節(jié)的微分方程為

其傳遞函數(shù)6(.$)=需="。

5.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為上3一；其單位階躍響應(yīng)為()

5s+1

A.\-eB.3-3e'C.5-5e'D.5+5”

答：B

解析：?階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為」3一，其階躍響應(yīng)的傳遞函數(shù)為----3----，進行部分分式

5s+1s(5s+1)

333--

分解得：---=--——,因此其反變換為3-3e5。

s(5s+l)s5+1/5

6.設(shè)有一彈簧、質(zhì)量、阻尼器機械系統(tǒng)，如圖所示，以外力f⑴為輸入量，位移y⑴為輸出

量的運動微分方程式可以對圖中系統(tǒng)進行描述，那么這個微分方程的階次是：()

A.1B.2C.3D.4

答：B

解析：彈簧振子是二階系統(tǒng)。

7.下圖所示的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)G4s)為()<,

X（s）

圖

（GM）

A.

l+G3H1+（G14-G2）G3/721+5q+（G|+G）G3H2

（G|+62）63%（G|+G2）G3

c.

I+G3//1I+G3HI+（G+G2）G?也

答：c

解析：首先要注意題目要求求出開環(huán)傳遞函數(shù)，觀察A,B,D答案都不對，因為它們的分

子上都不含“2,所以只有C符合要求。

8.以下圖形a為輸入x(t)波形，圖b為輸出y(t)波形，所描述的是一個()

ab

A.積分環(huán)節(jié)B.微分環(huán)節(jié)C.慣性環(huán)節(jié)D.時滯環(huán)節(jié)

答案：D

解析：顯然輸出比輸入之后遲后了一些，這是一個時滯環(huán)節(jié)。

三、判斷

1.數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達式。

錯誤

解析：根據(jù)數(shù)學(xué)模型的定義式來判斷。

2.如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型方程是線性的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。

正確

解析：根據(jù)線性系統(tǒng)的定義來判斷。

3.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是指初始條件不為零時，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換的

比。

錯誤

解析：一定要注意，傳遞函數(shù)是指初始條件為零時，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換的比。

4.傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性，與輸入有關(guān)。

錯誤

解析：傳遞函數(shù)的特點是與輸入無關(guān)，只與系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)。

5.對于可實現(xiàn)的物理系統(tǒng)，傳遞函數(shù)分母中s的階次必大于分子中s的階次。

正確

解析：根據(jù)傳遞函數(shù)的特點來判斷。

6.傳遞函數(shù)并不反映系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。

正確

解析；這是傳遞函數(shù)的特點。

7.不同的物理系統(tǒng)，可以有相同的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)與初始條件無關(guān)。

正確

解析：這是傳遞函數(shù)的特點。

8.比例環(huán)節(jié)(放大環(huán)節(jié))的輸出量與輸入量的關(guān)系為y(r)=a(r),K是一個變量。

錯誤

解析：根據(jù)比例環(huán)節(jié)的定義，比例環(huán)節(jié)(放大環(huán)節(jié))輸出量與輸入量的關(guān)系為

y(t)=Kx(f)

式中K—環(huán)節(jié)的放大系數(shù)(常數(shù))。

9.比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為GM翳K

正確

解析：根據(jù)比例環(huán)節(jié)的定義來判斷。

10.常見的電子放大器，齒輪減速器，杠桿等均屬于比例環(huán)節(jié)。

正確

解析：根據(jù)比例環(huán)節(jié)的實際應(yīng)用來判斷。

11.當(dāng)輸入x(t)為單位階躍信號時，輸出y(t)如圖所示，那么這個系統(tǒng)一定是一個微分環(huán)

節(jié)。

錯誤

解析：根據(jù)圖像可以看出，輸出是輸入的積分，所以這個系統(tǒng)是一個積分環(huán)節(jié)。

第四章習(xí)題答案

一、填空

1.電源突然接通，負荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)換等等，均可視為O

答案：階躍作用

解析：根據(jù)階躍信號的定義以及物理意義來填空。

2.函數(shù)6⑴可認為是在間斷點上單位階躍函數(shù)對時間的導(dǎo)數(shù)。

答案：單位脈沖

解析：這是單位脈沖函數(shù)的特點。

3.超調(diào)量是指在瞬態(tài)過程中，輸出量的_______值超過穩(wěn)態(tài)或輸入值的百分數(shù)。

答案：最大

解析：根據(jù)超調(diào)量的定義來填空。

4.過渡過程時間或調(diào)節(jié)時間ts是指_______量與穩(wěn)態(tài)值之間的偏差達到允許范圍(一般

取2%或5%)并維持在此允許范圉以內(nèi)所需的時間。

答案：輸出

解析：根據(jù)對調(diào)節(jié)時間基本概念的理解來填空。

5.3n和U這兩個參數(shù)是決定二階系統(tǒng)瞬態(tài)特性的非常重要的參數(shù)，那么可把二階系統(tǒng)的

傳遞函數(shù)寫成含有這兩個參數(shù)的標準式，即。

答案：一?

解析：二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的標準表達式是一個重要基本概念，要求記憶：

S+物/+

二、單項選擇

2

1.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為-------，其時間常數(shù)為______。()

s+0.25

A.0.25B.4C.2D.1

答：B

解析：

慣性環(huán)節(jié)的運動方程式為：

7嚕+削=心(。

傳遞函數(shù)：G(s)=型=-^一，式中了一環(huán)節(jié)的時間常數(shù)；

X(s)仆+1

2.若二階系統(tǒng)的阻尼比為0.4,則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為o()

A.等幅振蕩B.衰減振蕩C.振蕩頻率為的振蕩D.發(fā)散振蕩

答：B

解析：在(0＜。＜1)的情況下，二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)的瞬態(tài)分量為一按指數(shù)哀減的簡諧振

蕩時間函數(shù)，阻尼比越小，最大振幅越大。

3.二階系統(tǒng)的超調(diào)量6%。()

A.只與，有關(guān)B.與《無關(guān)

C.與0“和4無關(guān)C.與明和，都有關(guān)

答：A

解析：依據(jù)超調(diào)量的定義：

6%=)"")一，’3」xlOO%

y3)

n，m

對于單位階躍響應(yīng)，J%=--,^=e-^sinto//H+9)x100%

Ti-77

2

因為sin(co(ltm+。)=sin(G〃?Jl-^-----1+。)=sin(,T4-0)

=-sin(9=-71-＜2

所以^%=exlOO%

可知，超調(diào)量只是阻尼比U的函數(shù)，而與無阻尼自然頻率3n無關(guān)。

4.兩個二階系統(tǒng)的超調(diào)量5%相等，則此二系統(tǒng)具有相同的。()

A.conB.，C.KD.cod

答：B

6

解析：因為超調(diào)量5%-eX100%,超調(diào)量只是阻尼比C的函數(shù)，所以兩個二階系

統(tǒng)的超調(diào)量6%相等，則此二系統(tǒng)具有相同的，。

5.對二階欠阻尼系統(tǒng)，若保持，不變，而增大口”，則。()

A.影響超調(diào)量B.減小調(diào)節(jié)時間C.增大調(diào)節(jié)時間D.不影響調(diào)節(jié)時間

答：B

解析：超調(diào)量只是阻尼比1的函數(shù)，而與無阻尼自然頻率3n無關(guān)。調(diào)節(jié)時間的計算公式

為：

小5%)=4|"3—!Ina-：?)]。.，0<<<0.9

C叫L2」血

2

/5(2%)=-^r4-lln(l-^)l?-^-,Ov'vO.9

L2J3

可見，增大口“，則會減小調(diào)節(jié)時間。

6.某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可能是()。

B.恒

a4D.——

(s+a)(5+b)s(s+a)5+1

答：C

解析：單位斜坡函數(shù)輸入。X(s)=[

s

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為

￡(oo)=limsE(s)=lim-----------=-----------

$_>o$口+GA(S)]limsG.(5)

.6^0

在速度信號輸入情況下，。型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為無窮大，也就是說，系統(tǒng)輸出量不能跟

隨系統(tǒng)的輸入量；1型系統(tǒng)有跟蹤誤差；2型系統(tǒng)能準確的跟蹤輸入，穩(wěn)態(tài)誤差為零。因此

答案C正確。

3

7.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為一--，則該系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入作用下輸出為()o

s(s+3)

A.3(l-e-3/)B.l+e-3fC.\-e~3tD.3(1+/')

答：C

解析：因為單位脈沖函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是1,那么系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入作用下輸出的

拉氏變換為二3一，那么將二3一進行部分分式分解得二3一二上1----I--，對其進行

5(5+3)5(5+3)S(S+3)S5+3

拉氏反變換可知答案C正確。

8.系統(tǒng)的時間響應(yīng)由瞬態(tài)響應(yīng)和兩部分組成。()

A.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)B.暫態(tài)響應(yīng)C.沖激響應(yīng)D.頻率響應(yīng)

答：A

解析：根據(jù)系統(tǒng)時間響應(yīng)組成的基本定義來選擇，系統(tǒng)的時間響應(yīng)是日瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

兩部分組成。

9.系統(tǒng)受到外加作用后，系統(tǒng)從初始狀態(tài)到最終穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程稱o()

A.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)B.瞬態(tài)響應(yīng)C.沖激響應(yīng)D.頻率響應(yīng)

答：B

解析：根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)的定義來選擇答案。

10.系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)反映系統(tǒng)的。()

A.準確性B.誤差C.穩(wěn)定性和響應(yīng)的快速性D.穩(wěn)定性和誤差

答：C

解析：根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)的定義不難理解，瞬態(tài)響應(yīng)反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性及響應(yīng)的快速性；穩(wěn)態(tài)響

應(yīng)反映系統(tǒng)的準確性或穩(wěn)態(tài)誤差，因此答案C正確。

三、判斷題

1.系統(tǒng)受到外界擾動作用后，其輸出偏離平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動消失后，經(jīng)過足夠長的時間，

若系統(tǒng)又恢復(fù)到原平衡狀態(tài)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

正確

解析：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義來判斷。

2.系統(tǒng)的全部特征根都具有負實部，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。

正確

解析：系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是系統(tǒng)的全部特征根都具有負實部。

3.輸出端定義誤差是指希望輸出與實際輸出之差。

正確

解析：這是誤差的定義。

4.輸入端定義誤差是指輸入與主反饋信號之差。

正確

解析：根據(jù)誤差的定義來判斷。

5.穩(wěn)態(tài)誤差的表達式是＜=lime(t)=limE(s)。

錯誤

解析：穩(wěn)態(tài)誤差的表達式應(yīng)該是9=lime(t)=limsE(s)

5-?O

6.系統(tǒng)在外加作用的激勵下，其輸出隨時間變化的函數(shù)關(guān)系叫時間響應(yīng)。

正確

解析：這是時間響應(yīng)的定義。

7.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指系統(tǒng)受到外加作用后，時間趨于無窮人時，系統(tǒng)的輸出。

正確

解析：這是時間響應(yīng)中穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的定義。

8.電源突然接通，負荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)換等，均可視為沖激作用。因此沖激信

號是評價系統(tǒng)瞬態(tài)性能時應(yīng)用較多的一種典型信號。

錯誤

解析：電源突然接通，負荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)換等都是階躍信號作用，而不是沖激

信號作用。

9.是單位速度函數(shù)，其拉氏變換為x（s）=l，它表征的是速度均勻變化的信

2s

號。

錯誤

解析：=4產(chǎn)是單位加速度函數(shù)，其拉氏變換為XG）=],它表征的是加速度變化

253

的信號。

10.單位脈沖函數(shù)的幅值為無窮大，持續(xù)時間為零是數(shù)學(xué)上的假設(shè)，在系統(tǒng)分析中很有用處。

正確

解析：根據(jù)單位脈沖函數(shù)定義式不難理解，它的幅值為無窮大，持續(xù)時間為零，脈沖信號在

系統(tǒng)分析中有很重要的作用，我們常見的閃電信號就可以用脈沖信號來描述。

第五章習(xí)題答案

一、填空

1.II型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為O

-40dB/dcc

解析：II型系統(tǒng)的對數(shù)幅度頻率特性曲線的漸進斜率特點是低頻段-40dB/dec,中間頻段-

20dB/dec,高頻段-40dB/dec。

2.4。）=史"=|6（%）|為系統(tǒng)的,它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的

穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。0（?）=NG（%＞）為系統(tǒng)的,它描述

系統(tǒng)對不同頻率輸入信號相位遲后（。＜0）或超前3＞0）的特性。

幅頻特性，相頻特性

解析：根據(jù)幅頻特性和相頻特性的定義來填空。

3.頻率響應(yīng)是響應(yīng)。

正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)

解析：根據(jù)頻率響應(yīng)的定義來填空。

4.對于一階系統(tǒng)，當(dāng)3由0-8時，矢量D（ja）_____方向旋轉(zhuǎn)工，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

0

否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

逆時針

解析：本題需要學(xué)習(xí)者掌握用頻率法判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的結(jié)論，即對于一階系統(tǒng)，當(dāng)3

由Of8時，矢量D（j3）逆時針方向旋轉(zhuǎn)則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

5.當(dāng)輸入信號的角頻率3在某一范圍內(nèi)改變時所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個系統(tǒng)

的O

頻率特性

解析：根據(jù)系統(tǒng)頻率特性的定義來填空。

6.控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)，可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個過程。瞬態(tài)過程是指系統(tǒng)從

到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程；穩(wěn)態(tài)過程是指時間I趨于時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。

初始狀態(tài)無窮

解析：控制系統(tǒng)時間響應(yīng)包含了瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩個過程，其中瞬態(tài)響應(yīng)過程是指系統(tǒng)

從0時刻初始狀態(tài)到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程,穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過程則是指時間t趨于無窮時系統(tǒng)

的響應(yīng)。

7.若系統(tǒng)輸入為Asin。，，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為Bsin（xyZ+。），則該系統(tǒng)的頻率特性可表示

為O

B詁

—eJV

A

解析：根據(jù)頻率特性的基本定義來填空，4/）=吏"=|6（/。）|為系統(tǒng)的幅頻特性，它

xo

描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。O（3）=NG（//）為

系統(tǒng)的相頻特性，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，相位遲后（。<0）或超前

（0>0）的特性。幅頻特性和相頻特性可由一個表達式表示，即6（9）=G（%）卜例明

稱為系統(tǒng)的頻率特性。

二、選擇

1.題圖中R-C電路的幅頻特性為o()

Ri(Z)d

o-----I|-^-|----o

xMdy(t)

1

+Tco2Ji+(r&)2

D.：------7

4l一(Tco)2|1+網(wǎng)

答：B

解析：R-C電路的傳遞函數(shù)為G(s)=—,式中T=RC—時間常數(shù)。

7\+1

正弦輸入信號為x(f)=/sin,電路頻率特性以j3代替s可得：

G(jco)=―!—=|G(>)|e>：w),因此，幅頻特性為:

1+JT①

11

|G(?|=

|1+"團JI+(T?)2

2.已知系統(tǒng)頻率特性為5,則該系統(tǒng)頻率還可表示為()

1一刀口

Jl8,3ofJ,gli0

A.5eB.i5c./、飛",3aD.5e-'

yjco2+\Vty24-1

答：C

解析：根據(jù)系統(tǒng)頻率特性的指數(shù)表示形式：

G(M=\G(jco=A(0)e"⑻

式中A(3)是復(fù)數(shù)頻率特性的模，稱幅頻特性；。(刃)是復(fù)數(shù)頻率特性的相位移、稱相

頻特性。兩種表示方法的關(guān)系為4(天)=Jp2())+Q2(。).。(0)二吆""2,所

P(。)

以答案C正確。

3.已知系統(tǒng)頻率特性為一!—，當(dāng)輸入為X(r)-sin2,時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為(

)

5jco+i

A.sin(2r+/^-l5d>)B..sin(2r4-tg-15ty)

N④2+1

C.sin(2t-tg~l5co)D..-sin(2r-tg5co)

J2502+1

答：D

解析：系統(tǒng)的頻率特性為G(/3)=—!—，其幅頻特性為：

1+”8

=：-------7=/1=

|1+〃回J1+(TG)2

相頻特性為：(1)(CD)=Z.G(jco)=-tg~[T(o,

系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為y(t)=//?sin(w-爾-7⑼，所以答案D正確。

2+(7。)2

4.理想微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為()

A.20〃叱，通過3=1點的直線B.-204%，通過3=1點的直線

C.-204%，通過3=0點的直線D.20呷,通過3=0點的直線

/dec/dec

答：A

解析：理想微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s)=s,幅相頻率特性為G(〃y)=/G=G/%

,幅頻特性為A(G)=。；相頻特性為。(G)=%,其對數(shù)幅頻特性為：

L{co)-20logA@)=20log。

顯然，理想微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為204%"，通過3=1點的直線。

5.開環(huán)傳遞函數(shù)G?G)的對數(shù)幅頻特性與對數(shù)相頻特性如圖所示，當(dāng)K增大時：()