電大《機電控制工程基礎》期末復習模擬試題考試題庫資料小抄

機電控制工程基礎模擬試題

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)的拉普拉斯變換結果是——o

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，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)的響應過程；穩(wěn)態(tài)過程是指時間t趨于——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

GM絲

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)

3.已知系統(tǒng)輸出的拉氏變換為y（s）一

$?+如＞,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.oo

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,通過點的直線

B.一20dB/dec,通過。=1點的直線

C.一20dB/dec,通過w=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）

中

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

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）=?

（參考答案）

一、填空（每小題3分，共15分）

1.復合控制系統(tǒng)

2.1/s

3.穩(wěn)定

4.初始狀態(tài)oo

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:

與二階傳遞函數(shù)的標準形式了不堪耳涯相比較，可知:稼=1,2=%=1,所以g=l4=

0.5,系統(tǒng)為欠阻尼狀態(tài)，則：

3產5，1—14

方arccosg=60。

所以，單位階躍響應的性能指標為：

=16.4%；（10分）

￡<5%）=3/。=6s;（10分）

五、（本題20分）

解答：（1）將微分方程進行拉氏變換得：

為（$）=HR（s）—c（s））

N2（S）=fSR〈S）

S33（S）=NI（5）+亞（5）—%（S）

(10分)

{TS+1）XA（S）=X3（S）+X5<S）

C（5）=X4（S）—N（5）

%（s）=（Ts+DN（s）

⑵

_________TS________

C(s)_(TS+1)(S+1)_K+rs____（10分）

RG)-1.K"~一(TS+1)(S+1)+K

^(TS+lXS+l)

六、（本題20分）

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。

反饋

解析：根據反饋的定義式填空。

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

復合控制系統(tǒng)

解析：根據定義式填空。

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：根據定義式填空。

4.控制的任務實際上就是，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，可以分為和非線性控制系

統(tǒng)。

線性控制系統(tǒng)

解析：根據控制系統(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，并將測量的結果反饋到輸入端與輸

入量相減得到偏差，再由偏差產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：根據閉環(huán)控制的基本概念和反饋的定義填空。

8、

擾動量

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，輸入量直接經過控制器作用于被控制對象，當出現(xiàn)擾動時，沒有人為

干預，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咋狀態(tài)，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復到原來的工作狀態(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)結合在一起的系統(tǒng)稱為o()

A復合控制系統(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：根據復合控制系統(tǒng)的基本概念選擇。

2.當tf8時:閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)輸出的實際值y(oo)與按參考輸入所確定的希望值第(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：根據負反饋的基本概念選擇。

4.機器人手臂運動控制屬于。()

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：A

解析：根據閉環(huán)控制系統(tǒng)的具體應用進行選擇。

5.自動售貨機控制屬于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：B

解析：根據開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應用進行選擇。

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：根據開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應用進行判斷。

3.自動洗衣機屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。

錯誤。

解析：根據開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應用進行判斷。

4.步進電機控制刀架進給機構屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。

錯誤。

解析：根據開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應用進行判斷。

5.當系統(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：根據閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義來進行判斷。

第二章習題答案

一、填空

L于函數(shù)/?),它的拉氏變換的表達式為。

00

o

解析：根據拉氏變換的定義填空。

2.單位階躍函數(shù)對時間求導的結果是。

單位沖擊函數(shù)

解析；“單位階躍函數(shù)對時間求導的結果是單位沖擊函數(shù)”是一個基本常識。

3.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結果是

s

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

4.單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換結果為

1

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

5.的拉氏變換為o

1

5+1

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

6.F[s]=—5—的原函數(shù)的初值/(0)=___________，終值/3)=________

s(s+l)

0,1

解析：根據拉氏變換的基本性質求取，初值定理：/(O)=lim/(r)=DmsF(s).

f—>0ST00

終值定理：/(oo)=lim/(f)=lims/⑸/

t-w$->0

7.已知了⑺的拉氏變換為——二一，則初值/(0)=()。

(s+2)~+4

0

解析：根據拉氏變換的基本性質求取，初值定理：/(0)=lim/(r)=lim5F(.v)o

r—>0$—>QO

8./(o="2,sin2t的拉氏變換為o

s

(s+2)2+4

解析：根據位移性質

若4/(r)J=F(s),則―/⑴]=F(s+a)

這個性質表明，函數(shù)/⑺乘以后的拉氏變換等于/⑺的拉氏變換產G)中的s參變

量用s+。代換。

求sin口，的拉氏變換。

因為“sinw]=2,

S+0)

a,

故L[e~sin(ot]=-----且----7

(s+a)-+"

9.若L[f(t)]=/⑸，則L[e-a,f(t)]=o

"(s+a)

解析：根據位移性質

若L[/(0]=F(5),則〃//(，)]=F(s+a)

008

證明：L[e-a,f(t)]=je-a,f[t}e-x,dt=J力

00

令s+a=2

8

則L[e~a,f(t)]=Jf⑴e…dt=FW=F[s+a]

0

這個性質表明，函數(shù)/⑺乘以e-"后的拉氏變換等于/⑺的拉氏變換尸(s)中的s參變

量用s+a代換。

10.若L[f(t)]=F(s),則L[f(t-2)]=o

e-2sF(s)

00

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

0

令T=t-r,t=v+T,力=27代入上式得

88

jf(T)e-s(r+T)dT=[f(T)exTdT=e-STF(s)

00

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

乘以指數(shù)因子e""。

二、選擇

的拉氏變換為()。

2

,1c05八0.5n1

A.—B.----C.----D.一

2s5+1s-\2

答：B

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

2.e-r的拉氏變換為()。

A」B.2C.'口LN

2s5+15+22

答：C

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

3.脈沖函數(shù)的拉氏變換為()。

A.0B.8

C.常數(shù)D.變量

答：C

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

4./(力=5%)，則〃％)]=()。

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

S

答：A

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結果。

Z+3S+3

5.己知F(s)=——$十十D——，其原函數(shù)的終值/?)=()o

s(s+2)(s~+2s+5),->oo

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

答：D

解析：根據拉氏變換的基本性質求取，終值定理：/(oo)=lim/(/)=lim5F(.v)o

S2+2S+3

6.已知/(5)二3十八十J,其原函數(shù)的終值/?)=()。

5(52+55+4)

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

答：C

解析：根據拉氏變換的基本性質求取，終值定理：/(8)=lim/?)fimsF(s)。

—oos->0

7.已知尸(5)==6一〃〃，其反變換f(t)為()o

s

A.--(t-av)B.a(t-nv)C.a-te~nTI),-(t-nv)

nra

答：B

解析：首先/")=/,m為整數(shù)，求/⑺的拉氏變換。

由于/(0)=/(0)=……=/<-'>(0)=0,且廣哂(。二加，由拉氏變換微分性質得

4rM(f)]=$F/(f)]，又因“-⑼(￡)]=4剛=*s

故4/(3=4/皿⑺]

然后根據拉氏變換的延遲特性求解，Uf(t-T)]=[f(t-T)e-S，dt

令T=t-r,t=r+T,力=d7代入上式得

Jf(T)eS>dT=e-sr^f(T)e-sTdT=e-STF(s)

因此1[。一丁尸]=""初/s'm

8.已知尸(s)=—5—,其反變換f(t)為()。

5(5+1)

A.\-e{B.l+e~lC.l-e~fD.e~{-1

答：C

解析：由部分分式法求解。

9./?)=6-'sin2,的拉氏變換為()o

(5+4)+4

(5+1)2+4

答：C

解析：根據位移性質

若L[f(t)]=F(s),則必”/⑴]=F(s+a)

這個性質表明，函數(shù)/(/)乘以e一"后的拉氏變換等于f(t)的拉氏變換F(s)中的s參變

量用s+a代換。

求e-"sinGf的拉氏變換。

因為L[sind?rJ=60

s+co

L[e~a,sin<wr]=

(S+4)24-69

10.圖示函數(shù)的拉氏變換為()o

0T

二（—

A.B.

TSas

C.D.

asTS

答：A

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

三、判斷

00

1.滿足狄利赫利條件的函數(shù)f⑴的拉普拉斯變換為尸(5)="/(川=]7。)1力，積分的

0

結果取決于參數(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，所以積分的結果與t無關，而只取決

于參數(shù)s,因此，它是復數(shù)s的函數(shù)。

2.若尸⑸:一!一，則"8)=0。

5-9

錯誤

解析：根據拉氏反變換的結果進行判斷。

3.7⑺的拉氏變換為網$]=--—,則/⑺為3(1-夕”)。

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

“(f)=11，、八，其拉普拉斯變換結果為一7。

12

錯誤

解析：

根據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

凡s]=L[1r2]=jlt2e-s,dt=\R<s)>0

2o2s

5.已知/(f)=1-6功，/(f)的拉氏變換為尸(s)=4/?)]二!一一—.

S5-2

錯誤

112

解析：應用線性性質，F(xiàn)(s)==------=-----o

ss+2s(s+2)

第三章習題

一、填空

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

數(shù)學模型

解析:根據數(shù)學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：根據自動控制系統(tǒng)的分類的基本概念來填空。

4.數(shù)學模型是描述系統(tǒng)的數(shù)學表達式，或者說是描述系統(tǒng)內部變量之間關系的

數(shù)學表達式。

瞬態(tài)特性

解析：建立數(shù)學模型的功能和作用。

5.如果系統(tǒng)的數(shù)學模型,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）=》=-^<,

Ts+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

根據以上題圖填空，RC+%（，）=〃,.（，）

點。（，）

dt

解析：根據電容電流與電壓的關系以及電路歐姆定理來解答。

8.運動方程式/等+M)=砍9)描述的是一個o

慣性環(huán)節(jié)

解析：根據慣性環(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),則正確的關系是。()

A.y(t)=x(t)U][G(s)]B.Y(s)=G(s)X(s)

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

答：B

解析：根據傳遞函數(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o()

A.輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比B.零初始條件下，輸山與輸入之比

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____0()

s(s+1)

A.l+e~fB.\-e-lC.l+e'D.\-e'

答：B

解析：根據部分分式展開，一—="一一L,所以一!—的反變換為

5(5+1)S5+15(5+1)

4.傳遞函數(shù)G(s)=±/=eF表示了一個

.()

X(s)

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

削二W一丁)

其傳遞函數(shù)G(s)=黑=

5.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為上3一：其單位階躍響應為()

5s+l

_t__t__t__t_

A.1一e'B.3-3e*C.5-5eD.5+5e,

答：B

解析：?階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為一3—，其階躍響應的傳遞函數(shù)為一3--,進行部分分式

5s+1s(5s+1)

333」

分解得：一--=-一一因此其反變換為3—3e5。

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

6.設有一彈簧、質量、阻尼器機械系統(tǒng)，如圖所示，以外力f⑴為輸入量，位移y(i)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)G?(s)為()。

X(s)

圖

GG_________(5+G2)

1+54+(6+62)。?也

I+G3HI+(G,+G2)G3H2,

(G+62)63凡(G+G)-G

C.G[s)=t23

I+G3H1I+G3//I+(G1+G2)G3/72

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)學模型是描述系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的數(shù)學表達式。

錯誤

解析：根據數(shù)學模型的定義式來判斷。

2.如果系統(tǒng)的數(shù)學模型方程是線性的，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。

錯誤

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

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)的物理結構。

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。

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系為y（，）=Kr（f）,K是一個變量。

錯誤

解析：根據比例環(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系為

心⑺

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G（s）=g*=K。

正確

解析：根據比例環(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：根據比例環(huán)節(jié)的實際應用來判斷。

11.當輸入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，指令的突然轉換等等，均可視為O

答案：階躍作用

解析：根據階躍信號的定義以及物理意義來填空。

2.函數(shù)6(0可認為是在間斷點上單位階躍函數(shù)對時間的導數(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：根據超調量的定義來填空。

4.過渡過程時間或調節(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%)并維持在此允許范圍以內所需的時間。

答案：輸出

解析：根據對調節(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：=F—U——7

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:

G<s)=

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：

傳遞函數(shù)：G(s)=型=上一，式中7—環(huán)節(jié)的時間常數(shù)；

2.若二階系統(tǒng)的阻尼比為0.4,則系統(tǒng)的階躍響應為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((KCG)的情況下，二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應的瞬態(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)的超調量6%。()

A.只與，有關B.與，無關

C.與以和《無關C.與明和？都有關

答：A

解析：依據超調量的定義：

5%=)'(&)一)‘(89X100%

y3)

對于單位階躍響應，3%=--」—"小小皿%〃+9)X100%

2

因為sin(a)(/tm+6)=sin(o〃?Jl-^-----f+。)=sin(/r+G)

嗎卜1

=-sin6?=-71-<2

5

所以J%=exlOO%

可知，超調量只是阻尼比C的函數(shù)，而與無阻尼自然頻率3n無關。

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

A.conB.?C.KD.以

答：B

解析：因為超調量5%—e51><100%,超調量只是阻尼比4的函數(shù)，所以兩個二階系

統(tǒng)的超調量5%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4不變，而增大口“，則o()

A.影響超調量B.減小調節(jié)時間C.增大調節(jié)時間D.不影響調節(jié)時間

答：B

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

為：

1「1213

^.(5%)=-3--ln(l-^2)?—,0<<<0.9

7叫L2」，叫

小2%)二44-%(—2)*3,0<<<0.9

可見，增大&”，則會減小調節(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()。

,Kns+d八K1

Ts+\(s+a)(s+b)s2(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-----------=-----!----

DD5[1+Gk(5)]limsG.(5)

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。

7.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為一3■，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+"3'C.l-e-3/D.3(1+"，

答：C

解析：因為單位脈沖函數(shù)的拉氏變換結果是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^，那么將一371進行部分分式分解得一3^-=已1-一1二，對其進行

s(s+3)s(s+3)s(s+3)s5+3

拉氏反變換可知答案C正確。

8.系統(tǒng)的時間響應由瞬態(tài)響應和兩部分組成。()

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

答：A

解析：根據系統(tǒng)時間響應組成的基本定義來選擇，系統(tǒng)的時間響應是曰瞬態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應

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)的響應過程稱o()

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

答：B

解析：根據瞬態(tài)響應的定義來選擇答案。

10.系統(tǒng)的瞬態(tài)響應反映系統(tǒng)的。()

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

答：C

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

應反映系統(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)，當擾動消失后，經過足夠長的時間，

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

正確

解析：根據系統(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：根據誤差的定義來判斷。

5.穩(wěn)態(tài)誤差的表達式是分=Hme(f)=limE(s)。

r-x=ojf->0

錯誤

解析：穩(wěn)態(tài)誤差的表達式應該是4、=lime(t)=limsE(s)

，一>30>0

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)關系叫時間響應。

正確

解析：這是時間響應的定義。

7.系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應是指系統(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：這是時間響應中穩(wěn)態(tài)響應的定義。

8.電源突然接通，負荷的突然變化，指令的突然轉換等，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，指令的突然轉換等都是階躍信號作用，而不是沖激

信號作用。

9.x（r）=L/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

號。

錯誤

解析：產是單位加速度函數(shù)，其拉氏變換為x（s）=；,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)學上的假設，在系統(tǒng)分析中很有用處。

正確

解析：根據單位脈沖函數(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。

第五章習題答案

一、填空

1.n型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為。

-40dB/dec

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。

2.43）=更?=順加）|為系統(tǒng)的,它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的

xo

穩(wěn)態(tài)響應幅值衰減（或放大）的特性。0（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3<0）或超前3>0）的特性。

幅頻特性，相頻特性

解析：根據幅頻特性和相頻特性的定義來填空。

3.頻率響應是響應。

正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)

解析：根據頻率響應的定義來填空。

4.對于一階系統(tǒng)，當3由0―8時，矢量D（j＜o）______方向旋轉殳，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

o

否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

逆時針

解析：本題需要學習者掌握用頻率法判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的結論，即對于一階系統(tǒng)，當3

由0-8時，矢量D（j3）逆時針方向旋轉工，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。

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

的。

頻率特性

解析：根據系統(tǒng)頻率特性的定義來填空。

6.控制系統(tǒng)的時間響應，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)的響應過程；穩(wěn)杰過程是指時間t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)時間響應包含了瞬態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應兩個過程，其中瞬態(tài)響應過程是指系統(tǒng)

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

的響應。

7.若系統(tǒng)輸入為Asin。1,其穩(wěn)態(tài)輸出相應為3sin（G/+。），則該系統(tǒng)的頻率特性可表示

為O

B坤

A

解析：根據頻率特性的基本定義來填空，4。）=生?=口（/口）|為系統(tǒng)的幅頻特性，它

%

描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應幅值衰減（或放大）的特性。0（o）=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，相;立遲后（。＜0）或超前

（。＞0）的特性。幅頻特性和相頻特性可由一個表達式表示，即G（/0）=|G（於）上例⑷

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)

J1+T①2Jl+(77y)2

C.,1=D.：~:

Jl-(ny)211+加

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\+l

正弦輸入信號為電路頻率特性以代替可得:

x(f)=x0sincot,j3s

G(jco)=—!—=|G(">)|e"w,因此，幅頻特性為:

1+“。

|G(Jty)|=?-----------1=/1=o

|1+〃創(chuàng)g(Jcof

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

1-/38

A.5〃依'?！?C./§

B.JUD5e-j^

J/+i加+i

答：C

解析：根據系統(tǒng)頻率特性的指數(shù)表示形式：

G(j①)=\G(jco),用3=A(Me"⑹

式中A(3)是復數(shù)頻率特性的模，稱幅頻特性；0(G)是更數(shù)頻率特性的相位移、稱相

頻特性。兩種表示方法的關系為A(o)=)/2(0)+。2(0)；。(0)=吆"2竺，所

P(0)

以答案C正確。

3.己知系統(tǒng)頻率特性為一5—，當輸入為道r)=sin2f時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為()

5ja)+\

A.sin(2f+fg"53)B..1sin(2r+tg-l5co)

J/+1

C.sin(2r-r^-l5d7)D..=sin(2r-tg5<y)

J25〃+1

答：D

解析：系統(tǒng)的頻率特性為G("y)=一!—，其幅頻特性為：

1+”公

\p(jco)1=?-----------1,

[1+/網jl+(T①)2

相頻特性為：(Ka))=ZG(jco)=Tg7Tco,

系統(tǒng)的頻率響應為y(f)=]；?sva(cot-tg~xTco),所以答案D正確。

J1+(TO)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。/，通過3=1點的直線B.-2。"％，通過3=1點的直線

/dec/dec

C.-204%，通過3=0點的直線D.2()4%，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(Ay)=/&=@J%

,幅頻特性為4(3)=。；相頻特性為0(3)=%,其對數(shù)幅頻特性為：

L(co)=20logA(a))=20log0

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20d%"，通過3=1點的直線。

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

L3)

co