机电控制工程基础综合练习解答

机电控制工程基础综合练习解答内容摘要：

时间 答： B 解析： 超调量只是阻尼比 ζ 的函数，而与无阻尼自然频率 ω n 无关。 调节时间的计算公式为： ,3)1ln (2131%)5( 2    nnst ,4)1ln (2141%)2( 2    nnst 可见，增大 n ，则会减小调节时间。 6. 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是 ( )。 A. 1TsK B.))(( bsas ds   C.)(2 ass K D. 11s 答： C 解析： 单位斜坡函数输入。 21)( ssX  系统的稳态误差为 )(lim 1)](1[ 1lim)(lim)( 000 ssGsGsssE kskss   在速度信号输入情况下， 0 型系统的稳态误差为无穷大，也就是说，系统输出量不能跟随系统的输入量； 1 型系统有跟踪误差； 2 型系统能准确的跟踪输入，稳态误差为零。 因此答案 C 正确。 7. 系统的传递函数为)3( 3ss，则该系统在单位脉冲函数输入作用下输出为（ ）。 A. )1(3 3te B. te31  C. te31  D. )1(3 3te 答： C 解析：因为单位脉冲函数的拉氏变换结果是 1，那么系统在单位脉冲函数输入作用下输出的拉氏变换为)3( 3ss，那 么将)3( 3ss进行部分分式分解得311)3( 3  ssss，对其进行拉氏反变换可知答案 C 正确。 8．系统的时间响应由瞬态响应和 两部分组成。 （ ） A．稳态响应 B. 暂态响应 答： A 解析：根据系统时间响应组成的基本定义来选择，系统的时间响应是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。 9．系统受到外加作用后，系统从初始状态到最终稳定状态的响应过程称。 （ ） A．稳态响应 B. 瞬态响应 答： B 解析：根据瞬态响应的定义来选择答案。 10．系统的瞬态响应反映系统的。 （ ） A．准确性 B. 误差 答： C 解析：根据瞬态响应的定义不难理解，瞬态响应反映系统的稳定性及响应的快速性；稳态响应反映系统的准确性或稳态误差，因此答案 C 正确。 三、 判断题 1. 系统受到外界扰动作用后，其输 出偏离平衡状态，当扰动消失后，经过足够长的时间， 若系统又恢复到原平衡状态，则系统是稳定的。 正确 解析：根据系统稳定性的定义来判断。 2. 系统的全部特征根都具有负实部，则系统一定是稳定的。 正确 解析：系统稳定的充分必要条件是系统的全部特征根都具有负实部。 3. 输出端定义误差是指希望输出与实际输出之差。 正确 解析：这是误差的定义。 4．输入端定义误差是指输入与主反馈信号之差。 正确 解析：根据误差的定义来判断。 5．稳态误差的表达式是 )(lim)(lim0 sEtee stss  。 错误 解析 ：稳态误差的表达式应该是 )(lim)(lim0 ssEtee stss   6．系统在外加作用的激励下，其输出随时间变化的函数关系叫时间响应。 正确 解析：这是时间响应的定义。 7．系统的稳态响应是指系统受到外加作用后，时间趋于无穷大时，系统的输出。 正确 解析：这是时间响应中稳态响应的定义。 8．电源突然接通，负荷的突然变化，指令的突然转换等，均可视为冲激作用。 因此冲激信号是评价系统瞬态性能时应用较多的一种典型信号。 错误 解析：电源突然接通，负荷的突然变化，指令的突然转换等都是阶跃信号作用，而不是冲激信 号作用。 9． 221)( ttx 是单位速度函数，其拉氏变换为31)( ssX ，它表征的是速度均匀变化的信号。 错误 解析： 221)( ttx  是单位加速度函数，其拉氏变换为31)( ssX ，它表征的是加速度变化的信号。 10．单位脉冲函数的幅值为无穷大，持续时间为零是数学上的假设，在系统分析中很有用处。 正确 解析：根据单位脉冲函数定义式不难理解，它的幅值为无穷大，持续时间为零，脉冲信号 在系统分析中有很重要的作用，我们常见的闪电信号就可以用脉冲信号来描述。 第五章 习题 答案 一、填空 1. Ⅱ 型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为。 – 40dB/dec 解析： Ⅱ 型系统的对数幅度频率特性曲线的渐进斜率特点是低频段 – 40dB/dec，中间频段 – 20dB/dec，高频段 – 40dB/dec。 2. )()()(0  jGxyA  为系统的 ，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减（或放大）的特性。 )()(  jG 为系统的 ，它描述系统对不同频率输入信号相位迟后 )0(  或超前 )0(  的特性。 幅频特性， 相频特性 解析：根据幅频特性和相频特性的定义来填空。 3. 频率响应是 响应。 正弦输入信号的稳态 解析：根据频率响应的定义来填空。 4. 对于一阶系统，当ω由 0→∞时，矢量 D(jω ) 方向旋转2，则系统是稳定的。 否则系统不稳定。 逆时针 解析：本题需要学习者掌握 用频率法判断闭环系统的稳定性的结论，即对于一阶系统，当 ω 由 0→∞ 时，矢量 D(jω )逆时针方向旋转2，则系统是稳定的。 否则系统不稳定。 5. 当输入信号的角频率ω在某一范围内改变时所得到的一系列频率的响应称为这个系统的。 频率特性 解析：根据系统频率特性的定义来填空。 6. 控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。 瞬态过程是指系 统从 到接近最终状态的响应过程； 稳态过程是指 时间 t 趋于 时系统的输出状态。 初始状态 无穷 解析：控制系统时间响应包含了瞬态响应和稳态响应两个过程，其中瞬态响应过程是指系统从 0时刻初始状态到接近最终状态的响应过程， 稳态响应过程则是指 时间 t 趋于无穷时系统的响应。 7. 若系统输入为 tA sin ，其稳态输出相应为 )sin(  tB ，则该系统的频率特性可表示为。 jeAB 解析：根据频率特性的基本定义来填空， )()()(0  jGxyA  为系统的幅频特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减（或放大）的特性。 )()(  jG 为系统的相频特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应，相位迟后 )0(  或超前 )0(  的特性。 幅频特性和相频特性可由一个表达式表示，即 )()()(  jejGjG  ，称为系统的频率特性。 二、选择 1. 题图中 R－ C 电路的幅频特性为。 ( ) A. 211T B. 2)(11T C. 2)(11T D. T1 1 答： B 解析： R－ C 电路的传递函数为11)( TssG，式中 T=RC ── 时间常数。 正弦输入信号为 txtx sin)( 0 ，电路频率特性以 jω 代替 s 可得： )()(1 1)(  jejGjTjG  ，因此，幅频特性为： 2)(111 1)(  TjTjG 。 2. 已知系统频率特性为31 5j ，则该系统频率还可表示为（ ） A. 315 tgje B.  1152  tgje C.  32 115  tgje D. 15  tgje 答： C 解析：根据系统频率特性的指数表示形式： )()( )()()(   jj eAejGjG  式中 A(ω )是复数频率特性的模，称幅频特性； )( 是复数频率特性的相位移、称相频特性。 两种表示方法的关系为)( )()(。 )()()( 122  PQtgQPA ，所以答案 C 正确。 3．已 知系统频率特性为15 1j ，当输入为 ttx 2sin)(  时，系统的稳态输出为（ ） A. )52sin( 1 tgt B. )52s in (11 12   tgt C. )52sin( 1 tgt D. )52s in (125 1 12   tgt 答： D 解析： 系统的频率特性为 jTjG  1 1)(，其幅频特性为： 2)(111 1)(  TjTjG  ， 相频特性为：  TtgjG 1)()(  ， 系统的频率响应为 )s in ()(1)( 120  TtgtTxty ，所以答案 D 正确。 4．理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为（ ） A. decdB20 ，通过ω =1 点的直线 B. decdB20 ，通过ω =1 点的直线 C. decdB20 ，通 过ω =。