機械控制工程基礎第三章 復習題及答案

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1、題目：時間響應由 和 兩部分組成。分析與提示：時間響應由瞬態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應兩部分組成。答案：瞬態(tài)響應、穩(wěn)態(tài)響應題目：系統(tǒng)的輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應過程，稱為 。分析與提示：瞬態(tài)響應,指系統(tǒng)在某一輸入信號作用下，系統(tǒng)的輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應過程.答案：瞬態(tài)響應題目：系統(tǒng)的時間響應可從兩方面分類,按振動性質可分為 與 。分析與提示:系統(tǒng)的時間響應可從兩方面分類,按振動性質可分為自由響應與強迫響應。答案：自由響應、強迫響應 題目：系統(tǒng)的時間響應可從兩方面分類，按振動來源可分為 與 。分析與提示：系統(tǒng)的時間響應可從兩方面分類，按振動性質可分為自由響應與強迫響應；按振動來源可分為零輸入

2、響應(即由“無輸入時系統(tǒng)的初態(tài)”引起的自由響應）與零狀態(tài)響應（即僅由輸入引起的響應）。答案：零輸入響應、零狀態(tài)響應題目:系統(tǒng)微分方程的特解就是系統(tǒng)由輸入引起的輸出(響應)，工程上稱為 。分析與提示：初始條件及輸入信號產生的時間響應就是微分方程的全解。包含通解和特解兩個部分。通解完全由初始條件引起的,它是一個瞬態(tài)過程，工程上稱為自然響應 （如機械振動中的自由振動）.特解只由輸入決定,特解就是系統(tǒng)由輸入引起的輸出（響應），工程上稱為強迫響應 （如機械振動中的強迫振動）。答案：強迫響應題目：系統(tǒng)的瞬態(tài)響應不僅取決于系統(tǒng)本身的特性，還與外加 的形式有關.分析與提示：系統(tǒng)的瞬態(tài)響應不僅取決于系統(tǒng)本身的特

3、性，還與外加輸入信號的形式有關。答案：輸入信號題目：單位階躍信號的拉氏變換為【 】A、 B、 C、1 D、分析與提示:熟練掌握典型信號的拉氏變換。B為單位斜坡信號的拉氏變換,C為單位沖擊信號的拉是變換。答案:A題目:選取輸入信號應當考慮以下幾個方面，輸入信號應當具有 ，能夠反映系統(tǒng)工作的大部分實際情況。分析與提示：選取輸入信號應當考慮以下幾個方面，輸入信號應當具有典型性,能夠反映系統(tǒng)工作的大部分實際情況。答案：典型性 題目：選取輸入信號時，輸入信號的形式應當盡可能 。分析與提示:選取輸入信號時，輸入信號的形式應當盡可能簡單。答案：簡單題目： 是使用得最為廣泛的常用輸入信號。分析與提示:單位脈沖

4、函數(shù)、單位階躍函數(shù)、單位斜坡函數(shù)、單位拋物線函數(shù)都為常用輸入信號時,單位脈沖函數(shù)是使用得最為廣泛的常用輸入信號。答案：單位脈沖函數(shù)題目：設一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則其時間常數(shù)和增益分別是【】A 2，3 B 2,3/2 C 2/5，3/5 D 5/2，3/2 分析與提示：一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的標準形式為。，其時間常數(shù)和增益分別為2/5，3/5答案:C題目：某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的單位脈沖響應函數(shù)為 【 】A. B。 C。 D。 分析與提示：這是一個一階系統(tǒng)，一階系統(tǒng)的單位脈沖響應函數(shù)為,其中T時間常數(shù)為0。5，k比例系數(shù)為2。得單位脈沖響應函數(shù)為答案:D題目：設溫度計能在1分鐘內指示出響應值的

5、98%,并且假設溫度計為一階系統(tǒng)，傳遞函數(shù)為，求時間常數(shù)。如果將此溫度計放在澡盆內，澡盆的溫度依10/min的速度線性變化，求溫度計的誤差是多大？分析與提示：溫度計的輸入信號為單位階躍信號，由傳遞函數(shù)可得到單位階躍信號的響應，1分鐘內指示出響應值的98%可得到時間常數(shù)。誤差為理想輸出與實際輸出之差。答案：（1）因一階系統(tǒng)的單位階躍響應函數(shù)為，令t=1，即解得T=0。256min(2）因一階系統(tǒng)在輸入信號作用下的時間響應為所以有當t=1min時,題目：已知系統(tǒng)的單位脈沖響應函數(shù)為（1）求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；（2）確定系統(tǒng)的單位階躍響應。分析與提示：(1）系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可由單位脈沖響應函數(shù)函數(shù)的拉氏變

6、換得到；(2）幾個典型信號之間具有積分微分關系，則其輸出也具有積分微分關系.答案:(1）對單位脈沖函數(shù)作拉氏變換（2）由于單位階躍函數(shù)是單位脈沖函數(shù)的積分，因此單位階躍響應就是單位脈沖響應的積分，即題目：一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,則其單位階躍響應曲線在時的切線斜率是【】A -7 B 3。5 C 2 D 1/7分析與提示：一階系統(tǒng)的單位階躍響應曲線在時的切線斜率是為1/T，又即T=0.5，單位階躍響應曲線在時的切線斜率是為2答案:C題目：二次臨界阻尼系統(tǒng)具有的一對極點具有如下特征 【 】 A。 實部為零的共軛復數(shù) B。 相等的負實數(shù)C. 相等的正實數(shù) D。 正、負兩實數(shù)分析與提示：二次臨界阻尼系統(tǒng)具

7、有的一對相等的負實數(shù)根。答案:B題目：當阻尼比為 時，系統(tǒng)的單位階躍響應為持續(xù)的等幅振蕩。分析與提示：當阻尼比為零時，系統(tǒng)的單位階躍響應為持續(xù)的等幅振蕩。答案:零題目:已知機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)的阻尼比是【】A 0.25 B 0.5 C 1 D 2分析與提示：二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的標準形式為，由題意有解得答案：A 題目：二階系統(tǒng)的響應特性完全由固有頻率和 兩個特征量來描述.分析與提示：二階系統(tǒng)的響應特性完全由固有頻率和阻尼比兩個特征量來描述。答案:阻尼比題目：二次欠阻尼系統(tǒng)具有的一對極點具有如下特征 【 】 A。 實部為負的共軛復數(shù) B。 相等的負實數(shù)C。 實部為零的共軛復數(shù) D. 正、負兩

8、實數(shù)分析與提示:二次欠阻尼系統(tǒng)具有的一對極點為實部為負的共軛復數(shù)。答案：A題目：二階系統(tǒng)的阻尼比=0。5， 無阻尼固有頻率n,則系統(tǒng)的阻尼自然頻率d為【 】A. B C. D 分析與提示:阻尼固有頻率為。答案：D題目：證明下圖所示的系統(tǒng)是一個簡單的二階系統(tǒng)，并求其無阻尼固有頻率、有阻尼固有頻率和阻尼比.分析與提示：首先根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)框圖，化簡得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)，再根據(jù)二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)形式，可得到其特征參數(shù).答案：簡化傳遞函數(shù)框圖，有顯然，這是一個簡單的二階系統(tǒng)。比較二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的標準形式,其無阻尼固有頻率為，因得其阻尼比為有阻尼固有頻率為題目：已知系統(tǒng)的單位階躍響應為求：（1）該系統(tǒng)的閉環(huán)傳

9、遞函數(shù)；（2）系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼固有頻率。分析與提示：系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入拉氏變換之比即得到傳遞函數(shù)，再由傳遞函數(shù)可得特征參數(shù)。答案：因,所以,（1） 傳遞函數(shù)為（2）這是一個典型的二階系統(tǒng)，其中于是題目:當阻尼比時,二階系統(tǒng)的單位階躍響應曲線具有什么特點?！?】A.等幅振蕩 B指數(shù)單調上升C。振幅按指數(shù)曲線衰減振蕩 D指數(shù)單調下降分析與提示：當阻尼比時，二階系統(tǒng)的單位階躍響應曲線為直屬單調上升。答案：B題目：工程上通常使在 之間,其超調不大，過渡過程較短。分析與提示：工程上通常使在04.0.8之間，其超調不大,過渡過程較短。答案：0。4-0。8題目：欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應曲線具有什么

10、特點【 】A.增幅的正弦振蕩曲線 B減幅的正弦振蕩曲線C.指數(shù)衰減的振蕩曲線 D指數(shù)增加的振蕩曲線分析與提示：欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應曲線是減幅的正弦振蕩曲線。答案：B題目：欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應曲線是減幅的正弦振蕩曲線,且愈小,衰減愈慢，振蕩頻率愈大，故欠阻尼系統(tǒng)又稱為 。分析與提示：欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應曲線是減幅的正弦振蕩曲線，且愈小，衰減愈慢，振蕩頻率愈大，故欠阻尼系統(tǒng)又稱為二階振蕩系統(tǒng)答案：二階振蕩系統(tǒng) 題目：負阻尼表示系統(tǒng)對能量的 。分析與提示:負阻尼表示系統(tǒng)對能量的補充.答案：補充題目：單位脈沖函數(shù)是單位階躍函數(shù)對時間的導數(shù)，所以單位脈沖的時間響應也可以由單位階躍響應進行微分

11、獲得分析與提示：單位脈沖函數(shù)是單位階躍函數(shù)對時間的導數(shù)，所以單位脈沖的時間響應也可以由單位階躍響應進行 獲得。答案：微分題目：二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，則當阻尼比時，其單位脈沖響應為 。分析與提示：當阻尼比，其單位脈沖響應為等幅振蕩，振蕩頻率為無阻尼固有頻率。答案：題目：要想減少二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時間，可以采取的措施是【】A 不變，增大 B不變，減小C 減小,增大 D 減小，增大題目:要想減少二階欠阻尼系統(tǒng)的最大超調量，可以采取的措施是【】A 不變，增大 B 不變，減小C 不變,減小 D 不變，增大題型:多項選擇題題目：二階系統(tǒng)中能反映系統(tǒng)響應的快速性的性能指標有 【 】A.上升時間 B。峰值時間

12、C。調整時間 D。超調量題目:設單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,求系統(tǒng)單位階躍響應的上升時間、峰值時間、超調量和調整時間。題目:要使下圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應的最大超調量等于25，峰值時間為2秒，是確定K和Kt題目：系統(tǒng)的誤差又可分為 和 。分析與提示：系統(tǒng)的誤差又可分為穩(wěn)態(tài)誤差和動態(tài)誤差。答案：穩(wěn)態(tài)誤差、動態(tài)誤差題目：穩(wěn)態(tài)誤差是誤差信號的 ,其數(shù)學定義是 。分析與提示：穩(wěn)態(tài)誤差是誤差信號的穩(wěn)態(tài)分量,其數(shù)學定義是.答案：穩(wěn)態(tài)分量、題目：一閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)為 【 】A.0型系統(tǒng)，開環(huán)增益為10 B。I型系統(tǒng)，開環(huán)增益為10C.I型系統(tǒng)，開環(huán)增益為5 D.0型系統(tǒng)，開環(huán)增益為5分

13、析與提示：化為系統(tǒng)型別的標準形式為答案：C題目：系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的型次和 _開環(huán)增益_,系統(tǒng)的瞬態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的 _零極點分布 。分析與提示:系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的型次和開環(huán)增益，系統(tǒng)的瞬態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的零極點分布.答案:開環(huán)增益、零極點分布題目:已知兩個系統(tǒng)如下圖所示，當輸入信號為時，求兩系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差.分析與提示:首先將系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)化為標準形式，輸入信號為階躍信號、斜波信號和加速度信號的線性和，故其穩(wěn)態(tài)誤差也為這三部分之和.答案:(1)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的標準形式為系統(tǒng)a：系統(tǒng)b：（2）計算穩(wěn)態(tài)誤差兩個系統(tǒng)均為單位反饋系統(tǒng)，因此，穩(wěn)態(tài)誤差分別與其穩(wěn)態(tài)偏差相等。系統(tǒng)a為型系統(tǒng)，其系統(tǒng)a為型系統(tǒng)，其題目：化簡系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖.