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(zhì)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(zhì)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

2、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(zhì)可分為自由響應與強迫響應；按振動來源可分為零輸入響應(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(chǎn)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

3、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(guān). 分析與提示：系統(tǒng)的瞬態(tài)響應不僅取決于系統(tǒng)本身的特性，還與外加輸入信號的形式有關(guān)。 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

4、 ，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【

5、 】 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(nèi)指示出響應值的98%,并且假設溫度計

6、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(nèi)，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(nèi)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

7、位脈沖響應函數(shù)函數(shù)的拉氏變換得到；(2）幾個典型信號之間具有積分微分關(guān)系，則其輸出也具有積分微分關(guān)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

8、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

9、 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ζ=0。5

10、， 無阻尼固有頻率ωn,則系統(tǒng)的阻尼自然頻率ωd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

11、：已知系統(tǒng)的單位階躍響應為 求： （1）該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(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(diào)上升 C。振幅按指數(shù)曲線衰減振蕩 D．指數(shù)單調(diào)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(diào)上升。

12、 答案：B 題目：工程上通常使在 之間,其超調(diào)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(diào)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

13、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

14、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(diào)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

15、 【 】 A.上升時間 B。峰值時間 C。調(diào)整時間 D。超調(diào)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(diào)量和調(diào)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(diào)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

16、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10 C.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Ⅰ型系統(tǒng)，其 系統(tǒng)a為Ⅱ型系統(tǒng)，其 題目：化簡系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖.