3機(jī)械控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題及參考答案

一、單項(xiàng)選擇題：1、某二階系統(tǒng)阻尼比為0，則系統(tǒng)階躍響應(yīng)為DA、發(fā)散振蕩 B、單調(diào)衰減C、衰減振蕩? D、等幅振蕩2。一階系統(tǒng)G(ｓ)=得時(shí)間常數(shù)T越小,則系統(tǒng)得輸出響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值得時(shí)間BA。越長(zhǎng) Ｂ。越短Ｃ。不變 D.不定3、傳遞函數(shù)反映了系統(tǒng)得動(dòng)態(tài)性能，它與下列哪項(xiàng)因素有關(guān)？CA、輸入信號(hào)? ? ??Ｂ、初始條件C、系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)參數(shù)??? D、輸入信號(hào)與初始條件４。慣性環(huán)節(jié)得相頻特性,當(dāng)時(shí),其相位移為CA．—２70°?B。－１80°C.－90° D。0°５.設(shè)積分環(huán)節(jié)得傳遞函數(shù)為Ｇ（s)=，則其頻率特性幅值M(）＝CA、 ?? ??B、Ｃ、? ???? D、6、有一線性系統(tǒng)，其輸入分別為u１(t）與u2(t)時(shí),輸出分別為y1(t）與y2(ｔ)。當(dāng)輸入為ａ1u１（t）+ａ２ｕ2(t)時(shí)(a１，ａ2為常數(shù)),輸出應(yīng)為BA、ａ1y1（t)+y2（t）? ?B、a1ｙ1(t）+a２y２（ｔ）Ｃ、ａ１y1（t)—a2y2（t）? ?D、y1（t）+a2y2(t）7。拉氏變換將時(shí)間函數(shù)變換成ＤＡ．正弦函數(shù)? ??Ｂ．單位階躍函數(shù)C.單位脈沖函數(shù)? D.復(fù)變函數(shù)8.二階系統(tǒng)當(dāng)0〈〈1時(shí)，如果減小，則輸出響應(yīng)得最大超調(diào)量將ＡA、增加 ?? ???B、減小C、不變????? D、不定9。線性定常系統(tǒng)得傳遞函數(shù)，就是在零初始條件下DＡ。系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比B。系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之比Ｃ.系統(tǒng)輸入信號(hào)得拉氏變換與輸出信號(hào)得拉氏變換之比D.系統(tǒng)輸出信號(hào)得拉氏變換與輸入信號(hào)得拉氏變換之比10.余弦函數(shù)cos得拉氏變換就是CA、 ?? ?B、C、? ? D、１1、微分環(huán)節(jié)得頻率特性相位移θ（ω）＝AA、90°B、-9０°Ｃ、０°D、—１8０°12、ＩI型系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻漸近特性得低頻段斜率為AA、—4０(dB/dｅc）?? ?B、—２0（dＢ/dec)C、0（dＢ/deｃ）?? ??D、+20(ｄB/deｃ）１3．令線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)得分母多項(xiàng)式為零,則可得到系統(tǒng)得ＢA.代數(shù)方程 Ｂ。特征方程C.差分方程 D。狀態(tài)方程14、主導(dǎo)極點(diǎn)得特點(diǎn)就是DA、距離實(shí)軸很遠(yuǎn) ? B、距離實(shí)軸很近Ｃ、距離虛軸很遠(yuǎn) ? ?Ｄ、距離虛軸很近1５。采用負(fù)反饋連接時(shí),如前向通道得傳遞函數(shù)為G（s），反饋通道得傳遞函數(shù)為H(s),則其等效傳遞函數(shù)為ＣA。 Ｂ.Ｃ。?D.二、填空題:1。線性定常系統(tǒng)在正弦信號(hào)輸入時(shí),穩(wěn)態(tài)輸出與輸入得相位移隨頻率而變化得函數(shù)關(guān)系稱為＿_(dá)相頻特性__.2.積分環(huán)節(jié)得對(duì)數(shù)幅頻特性曲線就是一條直線,直線得斜率為_＿—20＿＿dB/ｄec。3.對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)得性能要求可以概括為三個(gè)方面:穩(wěn)定性、＿_(dá)快速性__與準(zhǔn)確性。。4．單位階躍函數(shù)1(t)得拉氏變換為０.5.二階衰減振蕩系統(tǒng)得阻尼比ξ得范圍為。６．當(dāng)且僅當(dāng)閉環(huán)控制系統(tǒng)特征方程得所有根得實(shí)部都就是＿＿負(fù)數(shù)＿_(dá)時(shí),系統(tǒng)就是穩(wěn)定得。7.系統(tǒng)輸出量得實(shí)際值與＿輸出量得希望值＿_(dá)之間得偏差稱為誤差。8．在單位斜坡輸入信號(hào)作用下,0型系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差ess＝___＿_(dá)。9.設(shè)系統(tǒng)得頻率特性為，則稱為虛頻特性。1０、用頻域法分析控制系統(tǒng)時(shí)，最常用得典型輸入信號(hào)就是_正弦函數(shù)_.11、線性控制系統(tǒng)最重要得特性就是可以應(yīng)用＿_(dá)＿疊加__原理，而非線性控制系統(tǒng)則不能。12、方框圖中環(huán)節(jié)得基本連接方式有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接與＿_(dá)反饋_連接。1３、分析穩(wěn)態(tài)誤差時(shí),將系統(tǒng)分為0型系統(tǒng)、Ｉ型系統(tǒng)、II型系統(tǒng)…,這就是按開環(huán)傳遞函數(shù)得__積分__環(huán)節(jié)數(shù)來(lái)分類得。14、用頻率法研究控制系統(tǒng)時(shí)，采用得圖示法分為極坐標(biāo)圖示法與_＿對(duì)數(shù)坐標(biāo)_圖示法。15、決定二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能得兩個(gè)重要參數(shù)就是阻尼系數(shù)ξ與＿無(wú)阻尼自然振蕩頻率wｎ。三、設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為求（1)系統(tǒng)得阻尼比ζ與無(wú)阻尼自然頻率ωn;（2)系統(tǒng)得峰值時(shí)間tp、超調(diào)量σ％、調(diào)整時(shí)間tS（△=０、05)；解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知，故,又四、設(shè)單位反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)為(1）求系統(tǒng)得阻尼比ζ與無(wú)阻尼自然頻率ωn;求系統(tǒng)得上升時(shí)間tp、超調(diào)量σ%、調(diào)整時(shí)間tS(△=０、02)；。解:系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比，可知，故,又故五、某系統(tǒng)如下圖所示，試求其無(wú)阻尼自然頻率ωn，阻尼比ζ,超調(diào)量σ％,峰值時(shí)間,調(diào)整時(shí)間(△＝0、0２）。解:對(duì)于上圖所示系統(tǒng)，首先應(yīng)求出其傳遞函數(shù),化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特征量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比,可知,六、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：(1)試確定系統(tǒng)得型次v與開環(huán)增益Ｋ；（2）試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差。解：(1）將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，ｖ＝1，這就是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝5;（2）討論輸入信號(hào)，，即A=1,B＝2根據(jù)表3-４，誤差七、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)如下：求：（1）試確定系統(tǒng)得型次v與開環(huán)增益K;(2)試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差。解:（1）將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v=1，這就是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K=50;（2)討論輸入信號(hào),，即Ａ=1,Ｂ＝3,C=２根據(jù)表3-4,誤差八、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)得開環(huán)傳遞函數(shù)如下:求：（１）試確定系統(tǒng)得型次v與開環(huán)增益Ｋ;(２)試求輸入為時(shí)，系統(tǒng)得穩(wěn)態(tài)誤差。解：（１）該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝0,這就是一個(gè)0型系統(tǒng)開環(huán)增益Ｋ=20;(2）討論輸入信號(hào)，,即Ａ＝2，B=５,C=2根據(jù)表３—4，誤差九、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)得穩(wěn)定性。解：用勞斯—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別,a4=1，a３=2,a2＝3,a1=４，ａ０＝5均大于零,且有所以，此系統(tǒng)就是不穩(wěn)定得。十、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)得穩(wěn)定性.解:用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別,ａ4＝1，a3=6,a２=12，a1＝10,ａ0=３均大于零，且有所以，此系統(tǒng)就是穩(wěn)定得。十一、設(shè)系統(tǒng)特征方程為試用勞斯—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別該系統(tǒng)得穩(wěn)定性。解：(1）用勞斯－赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a3＝2，a2=4，a1=６，a0=1均大于零,且有所以，此系統(tǒng)就是穩(wěn)定得。十二、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下,試?yán)L制系統(tǒng)得對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解：該系統(tǒng)開環(huán)增益Ｋ=；有一個(gè)微分環(huán)節(jié),即v=—１;低頻漸近線通過(guò)(１,20ｌｇ)這點(diǎn)，即通過(guò)（1，－１0）這點(diǎn)，斜率為20dB/deｃ；有一個(gè)慣性環(huán)節(jié),對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為,斜率增加－2０ｄB/ｄec。-101-10120十三、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試?yán)L制系統(tǒng)得對(duì)數(shù)幅頻特性曲線.解：該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝100；有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，即ｖ＝1；低頻漸近線通過(guò)（1，20lg100）這點(diǎn),即通過(guò)(1，４0)這點(diǎn)斜率為－20dB／dec；有兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，，斜率分別增加-20dＢ／ｄｅc系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。LL()/dB-20dB/dec-40dB/dec10100-60dB/dec(rad/s)0140十四、設(shè)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下,試?yán)L制系統(tǒng)得對(duì)數(shù)幅頻特性曲線。解:該系統(tǒng)開環(huán)增益Ｋ=１0;有兩個(gè)積分環(huán)節(jié),即v＝2,低頻漸近線通過(guò)(1,２0ｌｇ10）這點(diǎn)，即通過(guò)（1，20)這點(diǎn)斜率為-４０dB/ｄec；有一個(gè)一階微分環(huán)節(jié),對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為,斜率增加２0dＢ/deｃ。有一個(gè)慣性環(huán)節(jié),對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)折頻率為，斜率增加－20dB／dec。系統(tǒng)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如下所示。十五、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn),并求出其傳遞函數(shù)。解:十六、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn)，并求出其傳遞函數(shù)。一一一H1G1G2H2R(S)C(S)解：一一一H1/G2G1G2H2R(S)C(S)一一H1/G2G1R(S)C(S)G21+G2H2一一H1/G2R(S)C(S)G1G21+G2H2R(S)R(S)C(S)G1G21+G2H2+G1H1十七、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn)，并求出其傳遞函數(shù)。一一十G4G1G2H2R(S)C(S)G3解:一一H1G1R(S)C(S)G4+G2G3C(S)R(S)C(S)R(S)一一H1G1(G4+G2G3)R(S)R(S)C(S)G1(G4+G2G3)1+G1H1(G4+G2G3)十八、如下圖所示，將方框圖化簡(jiǎn)，并求出其傳遞函數(shù).一一一G1G3R(S)C(S)G2H1解:一一一G1G3H1R(S)C(S)G2H1一一H1G3R(S)C(S)G1G21+G2H1R(S)R(S)C(S)G1G2G31+G2H1+G1G2H1參考答案一、單項(xiàng)選擇題:１、D2、B3、Ｃ４、C5、C6、Ｂ7、D8、A９、D１0、C1１、Ａ12、A1３、B14、D15、C二、填空題：１．相頻特性2.—20__３。＿0_4。5。６．負(fù)數(shù)７。輸出量得希望值８。9.虛頻特性1０、正弦函數(shù)1１、_＿＿疊加_＿12、__反饋_13、__積分__14、__對(duì)數(shù)坐標(biāo)＿1５、無(wú)阻尼自然振蕩頻率wn三、解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比,可知,故，又四、解：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比,可知，故，又故五、解：對(duì)于上圖所示系統(tǒng)，首先應(yīng)求出其傳遞函數(shù)，化成標(biāo)準(zhǔn)形式，然后可用公式求出各項(xiàng)特征量及瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo).與標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)比,可知，六、解：(1)將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝1，這就是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K＝5;(２）討論輸入信號(hào),,即A＝1，B=2根據(jù)表3—4,誤差七、解：（１)將傳遞函數(shù)化成標(biāo)準(zhǔn)形式可見，v＝1,這就是一個(gè)I型系統(tǒng)開環(huán)增益K=50;(2)討論輸入信號(hào),，即Ａ=1，B=3,C=2根據(jù)表３—４，誤差八、解：（1)該傳遞函數(shù)已經(jīng)為標(biāo)準(zhǔn)形式可見，ｖ＝0，這就是一個(gè)０型系統(tǒng)開環(huán)增益Ｋ=20；（2）討論輸入信號(hào),，即Ａ=2,B=5,C=2根據(jù)表3—4，誤差九、解：用勞斯—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別，a4=１，ａ３=2，ａ2=3,a1＝4,ａ0＝5均大于零,且有所以，此系統(tǒng)就是不穩(wěn)定得。十、解:用勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別,ａ4=1，ａ3=6，ａ2＝12,a1=10，a0=3均大于零,且有所以，此系統(tǒng)就是穩(wěn)定得。十一、解:(1）用勞斯—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)判別,ａ3=2，ａ2＝4，a1=6，ａ0＝1均大于零，且有所以,此系統(tǒng)就是穩(wěn)定得。十二、解:該系統(tǒng)開環(huán)增益K＝；有一個(gè)微分環(huán)節(jié),即v=－1;低頻漸近線通過(guò)（1，２0lg)這點(diǎn),即通過(guò)（1,-１０）這點(diǎn)，斜率為２0dＢ／d