機電控制工程基礎(chǔ)綜合練習解答.doc

第一章 習題答案一、填空1.系統(tǒng)輸出全部或部分地返回到輸入端叫做 反饋2.有些系統(tǒng)中，將開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為復合控制系統(tǒng)3.我們把輸出量直接或間接地反饋到 反饋 形成閉環(huán)參與控制的系統(tǒng)，稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)4.控制的任務(wù)實際上就是形成控制作用的規(guī)律，使不管是否存在擾動，均能使被控制對象的輸出量滿足給定值的要求。 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 穩(wěn)定 系統(tǒng)。 6、自動控制系統(tǒng)主要元件的特性方程式的性質(zhì)，可以分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)。7、為了實現(xiàn)閉環(huán)控制，必須對輸出量進行測量，并將測量的結(jié)果反饋到輸入端與輸入量相減得到偏差，再由偏差產(chǎn)生直接控制作用去消除偏差 。因此，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輸入端，形成閉環(huán),參與控制的系統(tǒng)，稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)8、題圖由圖中系統(tǒng)可知，輸入量直接經(jīng)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)9、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)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)定二、選擇1.開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起的系統(tǒng)稱為 。（ ）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：A2.當時，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)輸出的實際值與按參考輸入所確定的希望值之間的差值叫 。（ ）A微分； B差分； C穩(wěn)態(tài)誤差； D積分答：C3把輸出量反饋到系統(tǒng)的輸入端與輸入量相減稱為 。（ ）A反饋； B負反饋； C穩(wěn)態(tài)差誤； D積分答：B4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：A5自動售貨機控制屬于 。（ ）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：B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。 2火炮跟蹤系統(tǒng)屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。錯誤。3自動洗衣機屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。錯誤。4步進電機控制刀架進給機構(gòu)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。錯誤。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。第二章 習題答案一、填空1.于函數(shù)，它的拉氏變換的表達式為 。 2.單位階躍函數(shù)對時間求導的結(jié)果是 。 單位沖擊函數(shù)3.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是 。 4.單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果為 1 。 5.的拉氏變換為 。 6.的原函數(shù)的初值= 0，終值= 1 7.已知的拉氏變換為，則初值=（ 0 ）。8.的拉氏變換為 9.若，則 。 10.若，則 。 二、選擇1.的拉氏變換為（ B ）。A. B. C. D. 2.的拉氏變換為（ C ）。 A. B. C. D. 3脈沖函數(shù)的拉氏變換為（ C ）。 A 0 B. C. 常數(shù) D. 變量4.，則（ A ）。A. 5 B. 1 C. 0 D. 5.已知 ，其原函數(shù)的終值（ D ）。A B. 0 C. 0.6 D. 0.3 6.已知 ，其原函數(shù)的終值（ C ）。A. 0 B. C. 0.75 D. 37.已知，其反變換f (t)為（B ）。 A. B. C. D. 8.已知，其反變換f (t)為（ C ）。 A. B. C. D. 9. 的拉氏變換為（ C ）。 A. B. C. D. 10.圖示函數(shù)的拉氏變換為（ A ）。 a 0 tA. B. C. D. 三、判斷1滿足狄利赫利條件的函數(shù)f(t)的拉普拉斯變換為，積分的結(jié)果取決于參數(shù)t和s， F(s)稱為f(t)的象函數(shù)，而f(t)為F(s)的原函數(shù)。錯誤 2.若=，則=0。錯誤3.的拉氏變換為，則為。正確4單位拋物線函數(shù)為 ，其拉普拉斯變換結(jié)果為。錯誤 5已知，的拉氏變換為。錯誤第三章 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(guān)系的數(shù)學表達式叫做系統(tǒng)的數(shù)學模型。2.在初條件為零時，輸出量的拉氏變換與 輸入量的拉氏變換之比稱為線性系統(tǒng)（或元件）的傳遞函數(shù)。 3.根據(jù)自動控制系統(tǒng)的特性方程式可以將其分為 線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)。 4.數(shù)學模型是描述系統(tǒng)瞬態(tài)特性的數(shù)學表達式，或者說是描述系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)系的數(shù)學表達式。 5.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)。6慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是 。7題圖根據(jù)以上題圖填空，8運動方程式描述的是一個慣性環(huán)節(jié)。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(guān)系是 。( B )A. B. C. D. 2.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是 。( C )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，輸出與輸入之比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3. 已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的時域原函數(shù)g(t)是 。( B )A. B. C. D. 4.表示了一個 。（ A ）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) 5.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ；其單位階躍響應(yīng)為（ B ）A. B. C. D. 6設(shè)有一彈簧、質(zhì)量、阻尼器機械系統(tǒng)，如圖所示，以外力f(t)為輸入量，位移y(t)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：（ B ）A. 1 B. 2 C. 3 D. 47下圖所示的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為（ C ）。A. ； B. ；C. ； D. 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（ D ） a bA.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)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4傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性，與輸入有關(guān)。錯誤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6傳遞函數(shù)并不反映系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。 正確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(guān)。正確8比例環(huán)節(jié)（放大環(huán)節(jié)）的輸出量與輸入量的關(guān)系為，K是一個變量。錯誤9比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 。正確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 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(zhuǎn)換等等，均可視為階躍作用。2單位脈沖函數(shù)(t) 可認為是在間斷點上單位階躍函數(shù)對時間的導數(shù)。3超調(diào)量是指在瞬態(tài)過程中，輸出量的最大值超過穩(wěn)態(tài)或輸入值的百分數(shù)。4過渡過程時間或調(diào)節(jié)時間ts是指輸出量與穩(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(nèi)所需的時間。答5n和這兩個參數(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。 二、單項選擇1. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其時間常數(shù)為 。( B )A. 0.25 B. 4 C. 2 D. 12. 若二階系統(tǒng)的阻尼比為0.4，則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為 。( B )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3. 二階系統(tǒng)的超調(diào)量 。( A )A. 只與有關(guān) B.與無關(guān) C.與和無關(guān) C.與和都有關(guān) 4.兩個二階系統(tǒng)的超調(diào)量相等，則此二系統(tǒng)具有相同的 。( B )A. B. C. K D. 5. 對二階欠阻尼系統(tǒng)，若保持不變，而增大，則 。( B )A.影響超調(diào)量 B.減小調(diào)節(jié)時間 C.增大調(diào)節(jié)時間 D. 不影響調(diào)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( C )。A. B. C. D. 7. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入作用下輸出為（ C ）。A. B. C. D. 8系統(tǒng)的時間響應(yīng)由瞬態(tài)響應(yīng)和 兩部分組成。（ A ）A穩(wěn)態(tài)響應(yīng) B. 暫態(tài)響應(yīng) C.沖激響應(yīng) D.頻率響應(yīng)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(yīng)過程稱 。（ B ）A穩(wěn)態(tài)響應(yīng) B. 瞬態(tài)響應(yīng) C.沖激響應(yīng) D.頻率響應(yīng)10系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)反映系統(tǒng)的 。（ C ）A準確性 B. 誤差 C.穩(wěn)定性和響應(yīng)的快速性 D.穩(wěn)定性和誤差 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(jīng)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 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 3.輸出端定義誤差是指希望輸出與實際輸出之差。正確4輸入端定義誤差是指輸入與主反饋信號之差。正確 5穩(wěn)態(tài)誤差的表達式是錯誤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(guān)系叫時間響應(yīng)。正確7系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指系統(tǒng)受到外加作用后，時間趨于無窮大時，系統(tǒng)的輸出。正確8電源突然接通，負荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)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(yīng)用較多的一種典型信號。錯誤9是單位速度函數(shù)，其拉氏變換為，它表征的是速度均勻變化的信號。錯誤 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(shè)，在系統(tǒng)分析中很有用處。正確第五章 習題答案一、填空1. 型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為40dB/dec。2. 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(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。為系統(tǒng)的相頻特性，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號相位遲后或超前的特性。3. 頻率響應(yīng)是正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài) 響應(yīng)。 4. 對于一階系統(tǒng)，當由0時，矢量D(j) 方向旋轉(zhuǎn)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。逆時針5. 當輸入信號的角頻率在某一范圍內(nèi)改變時所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個系統(tǒng)的頻率特性。6. 控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)，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)從初始狀態(tài) 到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程；穩(wěn)態(tài)過程是指時間t趨于無窮時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。7. 若系統(tǒng)輸入為，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為，則該系統(tǒng)的頻率特性可表示為。 二、選擇1. 題圖中RC電路的幅頻特性為 。( B )A. B. C. D. 2. 已知系統(tǒng)頻率特性為 ，則該系統(tǒng)頻率還可表示為（ C ）A. B. C. D. 3已知系統(tǒng)頻率特性為 ，當輸入為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為（ D ）A. B. C. D. 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. ，通過=1點的直線 B. -，通過=1點的直線C. -，通過=0點的直線 D. ，通過=0點的直線答：A5開環(huán)傳遞函數(shù)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：（ A ） A. L()向上平移，不變 B. L()向上平移，向上平移 C. L()向下平移，不變 D. L()向下平移，向下平移三、判斷1.已知系統(tǒng)頻率特性為 ，則該系統(tǒng)可表示為。 錯誤2.一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，其頻率特性可表示為。錯誤3.積分環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性是一條斜率為的直線。 正確4.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，輸出與輸入的相位差是。錯誤 5.系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，當輸入信號頻率為Hz，振幅為時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出信號的頻率是1Hz。 正確 6系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性取決于系統(tǒng)的輸入以及初始條件。錯誤 7圖中所示的頻率特性是一個積分環(huán)節(jié)。錯誤第六章 習題答案一、單項選擇1. 增大系統(tǒng)開環(huán)增益K值，使系統(tǒng) 。( B )A. 精度降低 B. 精度提高 C. 穩(wěn)定性提高 D.精度不受影響2. 串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，是屬于 環(huán)節(jié)。( A ) A. 相位超前校正 B. 相位遲后校正 C. 相位遲后 超前校正 D.以上都不對3. 已知校正環(huán)節(jié)，若作為遲后校正環(huán)節(jié)使用，則系數(shù)應(yīng)為 。( C )A. 1>>0 B. =0 C. >1 D. 0.707>>04. 系統(tǒng)如圖所示，為一個 裝置.（ B ）A. 串聯(lián)校正 B. 并聯(lián)校正C. 混合校正 D. 正反饋校正5在實際工程系統(tǒng)中常用 來實現(xiàn)類似遲后超前校正作用？( A )A. 比例積分微分調(diào)節(jié)器 B. 微分調(diào)節(jié)器C. 積分調(diào)節(jié)器 D. 比例積分調(diào)節(jié)器二、判斷題1 在系統(tǒng)校正中，常用的描述系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標有相角裕量和幅值裕量等。 正確2 截止頻率是描述控制系統(tǒng)精度的指標，它可以直接確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。錯誤3 描述系統(tǒng)快速性的指標通常有穿越頻率，截止頻率等。 正確4 為改善系統(tǒng)的性能，通常在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，這種方法稱為校正。 正確5 順饋校正是一種串聯(lián)校正。 錯誤6 反饋校正是一種并聯(lián)校正。正確7 相位超前校正會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 錯誤8 相位遲后校正能夠提高系統(tǒng)開環(huán)增益，從而提高穩(wěn)態(tài)精度。 正確9 相位遲后超前校正適用于穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度要求較高的場合。 正確10用頻率法校正控制系統(tǒng)，實際上就是采用校正環(huán)節(jié)來改善頻率特性形狀，使之具有合適的高頻、中頻、低頻特性和穩(wěn)定裕量，以便得到滿意的閉環(huán)系統(tǒng)性能指標要求。 正確第七章 習題答案一、 填空1. 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)為離散系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。 2. 當采樣頻率滿足時，則采樣函數(shù) 能無失真地恢復到原來的連續(xù)函數(shù) 。 3. 離散信號的數(shù)學表達式為 4. 所對應(yīng)的的前三項是,依次是1， 2 ，3 。 5. s平面與z平面的對應(yīng)關(guān)系是：平面的左半平面對應(yīng)于平面上單位圓以內(nèi)，平面的虛軸對應(yīng)于平面單位圓，平面的右半平面，對應(yīng)于平面單位圓以外。二、選擇1. 脈沖傳遞函數(shù)是 。( C ) A輸出脈沖序列與輸入脈沖序列之比 B系統(tǒng)輸出的變換與輸入變換之比 C. 在初條件為零時，系統(tǒng)輸出的變換與輸入的變換之比D. 在初條件為零時，系統(tǒng)輸入的變換與輸出的變換之比2. 變換的數(shù)學表達式為 。( A ) A. B. C. D. 3. 的變換為（ B ）。A. B. C. ； D. 4. 的變換為（ C ）。A. B. C. D. 5. 的變換為（ B ）。A. B. C. D. 6. 如果為函數(shù)有效頻譜的最高頻率，那么采樣頻率滿足以下 條件時，采樣函數(shù)能無失真地恢復到原來的連續(xù)函數(shù) 。( A )A. 至少為 B. 至少為 C.至多為 D.至多為2 7. 所對應(yīng)的的第1項是 。( B )A. 1 B. 2 C. 3 D. 1/28一個時間信號的頻率成分范圍是1Hz10Hz，以下一定能夠?qū)@個信號進行無失真采樣的采樣頻率范圍是。（D）A. 1Hz10Hz B. 1Hz10Hz C. HzHz D.HzHz已知連續(xù)信號，那么采樣頻滿足以下 條件時，采樣函數(shù)能無失真地恢復到原來的連續(xù)函數(shù)。( B )A. 至少為3rad/s B. 至少為rad/s C. 至多為3rad/s D. 至多為rad/s10. 單位階躍函數(shù)f(t)的z變換為 . (A)A. B. 1 C. D.三、判斷1 長除法有時結(jié)果不是一個完整的閉式表達式。 正確2已知采樣序列為 0 k=0或偶數(shù) f(k)= 1，k是奇數(shù)其z變換結(jié)果是。 錯誤3. 求的變換結(jié)果是。錯誤4若連續(xù)時間函數(shù)的變換為，當t < 0時， , 則。 正確5 若，則。 正確