机电控制工程基础综合练习解答.docx

《机电控制工程基础综合练习解答.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电控制工程基础综合练习解答.docx（31页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第一章 习题答案一、填空1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做 。反馈解析：根据反馈的定义式填空。2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为 。复合控制系统解析：根据定义式填空。3.我们把输出量直接或间接地反馈到 ，形成闭环参与控制的系统，称作 。 输入端 闭环控制系统解析：根据定义式填空。4.控制的任务实际上就是 ，使不管是否存在扰动，均能使 的输出量满足给定值的要求。 形成控制作用的规律 被控制对象 解析：根据控制的基本概念和定义式填空。5.系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态这样的系统是 系统。 稳定 解析：根据稳定系统的基本概念和定义式填

2、空。6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 和非线性控制系统。线性控制系统解析：根据控制系统分类的基本概念来填空。7、为了实现闭环控制，必须对 量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除 。因此，整个控制系统形成一个闭合回路。我们把输出量直接或间接地反馈到 端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统。输出 偏差 输入解析：根据闭环控制的基本概念和反馈的定义填空。8、题图由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个 控制系统。1、 不能 开环

3、解析：根据开环控制的基本概念填空。9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为 系统，否则为 系统。任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 的。稳定 ； 不稳定 ； 稳定解析：根据稳定系统的基本概念和定义式填空。二、选择1.开环与闭环结合在一起的系统称为 。（ ）A复合控制系统；B开式控制系统；C闭环控制系统；D连续控制系统答：A解析：根据复合控制系统的基本概念选择。2.当时，闭环反馈控制系统输出的实际值与按参考输入所确定的希望值之间的差值叫 。（ ）A微分； B差分； C稳态误差； D积分答：C解析：根据稳态误差的基本概念选择。3把输出

4、量反馈到系统的输入端与输入量相减称为 。（ ）A反馈； B负反馈； C稳态差误； D积分答：B解析：根据负反馈的基本概念选择。4机器人手臂运动控制属于 。（ ）A闭环控制； B开环控制 C正反馈控制 D连续信号控制答：A解析：根据闭环控制系统的具体应用进行选择。5自动售货机控制属于 。（ ）A闭环控制； B开环控制 C正反馈控制 D连续信号控制答：B解析：根据开环控制系统的具体应用进行选择。三、判断题1. 若系统的输出量对系统没有控制作用，则该控制系统称为开环控制系统。正确。 解析：根据开环控制系统的定义来进行判断。2火炮跟踪系统属于开环控制系统。错误。解析：根据开环控制系统的具体应用进行判断

5、。3自动洗衣机属于闭环控制系统。错误。解析：根据开环控制系统的具体应用进行判断。4步进电机控制刀架进给机构属于闭环控制系统。错误。解析：根据开环控制系统的具体应用进行判断。5当系统的输出量对系统有控制作用时，系统称为闭环控制系统。正确。解析：根据闭环控制系统的定义来进行判断。第二章 习题答案一、填空1.于函数，它的拉氏变换的表达式为 。 解析：根据拉氏变换的定义填空。2.单位阶跃函数对时间求导的结果是 。 单位冲击函数解析：“单位阶跃函数对时间求导的结果是单位冲击函数”是一个基本常识。3.单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是 。 解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。4.单位脉冲函数的拉普拉斯变换结果

6、为 。 1解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。5.的拉氏变换为 。 解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。6.的原函数的初值= ，终值= 0 , 1解析：根据拉氏变换的基本性质求取，初值定理：。 终值定理：/ 7.已知的拉氏变换为，则初值=（ ）。 0解析：根据拉氏变换的基本性质求取，初值定理：。 8.的拉氏变换为 。 解析：根据位移性质若，则这个性质表明，函数乘以后的拉氏变换等于的拉氏变换中的参变量用代换。求的拉氏变换。因为 故 9.若，则 。 解析：根据位移性质若，则 证明：令 则 这个性质表明，函数乘以后的拉氏变换等于的拉氏变换中的参变量用代换。10.若，则 。 解析： 根据拉氏变换的延迟特性

7、求解， 令 代入上式得 这个性质表明，时间函数f(t)的变量在时间轴位移t，其拉氏变换等于f(t)的拉氏变换F(s)乘以指数因子。二、选择1.的拉氏变换为（ ）。A. B. C. D. 答：B解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。2.的拉氏变换为（ ）。 A. B. C. D. 答：C解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。3脉冲函数的拉氏变换为（ ）。 A 0 B. C. 常数 D. 变量答：C解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。4.，则（ ）。A. 5 B. 1 C. 0 D. 答：A解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。5.已知 ，其原函数的终值（ ）。A B. 0 C. 0.6 D. 0.3答：D解析

8、：根据拉氏变换的基本性质求取，终值定理：。 6.已知 ，其原函数的终值（ ）。A. 0 B. C. 0.75 D. 3答：C解析：根据拉氏变换的基本性质求取，终值定理：。 7.已知，其反变换f (t)为（ ）。 A. B. C. D. 答：B解析：首先，为整数，求的拉氏变换。由于，且，由拉氏变换微分性质得 ，又因故 然后 根据拉氏变换的延迟特性求解， 令 代入上式得 因此L=8.已知，其反变换f (t)为（ ）。 A. B. C. D. 答：C解析：由部分分式法求解。9. 的拉氏变换为（ ）。 A. B. C. D. 答：C解析：根据位移性质若，则这个性质表明，函数乘以后的拉氏变换等于的拉氏变

9、换中的参变量用代换。求的拉氏变换。因为 故 10.图示函数的拉氏变换为（ ）。 a 0 tA. B. C. D. 答：A解析：根据典型斜坡函数以及阶跃函数的拉氏变换结果和拉氏变换的延迟特性求解。三、判断1满足狄利赫利条件的函数f(t)的拉普拉斯变换为，积分的结果取决于参数t和s， F(s)称为f(t)的象函数，而f(t)为F(s)的原函数。错误 解析：以上定义式为定积分，积分限0和是固定的，所以积分的结果与t无关，而只取决于参数s ，因此，它是复数s的函数。2.若=，则=0。错误解析：根据拉氏反变换的结果进行判断。 3.的拉氏变换为，则为。正确解析：由部分分式法求解。4单位抛物线函数为 ，其拉

10、普拉斯变换结果为。错误解析： 根据拉普拉斯变换的定义，单位抛物线函数的拉普拉斯变换为 5已知，的拉氏变换为。错误解析：应用线性性质， 。第三章 习题一、填空1.描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做系统的 。数学模型解析:根据数学模型的定义式来填空。2.在初条件为零时， 与 之比称为线性系统（或元件）的传递函数。 输出量的拉氏变换；输入量的拉氏变换解析：传递函数的定义式。3.根据自动控制系统的特性方程式可以将其分为 和非线性控制系统。 线性控制系统解析：根据自动控制系统的分类的基本概念来填空。4.数学模型是描述系统 的数学表达式，或者说是描述系统内部变量之间关系的数学表达式。

11、瞬态特性解析：建立数学模型的功能和作用。5.如果系统的数学模型,方程是 的，这种系统叫线性系统。线性解析：线性系统的基本概念。6 环节的传递函数是 。惯性解析：惯性环节的基本定义式。7题图根据以上题图填空， 解析：根据电容电流与电压的关系以及电路欧姆定理来解答。8运动方程式描述的是一个 。惯性环节解析：根据惯性环节的微分表达式来填空。二、选择1.已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则正确的关系是 。( )A. B. C. D. 答： B解析：根据传递函数的定义, ，所以。2.线性定常系统的传递函数是 。( )A. 输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比 B. 零初始条件下，

12、输出与输入之比C. 零初始条件下，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比 D.无法求出答： C解析：传递函数的定义。3. 已知系统的传递函数为，则该系统的时域原函数g(t)是 。( )A. B. C. D. 答： B解析：根据部分分式展开，所以的反变换为。4.表示了一个 。（ ）A. 时滞环节 B. 振荡环节 C. 微分环节 D. 惯性环节答：A解析：时滞环节的微分方程为其传递函数 5.一阶系统的传递函数为 ；其单位阶跃响应为（ ）A. B. C. D. 答：B解析：一阶系统的传递函数为 ，其阶跃响应的传递函数为，进行部分分式分解得：，因此其反变换为。6设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，

13、以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（ ）A. 1 B. 2 C. 3 D. 4答：B解析：弹簧振子是二阶系统。7下图所示的系统开环传递函数为（ ）。 图A. ； B. ；C. ； D. 答：C解析：首先要注意题目要求求出开环传递函数，观察A ，B，D答案都不对，因为它们的分子上都不含，所以只有C符合要求。8以下图形 a为输入x(t)波形，图b为输出y(t)波形，所描述的是一个（ ） a bA.积分环节 B. 微分环节 C. 惯性环节 D. 时滞环节答案：D解析：显然输出比输入之后迟后了一些，这是一个时滞环节。三、判断1

14、 数学模型是描述系统稳态特性的数学表达式。 错误解析：根据数学模型的定义式来判断。2如果系统的数学模型方程是线性的，这种系统叫线性系统。正确解析：根据线性系统的定义来判断。3.线性定常系统的传递函数是指初始条件不为零时，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比。错误解析：一定要注意，传递函数是指初始条件为零时，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比。4传递函数反映系统本身的瞬态特性，与输入有关。错误解析：传递函数的特点是与输入无关，只与系统自身结构、参数有关。5对于可实现的物理系统，传递函数分母中s的阶次必大于分子中s的阶次。正确解析：根据传递函数的特点来判断。6传递函数并不反映系统的物理结构。正确解析

15、：这是传递函数的特点。7不同的物理系统，可以有相同的传递函数，传递函数与初始条件无关。正确解析：这是传递函数的特点。8比例环节（放大环节）的输出量与输入量的关系为，K是一个变量。错误解析：根据比例环节的定义，比例环节（放大环节）输出量与输入量的关系为式中 环节的放大系数（常数）。9比例环节的传递函数为 。正确解析：根据比例环节的定义来判断。10常见的电子放大器，齿轮减速器，杠杆等均属于比例环节。正确解析：根据比例环节的实际应用来判断。11当输入x(t)为单位阶跃信号时，输出y(t)如图所示，那么这个系统一定是一个微分环节。 错误解析：根据图像可以看出，输出是输入的积分，所以这个系统是一个积分环

16、节。第四章 习题答案一、填空1电源突然接通，负荷的突然变化，指令的突然转换等等，均可视为 。答案：阶跃作用解析：根据阶跃信号的定义以及物理意义来填空。2 函数(t) 可认为是在间断点上单位阶跃函数对时间的导数。答案：单位脉冲解析：这是单位脉冲函数的特点。3超调量是指在瞬态过程中，输出量的 值超过稳态或输入值的百分数。答案：最大解析：根据超调量的定义来填空。4过渡过程时间或调节时间ts是指 量与稳态值之间的偏差达到允许范围（一般取2%或5%）并维持在此允许范围以内所需的时间。答案：输出解析：根据对调节时间基本概念的理解来填空。5n和这两个参数是决定二阶系统瞬态特性的非常重要的参数，那么可把二阶系

17、统的传递函数写成含有这两个参数的标准式，即 。答案： 解析：二阶系统闭环传递函数的标准表达式是一个重要基本概念，要求记忆：二、单项选择1. 一阶系统的传递函数为，其时间常数为 。( )A. 0.25 B. 4 C. 2 D. 1答：B解析： 惯性环节的运动方程式为：传递函数：，式中环节的时间常数；2. 若二阶系统的阻尼比为0.4，则系统的阶跃响应为 。( )A.等幅振荡 B.衰减振荡 C.振荡频率为的振荡 D.发散振荡答：B解析： 在（00 B. =0 C. 1 D. 0.7070答:C解析：显然迟后环节分母的相位迟后作用要大于分子的相位超前作用，所以分母上s系数应该大于分子上s的系数，答案C

18、正确。4. 系统如图所示，为一个 装置.（ ）A. 串联校正 B. 并联校正C. 混合校正 D. 正反馈校正答:B解析：观察到校正环节接到被校正对象的反馈通道中，显然不是串联校正，也不是混合校正，更不是正反馈校正，因此只有答案B正确。5在实际工程系统中常用 来实现类似迟后超前校正作用？( )A. 比例积分微分调节器 B. 微分调节器C. 积分调节器 D. 比例积分调节器答:A解析：显然答案A正确，因为微分调节器是相位超前的，积分和比例积分调节是相位迟后的，只有比例积分微分调节器才能够实现迟后超前校正。二、判断题1 在系统校正中，常用的描述系统稳定性的指标有相角裕量和幅值裕量等。 正确解析：基本

19、概念，相角裕量和幅值裕量都是描述系统稳定性的指标。2 截止频率是描述控制系统精度的指标，它可以直接确定系统的稳态误差。错误解析：开环增益才是描述控制系统精度的指标，开环增益可以直接确定系统的稳态误差。3 描述系统快速性的指标通常有穿越频率，截止频率等。 正确解析：根据系统性能指标分类的基本概念来判断。4 为改善系统的性能，通常在系统中增加新的环节，这种方法称为校正。 正确解析：这是校正的基本概念。5 顺馈校正是一种串联校正。 错误解析：串联校正按其性质可分为：相位超前校正；相位迟后校正；相位迟后超前校正。6 反馈校正是一种并联校正。正确解析：并联校正按其性质可分为反馈校正和顺馈校正。7 相位超

20、前校正会降低系统的稳定性。 错误解析：相位超前校正的特点有3点：加大系统的相位裕量，提高稳定性。提高系统的快速性。是高通滤波器，降低抗高频干扰能力。8 相位迟后校正能够提高系统开环增益，从而提高稳态精度。 正确解析：这是相位迟后校正的特点。9 相位迟后超前校正适用于稳定性和稳态精度要求较高的场合。 正确解析：相位迟后 超前校正兼有迟后，超前两种校正方式的优点，适合于稳定性和稳态精度要求较高的场合。10用频率法校正控制系统，实际上就是采用校正环节来改善频率特性形状，使之具有合适的高频、中频、低频特性和稳定裕量，以便得到满意的闭环系统性能指标要求。 正确解析：根据对校正基本概念的理解来判断。第七章

21、 习题答案一、 填空1. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为 系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。 离散 解析：离散系统的定义：系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散系统。 2. 当采样频率满足时，则采样函数 到原来的连续函数 。 能无失真地恢复解析：根据采样定理的基本内容来填空。3. 离散信号的数学表达式为 。 解析：见教材上的离散信号的基本定义和概念。4. 所对应的的前三项是,依次是 ， ， 。 1， 2 ， 3解析：将进行长除分解，可以得到除以的结果是，由于题目要求前3项结果，所以只需要长除得出前3项值，根据Z变换的定义式，前3项的系数就是所对应的的前三项值。5. s平面与z平面的对应关系是：平面的左半平面对应于平面上单位圆以内，平面的虚轴对应于平面 ，平面的右半平面，对应于平面单位圆以外。单位圆解析：根据拉氏变换Z变换的对应关系不难理解：平面的左半平面相当于平面上单位圆以内，平面的虚轴对应于平面单位圆，平面的右半平面，对应于平面单位圆以外。二、选择1. 脉冲传递函数是 。( ) A输出脉冲序列与输入脉冲序列之比 B系统输出的变换