重庆大学机械控制工程习题参考答案--第二章

第二章参考答案第一节（1）习题一题型单项选择题题目已知TTF50，则其TFL（）。A、250SSB、250SC、221SD、S21分析与提示由拉氏变换的定义计算，可得2150STFL。答案C习题二题型填空题题目函数F（T）的拉氏变换LF（T）。分析与提示拉氏变换定义式。答案DTETFST0习题三题型填空题题目函数ATETF的拉氏变换LF（T）。分析与提示拉氏变换定义式可得，且F（T）为基本函数。答案AS1习题四题型单项选择题题目若TETTF22，则TFL（）。A、22SB、322SC、22SD、322S分析与提示拉氏变换定义式可得，即常用函数的拉氏变换对，322STFL。答案B习题五题型填空题题目拉氏变换存在条件是，原函数F（T）必须满足条件。分析与提示拉氏变换存在条件是，原函数F（T）必须满足狄里赫利条件。答案狄里赫利第一节（2）习题一题型选择题题目已知150TTF，则其TFL（）。A、250SSB、250SC、SS1212D、S21分析与提示由拉氏变换的定义计算，这是两个基本信号的和，由拉氏变换的线性性质，其拉氏变换为两个信号拉氏变换的和。SSTFL11502。答案C习题二题型选择题题目若SSSSF214，则TFTLIM）（）。A、1B、4C、D、0分析与提示根据拉氏变换的终值定理LIMLIM0SSFTFFST。即有414LIMLIM20SSSSTFST答案B习题三题型填空题题目函数TETFATCOS的拉氏变换LF（T）。分析与提示基本函数TCOS的拉氏变换为22SS，由拉氏变换的平移性质可知22ASASTFL答案22ASAS习题四题型填空题题目若ASSF1，则0F。分析与提示根据拉氏变换的初值定理LIMLIM00SSFTFFST。即有111LIM1LIMLIM0000SAASSTFFSST答案1习题五题型填空题题目函数TTF的拉氏变换LF（T）。分析与提示此为基本函数，拉氏变换为21S。答案21S第一节（3）习题一题型填空题题目拉氏反变换的求法有多种方法，其中比较简单的方法是由SF查拉氏变换表得出及。分析与提示拉氏反变换的求法有多种方法，其中比较简单的方法是由SF查拉氏变换表得出及部分分式展开法。答案部分分式展开法习题二题型计算题题目已知2332SSSSF，则其SFL1（）。分析与提示首先对FS进行因式分解，即212132332SBSASSSSSSSF解得221311SSSSSA121322SSSSSB因此TTEESLSLSFLTF211122112答案TTEE22习题三题型填空题题目SSF1的拉氏反变换为。分析与提示此为基本函数。答案1TF习题四题型填空题题目ASSF1的拉氏反变换为。分析与提示此为基本函数。答案ATETF习题五题型填空题题目11TSSF的拉氏反变换为。分析与提示此为基本函数。答案TTETTF1第二节（1）习题一题型单项选择题题目线性系统与非线性系统的根本区别在于（）。A、线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入B、线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入C、线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D、线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理分析与提示数学模型表达式是线性的系统称为线性系统，满足叠加性和均匀性。答案C习题二题型多项选择题题目对于一个线性定常系统（）。A、如有多个输入，则输出是多个输入共同作用的结果B、可用拉氏变换方法得出输入与输出之间的传递函数C、每个输入所引起的输出不可分别单独计算，因多个输入之间互相影响D、可用线性微分方程式来描述E、不能在频率域中判别它的稳定性分析与提示线性系统满足叠加性，因此A正确，B为传递函数的定义，D为线性系统的定义之一。答案ABD习题三题型单项选择题题目某系统的微分方程为3000TXXTXTXI，则它是（）。A、线性定常系统B、线性系统C、非线性系统D、非线性时变系统分析与提示数学模型表达式是线性的系统称为线性系统，题目表示的微分方程不是线性的，故不是线性系统。答案C习题四题型填空题题目定量地描述系统的动态性能，揭示系统的结构、参数与动态性能之间的数学表达式称为系统的。分析与提示数学模型是定量地描述系统的动态性能，揭示系统的结构、参数与动态性能之间的数学表达式。答案数学模型习题五题型填空题题目线性系统满足两个重要性质，分别为、。分析与提示线性系统满足叠加性和均匀性。答案叠加性；均匀性第二节（2）习题一题型单项选择题题目线性系统与非线性系统的根本区别在于（）。A、线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入B、线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入C、线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D、线性系统不满足迭加原理，非线性系统满足迭加原理分析与提示数学模型表达式是线性的系统称为线性系统，满足叠加性和均匀性。答案C习题二题型间答题题目列写如图1所示电网络的微分方程。分析与提示首先明确系统的输入和输出，其输入为1U，输出为2U；然后分别列写中间环节的微分方程；最后消除中间变量，并整理。答案（1）系统输入为1U，输出为2U（2）根据基尔霍夫原理，可得到如下微分方程组1211111UDTIICRIDTIICDTICRI2112222112221UDTIC（3）消除中间变量，并整理1222122112222211UUDTDUCRCRCRDTUDCRCR习题三题型间答题题目图2是一个机械系统，试写出该系统的微分方程。分析与提示首先明确系统的输入和输出；然后分别列写中间环节的微分方程；最后消除中间变量，并整理。答案由牛顿定律，有OOIOIXKXXKXXC21即IIOOXKXCXKKXC121习题四题型填空题题目任何机械系统的数学模型都可以应用来建立；电气系统主要根据来建立的数学模型。分析与提示任何机械系统的数学模型都可以应用牛顿定理来建立；电气系统主要根据基尔霍夫电流定律和电压定律来建立的数学模型。答案牛顿定理；基尔霍夫电流定律和电压定律习题五题型填空题题目机械系统中以各种形式出现的物理现象，都可以使用、和三个要素来描述。分析与提示机械系统中以各种形式出现的物理现象，都可以使用质量、弹性和阻尼三个要素来描述。答案质量；弹性；阻尼第三节（1）习题一题型多项选择题题目系统的某输入输出的拉氏变换分别记为XI（S）和XO（S），对应的传递函数记为G（S），则（）。A、在零初始条件下，G（S）XI（S）/XO（S）B、在任何初始条件下，G（S）XO（S）/XI（S）C、G（S）可以有量纲，也可以无量纲D、若以G（T）表示其脉冲响应函数，则G（S）LG（T）E、在零初始条件下，G（S）XO（S）/XI（S）分析与提示对于线性定常系统，当输入及输出的初始条件为零时，系统输出TXO的拉氏变换SXO与输入TXI的LAPLACE变换SXI之比。答案CDE习题二题型填空题题目当满足条件时，线性定常系统的输出量Y（T）的拉氏变换Y（S）与输入量X（T）的拉氏变换X（S）之比叫做系统的传递函数。分析与提示当满足零初始条件时，线性定常系统的输出量Y（T）的拉氏变换Y（S）与输入量X（T）的拉氏变换X（S）之比叫做系统的传递函数。答案零初始习题三题型判断题题目当满足零初始条件时，线性定常系统的输入量X（T）的拉氏变换X（S）与输出量Y（T）的拉氏变换Y（S）之比叫做系统的传递函数。分析与提示同习题二。答案错习题四题型填空题题目传递函数的定义中包括三个基本要素、输出与输入的拉氏变换之比。分析与提示传递函数的定义中的三个基本要素为线性定常系统、零初始条件、输出与输入的拉氏变换之比。答案线性定常系统；零初始条件习题五题型问答题题目零初始条件的含义是什么分析与提示输入及其各阶导数，输出及其各阶导数在0时刻均为零。答案（1）输入在0T时才开始作用于系统，即输入及其各阶导数在0T时刻均为0；（2）系统在0T时处于相对静止状态，即输出及其各阶导数在0T时刻均为0。第三节（2）习题一题型简答题题目下图是一个机械系统，试写出该系统的传递函数。分析与提示明确输入与输出；建立系统中间环节的微分方程；对微分方程做拉氏变换，得到中间环节的传递函数；消除中间变量，整理。答案系统微分方程为（IXOX）2K（IXOX）2B（OXX）1B（OXX）1BXK1对上式进行拉氏变换SXSXOI2KSXSXOIS2BSXSXO1BSXSXOS1B1KSX消去SX得GSSBKSBKSBKSSBKBKSXSXI1111221122习题二题型填空题题目若系统的微分方程为RRYYYY25005015，则系统的传递函数SRSY为。分析与提示直接由传递函数的定义求，即输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。首先对微分方程两边进行拉氏变化，为SRSSRSYSSYSYSSYS2500501523传递函数为5005015223SSSSSRSY答案5005015223SSSSSRSY习题三题型填空题题目传递函数有两种方法、实验法。分析与提示传递函数的两种求法为解析法和实验法。答案解析法习题四题型判断题题目对于实际系统，传递函数分子多项式的阶次应大于分母多项式的阶次。分析与提示实际系统，其传递函数分子多项式的阶次应不大于分母多项式的阶次。答案错习题五题型填空题题目传递函数中如果（填分母或分子）S的最高阶次等于N，则称这种系统为N阶系统。分析与提示传递函数中分母S的最高阶次，等于输出量最高阶导数的阶次。如果S的最高阶次等于N，则称这种系统为N阶系统。答案分母第三节（3）习题一题型填空题题目传递函数不表明所描述系统的物理结构，不同的物理系统，只要它们动态特性相同，就可用同一传递函数来描述。这样的系统称为。分析与提示传递函数不表明所描述系统的物理结构，不同的物理系统，只要它们动态特性相同，就可用同一传递函数来描述。这样的系统称为相似系统。答案相似系统习题二题型多项选择题题目关于传递函数正确的说法有（）。A、传递函数的分母与系统的输入无关B、实际系统的传递函数分母中S的阶次不小于分子中S的阶次C、传递函数是无量纲的D、不同物理类型的系统，可以具有相同形式的传递函数E、在零初始条件下，系统输出的拉氏变换取决于输入和其传递函数分析与提示传递函数的分母反映了由系统的结构和参数所决定的系统的固有特性，与输入无关；实际系统的传递函数分母中S的阶次不小于分子中S的阶次；传递函数可以无量纲，也可以有量纲；不同物理类型的系统，可以具有相同形式的传递函数，称为相似系统；系统的初始条件为零时，系统输出的拉氏变换取决于输入和其传递函数。答案ABDE习题三题型判断题题目任何条件下，系统传递函数都能完全反映系统的动态历程分析与提示当系统的初始条件不为零时，传递函数不能完全反映系统的动态历程。答案错习题四题型判断题题目传递函数既描述了系统的外部特性，又描述系统的内部特性。分析与提示传递函数只表示系统的输入量和输出量之间的数学关系（描述系统的外部特性），而未表示系统中间变量之间的关系（描述系统的内部特性）。答案错习题五题型填空题题目对于传递函数的极点、零点和放大系数，一般，影响系统的稳定性；影响系统的瞬态响应曲线的形状，即系统的瞬态性能；决定了系统的稳态输出值。分析与提示对于传递函数的极点、零点、和放大系数，一般，极点影响系统的稳定性；零点影响系统的瞬态响应曲线的形状，即系统的瞬态性能，不影响稳定性；放大系数决定了系统的稳态输出值。答案极点；零点；放大系数第四节习题一题型单项选择题题目某典型环节的传递函数为TSSG/1，则该环节为（）。A、惯性环节B、积分环节C、微分环节D、比例环节分析与提示应熟记各个典型环节的传递函数，微分方程。答案B习题二题型单项选择题题目某传递函数SKSKKSG3211，则它是由（）组成的。A、比例环节积分环节B、比例环节微分环节C、比例环节惯性环节D、比例环节积分环节微分环节分析与提示熟记各个典型环节的传递函数、微分方程。K1为比例环节，SK12为积分环节，SK3为微分环节。答案D习题三题型单项选择题题目设一惯性环节的传递函数为523S，则其时间常数和增益分别是（）。A、2，3B、2，3/2C、2/5，3/5D、5/2，3/2分析与提示化为惯性环节传递函数的标准形式152531STSKSG。即时间常数为2/5，增益系数为3/5。答案C习题四题型判断题题目传递函数框图中的环节是根据动力学方程来划分的，一个环节代表一个物理元件（物理环节或子系统），一个物理元件就是一个传递函数环节。分析与提示传递函数框图中的环节是根据动力学方程来划分的，一个环节并不一定代表一个物理元件（物理环节或子系统），一个物理元件也不一定就是一个传递函数环节（也许几个物理元件的特性才组成一个传递函数环节，也许一个物理元件的特性分散在几个传递函数环节中）。答案错习题五题型填空题题目当振荡环节的1时，输出无振荡，为非振荡环节，而是两个的组合。分析与提示当振荡环节的1时，输出无振荡，为非振荡环节，而是两个一阶惯性环节的组合。答案一阶惯性环节习题六题型单项选择题题目存在储能元件和耗能元件的典型环节是（）。A、比例环节B、微分环节C、积分环节D、惯性环节分析与提示惯性环节存在储能元件和耗能元件，阶跃输入下，输出不能立即达到稳定值。答案D第五节（1）习题一题型填空题题目环节有三种基本联接方式，为、。分析与提示环节的三种基本联接方式为串联、并联、反馈联接。答案串联；并联；反馈联接习题二题型判断题题目由串联环节所构成的系统，当无负载效应影响时，它的总传递函数等于个环节传递函数的代数和。分析与提示由串联环节所构成的系统，当无负载效应影响时，它的总传递函数等于个环节传递函数的乘积。由并联环节所构成的系统，当无负载效应影响时，它的总传递函数等于个环节传递函数的代数和。答案错习题三题型判断题题目开环系统的传递函数称为开环传递函数。分析与提示闭环系统的前向通道传递函数G（S）与反馈回路传递函数H（S）之乘积G（S）H（S）称为系统的开环传递函数。答案错习题四题型简答题题目求如下图所示的反馈系统的输出。分析与提示系统输出为SX的输出和干扰SN输出的总和。答案（1）在输入量X（S）的作用下可把干扰量N（S）看作为零，系统的输出为SYR，则12121SXSHSGSGSGSGSXSGSYRR（2）在干扰量N（S）作用下，可把输入量X（S）看作为零，系统的输出为SYN，则1212SNSHSGSGSGSNSGSYNN（3）系统总的输出量11212SNSXSGSHSGSGSGSYSYSYNR习题五题型填空题题目单位反馈系统，其反馈反馈回路传递函数为。分析与提示单位反馈系统，其反馈反馈回路传递函数为1。答案1第五节（2）习题一题型简答题题目化简如图1所示的系统传递函数方框图。分析与提示首先消除交错回路，将A点前移至B点；然后依次从内向外化简反馈回路。答案如图2所示。习题二题型简答题题目化简如图3所示的系统传递函数方框图。分析与提示首先消除里边两个反馈通道的交错；然后依次从内向外化简反馈回路。答案如图4、图5、图6所示。第一步第二步第三步习题三题型简答题题目求如图7所示方框图的传递函数SXSY。分析与提示首先化简系统方框图，然后得到传递函数。答案如图8、图9、图10所示。第一步第二步第三步第四步432132434321433243213243432111