机械控制工程基础习题集(精简)(1)

1、机械控制工程基础习题及解答第1章绪论第2章控制系统的数学模型第3章控制系统的时域分析第4章控制系统的频域分析第5章控制系统的性能分析第6章控制系统的综合校正第7章模拟考试题型及分值分布机械控制工程基础习题集及解答第 1 章 绪论、选择填空题1 . 开环控制系统在其控制器和被控对象间只有（正向作用）。 P2A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用 D.反向作用2 .闭环控制系统的主反馈取自（被控对象输出端）。 P3A.给定输入端B.干扰输入端C.控制器输出端D.系统输出端3 .闭环系统在其控制器和被控对象之间有（反向作用）。 P3A.反馈作用B.前馈作用C.正向作用D.反向作用A.输入量B.输出量

2、C.反馈量D.干扰量4 .自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除（偏差的过程）。 P2-3A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程5 .一般情况下开环控制系统是（稳定系统）。 P2A.不稳定系统B.稳定系统 C.时域系统D.频域系统6 .闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有（B）。 p5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节7 .闭环控制系统必须通过（C） 。 p3A.输入量前馈参与控制B.干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制8 .随动系统要求系统的输出信号能跟随（ C的变化）。P6A.反馈信号B.干扰信号C

3、.输入信号D.模拟信号9 .若反馈信号与原系统输入信号的方向相反则为（负反馈）。 P3A.局部反馈 B.主反馈 C.正反馈D.负反馈10输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是（开环控制系统）。 P2A.开环控制系统 B.闭环控制系统C.反馈控制系统D.非线性控制系统11. 自动控制系统的反馈环节中一般具有（B ） 。 p5A.给定元件B.检测元件C.放大元件D.执行元件12. 控制系统的稳态误差反映了系统的B p8A.快速性B.准确性C.稳定性D.动态性13. 输出量对系统的控制作用有直接影响的系统是（B ） p3机械控制工程基础习题集及解答A.开环控制系统B.闭环控制系统C.线性控制系统

4、D.非线性控制系统14. 通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为(无差系统)。 p6A.有差系统B.无差系统C.连续系统D.离散系统15. 自动控制系统的控制调节过程是以偏差消除( A )。 P5-6A.偏差的过程B.输入量的过程C.干扰量的过程D.稳态量的过程16. 闭环控制系统除具有开环控制系统所有的环节外，还必须有( B )。 P4-5A.给定环节B.比较环节C.放大环节D.执行环节17. 闭环控制系统必须通过( C )。 P3-4A. 输入量前馈参与控制B. 干扰量前馈参与控制C.输出量反馈到输入端参与控制D.输出量局部反馈参与控制18. 输出信号对控制作用有影响的系统

5、为( B ) 。 p3A.开环系统 B.闭环系统C.局部反馈系统D.稳定系统19. 把系统扰动作用后又重新平衡的偏差称为系统的( B ) 。 p8A.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差20. 干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后( B )。 P7A. 将发散离开原来的平衡状态C.将在原平衡状态处等幅振荡21. 无差系统是指( B ) 。 P6A. 干扰误差为零的系统C.动态误差为零的系统B. 将衰减收敛回原来的平衡状态D.将在偏离平衡状态处永远振荡B. 稳态误差为零的系统D. 累计误差为零的系统22 . 把系统从一个稳态过渡到新的稳态的偏差称为系统的( B )p8A

6、.静态误差B.稳态误差C.动态误差D.累计误差23 .以同等精度元件组成的开环系统和闭环系统其精度比较为(B ) p2-4A.开环高 B.闭环高 C.相差不多 D.一样高24 . 随动系统要求系统的输出信号能跟随(C ) p6A.反馈信号的变化B.干扰信号的变化C.输入信号的变化D.模拟信号的变化25 . 对于抗干扰能力强系统有(B ) p3-4A.开环系统B.闭环系统C.线性系统D.非线性系统26 .对于一般控制系统来说(A ) p2A.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环一定振荡D.闭环一定振荡27 .输出量对系统的控制作用没有影响的控制系统是(A ) p2A.开环控制系统B.闭环控制系统C.

7、反馈控制系统D.非线性控制系统二、填空题1 . 任何闭环系统都存在信息的传递与反馈，并可利用（反馈进行控制）。 P32 .对控制系统性能的基本性能要求是（稳定、准确、快速）。 P73 .控制系统校正元件的作用是（改善系统性能）。 P54 .开环控制系统比闭环控制系统的控制精度（差或低 ） 。 P2-35 .恒值控制系统的输出量以一定的精度保持（希望值）。 P66 .通过动态调节达到稳定后，被控量与期望值一致的控制系统为（无差系统）p67 .干扰作用下，偏离原来平衡状态的稳定系统在干扰作用消失后将（重新恢复到）原来的平衡状态。8 无差系统是指（稳态误差）为零的系统。P69 .负反馈系统通过修正偏

8、差量使系统趋向于（给定值）。 P3（ 6.16）三、名词解释题1 . 自动控制：没有人直接参与的情况下，使生产过程或被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化的控制调节过程。P12 .开环控制系统：在控制器和被控对象间只有正向控制作用的系统。P23 .闭环控制系统：输出端和输入端之间有反馈回路，输出量对系统直接参与控制作用的系统。 P34 .稳定性：稳定性是指扰动消失后，控制系统由初始偏差回复到原平衡状态的性能。P75 .快速性：是指在系统稳定的前提下，消除系统输出量与给定输入量之间偏差的快慢程度。 P76 .准确性：是指系统响应的动态过程结束后，被控量与希望值之间的误差值，误差值越小准确性越

9、高。P8四、简答题1. 简述开环控制系统的特点：1 ）输出端和输入端之间无反馈回路；2）无自纠正偏差的能力，控制精度低；3）结构简单，成本低；4）一般是稳定的，工作可靠。P22 .简答闭环控制系统的特点：1 ）输出端和输入端之间有反馈回路；2）有自纠正偏差的能力，控制精度高；3）结构复杂，成本高。P33 .简述闭环控制系统的控制原理：1）检测输出量的实际值；2）将实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差值；3）用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。P3-44 .简述对控制系统的基本要求：1 ） 稳定性： 稳定性是指扰动消失后，控制系统由初始偏差回复到原平衡状态的性能；2）准确性：被控量与希望值之

10、间的稳态误差，稳态误差值越小准确性越高；3）快速性：消除系统输出量与给定输入量之间偏差的快慢程度。P7-85.简答反馈控制系统的组成：答：反馈控制系统主要包括给定元件、反馈元件、比较元件、放大元件、执行元件及校正元件等。P4第 2 章 控制系统的数学模型一、选择填空题1 .线性定常系统对某输入信号导数（积分）的时域响应等于（B ） 。 P10机械控制工程基础习题集及解答A.该输入信号时域响应的积分（导数）B.该输入信号时域响应的导数（积分）C.该输入信号频率响应的积分（导数）D.该输入信号频率响应的导数（积分）2 .若系统中的齿轮或丝杠螺母传动存在间隙，则该系统的换向工作状态为（ A）。P11

11、A.本质非线性状态B.非本质非线性状态C.本质线性状态D.非本质线性状态3 .描述系统零输入状态的齐次微分方程的根是系统的（A ）。P12、17A.闭环极点B.开环极点C.开环零点D.闭环零点4 .线性定常系统输入信号导数的时间响应等于该输入信号时间响应的（D ）A.傅氏变换B.拉氏变换C.积分D.导数5 .微分方程的通解是描述系统固有特性的（B）。 P12、15A.强迫运动解B.自由运动解C.全响应D.稳态响应6 .传递函数G（s）的零点是（A ）。P17A.G（s）=0的解B.G（s尸剃解 C.G（s）0的不等式解D.G（s） v 0的不等式解7 .线性定常系统输入信号积分的时间响应等于该

12、输入信号时间响应的（C）A.傅氏变换B.拉氏变换C.积分D.导数8 .传递函数的分母反映系统本身（ C ）。P17A.振荡特性B.阻尼特性C.与外界无关的固有特性D.与外界之间的关系9 .系统的特征方程是（ C ）。P28A.1+ （闭环传递函数）=0B.1+ （反馈传递函数）=0C.1+ （开环传递函数）=0D.1+ （前向传递函数）=010 .实际的物理系统 G（s）的零点映射到 G（s）复平面上为（A ）。p17A.坐标原点B.极点C.零点D.无穷远点11 .同一个控制系统的闭环特征方程和开环传递函数（A ）。P29A.是唯一的，且与输入或输出无关B.是相同的，且与输入或输出无关C.是唯

13、一的，且与输入和输出有关D.是相同的，且与输入和输出有关12 .求线性定常系统的传递函数条件是（C）。p16A.稳定条件B.稳态条件C.零初始条件D.瞬态条件13 .系统开环传递函数为 G（s）,则单位反馈的闭环传递函数为（ A ） p27-28GR G（s）H（s）G（s）H A.B.C.D.1 G（s） 1 G（s）H（s） 1 G（s）H （s）1 G（s）H （s）14 .微分环节使系统（A）p20A.输出提前B.输出滞后C.输出大于输入D.输出小于输入15 .闭环系统前向传递函数是（C）p27A. 输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B. 输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换

14、之比C.输出信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比16 .不同属性的物理系统可以有形式相同的（A）p17A.数学模型B.被控对象C.被控参量D.结构参数17 .单位负反馈系统的开环传递函数为G（s）,则其闭环系统的前向传递函数与（C） p27-28A. 反馈传递函数相同B. 闭环传递函数相同C.开环传递函数相同D.误差传递函数相同18 .可以用叠加原理的系统是（D）p10A.开环控制系统B.闭环控制系统C.离散控制系统D.线性控制系统19 .对于一个确定的系统，它的输入输出传递函数是（A）p17A. 唯一的B. 不唯一的C.决定于输入信号的形式D.

15、决定于具体的分析方法20 .微分环节是高通滤波器，将使系统（A）p21A.增大干扰误差B.减小干扰误差C.增大阶跃输入误差D.减小阶跃输入误差21 .控制框图的等效变换原则是变换前后的（B） p30（ 1.2）A. 输入量和反馈量保持不变B. 输入量和输出量保持不变C.输入量和干扰量保持不变D.输出量和反馈量保持不变22 .线性控制系统（B）p10A. 一定是稳定系统B.是满足叠加原理的系统C.是稳态误差为零的系统D.是不满足叠加原理的系统23 .同一系统由于研究目的的不同，可有不同的（B）p17A.稳定性B.传递函数C.谐波函数D.脉冲函数24 .非线性系统的最主要特性是（B）p11-12A

16、.能应用叠加原理B.不能应用叠加原理C.能线性化D.不能线性化25 .理想微分环节的输出量正比于（B）p19A.反馈量的微分B.输入量的微分C.反馈量 D.输入量26 .不同属性的物理系统可以有形式相同的（A）p17A.传递函数B.反函数C.正弦函数D.余弦函数27 .比例环节能立即地响应（B）p18A.输出量的变化B.输入量的变化C.误差量的变化D.反馈量的变化28 .满足叠加原理的系统是（C）p10A.定常系统 B.非定常系统C.线性系统D.非线性系统29 .弹簧-质量-阻尼系统的阻尼力与两相对运动构件的（B）p13A.相对位移成正比C.相对加速度成正比30 .传递函数的量纲是（B）p16

17、-17A.取决于输入与反馈信号的量纲C.取决于干扰与给定输入信号的量纲31 .理想微分环节的传递函数为（C）A. -B. -C.s1 Tss32 .一阶微分环节的传递函数为（D）A. -B. -C.s1 Tss33 .实际系统传递函数的分母阶次（C）A.小于分子阶次C.大于等于分子阶次34 .若积分环节时间常数为p21A.TB.1/T35 .传递函数只与系统（A）A.自身内部结构参数有关B.相对速度成正比D.相对作用力成正比B.取决于输出与输入信号的量纲D.取决于系统的零点和极点配置p19D.1 + Tsp23D.1 + Tsp17B.等于分子阶次D.大于或小于分子阶次T,则输出量随时间的增长

18、而不断地增加，增长斜率为（B）_ _ 2C.1 + 1/TD.1/Tp16-17B.输入信号有关C.输出信号有关D.干扰信号有关机械控制工程基础习题集及解答36 .闭环控制系统的开环传递函数是（C） p27A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比37 .实际物理系统微分方程中输入输出及其各阶导数项的系数由表征系统固有特性的（A） p12A.结构参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成38 .实际物理系统的微分方程中输入输出及其各阶导数项

19、的系数由表征系统固有特性（A） p12A.特征参数组成B.输入参数组成C.干扰参数组成D.输出参数组成39 .传递函数代表了系统的固有特性，只与系统本身的（ D） p16-17A.实际输入量B.实际输出量C.期望输出量D.内部结构，参数40 .惯性环节不能立即复现（ B ） p22-23A.反馈信号B.输入信号C.输出信号D.偏差信号41 .衡量惯性环节惯性大小的参数是（ C ） p22A.固有频率B.阻尼比 C.时间常数 D.增益系数42 .微分环节可改善系统的稳定性并能（ C ） p19-21A.增加其固有频率B.减小其固有频率C.增加其阻尼D.减小其阻尼43 .惯性环节含有贮能元件数为（

20、B ） p22A.2B.1C.0D.不确定44 .积分器的作用是直到输入信号消失为止，其输出量将（ A ） p21A.直线上升B.垂直上升C.指数线上升D.保持水平线不变45 .系统输入输出关系为X。+x。+x。=COSXi ,则该系统为（B ） p11-12A.线性系统B.非线性系统C.线性时变系统D.线性定常系统46 .开环控制系统的传递函数是（A） p16A.输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比B.输入信号的拉氏变换与输出信号的拉氏变换之比 C.反馈信号的拉氏变换与误差信号的拉氏变换之比 D.误差信号的拉氏变换与反馈信号的拉氏变换之比47 .积分调节器的输出量取决于（B） p21A

21、.干扰量对时间的积累过程C.反馈量对时间的积累过程48.积分环节的积分时间常数为A.1B.1/TB.输入量对时间的积累过程D.误差量对时间的积累过程T,其脉冲响应为（B ） p21C.T D.1 + 1/TD ）。p1749 .实际的物理系统 G（s）的极点映射到 G（s）复平面上为（A.坐标原点B.极点 C.零点D.无穷远点、填空题1 .系统的齐次微分方程描述系统在零输入下的（自由运动状态或模态）。P122 .本质非线性系统在工作点附近存在（不连续直线、跳跃、折线以及非单值关系）等严重非线性性质情况。P123 .若输入已经给定，则系统的输出完全取决于（传递函数） 。P174 .实际系统具有惯

22、性且系统能源有限，系统输出不会超前于输入，故传递函数分母s的 阶数n必须（大于等于）分母 s的阶数m。p175 .同一闭环控制系统的开环传递函数和（闭环特征方程）是唯一的。P296 .同一闭环控制系统的闭环特征多项式和开环特征多项式具有（相同）的阶次。P297 .同一闭环控制系统的闭环传递函数和开环传递函数具有相同的（零点），单不存在（公共极点）。P298 .积分环节的特点是它的输出量为输入量对（时间）的积累。P219 .满足叠加原理的系统是（线性）系统。 P1010 .不同属性的物理系统可以有形式相同的（数学模型）。P1711 .闭环系统前向传递函数是输出信号的拉氏变换与（偏差信号）的拉氏变

23、换之比。P2712 .理想微分环节的输出量正比于（输入量）的微分。P1913 .求线性定常系统的传递函数条件是（零初始条件）。P1614 .微分环节是高通滤波器，将增大系统（干扰误差）。P2115 .控制框图的等效变换原则是变换前后的（输入量和输出量）保持不变。P3016 .积分环节的特点是它的输出量为输入量对（时间）的积累。P2117 .实际系统传递函数的分母阶次（大于等于）分子阶次。18 .实际的物理系统 G（s）的极点映射到 G（s）复平面上为（无穷远点）。P1719 .理想微分环节的传递函数为（ Ts）。P1920 .比例环节能立即地响应（输入量）的变化。P1821 .积分环节输出量随

24、时间的增长而不断地增加，增长斜率为（时间常数的倒数）。P21三、名词解释题1 .本质非线性系统：系统在工作点附近存在不连续直线、跳跃、折线以及非单值关系等 严重非线性性质的系统。P122 .系统微分方程的通解：系统由于初始条件引起的瞬态响应过程。P12、153 .开环传递函数：指闭环系统中前向通道传递函数与反馈传递函数之积。P274 .传递函数：线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之 比。P165 .系统微分方程的特解：系统由输入引起的强迫响应。P12、156 .比例环节：输出量能立即成比例地复现输入量的环节。P187 .微分环节：输出量与输入量的微分成比例的环节。

25、P198 .积分环节：输出量正比于输入量的积分的环节。 P219 .延时环节：输出量滞后输入量但不失真的环节。 P2510 .惯性环节：输出量Xo和输入量为的动力学关系为一阶微分方程T% +% =KXi形式的环节。P2211 .振动环节：输出量 Xo和输入量Xi的动力学关系为二阶微分方程丁1+23X。+5 =KXj形式的环节。P23四、简答题1 .简答线性定常系统的 2个重要特性。P10答：1）满足叠加原理；2）线性定常系统对某输入信号导数（积分）的时域响应等于该输入信号时域响应的导数（积分）。2 .简答常见的几种非线性特性。P10、11答：1）传动间隙非线性；2）死区非线性；3）摩擦力非线性

26、；4）饱和非线性；5）平 方律非线性。3 .若输入为电流、输出为电压，分别写出如图所示电阻、电容及电感的复数阻抗（传递 函数）。Hr ROL答：1)电阻2）电容3）电感机械控制工程基础习题集及解答Ul(s) = Ls-Il(s)I虱.5）4 .若力为输入、位移为输出时，写出如图所示机械系统的弹簧、粘性阻尼以及质量的传递函数。2）粘性阻尼:Fc 二 cX = Fc(s)= csX(sX(s)Fc(s) cs. 2 X（s） 13）质重： Fm =mX= Fm（s） = ms X （s） = =2Fm （s）ms5 .已知控制系统如图 a）所示，利用系统匡图等效变换原则确定题31图b）所示系统函数

27、方框中的内容 A、Bo p30-31X"s)X0(s)Xo(s)(a)(b)答：根据系统框图等效原则，由图a)得Xo(s)=G1(s) G2(s) =G2(s)( Xi(s)G2(s)Gi(s) 1) = A(B G1(s) 1)由此可知，A=G2（s）B.6 .已知控制系统如图a）所示，利用系统匡图等效变换原则确定图b）所示系统函数方框中的内容 A.B。p30-31(a)(b)答：根据系统框图等效原则,Xo(s)Gi(s)由图1a)图及图b)得Gi(s) G2(s)Xi(s)1 G1(s)G2(s)1由此可知，A =G2(s)G2(s) 1 G1(s)G2(s)B G1(s)二 A

28、1k1 B G1(s)B =G2(s)7 .简述同一闭环控制系统的闭环传递函数与开环传递函数之间的特性关系。P29答：1）闭环特征方程为开环传递函数有理分式的分母多项式与分子多项式之和；2）闭环特征多项式和开环特征多项式具有相同的阶次；3）闭环传递函数和开环传递函数具有相同的零点，但不存在公共极点。P27-298 .说明同一闭环系统的闭环传递函数和开环传递函数具有相同的零点。答：设系统的前向传递函数为：G(s)=照，反馈传递函数为:A(s)系统的开环传递函数为：GK(s) =G(s)H (s):B(s)H(s)A(s)系统的闭环传递函数为：(s)=B(s)A(s) B(s)H(s)分别令开环传

29、递函数和闭环传递函数的分子为零可得同一方程：为传递函数的零点，故闭环传递函数和开环传递函数具有相同的零点。9 .简答典型环节的基本类型。P18-25B(s) = 0 ,方程的根即答：典型环节包括的基本类型有：比例环节、微分环节、积分环节、惯性环节、振荡环节、延时环节等。10 .写出线性定常系统传递函数的三种数学表达模型。P16-171)传递函数的基本模型:G(s)=m . m 1Xo(s)bmsbmsbs boXi(s)nn 1ans - ams "s ' ao(n 一 m)2)传递函数的零极点增益模型G(s) =2 = k (s z1)(s z2)(s zm)Xi(s) (

30、s P1)(s P2)(s Pn)mII (s zi)=KI 1 (s - Pj) jW(n - m)式中，K 控制系统的增益；Zi(i =1,2,1m)控制系统的零点;-Pj (j =1,2,n)控制系统的极点。3)传递函数的时间常数模型II (TkS 1) "(Tl2s22 is 1)G(s) KXi(s)sv(Is 1)11 (T；s2 2 jTjS 1)(p 2q = m,v g 2h =n,n -m)式中，K 控制系统的增益；Ti,Tj,Tp,Tq 为控制系统的各种时间常数。11.简述控制系统的基本联接方式。P26-281)环节的串联联接方式由n个环节串联而成的系统，则其系

31、统传递函数为各环节传递函数之积，即nG(s) =11Gi(s)i 12)环节的并联联接方式由n个环节并联而成的系统，则其系统传递函数为各环节传递函数之和，即nG(s)="Gi(s)i 13)环节的反馈联接若系统的前向通道传递函数为G(s);反馈通道的传递函数为 H (s),则系统的传递函数为中二-Gs1 G(s)H(s)12.写出比例、微分、积分、惯性、振荡以及延时环节的传递函数。P18-251答：比仞环节 G(s)=K、微分环节G(s)=Ts、振荡环节G(s)=1T2s2 2 Ts+111Ts积分环下G(s)= 、惯性环下G(s)=、延时环下G(s)=eTsTs+113 .简述传递

32、函数的特点。P171)是以系统参数表示线性定常系统输出量与输入量之间关系的代数表达式；2)若系统的输入给定，则系统的输出完全取决于传递函数；3)实际的物理系统其传递函数的分母阶次一定大于或等于分子的阶次；4)传递函数的量纲取决于系统的输入与输出；5)传递函数不能描述系统的物理结构。14 .简述微分环节对系统的控制作用。P19-21 (5.32)答：1)使输出提前，改善系统的快速性；2)增加系统阻尼，减小系统超调量，提高系统的稳定性；3)强化系统噪声干扰作用，提高噪声灵敏度，增大因干扰引起的误差。15 .简述基于分支点和求和点移动的传递函数方框图模型的等效变换原理。答：1)分支点移动：分支点逆(

33、信号)流移动，则在各分支支路上乘以所跨过的传递函数；分支点顺流移动，则在各分支支路上除以所跨过的传递函数。2)求和点移动：求和点逆流移动，则在各输入支路上除以所跨过的传递函数；求和点顺流移动，则在各输入支路上乘以所跨过的传递函数。3)分支点和求和点不能互跨移动。五、计算应用题1 .P12-18解：对m进行受力分析由牛顿第二定律得mX(t) = F(t) -(k-k2)x(t)整理得系统的微分方程为：mX(t) (k1 k2)x(t) = F(t)传递函数为X(s) 1一 ，、一2,F (s) ms k1 k22 .已知图中，ki、k2为弹簧刚度，c为阻尼器阻尼系数，Xi为输入量，xo为输出量，

34、求图 中所示弹簧阻尼系统的传递函数和单位阶跃响应。P16-18进行受力分析，可写出如下微分dXcki(Xi -Xo) =f(=o0)%(Xo -0)dt可得：Xo(s)=kiX - fs (ki k2)3 .图所示为电感L、电阻R与电容C的串、并联电路，Ui为输入电压，uo为输出电压。求此 系统的传递函数。P16-18RLC电路解：根据克希荷夫定律，有:Ui(t)= Lju()1Uo(t)= R(t)R-. ci(t> dtcL(t)= R(t) ci (t)拉氏变换后，将后两式代入第一式，整理得：LCs2Uo(s) -LsUo(s) Uo(s) =Ui(s) R故传递函数为:GM%式中

35、， n1L C S s 1R1 L4.系统如图所示，k为弹簧刚度，c为阻尼器阻尼系数， xi为系统的输入信号 统的输出信号Xo为系解：对系统进行受力分析，由牛顿第二定理得：k(x -Xo) -cXo =mXo故系统的微分方程为：mXo - cXo kxo =kxi对方程两边取拉氏变换得2ms Xo(s) csXo(s) kXo(s) = kXi(s)由传递函数定义得G(s)=Xo(s)Xi(s)kms2 cs ki为电流,5.无源RCL网络如题38图所示，其中Ui为输入电压，Uo为输出电压,R为电阻，C为电容，L为电感，求其传递函数。P16-18,p23-24网络的方程为进行拉氏变换后得题38

36、图di1U = L iR idtdtC1 mUo = - idtC1 Ui(s) = LsI (s) RI(s) I(s) Cs1Uo(s) =-I(s) Cs消去中间变量I （s）得传递函数为Gg Uo(s)1G(s) -2Ui(s) LCs2 RCs 16.P12-18解系统1的微分方程为+ + 人）=F 传递函数为F（- 1F0 一陋 J+ M+-+上 系统2的微分方程为次丁+ （工+人）+秋F）=工大（力+胜 传递函数为小五J/IS- +（/十人）£+*7.已知图中，kl、k2为弹簧刚度，c为阻尼器阻尼系数，Xi为输入量，Xo为输出量，求图中所示弹簧阻尼系统的传递函数。P16

37、-18解：设中间变量为 x,则kl(Xi-X)=喏笔)dx dxo，一了对上述二式取拉氏变换得:ki(Xi(s)-X(s) =cs(X(s)-X°(s)cs(X(s) -Xo(s) =k2X0(s)消去中间变量 X(s)得系统的传递函数为：Xo(s) k1csXi (s)(k1 k2 )cs - k1k28.电路系统如图所示，建立系统的传递函数。P16-18(c)(d)解:(e)彳一£i%(f)（a）由图根据克希霍夫电流和电压定理得i3=i1 i2(1)1.ui =R1i2 13dtC21 ., 一 i 1 dt = Ri 2 R?i 1C1(2)_1 ,uo =|岛 +

38、113dtC2将（1）式代入（2）式并在零初始条件下取拉氏变换得：1Ui(s)=即2 CsI1 I21丁 I1(s) =Rl2(s) - R2"s)C1s(3)Uo(s) =Ii(s)R2C2sIi(s) I2(s)由上式的第1式减去第3式，并将第2式代入其中得到:Ui(s) -Uo(s)=C1s"s)(4)由（3）式的第2式得I2（s）=(1R2Gs)I(s)=RC1sRGCzs2I1（s）,将其代入（3）式的第3式得:RR2cle2s2 (RC1 R2c1G 1Uo(s)(5)将（5）式代入（Uo（s） Ui（s）4)式解得系统的传递函数为：(6)_RR2cle2s2

39、+(R1C1 +RC1)s + 1一 R1R2cle2s2 (R1C1 R2cl RC2)s 1当 R1 = R2= R、C1=C2=C 时,22 2Uo(s) _ R2C2s2 2RCs 1222Ui(s) R2C2s2 3RCs 1(b)由图根据克希霍夫电流和电压定理i3 - i1 i21ui = R2i3 +ji2dt CL1 ,1 ,12dt =R1i1 i1dtC1C2(1)(2)Uo =i3R2 idtC21Ui二七.1点l2（S）C1s1I2(s) =Rl1(s) I1(s)C2s(3)将（1）式代入（2）式并在零初始条件下取拉氏变换得:1 Uo(s) =(l1(s) l2(s)

40、R2 I1(s)C2 s由上式的第1式减去第3式，并将第2式代入其中得到:(4)Ui(s) -Uo(s) =R"s)由（3）式的第2式得"s） =（C1 +R1C1c2s） "s）,将其代入（3）式的第3式得:C2I(s)=R1R2C1c2 s2 (RC1R2c2)s 1Uo(s)(5)将(5)式代入(4)式解得系统的传递函数为：Uo(s) _RRCGs2 (R2c2 RG)s 1Ui(s) - RRC1C2s2 (R2C2 R2cl RC2)s 1当 R = R2 = R、C1=C2=C 时，则Uo(s) _ R2C2s2 2RCs 1Ui(s) - R2C2s

41、2 3RCs 1(c)由图根据克希霍夫电流和电压定理得(1)i3 二i1 i2uiM /i3dt dtC217711dt = Li Cidi2dt-L2di1dt(2)uo =L2 dl +二 ji3dtdt C2将（1）式代入（2）式并在零初始条件下取拉氏变换得：1Ui (2(s) CsIi(3)1Ii(s) = Lislz(s) L2SI1 (s) Cis1Uo(s) =L2sIi(s) Ii(s) I2(s) C2s由上式的第1式减去第3式，并将第2式代入其中得到:Ui(s) -Uo(s)=C1sIi(s)(4)由（3）式的第2式得I2（s）=Ii(s)=21 Cs2GLis2L1C1C

42、2s3Ii（s）,将其代入（3）式的第3式得:(C2L2C1L1S4 (C1L2 CiLi)s2 1)Uo(s)(5)将（5）式代入（4）式解得系统的传递函数为:Uo(s)C2L2C1L1S4 (Ci L2 CiLi)s2 1Ui(s) - CzLzCiLis4 (CL LG CDs2 1 当 L1=L2 =L、C1=C2=C 时，Uo(s) C2L2s4 2CLs2 1(6)Ui（s）C2L2s4 3CLs2 1（d）由图根据克希霍夫电流和电压定理i3 刁1 i2(1)ui = R2i3Li d2dtijL2dt(2)uo - i3 R2L2di1dt将(1)式代入(2)式并在零初始条件下取

43、拉氏变换得：(3)Ui(s) =R2(Ii(s) 1(s) Lisl2(s)LiSl2(s) =RJi(s) Lzsli(s)Uo(s) =("s) L(s)R22Sli(s)由上式的第i式减去第3式，并将第2式代入其中得到：(4)Ui(s) -Uo(s) =R"s)由(3)式的第2式得I2(s)=R1L2sL1sIi(S),将其代入(3)式的第3式得:gERej将(5)式代入(4)式解得系统的传递函数为：(5)Uo(s)LLs2 R(Li L2)s RR2,_Ui(s)LiL2s +(RL+RL2+RLi)s + RR当 Ri = &=R、Li=L2=L 时，Uo

44、(s) L2s2 2RLs R2(6)2 2_2Ui(s) L s 3RLs R(e)由图根据克希霍夫电流和电压定理>3 = ii >2(1)di3ui = RJ2 + L2 dt用=Li 包R?iidtuo =iR L2dhdt(2)将(1)式代入(2)式并在零初始条件下取拉氏变换得:(3)Ui(s) =Rl2(s) L2s(I/s) I2(s)R1I2(s) = L1sli(s) R2I1(s)Uo(s) =Ii(s)R2L2s(Ii(s) L(s)由上式的第1式减去第3式，并将第2式代入其中得到：(4)Ui(s)-U0(s) =LisIi(s)由(3)式的第2式得I2(s)=

45、L1s R2RiI1(s),将其代入(3)式的第3式得:Ii(s)” (RRX将(5)式代入(4)式解得系统的传递函数为：(5)Uo(s).2LL2s L2(R| R2)s R1R2Ui(s) LLs2 +(吐 +RL +RLz)s + RR2 当 R1 = R2 = R、 L1=L2=L 时，则2 22Uo(s) L2s2 2RLs R2Ui(s) - L2s2 3RLs R2(f)由图根据克希霍夫电流和电压定理得(6)ui = L2i3 - ii i2(1)i-i2dt Ci1 . dii 1i2dt = L1+ i1dtCidtC2(2),di31uo =L2 iidtdtC2将(1)式

46、代入(2)式并在零初始条件下取拉氏变换得:1Ui(s) = L2sIi(s)I2(s) I2(s)Cis1CsI2 fsws)1 csIi(3)Uo(s) = L2sIi(s) I2(s)由上式的第1式减去第3式，并将第2式代入其中得到:(4)Ui(s)-U0(s)=LiSli(s)由（3）式的第2式得I2=C1 +C1C2L1s I1（s）,将其代入（3）式的第3式得:C2C2s(5)Ii(s)=42-Uo(s)C2L2C1L1S4 (C2L2 CiL2)s2 1将(5)式代入(4)式解得系统的传递函数为：(6)Uo(s) C2L2 GLs4 (C2L2 C1L2)s2 1T7 T= 一 .

47、 4 ， 一 2?U i (s)C2 L2C1 Lis(C2L2 Ci L2 ' CzLJs1当 L|=L2 =L、 C1二C2=C 时，贝UUo(s) C2L2s4 2CLs2 12242Ui(s) C2L2s4 3CLs2 1第3章 控制系统的时域分析一、选择填空题1.高阶系统的单位阶跃响应稳态分量取决于（D）。P60-61A.系统实数极点B.系统虚数极点C.复数极点实部D.控制输入信号2 .二阶系统的固有频率为 8n,阻尼比为，其单位斜坡响应的稳态误差为（C）°P54-553 .一阶系统的时间常数为T,其单位阶跃响应为（A） p45A. 1 -e-tTB.t-T+Te-

48、TC. etTD.T+TeTT4 .系统的自由（固有）运动属性（ A） p61A.取决于系统的极点B.取决于系统的零点C.取决于外部输入信号D.取决于外部干扰信号5 .高阶系统时间响应的一阶环节瞬态分量和取决于（A）。P60-61A.系统实数极点B.系统虚数极点C.复数极点实部D.控制输入信号6 .一阶系统的时间常数为T,其脉冲响应为（C）。p46A.1e% B.t -T +TeTCe*D.T+TeTT7 .高阶系统时间响应的二阶环节瞬态分量和取决于（C）。P60-61A.系统实数极点B.系统虚数极点C.复数极点实部D.控制输入信号8 .一阶系统的时间常数为T,其单位斜坡响应为（B） p46-

49、47A.1_e乡 B.t -T +Te_tTCe'D.T+Te*T9 .过阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为（C） p52-53A.零 B.常数C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线10 .高阶系统时间响应的各瞬态分量和为系统的（D）。P60-61A.单位阶跃响应B.单位斜坡响应C.单位正弦响应D.自由运动响应11 .一阶系统的时间常数为T,其单位阶跃响应的稳态误差为（ A） p45-46A.0B.t C. D. T +TeFT12 .单位脉冲函数的拉普拉斯变换是（B） p40-41A.1/sB.1C. 1. S2D.1 + 1/S13 .高（n）阶系统的各极点为互不相等的实数极点-pj（j

50、=1,2,| ,n）时，则系统的自由运动模态形式为（C）。 P61-pjpjtpjt一 型ftmJ -f»jtA. e Sin jtB. e cos jt C.eD. e ,te ,|l| ,t e14 .一阶系统的时间常数为T,其单位斜坡响应的稳态误差为（ B） P47A.0B.T C. D. T +Te"TT15 .当输入量发生突变时，惯性环节的输出量不能突变，只能按（ B ） p22、p45-46A.正弦曲线变化 B.指数曲线变化 C.斜坡曲线变化D.加速度曲线变化16 .线性定常二阶系统的输出量与输入量之间的关系是（A） p49-55A.振荡衰减关系B.比例线性关系

51、C.指数上升关系D.等幅振荡关系17 .一阶系统的单位阶跃响应在t=0处的斜率越大，系统的（A） p45A.响应速度越快B.响应速度越慢C.响应速度不变D.响应速度趋于零18 .控制系统的时域稳态响应是时间（ D） p42-43A.等于零的初值B.趋于零的终值C.变化的过程值D.趋于无穷大时的终值19 .临界阻尼二阶系统的单位阶跃稳态响应为（B） p49-52A.零 B.常数 C.单调上升曲线D.等幅衰减曲线20 .欠阻尼二阶系统的输出信号振幅的衰减速度取决于（A） p49-54A. .n B. 'C. gD. c21 .单位加速度信号的拉氏变换为（ D） p40A.1B. C. -DD.三23sss22 .三个一阶系统的时间常数关系为T2VT1VT3,则（A） p44-46A.T2系统响应快于T3系统B.T1系统响应快于T2系统C.T2系统响应慢于T1系统D.三个系统响应速度相等23 .闭环控制系统的时域性能指标是（C） p44A.相位裕量B.输入信号频率C.最大超调量D.系统带宽24 .输入阶跃信号稳定的系统在输入脉冲信号时（ C） p59-62A .将变成不稳定系统B.其稳定性变好C.其稳定性不变D.其稳定性变差25二阶欠阻尼系统的阶跃响应为（C） p49-52A.单调上升曲