机电控制工程基础综合练习解答

1、精品 料推荐第一章习题答案一、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：

2、根据稳定系统的基本概念和定义式填空。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1精品 料推荐由图中系统可知，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，

3、图中系统是一个控制系统。1、 不能开环解析：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 t时，闭环反馈控制系统输出的实际值y() 与按参考输入所确定的希望值yr ()之间的差值叫。（）A 微分；B 差分；C稳态

4、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

5、统。错误。解析：根据开环控制系统的具体应用进行判断。2精品 料推荐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f (t ) ，它的拉氏变换的表达式为。F ( s)f (t )e st dt0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

6、。3. 单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是。1s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为。1解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。5. e t 的拉氏变换为。1s1解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。3精品 料推荐6.F s1f (0) =，终值 f () =的原函数的初值s( s 1)0,1解析：根据拉氏变换的基本性质求取，初值定理：f(0)lim( )lim( ) 。t 0f tssF s终值定理：f ()lim f (t)lim sF(s) /ts07. 已知 f (t ) 的拉氏变换为s，则初值 f (0) =（）。(s 2)240解析：根据拉氏变换的基本性质求

7、取，初值定理：f(0) lim( )lim( ) 。t 0f tssF s8. f (t)e 2 t sin 2t 的拉氏变换为。s(s 2) 24解析：根据 位移性质若 Lf (t )F (s) ，则 L eat f (t)F (s a)这个性质表明， 函数 f (t ) 乘以 eat 后的拉氏变换等于f (t ) 的拉氏变换 F ( s) 中的 s参变量用 s a 代换。求 eat sint 的拉氏变换。因为Lsint s22故L e at sin t(sa) 229. 若 L f (t )F (s) ，则 L e at f (t )。F ( sa)解析：根据 位移性质若 L f (t )

8、F (s) ，则 L e at f (t)F (sa)4精品 料推荐证明： Le at f (t)e at f (t )e st dtf (t )e (s a ) t dt00令 s a则at( )( )tL e f tf t e dt FF s a0这个性质表明， 函数 f (t ) 乘以 eat 后的拉氏变换等于f (t ) 的拉氏变换 F ( s) 中的 s参变量用 sa 代换。10. 若L f (t)F ( s)，则L f (t2)。e 2s F ( s)解析： 根据拉氏变换的延迟特性求解，Lftf testdt()()0令 T t, tT , dtdT 代入上式得f (T )e s

9、( T ) dT e sf (T )e sT dT e s F ( s)00这个性质表明， 时间函数f(t) 的变量在时间轴位移，其拉氏变换等于f(t) 的拉氏变换 F(s)乘以指数因子e s 。二、选择1. 1e t 的拉氏变换为（）。210.5C. 0.5D. 1A.B.2ss 1s 12答： B解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。2. e 2t 的拉氏变换为（）。A.10.5B.C.2ss 1答： C解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。1 D. 1 e 2ss223脉冲函数的拉氏变换为（）。A 0B.C.常数D.变量5精品 料推荐答： C解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。4.f (t)5t

10、，则 L f (t )（）。5A. 5B. 1C. 0D.s答： A解析：特殊函数的拉普拉斯变换结果。5. 已知 F (s)s23s3，其原函数的终值f (t)（）。2)( s22s 5)s( stA B. 0C.0.6D. 0.3答： D解析：根据拉氏变换的基本性质求取，终值定理：f( )limf()lim( ) 。tts 0sF ss22s3（）。6. 已知 F (s)25s，其原函数的终值 f (t)s( s4)tA. 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：f( )limf()lim( ) 。tts 0sF s7. 已知 F (s)a2e n

11、s ，其反变换 f (t)为（）。sA.a(t a ) B. a (t n ) C. a te n D.1 (t n )na答： B解析：首先 f (t)t m ， m 为整数，求 f(t ) 的拉氏变换。由于 f (0)f (0)f ( m 1) (0)0 ，且 f ( m) (t )m! ，由拉氏变换微分性质得Lf (m) (t )smL f (t)，又因 L f ( m) (t ) L m! m! s故L f (t)L f ( m) (t ) smm! sm 1然后 根据拉氏变换的延迟特性求解，Lftf testdt()()0令 T t, tT , dtdT 代入上式得6精品 料推荐f

12、(T )e s ( T ) dT e sf (T )e sT dT e s F ( s)00因此 L (t) m = e s m!sm 18. 已知1，其反变换 f (t)为（）。F (s)s( s1)A.1 etB. 1 e t C. 1e t D.e t1答： C解析：由部分分式法求解。9. f (t ) e t sin 2t 的拉氏变换为（）。A.2e 2sB.(s24s244)2C.s4D.se 2 s( s1) 2s24答： C解析：根据 位移性质若 Lf (t )F (s) ，则 L eat f (t)F (s a)这个性质表明， 函数 f (t ) 乘以 eat 后的拉氏变换等于

13、f (t ) 的拉氏变换 F ( s) 中的 s参变量用 s a 代换。求 eat sint 的拉氏变换。因为Lsint s22故L e at sin t(sa) 2210. 图示函数的拉氏变换为（）。a0tA.a 1(1e s )B.1(1 e s )s2a s27精品 料推荐C.1(1es )D.a 1(1es)a ss2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F (s) L f (t )f (t) e st dt ，积分的0结果取决于参数t 和 s， F(s)称为 f(t) 的象函数，而f

14、(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 F s =1，则 f ( ) =0。s9错误解析：根据拉氏反变换的结果进行判断。3. f (t) 的拉氏变换为 F s6，则 f (t ) 为 3(1e 2 t ) 。s(s2)正确解析：由部分分式法求解。4单位抛物线函数为u(t )0t011 t 2，其拉普拉斯变换结果为。t0s22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F sL 1 t 2 1 t 2e st dt1Re ( s) 020 2s35已

15、知 f (t)1 e 2t， f (t ) 的拉氏变换为 F (s)L f (t)11。ss2错误解析：应用线性性质，F (s)L f (t)112。ss2s( s2)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。8精品 料推荐数学模型解析 : 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

16、是描述系统内部变量之间关系的数学表达式。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Y sK。G sTsX s1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，RCuc tu r tduc tdt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运动方程式惯性环节T dy ty tKx t 描述的是一个。dt9精品 料推荐解析：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.y(t)x(t

17、 ) L 1 G(s)B.Y(s)G ( s)X (s)C.X (s)Y( s) G (s)D.Y( s)G (s) / X (s)答： B解析：根据传递函数的定义,G( s)Y (s) / X (s) ，所以 Y (s)G (s)X (s) 。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，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1，则该系统的时域原函数g(t) 是。 ()s(s1)A.1e t B.1 e tC.1 etD. 1 et答： B解析：根据

18、部分分式展开，111，所以1的反变换为 1e t 。s(s 1)ss 1s(s 1)4. 传递函数G sY se TS 表示了一个。（）X sA.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y tx tT其传递函数 G sY se TSX s5. 一阶系统的传递函数为3；其单位阶跃响应为（）5s1ttttA.1e 5B.33e 5C.55e 5D.55e 5答： B解析：一阶系统的传递函数为3，其阶跃响应的传递函数为3，进行部分分式5ss(5s11)10精品 料推荐333t分解得：，因此其反变换为 33e 5 。s(5s 1)ss 1/ 56设有一弹簧、质量、

19、阻尼器机械系统，如图所示，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.1B.2C.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G k s 为（）。图A.G1G3；B.G1G2；1 G3 H 1G1G 2 G3 H 21 G3 H 1G1G2G3 H 2C. G k sG1 G 2G3 H 2 ；D.G1G2G3G3 H 21 G3 H 11 G3 H 1G1G2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H 2 ，所以只有C 符

20、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（）11精品 料推荐abA. 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 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

21、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：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y tKx t ， 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y tKx t式中K 环节的放大系数（常数）。9比例环节的传递函数为G sY sK。X

22、 s12精品 料推荐正确解析：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

23、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。5 n 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，那么可把二阶系统的传递函数写成含有这两个参数的标准式，即。2答案： GBsns22n s2n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：2GB sn22n s2sn二、单项选择13精品 料推荐1. 一阶系统的传递函数为2，其时间常数为。()0.25sA. 0.25B. 4C.

24、 2D. 1答： B解析：惯性环节的运动方程式为：T dy ty tKx tdt传递函数：Y sKG sTs，式中 T 环节的时间常数；X s12. 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n 的振荡D. 发散振荡答： B解析： 在（ 0 1）的情况下，二阶系统的瞬态响应的瞬态分量为一按指数哀减的简谐振荡时间函数，阻尼比越小，最大振幅越大。3. 二阶系统的超调量%。 ()A. 只与有关B.与无关C.与n 和无关C.与n 和都有关答： A解析：依据超调量的定义：%y(t m )y()100%y()对于单位阶跃响应，%1en tm sin(

25、 d t m)100%12因为sin( d t m) sin(n12)sin()n 12sin12%e 12100%所以可知，超调量只是阻尼比的函数，而与无阻尼自然频率n 无关。4. 两个二阶系统的超调量% 相等，则此二系统具有相同的。()A.nB.C. KD.d14精品 料推荐答： B解析：因为超调量% e 12100% ，超调量只是阻尼比的函数，所以两个二阶系统的超调量% 相等，则此二系统具有相同的。5. 对二阶欠阻尼系统，若保持不变，而增大n ，则。 ()A. 影响超调量B.减小调节时间C.增大调节时间D.不影响调节时间答： B解析：超调量只是阻尼比的函数，而与无阻尼自然频率 n 无关。

26、 调节时间的计算公式为：t s (5%)131 ln(12 )3,00.9n2nt s (2%)141 ln(12 )4,00.9n2n可见，增大n ，则会减小调节时间。6.某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是()。Ks dC.KD.1A.B.2 (ss 1Ts 1( s a)( sb)sa)答： C解析：单位斜坡函数输入。1X (s)2s系统的稳态误差为() lim sE( s)lim11Gk ( s)lim sGk (s)s 0s 0 s1s 0在速度信号输入情况下， 0 型系统的稳态误差为无穷大，也就是说，系统输出量不能跟随系统的输入量； 1 型系统有跟踪误差； 2 型系

27、统能准确的跟踪输入，稳态误差为零。因此答案 C 正确。7.系统的传递函数为3，则该系统在单位脉冲函数输入作用下输出为（）。s( s 3)A.3(1 e 3t ) B. 1 e 3tC. 1 e 3tD . 3(1 e 3t )答： C解析：因为单位脉冲函数的拉氏变换结果是1，那么系统在单位脉冲函数输入作用下输出的拉氏变换为3，那么将3进行部分分式分解得311，对其进行s(s 3)s(ss(s 3)ss 33)15精品 料推荐拉氏反变换可知答案C 正确。8系统的时间响应由瞬态响应和两部分组成。（）A稳态响应B.暂态响应C.冲激响应D.频率响应答： A解析：根据系统时间响应组成的基本定义来选择，

28、系统的时间响应是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。9系统受到外加作用后，系统从初始状态到最终稳定状态的响应过程称。（）A稳态响应B.瞬态响应C.冲激响应D.频率响应答： B解析：根据瞬态响应的定义来选择答案。10系统的瞬态响应反映系统的。（）A准确性B.误差C.稳定性和响应的快速性D.稳定性和误差答： C解析： 根据瞬态响应的定义不难理解，瞬态响应反映系统的稳定性及响应的快速性；稳态响应反映系统的准确性或稳态误差，因此答案C 正确。三、判断题1. 系统受到外界扰动作用后，其输出偏离平衡状态，当扰动消失后，经过足够长的时间，若系统又恢复到原平衡状态，则系统是稳定的。正确解析：根据系统稳定性的定义来

29、判断。2. 系统的全部特征根都具有负实部，则系统一定是稳定的。正确解析：系统稳定的充分必要条件是系统的全部特征根都具有负实部。3. 输出端定义误差是指希望输出与实际输出之差。正确解析：这是误差的定义。4输入端定义误差是指输入与主反馈信号之差。正确解析：根据误差的定义来判断。5稳态误差的表达式是lim( )lim( ) 。esste ts0E s错误解析：稳态误差的表达式应该是lim( )lim ( )esste tsE ss 06系统在外加作用的激励下，其输出随时间变化的函数关系叫时间响应。正确16精品 料推荐解析：这是时间响应的定义。7系统的稳态响应是指系统受到外加作用后，时间趋于无穷大时，

30、系统的输出。正确解析：这是时间响应中稳态响应的定义。8电源突然接通，负荷的突然变化，指令的突然转换等，均可视为冲激作用。因此冲激信号是评价系统瞬态性能时应用较多的一种典型信号。错误解析： 电源突然接通，负荷的突然变化， 指令的突然转换等都是阶跃信号作用，而不是冲激信号作用。9 x(t )1t 2 是单位速度函数，其拉氏变换为 X ( s)1，它表征的是速度均匀变化的信2s3号。错误解析： x(t )12X ( s)1t是单位加速度函数，其拉氏变换为s3 ，它表征的是加速度变化2的信号。10单位脉冲函数的幅值为无穷大， 持续时间为零是数学上的假设， 在系统分析中很有用处。正确解析： 根据单位脉冲

31、函数定义式不难理解，它的幅值为无穷大，持续时间为零，脉冲信号在系统分析中有很重要的作用，我们常见的闪电信号就可以用脉冲信号来描述。第五章习题答案一、填空1. 型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为。40dB/dec解析： 型系统的对数幅度频率特性曲线的渐进斜率特点是低频段40dB/dec ，中间频段20dB/dec ，高频段 40dB/dec 。y()，它描述系统对不同频率输入信号的2. A( )G ( j ) 为系统的x0稳态响应幅值衰减（或放大）的特性。( )G ( j) 为系统的，它描述系统对不同频率输入信号相位迟后(0) 或超前 (0) 的特性。幅频特性，相频特性解析：根据幅频特性和相频特性的定义来填空。17精品 料推荐3.频率响应是响应。正弦输入信号的稳态解析：根据频率响应的定义来填空。4.对于一阶系统，当由0时，矢量D(j )方向旋转，则系统是稳定的。2否则系统不稳定。逆时针解析： 本题需要学习者掌握用频率法判断闭环系统的稳定性的结论，即对于一阶系统，当由 0时，矢量D(j ) 逆时针方向旋转，则系统是稳定的。否则系统不稳定。25. 当输入信号的角频率在某一范围内改变时所得到的一系列频率的响应称为这个系统的。频率特性解析：根据系统频率特性的定义来填空。6. 控制