【正文】 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 1 機電控制工程基礎(chǔ)模擬試題 一、填空 (每小題 3 分，共 15 分 ) 1．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 —— 。 2．單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是 —— 。 3．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(fù)到原來的工作狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)是 —— 系統(tǒng)。 4．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 —— 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 —— 時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。 5，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 —— 系統(tǒng)，其輸入、輸出關(guān)系常用差分方程來描述。 二、單項選擇 (每小題 3 分，共 15 分 ) 2．傳遞函數(shù) 表示了一個 ( )。 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) 3．已知系統(tǒng)輸出的拉氏變換為 ，那么系統(tǒng)處于 ( )。 A．欠阻尼 B．過阻尼 C．臨界阻尼 D．無阻尼 4．脈沖函數(shù)的拉氏變換為 ( )。 A． 0 B． ∞ C．常數(shù) D．變量 5．理想微分環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為 ( )。 A． 20dB／ dec，通過 ω =1 點的直線 B．一 20dB／ dec，通過 ω ＝ 1 點的直線 C．一 20dB／ dec，通過 ω ＝ 0 點的直線 D． 20dB／ dec，通過 ω =0 點的直線 三、判斷題 (10 分 ) 1．一個系統(tǒng)穩(wěn)定的充分和必要的條件是系統(tǒng)的全部特征根都具有負(fù)實部。 ( )(3 分 ) 2．系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性取決于系統(tǒng)的輸出。 ( )(3 分 ) 3．由 Z 反變換能求出采樣函數(shù)脈沖序列的表達(dá)式。 ( )(4 分 ) 四、 (20 分 ) 設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開 環(huán)傳遞函數(shù)： ，試求單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo) amp。%及 ts(5％ )。 五、 (20 分 ) 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 2 六、 (20 分 ) 已知某單位反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 及其校正前和校正后的對數(shù)幅頻 特性曲線如圖所示。 試求： (1)畫出串聯(lián)校正環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線，并寫出傳遞函數(shù) Gc(s) (2)寫出校正后開環(huán)傳遞函數(shù) Gc(s) G0(s) (3)校正后相角裕量 r(wc)=? (參考答案 ) 一、填空 (每小題 3 分，共 15 分 ) 1．復(fù)合控制系統(tǒng) 2． 1/s 3．穩(wěn)定 4．初始狀態(tài) ∞ 5．離散 二、單項選擇 (每小題 3 分，共 15 分 ) 1． C 2． A 3． C 4． C 5． A 三、判斷題 (10 分 ) 1．錯誤。 (3 分 ) 2．錯誤。 (3 分 ) 3．正確。 (4 分 ) 四、 (本題 20 分 ) 解答：系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為； 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 3 所以，單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)為： 五、 (本題 20 分 ) 解答： (1)將微分方程進(jìn)行拉氏變換得： (2) 六、 (本題 20 分 ) (1) 第一章 習(xí)題答案（供參考 ） 一、填空 部或部分地返回到輸入端叫做 。 反饋 解析：根據(jù)反饋的定義式填空。 ，將開環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起，這種系統(tǒng)稱為 。 復(fù)合控制系統(tǒng) 解析：根據(jù)定義式填空。 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 4 ，形成閉環(huán)參與控制的系統(tǒng)，稱作 。 輸入端 閉環(huán)控制系統(tǒng) 解析：根據(jù)定義式填空。 ，使不管是否存在擾動，均能使 的輸出量滿足給定值的要求。 形成控制作用的規(guī)律 被控制對象 解析：根據(jù)控制的基本概念和定義式填空。 ，擾動消失后，系統(tǒng)能自動恢復(fù)到原來的工作狀態(tài) 這樣的系統(tǒng)是 系統(tǒng)。 穩(wěn)定 解析：根據(jù)穩(wěn)定系統(tǒng)的基本概念和定義式填空。 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 和非線性控制系統(tǒng)。 線性控制系統(tǒng) 解析：根據(jù)控制系統(tǒng)分類的基本概念來填空。 為了實現(xiàn)閉環(huán)控制，必須對 量進(jìn)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 。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 端，形成閉環(huán) ,參與控制的系統(tǒng)，稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。 輸出 偏差 輸入 解析：根據(jù)閉環(huán)控制的基本概念和反饋的定義填空。 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(dāng)出現(xiàn)擾動時，沒有人為干預(yù)，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)。 不能 開環(huán) 解析：根據(jù)開環(huán)控制的基本概念填空。 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(fù)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 解析：根據(jù)穩(wěn)定系統(tǒng)的基本概念和定義式填空。 二、選擇 。（ ） A 復(fù)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： A 解析：根據(jù) 復(fù)合控制系統(tǒng) 的基本概念選擇。 ??t 時，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)輸出的實際值 )(?y 與按參考輸入所確定的希望值 )(?ry 之間的差值叫 。（ ） A 微分 ； B 差分 ； C 穩(wěn)態(tài)誤差； D 積分 答： C 解析：根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念選擇。 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 5 3． 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(fù)反饋 ； C 穩(wěn)態(tài)差誤； D 積分 答： B 解析：根據(jù) 負(fù)反饋 的基本概念選擇。 4．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： A 解析：根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行選擇。 5．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 解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行選擇。 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。 解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的定義來進(jìn)行判斷。 2． 火炮跟蹤系統(tǒng)屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。 錯誤。 解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行判斷。 3．自動洗衣機屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。 錯誤。 解析：根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行判斷。 4．步進(jìn)電機控制刀架進(jìn)給機構(gòu)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。 錯誤。 解析： 根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行判斷。 5．當(dāng)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。 解析：根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義來進(jìn)行判斷。 第二章 習(xí)題 答案 一、填空 )(tf ，它的拉氏變換的表達(dá)式為 。 ?? ?? 0 )()( dtetfsF st 解析：根據(jù)拉氏變換的定義填空。 。 單位沖擊函數(shù) 解析： “單位階躍函數(shù)對時間求導(dǎo)的結(jié)果是單位沖擊函數(shù)”是一個 基本常識。 。 s1 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 6 解析： 特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。 。 1 解析： 特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。 5. te? 的拉氏變換為 。 11?s 解析： 特殊函數(shù)的拉 普拉斯變換結(jié)果。 6.)1( 1][ ?? sssF的原函數(shù)的 初值 )0(f = ，終值 )(?f = 0 , 1 解析： 根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取， 初值定理： )(lim)(lim)0(0 ssFtff st ??? ??。 終值定理： )(lim)(lim)(0 ssFtff st ??? ???/ 知 )(tf 的拉氏變換為4)2( 2 ??s s，則初值 )0(f =（ ）。 0 解析： 根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取， 初值定理： )(lim)(lim)0(0 ssFtff st ??? ??。 8. tetf t 2sin)( 2?? 的拉氏變換為 。 4)2( 2 ??s s 解析：根據(jù) 位移性質(zhì) 若 ? ? )()( sFtfL ? ，則 )()]([ asFtfeL at ??? 這個性質(zhì)表明，函數(shù) )(tf 乘以 ate? 后的拉氏變換等于 )(tf 的拉氏變換 )(sF 中的 s 參變量用 as? 代換。 求 te at ?sin? 的拉氏變換。 因為 22][ s in ??? ?? stL 故 22)(]s in[ ??? ???? asteL at ? ? )()( sFtfL ? ，則 ?? )]([ tfeL at 。 《機電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 7 )( asF ? 解析：根據(jù) 位移性質(zhì) 若 ? ? )()( sFtfL ? ，則 )()]([ asFtfeL at ??? 證明： ?? ? ??? ??? ??0)(0)()()]([ dtetfdtetfetfeL tasstatat 令 ???as 則 ][][)()]([0asFFdtetftfeL tat ???? ?? ?? ?? 這個性質(zhì)表明，函數(shù) )(tf 乘以 ate? 后的拉氏變換等于 )(tf 的拉氏變換 )(sF 中的 s 參變量用 as? 代換。 )()]([ sFtfL ? ，則 ?? )]2([ tfL 。 )(2 sFe s? 解析： 根據(jù)拉氏變換的延遲特性求解， dtetftfL st??? ???0)()]([ ?? 令 dTdtTttT ????? , ?? 代入上式得 )()()(0)(0sFedTeTfedTeTf ssTsTs ??? ??????? ?? ?? 這個性質(zhì)表明，時間函數(shù) f(t)的變量在時間軸位移 ?，其拉氏變換等于 f(t)的拉氏變換 F(s)乘以指數(shù)因子 ?se? 。 二、選擇 1. te?21 的拉氏變換為（ ）。 A. s21 B. ?s C. ?s D. 21 答： B 解析： 特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。 2. te2? 的拉氏變換為（ ）。 A. s21 B. ?s C. 21?s D. 21 se2? 答： C 解析： 特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。 3．脈沖函數(shù)的拉氏變換為（ ）。 A． 0 B. ∞ C. 常數(shù) D. 變量 答： C 解析