【文章內(nèi)容簡介】 定是一個(gè)微分環(huán) 節(jié)。 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 14 錯(cuò)誤 解析：根據(jù)圖像可以看出，輸出是輸入的積分，所以這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)積分環(huán)節(jié)。 第四章 習(xí)題答案 一、填空 1．電源突然接通，負(fù)荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)換等等，均可視為 。 答案：階躍作用 解析：根據(jù)階躍信號的定義以及物理意義來填空。 2． 函數(shù) δ (t) 可認(rèn)為是在間斷點(diǎn)上單位階躍函數(shù)對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。 答案：單位脈沖 解析：這是單位 脈沖函數(shù)的特點(diǎn)。 3．超調(diào)量是指在瞬態(tài)過程中，輸出量的 值超過穩(wěn)態(tài)或輸入值的百分?jǐn)?shù)。 答案：最大 解析：根據(jù)超調(diào)量的定義來填空。 4．過渡過程時(shí)間或調(diào)節(jié)時(shí)間 ts 是指 量與穩(wěn)態(tài)值之間的偏差達(dá)到允許范圍（一般取 2%或 5%）并維持在此允許范圍以內(nèi)所需的時(shí)間。 答案：輸出 解析：根據(jù)對調(diào)節(jié)時(shí)間基本概念的理解來填空。 5． ω n 和ζ這 兩個(gè)參數(shù)是決定二階系統(tǒng)瞬態(tài)特性的非常重要的參數(shù) ，那么可把二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)寫成含有這兩個(gè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)式，即 。 答案： ? ?2222 nnnB sssG ???? ??? 解析：二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式是一個(gè)重要基本概念，要求記憶： ? ? 22 22nnnB sssG ???? ??? 二、單項(xiàng)選擇 1. 一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 ?s ，其時(shí)間常數(shù)為 。 ( ) A. B. 4 C. 2 D. 1 答： B 解析： 慣性環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方程式為： ? ? ? ? ? ?tKxtydt tdyT ?? 傳遞函數(shù)： ? ? ? ?? ?1??? TsKsX sYsG，式中 T ── 環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)； 2. 若二階系統(tǒng)的阻尼比為 ，則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為 。 ( ) n? 的振蕩 答： B 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 15 解析： 在（ 0ζ 1）的情況下，二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)的瞬態(tài)分量為一按指數(shù)哀減的簡諧振蕩時(shí)間函數(shù)，阻尼比越小，最大振幅越大。 3. 二階系統(tǒng)的超調(diào)量 %? 。 ( ) A. 只與 ? 有關(guān) ? 無關(guān) n? 和 ? 無關(guān) n? 和 ? 都有關(guān) 答： A 解析： 依 據(jù)超調(diào)量的定義： %100)( )()(% ?? ??? y yty m? 對于單位階躍響應(yīng)， %100)s in (1 1% 2 ?????? ? ???? ?? mdt te mn 因?yàn)? )s in ()11s in ()s in ( 22 ????? ????? ????????? nnmd t 21sin ?? ????? 所以 %100% 21 ?? ?? ???? e 可知，超調(diào)量只是阻尼比 ζ 的函數(shù)，而與無阻尼自然頻率 ω n 無關(guān)。 %? 相等，則此二系統(tǒng)具有相同的 。 ( ) A. n? B. ? C. K D. d? 答： B 解析： 因?yàn)槌{(diào)量 %100% 21 ?? ?? ???? e ，超調(diào)量只是阻尼比 ζ 的函數(shù)，所以 兩個(gè)二階系統(tǒng)的超調(diào)量 %? 相等，則此二系統(tǒng)具有相同的 ? 。 5. 對二階欠阻尼系統(tǒng)，若保持 ? 不變，而增大 n? ，則 。 ( ) D. 不影響調(diào)節(jié)時(shí)間 答： B 解析： 超調(diào)量只是阻尼比 ζ 的函數(shù)，而與無阻尼自然頻率 ω n 無關(guān)。 調(diào)節(jié)時(shí)間的計(jì)算公式為： ,3)1ln (2131%)5( 2 ????????? ??? ?????? nnst ,4)1ln (2141%)2( 2 ????????? ??? ?????? nnst 可見，增大 n? ，則會減小調(diào)節(jié)時(shí)間。 6. 某一系統(tǒng)的速度誤差為零，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可能是 ( )。 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 16 A. 1?TsK B.))(( bsas ds ?? ? C.)(2 ass K? D. 11?s 答： C 解析： 單位斜坡函數(shù)輸入。 21)( ssX ? 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為 )(lim 1)](1[ 1lim)(lim)( 000 ssGsGsssE kskss ??? ?????? 在速度信號輸入情況下， 0 型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為無窮大，也就是說，系統(tǒng)輸出量不能跟隨系統(tǒng)的輸入量； 1 型系統(tǒng)有跟蹤誤差； 2 型系統(tǒng)能準(zhǔn)確的跟蹤輸入，穩(wěn)態(tài)誤差為零。因此答案 C 正確。 7. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為)3( 3?ss，則該系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入作用下輸出為（ ）。 A. )1(3 3te?? B. te31 ?? C. te31 ?? D. )1(3 3te?? 答： C 解析：因?yàn)閱挝幻}沖函數(shù)的拉氏變換結(jié)果是 1，那么系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入作用下輸出的拉氏變換為)3( 3?ss，那么將)3( 3?ss進(jìn)行部分分式分解得311)3( 3 ???? ssss，對其進(jìn)行拉氏反變換可知答案 C 正確。 8．系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)由瞬態(tài)響應(yīng)和 兩部分組成。（ ） A．穩(wěn)態(tài)響應(yīng) B. 暫態(tài)響應(yīng) 答： A 解析：根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)組成的基本定義來選擇，系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)是由瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩部分組成。 9．系統(tǒng)受到外加作用后，系統(tǒng)從初始狀態(tài)到最終穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程稱 。（ ） A．穩(wěn)態(tài)響應(yīng) B. 瞬態(tài)響應(yīng) 答： B 解析：根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)的定義來選擇答案。 10．系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)反映系統(tǒng)的 。（ ） A．準(zhǔn)確性 B. 誤差 答： C 解析：根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)的定義不難理解，瞬態(tài)響應(yīng)反映系統(tǒng)的穩(wěn)定性及響應(yīng)的快速性；穩(wěn)態(tài)響應(yīng)反映系統(tǒng)的準(zhǔn)確性或穩(wěn)態(tài)誤差，因此答案 C 正確。 三、 判斷題 1. 系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)作用后，其輸出偏離平衡狀態(tài)，當(dāng)擾動(dòng)消失后，經(jīng)過足夠長的時(shí)間， 若系統(tǒng)又恢復(fù)到原平衡狀態(tài)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 正確 解析：根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義來判斷。 2. 系統(tǒng)的全部特征根都具有負(fù)實(shí)部，則系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的。 正確 解析：系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是系統(tǒng)的全部特征根都具有負(fù)實(shí)部。 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 17 3. 輸出端定義誤 差是指希望輸出與實(shí)際輸出之差。 正確 解析：這是誤差的定義。 4．輸入端定義誤差是指輸入與主反饋信號之差。 正確 解析：根據(jù)誤差的定義來判斷。 5．穩(wěn)態(tài)誤差的表達(dá)式是 )(lim)(lim0 sEtee stss ??? ??。 錯(cuò)誤 解析：穩(wěn)態(tài)誤差的表達(dá)式應(yīng)該是 )(lim)(lim0 ssEtee stss ??? ?? 6．系統(tǒng)在外加作用的激勵(lì)下，其輸出隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系叫時(shí)間響應(yīng)。 正確 解析：這是時(shí)間響應(yīng)的定義。 7．系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是指系統(tǒng)受到外加作用后，時(shí)間趨于無窮大時(shí)，系統(tǒng)的輸出。 正確 解析：這是時(shí)間響應(yīng)中穩(wěn) 態(tài)響應(yīng)的定義。 8．電源突然接通，負(fù)荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)換等，均可視為沖激作用。因此沖激信號是評價(jià)系統(tǒng)瞬態(tài)性能時(shí)應(yīng)用較多的一種典型信號。 錯(cuò)誤 解析：電源突然接通，負(fù)荷的突然變化，指令的突然轉(zhuǎn)換等都是階躍信號作用，而不是沖激信號作用。 9． 221)( ttx ? 是單位速度函數(shù)，其拉氏變換為31)( ssX ?，它表征的是速度均勻變化的信號。 錯(cuò)誤 解析： 221)( ttx ? 是單位加速度函數(shù)，其拉氏變換為31)( ssX ?，它表征的是加速度變化的信號。 10．單位脈沖函數(shù)的幅值為無窮大，持續(xù)時(shí)間為零是數(shù)學(xué)上的假設(shè)，在系統(tǒng)分析中很有用處。 正確 解析：根據(jù)單位脈沖函數(shù)定義式不難理解，它的幅值為無窮大，持續(xù)時(shí)間為零，脈沖信號在系統(tǒng)分析中有很重要的作用，我們常見的閃電信號就可以用脈沖信號來描述。 第五章 習(xí)題答案 一、填空 1. Ⅱ 型系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性低頻漸近線斜率為 。 – 40dB/dec 解析： Ⅱ 型系統(tǒng)的對數(shù)幅度頻率特性曲線的漸進(jìn)斜率特點(diǎn)是低頻段 – 40dB/dec，中間頻段 – 20dB/dec，高頻段 – 40dB/dec。 2. )()()(0 ??? jGxyA ?? 為系統(tǒng)的 ，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。 )()( ??? jG?? 為系統(tǒng)的 ，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號相位遲后 )0( ?? 或超前 )0( ?? 的特性。 幅頻特性， 相頻特性 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 18 解析：根據(jù)幅頻特性和相頻特性的定義來填空 。 3. 頻率響應(yīng)是 響應(yīng)。 正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài) 解析：根據(jù)頻率響應(yīng)的定義來填空。 4. 對于一階系統(tǒng)，當(dāng)ω由 0→∞時(shí)，矢量 D(jω ) 方向旋轉(zhuǎn)2?，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。 逆時(shí)針 解析：本題需要學(xué)習(xí)者掌握 用頻率法判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的結(jié)論，即對于一階系統(tǒng)，當(dāng) ω 由 0→∞ 時(shí)，矢量 D(jω )逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)2?，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。否則系統(tǒng)不穩(wěn)定。 5. 當(dāng)輸入信號的角頻率ω在某一范圍內(nèi)改變時(shí)所得到的一系列頻率的響應(yīng)稱為這個(gè)系統(tǒng)的 。 頻率特性 解析：根據(jù)系統(tǒng)頻率特性的定義來填空。 6. 控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，可以劃分為瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個(gè)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(shí)間 t 趨于 時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。 初始狀態(tài) 無窮 解析：控制系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)包含了瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩個(gè)過程，其中瞬態(tài)響應(yīng)過程是指系統(tǒng)從 0 時(shí)刻初始狀態(tài)到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過程， 穩(wěn)態(tài)響 應(yīng)過程則是指 時(shí)間 t 趨于無窮時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)。 7. 若系統(tǒng)輸入為 tA ?sin ，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為 )sin( ?? ?tB ，則該系統(tǒng)的頻率特性可表示為 。 ?jeAB 解析：根據(jù)頻率特性的基本定義來填空， )()()(0 ??? jGxyA ?? 為系統(tǒng)的幅頻特性，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。 )()( ??? jG?? 為系統(tǒng)的相頻特性，它描述系統(tǒng)對不同頻率輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，相位遲后 )0( ?? 或超前 )0( ?? 的特性。幅頻特性和相頻特性可由一個(gè)表達(dá)式表示，即 )()()( ???? jejGjG ? ，稱為系統(tǒng)的頻率特性。 二、選擇 1. 題圖中 R－ C 電路的幅頻特性為 。 ( ) 《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》書面輔導(dǎo)（ 16） 安慶電大 程曦 19 A. 211?T? B. 2)(11?T? C. 2)(11?T? D. ?T?1 1 答： B 解析： R－ C 電路的傳遞函數(shù)為11)( ?? TssG，式中 T=RC ── 時(shí)間常數(shù)。 正弦輸入信號為 txtx ?sin)( 0? ，電路頻率特性以 jω 代替 s 可得： )()(1 1)( ????? jejGjTjG ??? ，因此，幅頻特性為： 2)(111 1)( ??? TjTjG ???? 。 2. 已知系統(tǒng)頻率特性為?31 5j? ，則該系統(tǒng)頻率還可表示為（ ） A. ?315 ?tgje B. ?? 1152 ??? tgje C. ?? 32 115 ??? tgje D. ?15 ?? tgje 答： C 解析：根據(jù)系統(tǒng)頻率特性的指數(shù)表示形式： )()( )()