第一章

習(xí)題答案

一、填空

1.系統(tǒng)輸出全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。

2.有些系統(tǒng)中，將開(kāi)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。

3.我們把輸出量直接或間接地反饋到，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。

4.控制的任務(wù)實(shí)際上就是，使不管是否存在擾動(dòng)，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(duì)象

解析：根據(jù)控制的基本概念和定義式填空。

5.系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)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。

6、自動(dòng)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(lái)填空。

7、為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，必須對(duì)

量進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)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(gè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)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。

8、題圖

由圖中系統(tǒng)可知，輸入量直接經(jīng)過(guò)控制器作用于被控制對(duì)象，當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，沒(méi)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(gè)

控制系統(tǒng)。

1、不能

開(kāi)環(huán)

解析：根據(jù)開(kāi)環(huán)控制的基本概念填空。

9、如果系統(tǒng)受擾動(dòng)后偏離了原工作狀態(tài)，擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)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(gè)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

1.開(kāi)環(huán)與閉環(huán)結(jié)合在一起的系統(tǒng)稱為

。（）

A復(fù)合控制系統(tǒng)；

B開(kāi)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。

2.當(dāng)時(shí)，閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)輸出的實(shí)際值與按參考輸入所確定的希望值之間的差值叫

。（）

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。

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(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)控制屬于

。（）

A閉環(huán)控制；

B開(kāi)環(huán)控制

C正反饋控制

D連續(xù)信號(hào)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(dòng)售貨機(jī)控制屬于

。（）

A閉環(huán)控制；

B開(kāi)環(huán)控制

C正反饋控制

D連續(xù)信號(hào)控制

答：B

解析：根據(jù)開(kāi)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(duì)系統(tǒng)沒(méi)有控制作用，則該控制系統(tǒng)稱為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

正確。

解析：根據(jù)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的定義來(lái)進(jìn)行判斷。

2．火炮跟蹤系統(tǒng)屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

錯(cuò)誤。

解析：根據(jù)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行判斷。

3．自動(dòng)洗衣機(jī)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。

錯(cuò)誤。

解析：根據(jù)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行判斷。

4．步進(jìn)電機(jī)控制刀架進(jìn)給機(jī)構(gòu)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。

錯(cuò)誤。

解析：根據(jù)開(kāi)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(duì)系統(tǒng)有控制作用時(shí)，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(lái)進(jìn)行判斷。

第二章

習(xí)題答案

一、填空

1.于函數(shù)，它的拉氏變換的表達(dá)式為。

解析：根據(jù)拉氏變換的定義填空。

2.單位階躍函數(shù)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的結(jié)果是。

單位沖擊函數(shù)

解析：“單位階躍函數(shù)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的結(jié)果是單位沖擊函數(shù)”是一個(gè)基本常識(shí)。

3.單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果是。

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

4.單位脈沖函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果為。

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

5.的拉氏變換為。

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

6.的原函數(shù)的初值=，終值=

0,1

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，初值定理：。

終值定理：/

7.已知的拉氏變換為，則初值=（）。

0

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，初值定理：。

8.的拉氏變換為。

解析：根據(jù)位移性質(zhì)

若，則

這個(gè)性質(zhì)表明，函數(shù)乘以后的拉氏變換等于的拉氏變換中的參變量用代換。

求的拉氏變換。

因?yàn)?/p>

故

9.若，則。

解析：根據(jù)位移性質(zhì)

若，則

證明：

令

則

這個(gè)性質(zhì)表明，函數(shù)乘以后的拉氏變換等于的拉氏變換中的參變量用代換。

10.若，則。

解析：

根據(jù)拉氏變換的延遲特性求解，令

代入上式得

這個(gè)性質(zhì)表明，時(shí)間函數(shù)f(t)的變量在時(shí)間軸位移t，其拉氏變換等于f(t)的拉氏變換F(s)乘以指數(shù)因子。

二、選擇

1.的拉氏變換為（）。

A.B.C.D.答：B

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

2.的拉氏變換為（）。

A.B.C.D.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：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

4.，則（）。

A.5

B.1

C.0

D.答：A

解析：特殊函數(shù)的拉普拉斯變換結(jié)果。

5.已知，其原函數(shù)的終值（）。

A．

∞

B.0

C.0.6

D.0.3

答：D

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，終值定理：。

6.已知，其原函數(shù)的終值（）。

A.0

B.∞

C.0.75

D.3

答：C

解析：根據(jù)拉氏變換的基本性質(zhì)求取，終值定理：。

7.已知，其反變換f

(t)為（）。

A.B.C.D.答：B

解析：首先，為整數(shù)，求的拉氏變換。

由于，且，由拉氏變換微分性質(zhì)得，又因

故

然后

根據(jù)拉氏變換的延遲特性求解，令

代入上式得

因此L[]=

8.已知，其反變換f

(t)為（）。

A.B.C.D.答：C

解析：由部分分式法求解。

9.的拉氏變換為（）。

A.B.C.D.答：C

解析：根據(jù)位移性質(zhì)

若，則

這個(gè)性質(zhì)表明，函數(shù)乘以后的拉氏變換等于的拉氏變換中的參變量用代換。

求的拉氏變換。

因?yàn)?/p>

故

10.圖示函數(shù)的拉氏變換為（）。

a

0

τ

t

A.B.C.D.答：A

解析：根據(jù)典型斜坡函數(shù)以及階躍函數(shù)的拉氏變換結(jié)果和拉氏變換的延遲特性求解。

三、判斷

1．滿足狄利赫利條件的函數(shù)f(t)的拉普拉斯變換為，積分的結(jié)果取決于參數(shù)t和s，F(xiàn)(s)稱為f(t)的象函數(shù)，而f(t)為F(s)的原函數(shù)。

錯(cuò)誤

解析：以上定義式為定積分，積分限0和￥是固定的，所以積分的結(jié)果與t無(wú)關(guān)，而只取決于參數(shù)s，因此，它是復(fù)數(shù)s的函數(shù)。

2.若=，則=0。

錯(cuò)誤

解析：根據(jù)拉氏反變換的結(jié)果進(jìn)行判斷。

3.的拉氏變換為，則為。

正確

解析：由部分分式法求解。

4．單位拋物線函數(shù)為，其拉普拉斯變換結(jié)果為。

錯(cuò)誤

解析：

根據(jù)拉普拉斯變換的定義，單位拋物線函數(shù)的拉普拉斯變換為

5．已知，的拉氏變換為。

錯(cuò)誤

解析：應(yīng)用線性性質(zhì)。

第三章

習(xí)題

一、填空

1.描述系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各變量之間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式叫做系統(tǒng)的。

數(shù)學(xué)模型

解析:根據(jù)數(shù)學(xué)模型的定義式來(lái)填空。

2.在初條件為零時(shí)，與

之比稱為線性系統(tǒng)（或元件）的傳遞函數(shù)。

輸出量的拉氏變換；輸入量的拉氏變換

解析：傳遞函數(shù)的定義式。

3.根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特性方程式可以將其分為

和非線性控制系統(tǒng)。

線性控制系統(tǒng)

解析：根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類的基本概念來(lái)填空。

4.數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或者說(shuō)是描述系統(tǒng)內(nèi)部變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

瞬態(tài)特性

解析：建立數(shù)學(xué)模型的功能和作用。

5.如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,方程是的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。

線性

解析：線性系統(tǒng)的基本概念。

6．環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是。

慣性

解析：慣性環(huán)節(jié)的基本定義式。

7．題圖

根據(jù)以上題圖填空，解析：根據(jù)電容電流與電壓的關(guān)系以及電路歐姆定理來(lái)解答。

8．運(yùn)動(dòng)方程式描述的是一個(gè)。

慣性環(huán)節(jié)

解析：根據(jù)慣性環(huán)節(jié)的微分表達(dá)式來(lái)填空。

二、選擇

1.已知線性系統(tǒng)的輸入x(t)，輸出y(t)，傳遞函數(shù)G(s)，則正確的關(guān)系是

。（）

A.B.C.D.答：

B

解析：根據(jù)傳遞函數(shù)的定義,，所以。

2.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是

。（）

A.輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比

B.零初始條件下，輸出與輸入之比

C.零初始條件下，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換之比

D.無(wú)法求出

答：

C

解析：傳遞函數(shù)的定義。

3.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，則該系統(tǒng)的時(shí)域原函數(shù)g(t)是

。（）

A.B.C.D.答：

B

解析：根據(jù)部分分式展開(kāi)，所以的反變換為。

4.表示了一個(gè)

。（）

A.時(shí)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)

答：A

解析：時(shí)滯環(huán)節(jié)的微分方程為

其傳遞函數(shù)

5.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為

；其單位階躍響應(yīng)為（）

A.B.C.D.答：B

解析：一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其階躍響應(yīng)的傳遞函數(shù)為，進(jìn)行部分分式分解得：，因此其反變換為。

6．設(shè)有一彈簧、質(zhì)量、阻尼器機(jī)械系統(tǒng)，如圖所示，以外力f(t)為輸入量，位移y(t)為輸出量的運(yùn)動(dòng)微分方程式可以對(duì)圖中系統(tǒng)進(jìn)行描述，那么這個(gè)微分方程的階次是：（）

A.1

B.2

C.3

D.4

答：B

解析：彈簧振子是二階系統(tǒng)。

7．下圖所示的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為（）。

圖

A.；

B.；

C.；

D.答：C

解析：首先要注意題目要求求出開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，觀察A，B，D答案都不對(duì)，因?yàn)樗鼈兊姆肿由隙疾缓?，所以只有C符合要求。

8．以下圖形

a為輸入x(t)波形，圖b為輸出y(t)波形，所描述的是一個(gè)（）

a

b

A.積分環(huán)節(jié)

B.微分環(huán)節(jié)

C.慣性環(huán)節(jié)

D.時(shí)滯環(huán)節(jié)

答案：D

解析：顯然輸出比輸入之后遲后了一些，這是一個(gè)時(shí)滯環(huán)節(jié)。

三、判斷

1．?dāng)?shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

錯(cuò)誤

解析：根據(jù)數(shù)學(xué)模型的定義式來(lái)判斷。

2．如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型方程是線性的，這種系統(tǒng)叫線性系統(tǒng)。

正確

解析：根據(jù)線性系統(tǒng)的定義來(lái)判斷。

3.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是指初始條件不為零時(shí)，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換的比。

錯(cuò)誤

解析：一定要注意，傳遞函數(shù)是指初始條件為零時(shí)，輸出的拉氏變換與輸入的拉氏變換的比。

4．傳遞函數(shù)反映系統(tǒng)本身的瞬態(tài)特性，與輸入有關(guān)。

錯(cuò)誤

解析：傳遞函數(shù)的特點(diǎn)是與輸入無(wú)關(guān)，只與系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)。

5．對(duì)于可實(shí)現(xiàn)的物理系統(tǒng)，傳遞函數(shù)分母中s的階次必大于分子中s的階次。

正確

解析：根據(jù)傳遞函數(shù)的特點(diǎn)來(lái)判斷。

6．傳遞函數(shù)并不反映系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)。

正確

解析：這是傳遞函數(shù)的特點(diǎn)。

7．不同的物理系統(tǒng)，可以有相同的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)與初始條件無(wú)關(guān)。

正確

解析：這是傳遞函數(shù)的特點(diǎn)。

8．比例環(huán)節(jié)（放大環(huán)節(jié)）的輸出量與輸入量的關(guān)系為，K是一個(gè)變量。

錯(cuò)誤

解析：根據(jù)比例環(huán)節(jié)的定義，比例環(huán)節(jié)（放大環(huán)節(jié)）輸出量與輸入量的關(guān)系為

式中

──

環(huán)節(jié)的放大系數(shù)（常數(shù)）。

9．比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為。

正確

解析：根據(jù)比例環(huán)節(jié)的定義來(lái)判斷。

10．常見(jiàn)的電子放大器，齒輪減速器，杠桿等均屬于比例環(huán)節(jié)。

正確

解析：根據(jù)比例環(huán)節(jié)的實(shí)際應(yīng)用來(lái)判斷。

11．當(dāng)輸入x(t)為單位階躍信號(hào)時(shí)，輸出y(t)如圖所示，那么這個(gè)系統(tǒng)一定是一個(gè)微分環(huán)

節(jié)。

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(hào)的定義以及物理意義來(lái)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(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。

答案：?jiǎn)挝幻}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(guò)程中，輸出量的值超過(guò)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(lái)填空。

4．過(guò)渡過(guò)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(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間基本概念的理解來(lái)填空。

5．ωn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(xiě)成含有這兩個(gè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)式，即。

答案：

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：

二、單項(xiàng)選擇

1.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，其時(shí)間常數(shù)為

。（）

A.0.25

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：

傳遞函數(shù)：，式中──環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)；

2.若二階系統(tǒng)的阻尼比為0.4，則系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為

。（）

A.等幅振蕩

B.衰減振蕩

C.振蕩頻率為的振蕩

D.發(fā)散振蕩

答：B

解析：

在（0<ζ<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(jiǎn)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)

B.與無(wú)關(guān)

C.與和無(wú)關(guān)

C.與和都有關(guān)

答：A

解析：依據(jù)超調(diào)量的定義：

對(duì)于單位階躍響應(yīng)，因?yàn)?/p>

所以

可知，超調(diào)量只是阻尼比ζ的函數(shù)，而與無(wú)阻尼自然頻率ωn無(wú)關(guān)。

4.兩個(gè)二階系統(tǒng)的超調(diào)量相等，則此二系統(tǒng)具有相同的。（）

A.B.C.K

D.答：

B

解析：因?yàn)槌{(diào)量，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(duì)二階欠阻尼系統(tǒng)，若保持不變，而增大，則

。（）

A.影響超調(diào)量

B.減小調(diào)節(jié)時(shí)間

C.增大調(diào)節(jié)時(shí)間

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(wú)阻尼自然頻率ωn無(wú)關(guān)。

調(diào)節(jié)時(shí)間的計(jì)算公式為：

可見(jiàn)，增大，則會(huì)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(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可能是（）。

A.B.C.D.答：C

解析：?jiǎn)挝恍逼潞瘮?shù)輸入。

系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為

在速度信號(hào)輸入情況下，0型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為無(wú)窮大，也就是說(shuō)，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，則該系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入作用下輸出為（）。

A.B.C.D.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，那么將進(jìn)行部分分式分解得，對(duì)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)

C.沖激響應(yīng)

D.頻率響應(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(lái)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(guò)程稱

。（）

A．穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

B.瞬態(tài)響應(yīng)

C.沖激響應(yīng)

D.頻率響應(yīng)

答：B

解析：根據(jù)瞬態(tài)響應(yīng)的定義來(lái)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

C.穩(wěn)定性和響應(yīng)的快速性

D.穩(wěn)定性和誤差

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(guò)足夠長(zhǎng)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(lái)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。

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(hào)之差。

正確

解析：根據(jù)誤差的定義來(lái)判斷。

5．穩(wěn)態(tài)誤差的表達(dá)式是。

錯(cuò)誤

解析：穩(wěn)態(tài)誤差的表達(dá)式應(yīng)該是

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(wú)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(hào)是評(píng)價(jià)系統(tǒng)瞬態(tài)性能時(shí)應(yīng)用較多的一種典型信號(hào)。

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(hào)作用，而不是沖激信號(hào)作用。

9．是單位速度函數(shù)，其拉氏變換為，它表征的是速度均勻變化的信號(hào)。

錯(cuò)誤

解析：是單位加速度函數(shù)，其拉氏變換為，它表征的是加速度變化的信號(hào)。

10．單位脈沖函數(shù)的幅值為無(wú)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(wú)窮大，持續(xù)時(shí)間為零，脈沖信號(hào)在系統(tǒng)分析中有很重要的作用，我們常見(jiàn)的閃電信號(hào)就可以用脈沖信號(hào)來(lái)描述。

第五章

習(xí)題答案

一、填空

1.Ⅱ型系統(tǒng)的對(duì)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(duì)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.為系統(tǒng)的，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。為系統(tǒng)的，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)相位遲后或超前的特性。

幅頻特性，相頻特性

解析：根據(jù)幅頻特性和相頻特性的定義來(lái)填空。

3.頻率響應(yīng)是

響應(yīng)。

正弦輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)

解析：根據(jù)頻率響應(yīng)的定義來(lái)填空。

4.對(duì)于一階系統(tǒng)，當(dāng)ω由0→∞時(shí)，矢量D(jω)

方向旋轉(zhuǎn)，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(duì)于一階系統(tǒng)，當(dāng)ω由0→∞時(shí)，矢量D(jω)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，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(hào)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(lái)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(guò)程。瞬態(tài)過(guò)程是指系統(tǒng)從

到接近最終狀態(tài)的響應(yīng)過(guò)程；穩(wěn)態(tài)過(guò)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(wú)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(guò)程，其中瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)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(guò)程，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)過(guò)程則是指時(shí)間t趨于無(wú)窮時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)。

7.若系統(tǒng)輸入為，其穩(wěn)態(tài)輸出相應(yīng)為，則該系統(tǒng)的頻率特性可表示為。

解析：根據(jù)頻率特性的基本定義來(lái)填空，為系統(tǒng)的幅頻特性，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值衰減（或放大）的特性。為系統(tǒng)的相頻特性，它描述系統(tǒng)對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，相位遲后或超前的特性。幅頻特性和相頻特性可由一個(gè)表達(dá)式表示，即，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

。（）

A.B.C.D.答：B

解析：R－C電路的傳遞函數(shù)為，式中T=RC

──

時(shí)間常數(shù)。

正弦輸入信號(hào)為，電路頻率特性以jω代替s可得：，因此，幅頻特性為：。

2.已知系統(tǒng)頻率特性為，則該系統(tǒng)頻率還可表示為（）

A.B.C.D.答：C

解析：根據(jù)系統(tǒng)頻率特性的指數(shù)表示形式：

式中A(ω)是復(fù)數(shù)頻率特性的模，稱幅頻特性；是復(fù)數(shù)頻率特性的相位移、稱相頻特性。兩種表示方法的關(guān)系為，所以答案C正確。

3．已知系統(tǒng)頻率特性為，當(dāng)輸入為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出為（）

A.B.C.D.答：D

解析：系統(tǒng)的頻率特性為，其幅頻特性為：，相頻特性為：，系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為，所以答案D正確。

4．理想微分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為（）

A.，通過(guò)ω=1點(diǎn)的直線

B.-，通過(guò)ω=1點(diǎn)的直線

C.-，通過(guò)ω=0點(diǎn)的直線

D.，通過(guò)ω=0點(diǎn)的直線

答：A

解析：理想微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，幅相頻率特性為，幅頻特性為；相頻特性為，其對(duì)數(shù)幅頻特性為：

顯然，理想微分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為，通過(guò)ω=1點(diǎn)的直線。

5．開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的對(duì)數(shù)幅頻特性與對(duì)數(shù)相頻特性如圖所示，當(dāng)K增大時(shí)：（）

圖

A.L(ω)向上平移，不變

B.L(ω)向上平移，向上平移

C.L(ω)向下平移，不變

D.L(ω)向下平移，向下平移

答：A

解析：顯然開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的對(duì)數(shù)幅頻特性值與其幅頻放大倍數(shù)是同向變化的關(guān)系，即幅頻放大倍數(shù)越大則其對(duì)數(shù)幅頻特性值越大。因此K增大時(shí)L(ω)向上平移，而相頻特性與K值無(wú)關(guān)，所以答案A正確。

三、判斷

1．已知系統(tǒng)頻率特性為，則該系統(tǒng)可表示為。

錯(cuò)誤

解析：根據(jù)系統(tǒng)頻率特性的指數(shù)表示形式：

如果系統(tǒng)頻率特性為，則該系統(tǒng)可表示為。

2．一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，其頻率特性可表示為。

錯(cuò)誤

解析：一階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為，其頻率特性表示為：，。

所以。

3．積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性是一條斜率為的直線。

正確

解析：積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性為：

顯然其對(duì)數(shù)幅頻特性是一條斜率為的直線。

4．系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，輸出與輸入的相位差是。

錯(cuò)誤

解析：系統(tǒng)輸出與輸入相位差就是慣性環(huán)節(jié)相位落后角度：，顯然不等于。

5．系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，當(dāng)輸入信號(hào)頻率為Hz，振幅為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)的頻率是1Hz。

正確

解析：在線性定常系統(tǒng)中，當(dāng)有正弦信號(hào)輸入，則輸出肯定是和輸入同頻率的正弦信號(hào)，而只是幅值和相位與輸入不同。

6．系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性取決于系統(tǒng)的輸入以及初始條件。

錯(cuò)誤

解析：系統(tǒng)的幅頻特性、相頻特性屬于系統(tǒng)固有特性，與輸入以及初始條件無(wú)關(guān)。

7．圖中所示的頻率特性是一個(gè)積分環(huán)節(jié)。

錯(cuò)誤

解析：顯然這是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)而不是積分環(huán)節(jié)，因?yàn)榉e分環(huán)節(jié)的頻率特性曲線是斜率為1沒(méi)有水平部分向下傾斜的直線。

第六章

習(xí)題答案

一、單項(xiàng)選擇

1.增大系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K值，使系統(tǒng)

。（）

A.精度降低

B.精度提高

C.穩(wěn)定性提高

D.精度不受影響

答:B

解析：增大系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K值將會(huì)使誤差系數(shù)增加，而系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是與誤差系數(shù)成反比關(guān)系，所以增大系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K值會(huì)降低系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)精度。

2.串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，是屬于

環(huán)節(jié)。（）

A.相位超前校正

B.相位遲后校正

C.相位遲后

──

超前校正

D.以上都不對(duì)

答:A

解析：顯然其對(duì)數(shù)頻率特性分母系數(shù)小于分子系數(shù)，隨著頻率值的增加，分子的相位超前作用大于分母的相位遲后作用，所以串聯(lián)校正環(huán)節(jié)是相位超前校正環(huán)節(jié)。

3.已知校正環(huán)節(jié)，若作為遲后校正環(huán)節(jié)使用，則系數(shù)應(yīng)為

。（）

A.1>α>0

B.α=0

C.α>1

D.0.707>α>0

答:C

解析：顯然遲后環(huán)節(jié)分母的相位遲后作用要大于分子的相位超前作用，所以分母上s系數(shù)應(yīng)該大于分子上s的系數(shù)，答案C正確。

4.系統(tǒng)如圖所示，為一個(gè)

裝置.（）

A.串聯(lián)校正

B.并聯(lián)校正

C.混合校正

D.正反饋校正

答:B

解析：觀察到校正環(huán)節(jié)接到被校正對(duì)象的反饋通道中，顯然不是串聯(lián)校正，也不是混合校正，更不是正反饋校正，因此只有答案B正確。

5．在實(shí)際工程系統(tǒng)中常用

來(lái)實(shí)現(xiàn)類似遲后──超前校正作用？（）

A.比例──積分──微分調(diào)節(jié)器

B.微分調(diào)節(jié)器

C.積分調(diào)節(jié)器

D.比例──積分調(diào)節(jié)器

答:A

解析：顯然答案A正確，因?yàn)槲⒎终{(diào)節(jié)器是相位超前的，積分和比例積分調(diào)節(jié)是相位遲后的，只有比例──積分──微分調(diào)節(jié)器才能夠?qū)崿F(xiàn)遲后──超前校正。

二、判斷題

1．在系統(tǒng)校正中，常用的描述系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)有相角裕量和幅值裕量等。

正確

解析：基本概念，相角裕量和幅值裕量都是描述系統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)。

2．截止頻率是描述控制系統(tǒng)精度的指標(biāo)，它可以直接確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

錯(cuò)誤

解析：開(kāi)環(huán)增益才是描述控制系統(tǒng)精度的指標(biāo)，開(kāi)環(huán)增益可以直接確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

3．描述系統(tǒng)快速性的指標(biāo)通常有穿越頻率，截止頻率等。

正確

解析：根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)分類的基本概念來(lái)判斷。

4．為改善系統(tǒng)的性能，通常在系統(tǒng)中增加新的環(huán)節(jié)，這種方法稱為校正。

正確

解析：這是校正的基本概念。

5．順饋校正是一種串聯(lián)校正。

錯(cuò)誤

解析：串聯(lián)校正按其性質(zhì)可分為：相位超前校正；相位遲后校正；相位遲后──超前校正。

6．反饋校正是一種并聯(lián)校正。

正確

解析：并聯(lián)校正按其性質(zhì)可分為反饋校正和順饋校正。

7．相位超前校正會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

錯(cuò)誤

解析：相位超前校正的特點(diǎn)有3點(diǎn)：

①加大系統(tǒng)的相位裕量，提高穩(wěn)定性。

②提高系統(tǒng)的快速性。

③是高通濾波器，降低抗高頻干擾能力。

8．相位遲后校正能夠提高系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益，從而提高穩(wěn)態(tài)精度。

正確

解析：這是相位遲后校正的特點(diǎn)。

9．相位遲后──超前校正適用于穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度要求較高的場(chǎng)合。

正確

解析：相位遲后

──

超前校正兼有遲后，超前兩種校正方式的優(yōu)點(diǎn)，適合于穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度要求較高的場(chǎng)合。

10．用頻率法校正控制系統(tǒng)，實(shí)際上就是采用校正環(huán)節(jié)來(lái)改善頻率特性形狀，使之具有合適的高頻、中頻、低頻特性和穩(wěn)定裕量，以便得到滿意的閉環(huán)系統(tǒng)性能指標(biāo)要求。

正確

解析：根據(jù)對(duì)校正基本概念的理解來(lái)判斷。

第七章

習(xí)題答案

一、填空

1.如果在系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒(méi)有連續(xù)信號(hào)，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(lái)描述。

離散

解析：離散系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)中只有離散信號(hào)而沒(méi)有連續(xù)信號(hào)，則稱此系統(tǒng)為離散系統(tǒng)。

2.當(dāng)采樣頻率滿足時(shí)，則采樣函數(shù)

到原來(lái)的連續(xù)函數(shù)。

能無(wú)失真地恢復(fù)

解析：根據(jù)采樣定理的基本內(nèi)容來(lái)填空。

3.離散信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。

解析：見(jiàn)教材上的離散信號(hào)的基本定義和概念。

4.所對(duì)應(yīng)的的前三項(xiàng)是,依次是。

1，2，3

解析：將進(jìn)行長(zhǎng)除分解，可以得到除以的結(jié)果是，由于題目要求前3項(xiàng)結(jié)果，所以只需要長(zhǎng)除得出前3項(xiàng)值，根據(jù)Z變換的定義式，前3項(xiàng)的系數(shù)就是所對(duì)應(yīng)的的前三項(xiàng)值。

5.s平面與z平面的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：平面的左半平面對(duì)應(yīng)于平面上單位圓以內(nèi)，平面的虛軸對(duì)應(yīng)于平面，平面的右半平面，對(duì)應(yīng)于平面單位圓以外。

單位圓

解析：根據(jù)拉氏變換Z變換的對(duì)應(yīng)關(guān)系不難理解：平面的左半平面相當(dāng)于平面上單位圓以內(nèi)，平面的虛軸對(duì)應(yīng)于平面單位圓，平面的右半平面，對(duì)應(yīng)于平面單位圓以外。

二、選擇

1.脈沖傳遞函數(shù)是

。（）

A．輸出脈沖序列與輸入脈沖序列之比

B．系統(tǒng)輸出的變換與輸入變換之比

C.在初條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出的變換與輸入的變換之比

D.在初條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸入的變換與輸出的變換之比

答：C

解析：根據(jù)脈沖傳遞函數(shù)的定義來(lái)判斷、選擇正確答案。

2.變換的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

。（）

A.B.C.D.答:A

解析：根據(jù)Z變換的定義式可以看出，顯然答案A正確。

3.的變換為（）。

A.B.C.；

D.答:B

解析：這是一道典型信號(hào)的Z變換的題目，將進(jìn)行離散化，依據(jù)變換定義：

兩邊同乘得

以上2式相減，得。

所以答案B正確。

4.的變換為（）。

A.B.C.D.答:C

解析：首先將函數(shù)離散化，得，依據(jù)變換定義：

兩邊同乘得

將2式相減，得

答案C正確。

5.的變換為（）。

A.B.C.D.答：B

解析：典型的指數(shù)函數(shù)，其Z變換

因此的Z變換結(jié)果是。

6.如果為函數(shù)有效頻譜的最高頻率，那么采樣頻率滿足以下

條件時(shí)，采樣函數(shù)能無(wú)失真地恢復(fù)到原來(lái)的連續(xù)函數(shù)

。（）

A.至少為

B.至少為

C.至多為

D.至多為2

答:

A

解析：根據(jù)采樣定理的具體內(nèi)容可知，答案A正確。

7.所對(duì)應(yīng)的的第1項(xiàng)是

。（）

A.1

B.2

C.3

D.1/2

答:

B

解析：很容易看出長(zhǎng)除的結(jié)果第1項(xiàng)是2，因此、所對(duì)應(yīng)的的第1項(xiàng)是2。

8．一個(gè)時(shí)間信號(hào)的頻率成分范圍是1Hz~10Hz，以下一定能夠?qū)@個(gè)信號(hào)進(jìn)行無(wú)失真采樣的采樣頻率范圍是。（）

A.1Hz~10Hz

B.1Hz~1０0Hz

C.５Hz~５０Hz

D.２５Hz~５０Hz

答:

D

解析：根據(jù)采樣定理，采樣角頻率應(yīng)滿足如下關(guān)系:

≥2。其中，是信號(hào)有效頻譜的最高頻率。因此本題目中應(yīng)該大于等于信號(hào)有效頻譜的最高頻率的２倍，即≥2０Ｈz。那么只有答案Ｄ符合要求。

９．已知連續(xù)信號(hào)，那么采樣頻率滿足以下

條件時(shí)，采樣

函數(shù)能無(wú)失真地恢復(fù)到原來(lái)的連續(xù)函數(shù)。（）

A.至少為3rad/s

B.至少為６rad/s

C.至多為3rad/s

D.至多為６rad/s

答:

B

解析：根據(jù)采樣定理，采樣角頻率應(yīng)滿足如下關(guān)系:

≥2。其中，是信號(hào)有效頻譜的最高頻率。本題目中信號(hào)的最大頻率是，應(yīng)該大于等于信號(hào)有效頻譜的最高頻率的２倍，即≥6Ｈz。答案B符合要求。

10.單位階躍函數(shù)f(t)的z變換為

。（）

A.B.1

C.D.答:

A

解析：?jiǎn)挝浑A躍函數(shù)在任何采樣時(shí)刻的值均為1，即

采樣后脈沖序列為

依據(jù)z變換定義：

（1）

式兩邊乘以，得

（2）

將式（1）式與（2）式相減得

三、判斷

1．長(zhǎng)除法有時(shí)結(jié)果不是一個(gè)完整的閉式表達(dá)式。

正確

解析：長(zhǎng)除法就是冪級(jí)數(shù)展開(kāi)法：把按展成冪級(jí)數(shù)，那么其系數(shù)組成的序列即為所求。這種方法有時(shí)給不出一個(gè)閉式表達(dá)式。

2．已知采樣序列為

0

k=0或偶數(shù)

f(k)=

1，k是奇數(shù)

其z變換結(jié)果是。

錯(cuò)誤

解析：采樣序列f(k)=0，1，0，1，0，1

……

根據(jù)z變換的定義：

=+++

……

這是一個(gè)等比數(shù)列，如果||<1，則。

因此命題錯(cuò)誤。

3.求的變換結(jié)果是。

錯(cuò)誤

解析：

故所求時(shí)間函數(shù)的變換為

所以命題錯(cuò)誤。

4．若連續(xù)時(shí)間函數(shù)的變換為，當(dāng)t

0時(shí)，,則。

正確

解析：這是Z變換的延遲定理。

5．若，則。

正確

解析：根據(jù)變換定義

很明顯，當(dāng)→∞時(shí)，除第一項(xiàng)外，其它各項(xiàng)均趨于零，故二、三、