控制工程基础课程第四章习题答案

3-18 N(s)=0时2222220()(11/)*(1/(1))/(11/(1)*1/)()[1()]*()[(1(1))/((1)1)]*()/(1)*()lim ()lim */(1)*(1/1/)0ssr s s s s s s s E s s R s s s s s s R s s s s R s e sE s s s s s s s ϕϕ→→=++++=-=++-+++=++==+++=R(S)=0时 /不受扰动的影响。

扰动作用的完全补偿 4-2⑴ G(s)=10k/(s(s+2)(s+5))=Kg/(s(s+2)(s+5)) 见例4-12 ⑵ 2()(820)KgG s s s s =++①根轨迹有三支，起点分别为0，-4±2j,终点为无穷远处 ②实轴上根轨迹区间为（-∞，0）③渐近线：180(21)/360,180k θ=±+=±042428/33a j jσ+-++-=-=-⑤与虚轴的交点 328200s s s Kg +++= 3s 1 201[11/*]*1()011/*1/(1)s s s C s s s -+==++2s 8 Kg S 20-Kg/8 0s Kg2s 的辅助方程 280s Kgp += 1.2s j j == ⑥出射角、入射角180(21)90157.48180263.563.5a k k θ=+--=--=-⑶G(s)=(1)(2)(5)Kgs s s s +++①根轨迹有4支，起点为0，-1，-2，-5，终点均在无穷远处 ②实轴上区间[-1 0].[-5 -2]③渐近线：180(21)/445,135k θ=±+=±±521024a δ+++-=-=-④分离点，会合点()N s =1, ()()()()D s s s 1s 2s 5=+++=43281710s s s +++s '()N s =0, 32'()4243410D s s s s =+++()'()'()()0N s D s N s D s -= 424243410s s s +++=0牛顿系数定理求：Kg=- ()()()s s 1s 2s 5+++dKg /ds = -(324243410s s s +++)记为P(s) 初选 s1=-0.5,-3.5,s-s1=s+0.5,s+3.5 用s+0.5,s+2.5去除p(s),Q(S)得12120.38R s s R =-=-同理2' 4.54s =- ⑤与虚轴的交点432817100s s s s Kg ++++=4s 1 17 Kg 3s 8 102s 17-5/4 Kg 10*0.5060Kg -= 19.75Kgp = S 10-0.506Kg 00s Kg辅助方程 215.80s Kgp += 1.2 1.12s j =± ⑷ ()(5)G s (1)(3)Kg s s s +=++根轨迹有2支，起点为-1，-3，终点为负无穷远处 实轴区间[-3 -1],[ -∞ -5]平面上的轨迹是圆，圆心为(-5,j0)处，圆半径为2.83 4-3 a 开环传递函数为21010(2)10(2)()*10(2)(2)10*(210)1**(2)k s s s s s s s G s s s s s k s k s k s s s ++===+++++++210()(210)10s s s k s ϕ=+++特征方程为2(210)10s s k s +++=0 用2210s s ++除特征方程得210*1210S sK s s =-++b 21010(1)(2)()(1)10210(1)1(1)(2)s s s s s s s s s s s τϕτττ++=+=++++++ 特征方程为 2210(1)s s s τ+++=0 210*1210ss s τ=-++根轨迹有2支，起点 1.22132s i -±==-±处，终点一支在零点0处，一支无限远处区间为[-∞0];分离点和会合点 ()10N s s= 2()210D s s s =++ '()10N s = '()22D s s =+210*(22)10(210)0s s s s +-++=得 1.2 3.16s ==±（3.16舍去）4-4 零点 -5 极点 0，-2 ±2ja 点(-1,j0) b(-1.5,j2) c(-6,j0) d(-4,j3) e(-1,j2.37) f(1,j1.5) a 点0(6565180)180s zi s pi ∠+-∠+=--+=-∑∑满足1544Kg ==b 点 30(012783)180-++=-满足0.5*4*2.11.103.8Kg ==C 点 180(180135135)0-+-=不满足条件 4-5 解：绘出g k 从0到无穷的根轨迹，如图所示：根轨迹有3支，起点为0，-4,-6，终点为无限远处 渐近线180(21)/360,180k θ=±+=±0461033a σ++-=-=- 分离点和会合点 32()1024D s s s s =++2'()32024D s s s =++ ()1N s = '()0N s = 由()*'()'()*()0D s N s D s N s -=得 1.2 1.57s =- -5.1（舍去）与虚轴的交点 用劳斯判据得 240g k p = 1.2s =%18%σ≤的要求，阻尼角60β≤ ，作P 60= 的径向直线交点为A,B 作为满足性能指标要求的闭环主导极点，1,2 1.2 2.1s j =-±（计算方法此点满足特征方程）|0|*||*||44g k A CA DA == /4*6 1.83g K k =≈44g k ≤ 1.83K ≤另一闭环极点为- 3(46 2.4)7.6s =-+-=-不影响系统的超调量，取 1.83K =即满足要求 4-6 (2)()(1)(4)k Kg s G s s s s +=++解：三支根轨迹：起点在0，-1，-4处，终点-2,与两支无限远处 实轴上区间[-1 0][-4 -2]处分离点和会合点()2N s s =+, 32()(1)(4)54D s s s s s s s =++=++ '()1N s = 2'()3104D s s s =++232(2)*(3104)(54)0s s s s s s +++-++=得10.6s =- 渐近线 01421.531σ++--=-=--180(21)/290,270k θ=+=与虚轴的交点 特征方程 3254(2)0g s s s k s ++++=3s 1 4+g k 2s 5 2g kS2035gk +0s 2S 行等于0 g k 是负值，无解，与虚轴不交 开环放大系数 K=g k *2/4=3 幅值条件1g k = 6g k = 3v k =设半径为r ，32(cos60sin60)5(cos60sin60)(4)(cos60sin60)20g g r r j r r j k r r j k -++-+++-++={r=2, g k =6,60β= 0.5ς= 16%δ=2wn =1.81p t s == 33.43*s t wnς==4-7 求分离点 ()1N s s =+ 232()()D s s s a s as =+=+ '()1N s = 2'()32D s s a s =+得s=0,1,2s =a>1时，若2(3)160a a +-> a>9时有2个分离点，a=9时有1个分离点且为-3，a<9无分离点a<1 无分离点4-8解：起点0，32j -±渐近线180(21)/360,180k θ=±+=±330222213a j j σ+++-=-=-与虚轴交点 用劳斯判据得 1,23s j =±027g k <<时系统稳定出射角180(21)(90125.3)35.3a k θ=+-+=-4-9 解 ⑴三支 起点为0，-2，终点为无穷远处 渐近线180(21)/360,180k θ=±+=±23a σ-=-系统不稳定⑵三支 起点为0，-2，终点一支为-3，两支为无穷远处 渐近线180(21)/290k θ=±+=±231312a σ--=-=- 系统仍不稳定⑶三支 起点为0，-2，终点一支为-1，两支为无穷远处 渐近线180(21)/290k θ=±+=±211312a σ--=-=-- 求分离点和会合点()1N s s =+ 232()(2)2D s s s s s =+=+'()1N s = 2'()34D s s s =+由()*'()'()*()0D s N s D s N s -=得10,,22s s s ==-=-无分离点 系统稳定 20c z -<-<时，系统稳定4-10内环特征方程为：2200Ts s ++= 2*120s T s =-+作根轨迹，两个零点为原点，极点一个为无穷远处，一个为-20。

控制工程基础知到章节测试答案智慧树2023年最新重庆工商大学第一章测试1.从自动控制的观点看，家用空调机的温度传感器是以下哪个器件：参考答案:反馈元件2.下列哪一种系统为开环控制系统（）参考答案:国内现有的无人操作交通红绿灯自动控制系统3.下列关于负反馈的描述中，正确的是：参考答案:负反馈能有利于生产设备或工艺过程的稳定运行;闭环控制系统是含负反馈组成的控制系统;负反馈系统利用偏差进行输出状态的调节4.开环控制系统不存在负反馈，但存在正反馈。

参考答案:错5.商店、宾馆自动门的开、闭门启闭系统是闭环控制系统。

参考答案:对6.只要引入反馈控制，就一定可以实现稳定的控制。

参考答案:错7.从控制理论的发展来看可以分成三个阶段，其中第一阶段是（）：参考答案:经典控制理论8.控制的实质可以描述为通过控制装置或者称为控制器，使被控对象或者过程自动的按照预定的规律运行或者变化。

参考答案:对9.反馈的实质是用偏差去消除偏差。

参考答案:对10.按照输入信号的特征，可以将控制系统分为（）两种。

参考答案:恒值系统;随动系统第二章测试1.线性系统的主要特点是不满足叠加原理。

参考答案:错2.关于系统的传递函数，正确的描述是：参考答案:取决于系统的固有参数和系统结构，是单位冲激下的系统输出的拉氏变换3.已知系统的传递函数为，则极点分别为：参考答案:-2;4.由开环传函G(s)和反馈传函H(s)组成的典型负反馈系统的传递函数为（）。

参考答案:5.如图所示系统总的传递函数G(s)=C(s)/R(s) 应为（）。

参考答案:6.如图所示系统总的传递函数G(s)=C(s)/R(s) 应为（）。

参考答案:7.所有控制系统的数学模型都容易通过机理分析法建立。

参考答案:错8.列写系统的微分方程时，首先需要确定（）。

参考答案:输出量;输入量9.非线性系统数学模型的线性化的数学基础是微分方程。

参考答案:错10.梅逊增益公式的要素有（）。

参考答案:余子式;特征多项式;回路 ;前向通道第三章测试1.对自动控制系统的基本要求是（）。

第一章概论本章要求学生了解控制系统的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类，开环控制与闭环控制的区别；闭环控制系统的基本原理和组成环节。

学会将简单系统原理图抽象成职能方块图。

例1 例图1-1a 为晶体管直流稳压电源电路图。

试画出其系统方块图。

例图1-1a 晶体管稳压电源电路图解：在抽象出闭环系统方块图时，首先要抓住比较点，搞清比较的是什么量；对于恒值系统，要明确基准是什么量；还应当清楚输入和输出量是什么。

对于本题，可画出方块图如例图1-1b。

例图1-1b 晶体管稳压电源方块图本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过R和4R分压后与稳压管的电3压U比较，如果输出电压偏高，则经3R和4R分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极w电流增大，集电极电流随之增大，降在R两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。

c反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。

例2 例图1-2a为一种简单液压系统工作原理图。

其中，X为输入位移，Y为输出位移，试画出该系统的职能方块图。

解：该系统是一种阀控液压油缸。

当阀向左移动时，高压油从左端进入动力油缸，推动动力活塞向右移动；当阀向右移动时，高压油则从右端进入动力油缸，推动动力活塞向左移动；当阀的位置居中时，动力活塞也就停止移动。

因此，阀的位移，即B点的位移是该系统的比较点。

当X向左时,B点亦向左，而高压油使Y向右，将B点拉回到原来的中点，堵住了高压油，Y的运动也随之停下；当X向右时,其运动完全类似，只是运动方向相反。

由此可画出如例图1-2b的职能方块图。

例图1-2a 简单液压系统例图1-2b 职能方块图1．在给出的几种答案里，选择出正确的答案。

（1）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_______ （A ）开环高； （B ）闭环高； （C ）相差不多； （D ）一样高。

（2）系统的输出信号对控制作用的影响 （A ）开环有； （B ）闭环有； (C ）都没有； （D ）都有。

控制工程基础习题解答第一章1-5．图1-10为张力控制系统。

当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。

画出该控制系统的框图。

由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。

当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。

根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。

框图如图所示。

1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。

试说明该控制系统的作用情况。

题1-5 框图电动机给定值角位移误差张力-转速位移张紧轮滚轮输送带转速测量轮测量元件角位移角位移（电压等）放大电压测量 元件>电动机角位移给定值电动机图1-10 题1-5图该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。

跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。

瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。

控制工程基础习题解答第二章2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。

(3). ()t et f t10cos 5.0-=解：()[][]()1005.05.010cos 25.0+++==-s s t e L t f L t(5). ()⎪⎭⎫⎝⎛+=35sin πt t f 图1-13 题1-8图敏感 元件定位伺服机构 （方位和仰角）计算机指挥仪目标 方向跟踪环路跟踪 误差瞄准环路火炮方向火炮瞄准命令--视线瞄准 误差伺服机构（控制绕垂直轴转动）伺服机构（控制仰角）视线敏感元件计算机指挥仪解：()[]()252355cos 235sin 2135sin 2++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s s t t L t L t f L π2-6．试求下列函数的拉氏反变换。

题目：线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的__________________ 称为频率响应。

答案：稳态响应题目：频率响应是系统对_________________ 的稳态响应；频率特性G(j 3 )与传递函数G(s)的关系为_______________ 。

答案：正弦输入、s= j题目：以下关于频率特性、传递函数和单位脉冲响应函数的说法错误的是【】A•G(j ) G(s) s j B•G(s) F (t)C. G(s) L (t)D. G(j ) F (t)分析与提示：令传递函数中s j即得频率特性；单位脉冲响应函数的拉氏变换即得传递函数；单位脉冲响应函数的傅立叶变换即为频率特性。

答案：B题目：以下说法正确的有【】A .时间响应只能分析系统瞬态特性B. 系统的频率特性包括幅频特性和相频特性，它们都是频率3的函数C. 时间响应和频率特性都能揭示系统动态特性D •频率特性没有量纲E.频率特性反映系统或环节对不同频率正弦输入信号的放大倍数和相移分析与提示：时间响应可分析系统瞬态特性和稳态性能；频率特性有量纲也可以没有量纲，其量纲为输出信号和输入信号量纲之比。

答案：B、C、E题目：通常将_______________ 和 ____________ 统称为频率特性。

答案：幅频特性、相频特性题目：系统的频率特性是系统_______________ 响应函数的____________ 变换。

答案：脉冲、傅氏题目：频率响应是系统对_________________ 的稳态响应；频率特性G(j 3 )与传递函数G(s)的关系为_______________ 。

答案：正弦输入、s= j题目：已知系统的单位阶跃响应为x o t 1 1.8e 4t 0.8e 9t, t 0，试求系统的幅频特性和相频特性。

分析与提示：首先由系统的输入输出得到系统传递函数；令s= j即可得到频率特性,进而得到幅频特性和相频特性。

答案：由已知条件有1s ,s 1 1 1 -1.8 0.8 — s s 4 s 9X i X o s传递函数为G s X o s36 X i s s 4 s 9则系统的频率特性为G j36j 4 j 9其中，幅频特性为 ______ 36 16 2 .81相频特性为 题目：系统的传递函数为 arctg 才 arctg § arctg arctg — 3 ，则其频率特性是【0.2 (s) A • G(j 3 s 0.2 G(j 3 0.2 C . G(j _3 ____ 20.04G(j 3— (0.2 j0.04 2 答案：D G(s)，在输入 X j (t) 4cos(t30 ）作用下的稳态输出是【 】A . X °(t) 4 cos(t 15 )B . X o (t)C . X o (t) 2 2 cos(t 15 )D .Xo(t) 分析与提示： 系统的传递函数为 G(j)- 为A 1.1 2 ， j输入信号频率为 题目：一阶系统的传递函数为 1的单频信号, 2 2 cos(t 15 )4 cos(t 15 ) ，幅频特性，相频特性分别1arctg 其稳态输出为同频率的单频信号，输出信号幅值 A 1 1 1 30o arctg 1 15o 答案 题目 答案 题目 答案 题目 答案题目B 频率特性表示了系统对不同频率的正弦信号的 复现能力 频率特性实质上是系统的___________________ 单位脉冲响应函数 频率特性随频率而变化，是因为系统含有 储能元件时间响应分析主要用于分析线性系统过渡过程， 以获得系统的动态特性， 而频率 ，以获得系统的动态特性。

2007机械工程控制基础第四章习题答案第4章频率特性分析4.1什么是系统的频率特性？答：对于线性系统，若输入为谐波函数， 则其稳态输出一定是同频率的谐波函数，将输出的幅值与输入的幅值之比定义为系统的幅频特性，将输出的相位之差定义为系统的相频特性。

系统的幅频特性和相频特性简称为系统的频率特性。

4.4若系统输入为不同频率-■的正弦Asin •，其稳态输出相应为 Bsin(，，t •「)。

求该系统 的频率特性。

解：由系统频率特性的定义知： G(i H-e j ：A4.5已知系统的单位阶跃响应为 X o (t) = 1 -1.8e^t0.8e° (t _ 0)，试求系统的幅频特性与相频特性。

解：由已知条件得： Xi(s)= —， X o (s)二—- —80 8sss+4s+9得系统传函为：G (s)二匹◎36——X i (s) (s + 4)(s+9)G(j ■)得系统频率特性:G(j ■)36 (4 j ■ )(9 j )，其中幅频特性为:A(^) = G( j ®)| =36相频特性为： ：C •) = -arctanarctan — 4 94.6由质量、弹簧、阻尼组成的机械系统如图( 4.6)所示。

已知m=1kg ，k 为弹簧刚度，c 为阻尼系数。

若外力 f (t) =2sin2tN ，由实验得到系统稳态响应为xoss试确定k 和C 。

解：由系统结构知系统的动力学方程为:mx o (t) cx °(t) 伙⑴工 f (t)当m=1时，得系统传函为：1G(s)二二 ，得系统频率特性为:s + cs + kJ VZ/7/图(题4.6)其中，幅频特性为 G(j )，相频特性为:(■)J (k _(c 2)2+c 2们2解得 k =4 , c =1。

试求系统的稳态输出。

(1) x i (t)二 sin(t 30°)X oss1 (t) = -4^S in (t +300—5.20)V1224.11已知系统传递函数方框图如图所示，现作用于系统输入信号 的稳态响应。

习题解答：4-1 负反馈系统的开环传递函数()()()()21++=s s s K s F s G G，试绘制闭环系统的根轨迹。

解：根轨迹有3个分支，分别起始于0，-1，-2，终止于无穷远。

1-=a σ，︒±︒=60,180a φ。

实轴上的根轨迹是（-∞，-2]及[-1,0]。

0)23(23=++dss s s d 可得，422.01-=s ，578.12-=s ；422.01-=s 是分离点。

根轨迹见图4-28。

图4-284-2系统的开环传递函数为()()()()()421+++=s s s K s F s G G，试证明点311j s +-=在根轨迹上，并求出相应的根轨迹增益G K 和开环增益K 。

解：若点1s 在根轨迹上，则点1s 应满足相角条件π)12()()(+±=∠k s H s G ，如图4-29所示。

图4-29对于311j s +-=，由相角条件=∠)()(11s H s G )431()231()131(0++-∠-++-∠-++-∠-j j jππππ-=---=632满足相角条件，因此311j s +-=在根轨迹上。

将1s 代入幅值条件：1431231131)()(11=++-⋅++-⋅++-=j j j K s H s G G所以，12=G K ， 238==G K K4-3 已知开环零点z ，极点p ，试概略画出相应的闭环根轨迹图。

（1）2-=z ，6-，0=p ，3-； （2）0=p ，2-，442,1j z ±-=； （3）11-=p ，123,2j p ±-=； （4）0=p ，1-，5-，4-=z ，6-； 解：图4-30（1） 图4-30（2）图4-30（3） 图4-30（4）4-4 设单位反馈控制系统开环传递函数为()()()()()23235.31j s j s s s s K s G G-+++++=试概略绘出其闭环根轨迹图（要求确定根轨迹的分离点，起始角和与虚轴的交点）。

控制工程基础习题解答第四章4-1．试求下列函数的幅频特性A （ω）、相频特性Φ（ω）、实频特性U （ω）和虚频特性V （ω）。

（1）. ()13051+=ωωj j G（2）.()()11.012+=ωωωj j j G解：（1）. ()190015019005221+-+=ωωωωjj G ()190052+=ωωA()()ωωφ30arctan -= ()190052+=ωωU()19001502+-=ωωωV （2）. ()()()101.01101.01.0222+-+-=ωωωωj j G ()101.012+=ωωωA()ωωφ1.01arctan= ()()101.01.02+-=ωωU()()101.012+-=ωωωjV4-2．某系统传递函数()125.05+=s j G ω，当输入为() 304cos 5-t 时，试求系统的稳态输出。

解：()⎪⎭⎫⎝⎛+-+=10625.025.010625.01522ωωωωj j G ()225140625.0542=+⨯=A ()() 45425.0arctan 4-=⨯-=φ稳态输出：()()()()754cos 22254304cos 45-=+-t t A φ 4-3．下面的各传递函数能否在图4-30中找到相应的奈氏曲线。

（1）. ()()()14.0142.021++=s s s s G （2）. ()()()13.015914.0222+++=s s s s s G （3）. ()()()111.03++=s s s K s G （4）. ()()()()3214+++=s s s Ks G（5）.()()()15.015++=s s s Ks Ga)b)c)d)e)f)（6）.()()()216++=s s Ks G解：（1）. ()()()14.0142.021++=s s s s G ()()()()()()116.072.0116.06.112.0116.06.3116.06.112.02222222221+-++-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++-=ωωωωωωωωωωωωjj j G()()()116.06.112.02221++-=ωωωωU ()()116.072.021+-=ωωωV起点：+→0ω：()∞=ωj G 1，()1809021-=⨯-=ωφ，()-∞=ω1U ，()-∞=ω1V ；终点：+∞→ω：()01=ωj G ，()()()1809031901-=⨯-=⨯-=n m ωφ；中间变化过程：幅值、实部和虚部的绝对值单调下降；实部和虚部恒小于0，位于第三象限；转角频率从小到大排列：一阶微分、惯性环节，相位先增加后减少； c)相近，但起点虚部和虚部的变化规律不符。

控制工程基础智慧树知到课后章节答案2023年下潍坊学院潍坊学院第一章测试1.系统的性能不仅与系统的元素有关，而且还与系统的结构有关。

（）A:错 B:对答案:对2.静态模型用于研究系统在瞬变载荷作用下或系统不平衡状态下的特性。

（）A:对 B:错答案:错3.内反馈是形成机械运动动态特性的根本原因，纷繁复杂的内反馈的存在使得机械系统变得异常复杂。

（）A:错 B:对答案:对4.快速性是指系统抵抗动态过程振荡倾向和系统能够恢复平衡状态的能力。

（）A:对 B:错答案:错5.响应的准确性是指输出量与输入量之间的瞬时偏差程度。

（）A:对 B:错答案:错6.负反馈可以减小偏差。

（）A:对 B:错答案:对7.系统的性能等于各组成元件的性能的和。

（）A:错 B:对答案:错8.齿轮磨损是负反馈。

（）A:错 B:对答案:错9.炮瞄雷达是随动系统。

（）A:对 B:错答案:对10.水果自动分级系统是（）系统。

A:开环 B:自动调节 C:随动 D:闭环答案:开环11.仿形加工是（）系统。

A:自调节 B:程序控制 C:随动 D:开环答案:随动12.控制的实质是（）。

A:施控者 B:反馈 C:控制目标 D:被控者答案:反馈13.工程控制论是研究工程技术中广义系统的（）问题。

A:动力学 B:静力学 C:力学 D:平衡答案:动力学14.机床伺服控制系统是（）系统。

A:随动 B:恒值 C:闭环 D:开环答案:闭环15.人驾驶汽车是（）系统。

A:程序控制 B:正反馈 C:随动 D:负反馈答案:负反馈16.系统的基本性能指标有（）。

A:系统的稳定性 B:响应的准确性 C:响应的快速性 D:鲁棒性答案:系统的稳定性;响应的准确性;响应的快速性17.系统的响应与（）有关。

A:初始条件 B:系统的固有特性 C:输入 D:系统与输入之间的关系答案:初始条件;系统的固有特性;输入;系统与输入之间的关系18.（）是恒值系统。

A:空调 B:热水器 C:电饭煲 D:冰箱（冷藏）答案:空调;热水器;冰箱（冷藏）19.闭环控制系统的控制部分包含给定环节和（）。

第四章 系统的时间响应分析内容提要一、时间响应的组成任一稳定系统的时间响应都是由瞬态响应和稳态响应两部分组成。

系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应，按振动来源可分为零输入响应与零状态响应。

控制工程所要研究的响应往往是零状态响应。

二、时域性能指标1.延迟时间d t2.上升时间r t21ξωβπωβπ--=-=n d r t 3.峰值时间p t21ξωπωπ-=n d p t ＝4.调节时间s t一阶系统 ⎩⎨⎧=∆==∆=)05.0 (3)02.0 (4T t T t s s二阶系统 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=∆==∆=)05.0 ( 3)02.0 ( 4n sns t t ξωξω5.最大超调量p M%10021⨯=--ξξπeM p6.稳态误差ss e三、稳定性1.稳定性的概念线性系统稳定的充分必要条件为：系统特征方程的全部根都具有负实部。

又由于系统特征方程的根就是系统的极点，所以系统稳定的充分必要条件就是系统的全部极点都在s 平面的左半平面。

2.劳斯稳定判据劳斯判据指出系统稳定的充分必要条件是：劳斯表中第一列元素全部大于零。

若出现小于零的元素，系统不稳定，且第一列元素符号改变的次数等于系统特征方程具有正实部特征根的个数。

四、稳态偏差1.参考输入作用下系统的稳态偏差0lim ()lim()1()()ss s s ss E s R s G s H s ε→→=⋅=+2.干扰作用下系统的稳态误差)()()()(1)(lim)(lim 21200S N s H s G s G s sG s E s e s s ss N +-=⋅=→→图4-1 参考输入作用下系统方框图图4-2 干扰作用下的反馈系统方框图4-1 什么是时间响应？时间响应由哪两部分组成？各部分的定义是什么？答：系统在外加作用(输入)激励下，其输出量随时间变化的函数关系称之为系统的时间响应，通过对时间响应的分析可揭示系统本身的动态特性。

4-1设单位反应系统的开环传达函数为：G (s)10。

当系统作用有以下输入信号时：r (t ) sin(t 30 ) ，试s1求系统的稳态输出。

解：C( s)G( s)10系统的闭环传达函数为：( s)11R(s)1G(s)s111这是一个一阶系统。

系统增益为：K 101，时间常数为： T 1111其幅频特征为：A()K12T 2其相频特征为：()arctan T当输入为 r (t )sin(t30 ) ，即信号幅值为：A 1 ，信号频次为：1，初始相角为：030。

代入幅频特征和相频特征，有：K10 1110A(1)2T 2 1 112122111(1)arctan T1所以，系统的稳态输出为：arctan15.1911c(t ) A(1) A sin t30(1)10sin(t24.81 )1224-2 已知系统的单位阶跃响应为：c(t) 1 1.8e 4t0.8e 9t(t0) 。

试求系统的幅频特征和相频特征。

解：对输出表达式两边拉氏变换：C( s)1 1.80.8361s s 4s9s( s4)(s9)s s1)s(1)(49因为 C ( s)(s)R( s) ，且有R(s)1（单位阶跃）。

所以系统的闭环传达函数为：s( s)1( s 1)(s1) 4 9可知，这是由两个一阶环节构成的系统，时间常数分别为：T 1 , T 1 14 2 9系统的幅频特征为二个一阶环节幅频特征之积，相频特征为二个一阶环节相频特征之和：A( ) A 1( )A 2( )11 12T 1212T 222 21)(1)(18116( )1() 2()arctan T 1 arctan T 2arctan4arctan94-3 已知系统开环传达函数以下，试大要绘出奈氏图。

1（ 1） G ( s)（ 2） G ( s)1 0.01s1s(1 0.1s)1000(s 1) （ 3） G ( s)s(s 2 8s 100)50(0.6 s 1) （ 4） G ( s)s 2 (4 s 1)解：手工绘制奈氏图，只好做到大要绘制，很难做到精准。