机械控制工程习题答案

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答案:B 题 目 : 当阻尼比为
时,系统的单位阶跃响应为持续的等幅振荡。
分 析 与 提示:当阻尼比为零时,系统的单位阶跃响应为持续的等幅振荡。
答案:零
题目:已知机械系统的传递函数为 G ( s )
4
,则系统的阻尼比是【

s2 s 4
A. 0.25
B. 0.5
C. 1
D. 2
分析与提示:二阶系统传递函数的标准形式为 G s
题 目 : 系统的误差又可分为


分 析 与 提示:系统的误差又可分为稳态误差和动态误差。
答 案 : 稳态误差、动态误差
题 目 : 稳态误差是误差信号的
,其数学定义是

分析与提示:稳态误差是误差信号的稳态分量,其数学定义是 e ss lim e(t ) 。 t
答案:稳态分量、 e ss lim e (t ) t
A.上升时间 t r
B.峰值时间 t p
C.调整时间 t s
【】 D.超调量 M p
题目:设单位负反馈系统的开环传递函数为G s
1
ss
1
,求系统单位阶跃响应的上升时间 t
r
、峰
值时间 t p 、超调量 M p 和调整时间 t s 。
题目:要使下图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量等于 25%,峰值时间t p 为 2 秒,是确定 K 和 Kt
G s L w t L 10 e 0.2t 5e 0.5t
10
5
15 s 0 .4
s 0.2 s 0.5 s 2 0.7 s 0.1
(2)由于单位阶跃函数是单位脉冲函数的积分,因此单位阶跃响应就是单位脉冲响应的积分,即
t
t
x o t
w t dt
0
10 e 0.2 t 5 e 0.5 t dt
答 案 : 二阶振荡系统
题 目 : 负阻尼表示系统对能量的

分 析 与 提示:负阻尼表示系统对能量的补充。
答 案 : 补充
题目:单位脉冲函数是单位阶跃函数对时间的导数,所以单位脉冲的时间响应也可以由单位阶跃响应
பைடு நூலகம்
进行微分获得
分析与提示:单位脉冲函数是单位阶跃函数对时间的导数,所以单位脉冲的时间响应也可以由单位阶
题 目 : 时间响应由

两部分组成。
分 析 与 提示:时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。
答 案 : 瞬态响应、稳态响应
题 目 : 系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程,称为

分析与提示 :瞬态响应,指系统在某一输入信号作用下,系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应
过程。
答 案 : 瞬态响应
2 n
,由题意有
s2
2
ns
2 n
2 n
4
2 n 1
解得 0 .25
答案:A
题 目 : 二阶系统的响应特性完全由固有频率和
两个特征量来描述。
分 析 与 提示:二阶系统的响应特性完全由固有频率和阻尼比两个特征量来描述。
答 案 : 阻尼比
题目:二次欠阻尼系统具有的一对极点具有如下特征 【 】
A. 实部为负的共轭复数
T
1
2
中 T 时间常数为 0.5,k 比例系数为 2。得单位脉冲响应函数为 4 e 2 t
答案:D 题目:设温度计能在 1 分钟内指示出响应值的 98%,并且假设温度计为一阶系统,传递函数为
G s 1 ,求时间常数。如果将此温度计放在澡盆内,澡盆的温度依 10℃/min 的速度线性变化,求
Ts 1 温度计的误差是多大?
d n
1 '2 n
2
1 0.5 n K f
题 目 : 已知系统的单位阶跃响应为
x o t 1 0 .2 e 60 t 1 .2 e 10 t
求: (1)该系统的闭环传递函数; (2)系统的阻尼比和无阻尼固有频率。
分析与提示:系统输出的拉氏变换与输入拉氏变换之比即得到传递函数,再由传递函数可得特征参数。 答案:因
t
1
x o t 1 e T 1 e T 0 .98
(2)因一阶系统在输入信号 x i t 10 t 作用下的时间响应为
所以有
x o t
L1 G s X i s
L 1
1 Ts
1
10 s2
10
L 1
1 s2
T s
T2
Ts
1
t
10
t
T
Te
T
t
et
x i t
s
(2)这是一个典型的二阶系统,其中
于是
2 n
600
,
2 n 70
n 600 24 .5 s 1 , 1.43
题目:当阻尼比 1 时,二阶系统的单位阶跃响应曲线具有什么特点。【 】
A.等幅振荡
B.指数单调上升
C.振幅按指数曲线衰减振荡
D.指数单调下降
分析与提示:当阻尼比 1 时,二阶系统的单位阶跃响应曲线为直属单调上升。
0
50 e 0.2 t
t 0
10 e 0.5 t
t 0
60
50 e 0.2 t
10 e 0.5 t
题目:一阶系统的传递函数为 G ( s ) 7 ,则其单位阶跃响应曲线在 t 0 时的切线斜率是【 s2

A. -7
B. 3.5
C. 2
D. 1/7
分析与提示:一阶系统的单位阶跃响应曲线在 t 0 时的切线斜率是为 1/T,又
x o t 1 0 .2 e 60 t 1 .2 e 10 t , x i t 1
所以
(1) 传递函数为
X o s
1 s
0.2 s 60
1.2 s 10
, X i s
1 s
1 0.2
1.2
G s
X o s
s s 60
s 10
600
X i s
1
s 2 70 s 600
Ts 1
2s 5
2 s 1
5
为 2/5,3/5
答案:C
题目:某系统的传递函数为 G ( s ) 4 ,则该系统的单位脉冲响应函数为 【

s2
A. 4 t
B. 4t
C. 4e 2t
D. 4 e 2t
分析与提示:这是一个一阶系统 G ( s )
4
2
,一阶系统的单位脉冲响应函数为
k
t
eT
,其
s2 s
分析与提示 :选取输入信号应当考虑以下几个方面,输入信号应当具有典型性,能够反映系统工作的
大部分实际情况。
答 案 : 典型性
题 目 : 选取输入信号时,输入信号的形式应当尽可能

分 析 与 提示:选取输入信号时,输入信号的形式应当尽可能简单。
答 案 : 简单
题目:
是使用得最为广泛的常用输入信号。
分 析 与 提示:单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位抛物线函数
答案:B
题目:工程上通常使 在
之间,其超调不大,过渡过程较短。
分析与提示:工程上通常使 在 04.-0.8 之间,其超调不大,过渡过程较短。 答 案 : 0.4-0.8
题目:欠阻尼系统的单位脉冲响应曲线具有什么特点【 】
A.增幅的正弦振荡曲线
B.减幅的正弦振荡曲线
C.指数衰减的振荡曲线
D.指数增加的振荡曲线

A. n 不变,增大
B. 不变,减小 n
C. n 减小,增大
D. 减小,增大 n
题 目 : 要想减少二阶欠阻尼系统的最大超调量,可以采取的措施是【

A. n 不变,增大
B. n 不变,减小
C. 不变,减小 n
D. 不变,增大 n
题 型 : 多项选择题
题 目 : 二阶系统中能反映系统响应的快速性的性能指标有
跃响应进行
获得。
答 案 : 微分
题目:二阶系统传递函数为 G (s)
2 n
,则当阻尼比 0 时,其单位脉冲响应
s2
2 n s
2 n


分析与提示:当阻尼比 0 ,其单位脉冲响应为等幅振荡,振荡频率为无阻尼固有频率。
答案: x o ( t ) n sin n t
题 目 : 要想减少二阶欠阻尼系统的上升时间,可以采取的措施是【
可分为零输入响应(即由“无输入时系统的初态”引起的自由响应)与零状态响应(即仅由输入引起的响应)。
答 案 : 零输入响应、零状态响应
题 目 : 系统微分方程的特解就是系统由输入引起的输出(响应),工程上称为

分析与提示:初始条件及输入信号产生的时间响应就是微分方程的全解。包含通解和特解两个部分。
通解完全由初始条件引起的,它是一个瞬态过程,工程上称为自然响应 (如机械振动中的自由振动)。特
解只由输入决定,特解就是系统由输入引起的输出(响应),工程上称为强迫响应 (如机械振动中的强迫振
动)。
答 案 : 强迫响应
题 目 : 系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性,还与外加
的形式有关。
分 析 与 提示:系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性,还与外加输入信号的形式有关。
答 案 : 输入信号
B. 相等的负实数
C. 实部为零的共轭复数
D. 正、负两实数
分 析 与 提示:二次欠阻尼系统具有的一对极点为实部为负的共轭复数。
答案:A
题目:二阶系统的阻尼比 ζ=0.5, 无阻尼固有频率 ωn,则系统的阻尼自然频率 ωd 为【 】
A. 1.25 n C. 0.5 n
B. n D. 0.75 n