機(jī)械控制工程基礎(chǔ)第三章 復(fù)習(xí)題及答案

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1、題目:時(shí)間響應(yīng)由 和 兩部分組成。 分析與提示:時(shí)間響應(yīng)由瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩部分組成。 答案:瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 題目:系統(tǒng)的輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程,稱為 。 分析與提示:瞬態(tài)響應(yīng),指系統(tǒng)在某一輸入信號(hào)作用下,系統(tǒng)的輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程. 答案:瞬態(tài)響應(yīng) 題目:系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)可從兩方面分類,按振動(dòng)性質(zhì)可分為 與 。 分析與提示:系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)可從兩方面分類,按振動(dòng)性質(zhì)可分為自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)。 答案:自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng) 題目:系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)可從兩方面分類,按振

2、動(dòng)來源可分為 與 。 分析與提示:系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)可從兩方面分類,按振動(dòng)性質(zhì)可分為自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng);按振動(dòng)來源可分為零輸入響應(yīng)(即由“無輸入時(shí)系統(tǒng)的初態(tài)”引起的自由響應(yīng))與零狀態(tài)響應(yīng)(即僅由輸入引起的響應(yīng))。 答案:零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng) 題目:系統(tǒng)微分方程的特解就是系統(tǒng)由輸入引起的輸出(響應(yīng)),工程上稱為 。 分析與提示:初始條件及輸入信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間響應(yīng)就是微分方程的全解。包含通解和特解兩個(gè)部分。通解完全由初始條件引起的,它是一個(gè)瞬態(tài)過程,工程上稱為自然響應(yīng) (如機(jī)械振動(dòng)中的自由振動(dòng)).特解只由輸入決定,特解就是系統(tǒng)由輸入引起的輸出(響

3、應(yīng)),工程上稱為強(qiáng)迫響應(yīng) (如機(jī)械振動(dòng)中的強(qiáng)迫振動(dòng))。 答案:強(qiáng)迫響應(yīng) 題目:系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)不僅取決于系統(tǒng)本身的特性,還與外加 的形式有關(guān). 分析與提示:系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)不僅取決于系統(tǒng)本身的特性,還與外加輸入信號(hào)的形式有關(guān)。 答案:輸入信號(hào) 題目:單位階躍信號(hào)的拉氏變換為【 】 A、 B、 C、1 D、 分析與提示:熟練掌握典型信號(hào)的拉氏變換。B為單位斜坡信號(hào)的拉氏變換,C為單位沖擊信號(hào)的拉是變換。 答案:A 題目:選取輸入信號(hào)應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)方面,輸入信號(hào)應(yīng)當(dāng)具有

4、 ,能夠反映系統(tǒng)工作的大部分實(shí)際情況。 分析與提示:選取輸入信號(hào)應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)方面,輸入信號(hào)應(yīng)當(dāng)具有典型性,能夠反映系統(tǒng)工作的大部分實(shí)際情況。 答案:典型性 題目:選取輸入信號(hào)時(shí),輸入信號(hào)的形式應(yīng)當(dāng)盡可能 。 分析與提示:選取輸入信號(hào)時(shí),輸入信號(hào)的形式應(yīng)當(dāng)盡可能簡單。 答案:簡單 題目: 是使用得最為廣泛的常用輸入信號(hào)。 分析與提示:單位脈沖函數(shù)、單位階躍函數(shù)、單位斜坡函數(shù)、單位拋物線函數(shù) 都為常用輸入信號(hào)時(shí),單位脈沖函數(shù)是使用得最為廣泛的常用輸入信號(hào)。 答案:單位脈沖函數(shù) 題目:設(shè)一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,則其時(shí)間常數(shù)和增益分別是【

5、 】 A. 2,3 B. 2,3/2 C. 2/5,3/5 D. 5/2,3/2 分析與提示:一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式為。,其時(shí)間常數(shù)和增益分別為2/5,3/5 答案:C 題目:某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,則該系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為 【 】 A. B。 C。 D。 分析與提示:這是一個(gè)一階系統(tǒng),一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為,其中T時(shí)間常數(shù)為0。5,k比例系數(shù)為2。得單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為 答案:D 題目:設(shè)溫度計(jì)能在1分鐘內(nèi)指示出響應(yīng)值的98%,并且假設(shè)溫度計(jì)

6、為一階系統(tǒng),傳遞函數(shù)為,求時(shí)間常數(shù)。如果將此溫度計(jì)放在澡盆內(nèi),澡盆的溫度依10℃/min的速度線性變化,求溫度計(jì)的誤差是多大? 分析與提示:溫度計(jì)的輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào),由傳遞函數(shù)可得到單位階躍信號(hào)的響應(yīng),1分鐘內(nèi)指示出響應(yīng)值的98%可得到時(shí)間常數(shù)。誤差為理想輸出與實(shí)際輸出之差。 答案:(1)因一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)為,令t=1,,即 解得T=0。256min (2)因一階系統(tǒng)在輸入信號(hào)作用下的時(shí)間響應(yīng)為 所以有 當(dāng)t=1min時(shí),℃ 題目:已知系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)為 (1)求系統(tǒng)的傳遞函數(shù); (2)確定系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。 分析與提示:(1)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可由單

7、位脈沖響應(yīng)函數(shù)函數(shù)的拉氏變換得到;(2)幾個(gè)典型信號(hào)之間具有積分微分關(guān)系,則其輸出也具有積分微分關(guān)系. 答案:(1)對(duì)單位脈沖函數(shù)作拉氏變換 (2)由于單位階躍函數(shù)是單位脈沖函數(shù)的積分,因此單位階躍響應(yīng)就是單位脈沖響應(yīng)的積分,即 題目:一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,則其單位階躍響應(yīng)曲線在時(shí)的切線斜率是【 】 A. -7 B. 3。5 C. 2 D. 1/7 分析與提示:一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線在時(shí)的切線斜率是為1/T,又 即T=0.5,單位階躍響應(yīng)曲線在時(shí)的切線斜率是為2 答案:C 題目:二次臨界阻尼系統(tǒng)具有

8、的一對(duì)極點(diǎn)具有如下特征 【 】 A。 實(shí)部為零的共軛復(fù)數(shù) B。 相等的負(fù)實(shí)數(shù) C. 相等的正實(shí)數(shù) D。 正、負(fù)兩實(shí)數(shù) 分析與提示:二次臨界阻尼系統(tǒng)具有的一對(duì)相等的負(fù)實(shí)數(shù)根。 答案:B 題目:當(dāng)阻尼比為 時(shí),系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為持續(xù)的等幅振蕩。 分析與提示:當(dāng)阻尼比為零時(shí),系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為持續(xù)的等幅振蕩。 答案:零 題目:已知機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,則系統(tǒng)的阻尼比是【 】 A. 0.25 B. 0.5 C. 1

9、 D. 2 分析與提示:二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式為,由題意有 解得 答案:A 題目:二階系統(tǒng)的響應(yīng)特性完全由固有頻率和 兩個(gè)特征量來描述. 分析與提示:二階系統(tǒng)的響應(yīng)特性完全由固有頻率和阻尼比兩個(gè)特征量來描述。 答案:阻尼比 題目:二次欠阻尼系統(tǒng)具有的一對(duì)極點(diǎn)具有如下特征 【 】 A。 實(shí)部為負(fù)的共軛復(fù)數(shù) B。 相等的負(fù)實(shí)數(shù) C。 實(shí)部為零的共軛復(fù)數(shù) D. 正、負(fù)兩實(shí)數(shù) 分析與提示:二次欠阻尼系統(tǒng)具有的一對(duì)極點(diǎn)為實(shí)部為負(fù)的共軛復(fù)數(shù)。 答案:A 題目:二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=0。5

10、, 無阻尼固有頻率ωn,則系統(tǒng)的阻尼自然頻率ωd為【 】 A. B. C. D. 分析與提示:阻尼固有頻率為。 答案:D 題目:證明下圖所示的系統(tǒng)是一個(gè)簡單的二階系統(tǒng),并求其無阻尼固有頻率、有阻尼固有頻率和阻尼比. 分析與提示:首先根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)框圖,化簡得到系統(tǒng)傳遞函數(shù),再根據(jù)二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)形式,可得到其特征參數(shù). 答案:簡化傳遞函數(shù)框圖,有 顯然,這是一個(gè)簡單的二階系統(tǒng)。比較二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式,其無阻尼固有頻率為,因 得其阻尼比為 有阻尼固有頻率為 題目

11、:已知系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為 求: (1)該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù); (2)系統(tǒng)的阻尼比和無阻尼固有頻率。 分析與提示:系統(tǒng)輸出的拉氏變換與輸入拉氏變換之比即得到傳遞函數(shù),再由傳遞函數(shù)可得特征參數(shù)。 答案:因 , 所以 , (1) 傳遞函數(shù)為 (2)這是一個(gè)典型的二階系統(tǒng),其中 于是 題目:當(dāng)阻尼比時(shí),二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線具有什么特點(diǎn)。【 】 A.等幅振蕩 B.指數(shù)單調(diào)上升 C。振幅按指數(shù)曲線衰減振蕩 D.指數(shù)單調(diào)下降 分析與提示:當(dāng)阻尼比時(shí),二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線為直屬單調(diào)上升。

12、 答案:B 題目:工程上通常使在 之間,其超調(diào)不大,過渡過程較短。 分析與提示:工程上通常使在04.—0.8之間,其超調(diào)不大,過渡過程較短。 答案:0。4-0。8 題目:欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)曲線具有什么特點(diǎn)【 】 A.增幅的正弦振蕩曲線 B.減幅的正弦振蕩曲線 C.指數(shù)衰減的振蕩曲線 D.指數(shù)增加的振蕩曲線 分析與提示:欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)曲線是減幅的正弦振蕩曲線。 答案:B 題目:欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)曲線是減幅的正弦振蕩曲線,且愈小,衰減愈慢,振蕩頻率愈

13、大,故欠阻尼系統(tǒng)又稱為 。 分析與提示:欠阻尼系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)曲線是減幅的正弦振蕩曲線,且愈小,衰減愈慢,振蕩頻率愈大,故欠阻尼系統(tǒng)又稱為二階振蕩系統(tǒng) 答案:二階振蕩系統(tǒng) 題目:負(fù)阻尼表示系統(tǒng)對(duì)能量的 。 分析與提示:負(fù)阻尼表示系統(tǒng)對(duì)能量的補(bǔ)充. 答案:補(bǔ)充 題目:單位脈沖函數(shù)是單位階躍函數(shù)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù),所以單位脈沖的時(shí)間響應(yīng)也可以由單位階躍響應(yīng)進(jìn)行微分獲得 分析與提示:單位脈沖函數(shù)是單位階躍函數(shù)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù),所以單位脈沖的時(shí)間響應(yīng)也可以由單位階躍響應(yīng)進(jìn)行 獲得。 答案:微分 題目:二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為,則當(dāng)阻尼比時(shí),其單位脈沖響應(yīng)

14、為 。 分析與提示:當(dāng)阻尼比,其單位脈沖響應(yīng)為等幅振蕩,振蕩頻率為無阻尼固有頻率。 答案: 題目:要想減少二階欠阻尼系統(tǒng)的上升時(shí)間,可以采取的措施是【 】 A. 不變,增大 B.不變,減小 C. 減小,增大 D. 減小,增大 題目:要想減少二階欠阻尼系統(tǒng)的最大超調(diào)量,可以采取的措施是【 】 A. 不變,增大 B. 不變,減小 C. 不變,減小 D. 不變,增大 題型:多項(xiàng)選擇題 題目:二階系統(tǒng)中能反映系統(tǒng)響應(yīng)的快速性的性能指標(biāo)有

15、 【 】 A.上升時(shí)間 B。峰值時(shí)間 C。調(diào)整時(shí)間 D。超調(diào)量 題目:設(shè)單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,求系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)的上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間。 題目:要使下圖所示系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量等于25%,峰值時(shí)間為2秒,是確定K和Kt 題目:系統(tǒng)的誤差又可分為 和 。 分析與提示:系統(tǒng)的誤差又可分為穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差。 答案:穩(wěn)態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差 題目:穩(wěn)態(tài)誤差是誤差信號(hào)的 ,其數(shù)學(xué)定義是 。 分析與提示:穩(wěn)態(tài)誤差是誤差信號(hào)的穩(wěn)態(tài)分量,其數(shù)學(xué)定義

16、是. 答案:穩(wěn)態(tài)分量、 題目:一閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,則該系統(tǒng)為 【 】 A.0型系統(tǒng),開環(huán)增益為10 B。I型系統(tǒng),開環(huán)增益為10 C.I型系統(tǒng),開環(huán)增益為5 D.0型系統(tǒng),開環(huán)增益為5 分析與提示:化為系統(tǒng)型別的標(biāo)準(zhǔn)形式為 答案:C 題目:系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的型次和 _開環(huán)增益_________,系統(tǒng)的瞬態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的 __零極點(diǎn)分布 。 分析與提示:系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的型次和開環(huán)增益,系統(tǒng)的瞬態(tài)性能主要取決于系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布. 答案:開環(huán)增益、零極點(diǎn)分布 題目:已知兩個(gè)系統(tǒng)如下圖所示,當(dāng)輸入信號(hào)為時(shí),求兩系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差. 分析與提示:首先將系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)化為標(biāo)準(zhǔn)形式,輸入信號(hào)為階躍信號(hào)、斜波信號(hào)和加速度信號(hào)的線性和,故其穩(wěn)態(tài)誤差也為這三部分之和. 答案:(1)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式為 系統(tǒng)a: 系統(tǒng)b: (2)計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差 兩個(gè)系統(tǒng)均為單位反饋系統(tǒng),因此,穩(wěn)態(tài)誤差分別與其穩(wěn)態(tài)偏差相等。 系統(tǒng)a為Ⅰ型系統(tǒng),其 系統(tǒng)a為Ⅱ型系統(tǒng),其 題目:化簡系統(tǒng)傳遞函數(shù)方框圖.

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