《機械控制工程基礎》習題及解答目錄緒論控制系統的數學模型控制系統的時域分析控制系統的頻域分析控制系統的性能分析控制系統的綜合校正模擬考試題型及分值分布第1章緒論一、選擇填空題1.開環控制系統在其控制器和被控對象間只有（正向作用）。P2A.反饋作用B.前饋作用C.正向作用D.反向作用2.閉環控制系統的主反饋取自（被控對象輸出端）。P3A.給定輸入端B.干擾輸入端C.控制器輸出端D.系統輸出端3.閉環系統在其控制器和被控對象之間有（反向作用）。P3A.反饋作用B.前饋作用C.正向作用D.反向作用A.輸入量B.輸出量C.反饋量D.干擾量4.自動控制系統的控制調節過程是以偏差消除（偏差的過程）。P2-3A.偏差的過程B.輸入量的過程C.干擾量的過程D.穩態量的過程5.一般情況下開環控制系統是（穩定系統）。P2A.不穩定系統B.穩定系統C.時域系統D.頻域系統6.閉環控制系統除具有開環控制系統所有的環節外，還必須有(B)。p5A.給定環節B.比較環節C.放大環節D.執行環節7.閉環控制系統必須通過（C）。p3A.輸入量前饋參與控制B.干擾量前饋參與控制C.輸出量反饋到輸入端參與控制D.輸出量局部反饋參與控制8.隨動系統要求系統的輸出信號能跟隨（C的變化）。P6A.反饋信號B.干擾信號C.輸入信號D.模擬信號9.若反饋信號與原系統輸入信號的方向相反則為（負反饋）。P3A.局部反饋B.主反饋C.正反饋D.負反饋10．輸出量對系統的控制作用沒有影響的控制系統是（開環控制系統）。P2A.開環控制系統B.閉環控制系統C.反饋控制系統D.非線性控制系統11.自動控制系統的反饋環節中一般具有（B）。p5A..給定元件B.檢測元件C．放大元件D．執行元件12.控制系統的穩態誤差反映了系統的〔 B〕p8A.快速性 B.準確性C.穩定性 D.動態性13.輸出量對系統的控制作用有直接影響的系統是（B）p3A.開環控制系統B.閉環控制系統C.線性控制系統D.非線性控制系統14.通過動態調節達到穩定后，被控量與期望值一致的控制系統為（無差系統）。p6A.有差系統B.無差系統C.連續系統D.離散系統15.自動控制系統的控制調節過程是以偏差消除(A)。P5-6A.偏差的過程B.輸入量的過程C.干擾量的過程D.穩態量的過程16.閉環控制系統除具有開環控制系統所有的環節外，還必須有(B)。P4-5A.給定環節B.比較環節C.放大環節D.執行環節17.閉環控制系統必須通過(C)。P3-4A.輸入量前饋參與控制B.干擾量前饋參與控制C.輸出量反饋到輸入端參與控制D.輸出量局部反饋參與控制18.輸出信號對控制作用有影響的系統為(B)。p3A.開環系統B.閉環系統C.局部反饋系統D.穩定系統19.把系統擾動作用后又重新平衡的偏差稱為系統的(B)。p8A.靜態誤差B.穩態誤差C.動態誤差D.累計誤差20.干擾作用下，偏離原來平衡狀態的穩定系統在干擾作用消失后(B)。P7A.將發散離開原來的平衡狀態B.將衰減收斂回原來的平衡狀態C.將在原平衡狀態處等幅振蕩D.將在偏離平衡狀態處永遠振蕩21.無差系統是指(B)。P6A.干擾誤差為零的系統B.穩態誤差為零的系統C.動態誤差為零的系統D.累計誤差為零的系統22.把系統從一個穩態過渡到新的穩態的偏差稱為系統的(B)p8A.靜態誤差B.穩態誤差C.動態誤差D.累計誤差23.以同等精度元件組成的開環系統和閉環系統其精度比較為（B）p2-4A.開環高B.閉環高C.相差不多D.一樣高24.隨動系統要求系統的輸出信號能跟隨（C）p6A.反饋信號的變化B.干擾信號的變化C.輸入信號的變化D.模擬信號的變化25.對于抗干擾能力強系統有（B）p3-4A.開環系統B.閉環系統C.線性系統D.非線性系統26.對于一般控制系統來說（A）p2A.開環不振蕩B.閉環不振蕩C.開環一定振蕩D.閉環一定振蕩27.輸出量對系統的控制作用沒有影響的控制系統是（A）p2A.開環控制系統B.閉環控制系統C.反饋控制系統D.非線性控制系統二、填空題1.任何閉環系統都存在信息的傳遞與反饋，并可利用（反饋進行控制）。P32.對控制系統性能的基本性能要求是（穩定、準確、快速）。P73.控制系統校正元件的作用是（改善系統性能）。P54.開環控制系統比閉環控制系統的控制精度（差或低）。P2-35.恒值控制系統的輸出量以一定的精度保持（希望值）。P66.通過動態調節達到穩定后，被控量與期望值一致的控制系統為（無差系統）p67.干擾作用下，偏離原來平衡狀態的穩定系統在干擾作用消失后將（重新恢復到）原來的平衡狀態。8無差系統是指（穩態誤差）為零的系統。P69.負反饋系統通過修正偏差量使系統趨向于（給定值）。P3（）三、名詞解釋題1.自動控制：沒有人直接參與的情況下，使生產過程或被控對象的某些物理量準確地按照預期規律變化的控制調節過程。P12.開環控制系統：在控制器和被控對象間只有正向控制作用的系統。P23.閉環控制系統：輸出端和輸入端之間有反饋回路，輸出量對系統直接參與控制作用的系統。P34.穩定性：穩定性是指擾動消失后，控制系統由初始偏差回復到原平衡狀態的性能。P75.快速性：是指在系統穩定的前提下，消除系統輸出量與給定輸入量之間偏差的快慢程度。P76.準確性：是指系統響應的動態過程結束后，被控量與希望值之間的誤差值，誤差值越小準確性越高。P8四、簡答題1.簡述開環控制系統的特點：1）輸出端和輸入端之間無反饋回路；2）無自糾正偏差的能力，控制精度低；3）結構簡單，成本低；4）一般是穩定的，工作可靠。P22.簡答閉環控制系統的特點：1）輸出端和輸入端之間有反饋回路；2）有自糾正偏差的能力，控制精度高；3）結構復雜，成本高。P33.簡述閉環控制系統的控制原理：1)檢測輸出量的實際值；2)將實際值與給定值（輸入量）進行比較得出偏差值；3)用偏差值產生控制調節作用去消除偏差。P3-44.簡述對控制系統的基本要求：1）穩定性：穩定性是指擾動消失后，控制系統由初始偏差回復到原平衡狀態的性能；2）準確性：被控量與希望值之間的穩態誤差，穩態誤差值越小準確性越高；3）快速性：消除系統輸出量與給定輸入量之間偏差的快慢程度。P7-85.簡答反饋控制系統的組成：答：反饋控制系統主要包括給定元件、反饋元件、比較元件、放大元件、執行元件及校正元件等。P4第2章控制系統的數學模型一、選擇填空題1.線性定常系統對某輸入信號導數（積分）的時域響應等于（B）。P10A.該輸入信號時域響應的積分（導數）B.該輸入信號時域響應的導數（積分）C.該輸入信號頻率響應的積分（導數）D.該輸入信號頻率響應的導數（積分）2.若系統中的齒輪或絲杠螺母傳動存在間隙，則該系統的換向工作狀態為（A）。P11A.本質非線性狀態B.非本質非線性狀態C.本質線性狀態D.非本質線性狀態3.描述系統零輸入狀態的齊次微分方程的根是系統的（A）。P12、17A.閉環極點B.開環極點C.開環零點D.閉環零點4.線性定常系統輸入信號導數的時間響應等于該輸入信號時間響應的（D）A.傅氏變換B.拉氏變換C.積分D.導數5.微分方程的通解是描述系統固有特性的（Ｂ）。P12、15A.強迫運動解B.自由運動解C.全響應D.穩態響應6.傳遞函數G(s)的零點是（A）。P17(s)=0的解(s)=∞的解(s)＞0的不等式解(s)＜0的不等式解7.線性定常系統輸入信號積分的時間響應等于該輸入信號時間響應的(C)A.傅氏變換B.拉氏變換C.積分D.導數8.傳遞函數的分母反映系統本身（C）。P17A.振蕩特性B.阻尼特性C.與外界無關的固有特性D.與外界之間的關系9.系統的特征方程是（C）。P28+（閉環傳遞函數）=0+（反饋傳遞函數）=0+（開環傳遞函數）=0+（前向傳遞函數）=010.實際的物理系統的零點映射到復平面上為（A）。p17A.坐標原點B.極點C.零點D.無窮遠點11.同一個控制系統的閉環特征方程和開環傳遞函數（A）。P29A.是唯一的，且與輸入或輸出無關B.是相同的，且與輸入或輸出無關C.是唯一的，且與輸入和輸出有關D.是相同的，且與輸入和輸出有關12.求線性定常系統的傳遞函數條件是（Ｃ）。p16A.穩定條件B.穩態條件C.零初始條件D.瞬態條件13.系統開環傳遞函數為，則單位反饋的閉環傳遞函數為（A）p27-28A.B.C.D.14.微分環節使系統（Ａ）p20A.輸出提前B.輸出滯后C.輸出大于輸入D.輸出小于輸入15.閉環系統前向傳遞函數是（Ｃ）p27A.輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換之比B.輸入信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比C.輸出信號的拉氏變換與誤差信號的拉氏變換之比D.誤差信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比16.不同屬性的物理系統可以有形式相同的（Ａ）p17A.數學模型B.被控對象C.被控參量D.結構參數17.單位負反饋系統的開環傳遞函數為G(s)，則其閉環系統的前向傳遞函數與（Ｃ）p27-28A.反饋傳遞函數相同B.閉環傳遞函數相同C.開環傳遞函數相同D.誤差傳遞函數相同18.可以用疊加原理的系統是（Ｄ）p10A.開環控制系統B.閉環控制系統C.離散控制系統D.線性控制系統19.對于一個確定的系統，它的輸入輸出傳遞函數是（Ａ）p17A.唯一的B.不唯一的C.決定于輸入信號的形式D.決定于具體的分析方法20.微分環節是高通濾波器，將使系統（Ａ）p21A.增大干擾誤差B.減小干擾誤差C.增大階躍輸入誤差D.減小階躍輸入誤差21.控制框圖的等效變換原則是變換前后的（B）p30（）A.輸入量和反饋量保持不變B.輸入量和輸出量保持不變C.輸入量和干擾量保持不變D.輸出量和反饋量保持不變22.線性控制系統（Ｂ）p10A.一定是穩定系統B.是滿足疊加原理的系統C.是穩態誤差為零的系統D.是不滿足疊加原理的系統23.同一系統由于研究目的的不同，可有不同的（Ｂ）p17A.穩定性B.傳遞函數C.諧波函數D.脈沖函數24.非線性系統的最主要特性是（Ｂ）p11-12A.能應用疊加原理B.不能應用疊加原理C.能線性化D.不能線性化25.理想微分環節的輸出量正比于（Ｂ）p19A.反饋量的微分B.輸入量的微分C.反饋量D.輸入量26.不同屬性的物理系統可以有形式相同的（Ａ）p17A.傳遞函數B.反函數C.正弦函數D.余弦函數27.比例環節能立即地響應（Ｂ）p18A.輸出量的變化B.輸入量的變化C.誤差量的變化D.反饋量的變化28.滿足疊加原理的系統是（Ｃ）p10A.定常系統B.非定常系統C.線性系統D.非線性系統29.彈簧-質量-阻尼系統的阻尼力與兩相對運動構件的（Ｂ）p13A.相對位移成正比B.相對速度成正比C.相對加速度成正比D.相對作用力成正比30.傳遞函數的量綱是（Ｂ）p16-17A.取決于輸入與反饋信號的量綱B.取決于輸出與輸入信號的量綱C.取決于干擾與給定輸入信號的量綱D.取決于系統的零點和極點配置31.理想微分環節的傳遞函數為（Ｃ）p19A.B.+Ts32.一階微分環節的傳遞函數為（Ｄ）p23A.B.+Ts33.實際系統傳遞函數的分母階次（Ｃ）p17A.小于分子階次B.等于分子階次C.大于等于分子階次D.大于或小于分子階次34.若積分環節時間常數為T，則輸出量隨時間的增長而不斷地增加，增長斜率為（Ｂ）p21T+1/TT235.傳遞函數只與系統（Ａ）p16-17A.自身內部結構參數有關B.輸入信號有關C.輸出信號有關D.干擾信號有關36.閉環控制系統的開環傳遞函數是（C）p27A.輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換之比B.輸入信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比C.反饋信號的拉氏變換與誤差信號的拉氏變換之比D.誤差信號的拉氏變換與反饋信號的拉氏變換之比37.實際物理系統微分方程中輸入輸出及其各階導數項的系數由表征系統固有特性的（A）p12A.結構參數組成B.輸入參數組成C.干擾參數組成D.輸出參數組成38.實際物理系統的微分方程中輸入輸出及其各階導數項的系數由表征系統固有特性（A）p12A.特征參數組成B.輸入參數組成C.干擾參數組成D.輸出參數組成39.傳遞函數代表了系統的固有特性，只與系統本身的（D）p16-17A.實際輸入量B.實際輸出量C.期望輸出量D.內部結構，參數40.慣性環節不能立即復現（B）p22-23A.反饋信號B.輸入信號C.輸出信號D.偏差信號41.衡量慣性環節慣性大小的參數是（C）p22A.固有頻率B.阻尼比C.時間常數D.增益系數42.微分環節可改善系統的穩定性并能（C）p19-21A.增加其固有頻率B.減小其固有頻率C.增加其阻尼D.減小其阻尼43.慣性環節含有貯能元件數為（B）p22.144.積分器的作用是直到輸入信號消失為止，其輸出量將（A）p21A.直線上升B.垂直上升C.指數線上升D.保持水平線不變45.系統輸入輸出關系為，則該系統為（B）p11-12A.線性系統B.非線性系統C.線性時變系統D.線性定常系統46.開環控制系統的傳遞函數是（A）p16A.輸出信號的拉氏變換與輸入信號的拉氏變換之比B.輸入信號的拉氏變換與輸出信號的拉氏變換之比C.反饋信號的拉氏變換與誤差信號的拉氏變換之比D.誤差信號的拉氏變換與反饋信號的拉氏變換之比47.積分調節器的輸出量取決于（B）p21A.干擾量對時間的積累過程B.輸入量對時間的積累過程C.反饋量對時間的積累過程D.誤差量對時間的積累過程48.積分環節的積分時間常數為T，其脈沖響應為（Ｂ）p21T＋1/T49.實際的物理系統的極點映射到復平面上為（D）。p17A.坐標原點B.極點C.零點D.無窮遠點二、填空題1.系統的齊次微分方程描述系統在零輸入下的（自由運動狀態或模態）。P122.本質非線性系統在工作點附近存在（不連續直線、跳躍、折線以及非單值關系）等嚴重非線性性質情況。P123.若輸入已經給定，則系統的輸出完全取決于（傳遞函數）。P174.實際系統具有慣性且系統能源有限，系統輸出不會超前于輸入，故傳遞函數分母s的階數n必須（大于等于）分母s的階數m。p175.同一閉環控制系統的開環傳遞函數和（閉環特征方程）是唯一的。P296.同一閉環控制系統的閉環特征多項式和開環特征多項式具有（相同）的階次。P297.同一閉環控制系統的閉環傳遞函數和開環傳遞函數具有相同的（零點），單不存在（公共極點）。P298.積分環節的特點是它的輸出量為輸入量對（時間）的積累。P219.滿足疊加原理的系統是（線性）系統。P1010.不同屬性的物理系統可以有形式相同的（數學模型）。P1711.閉環系統前向傳遞函數是輸出信號的拉氏變換與（偏差信號）的拉氏變換之比。P2712.理想微分環節的輸出量正比于（輸入量）的微分。P1913.求線性定常系統的傳遞函數條件是（零初始條件）。P1614.微分環節是高通濾波器，將增大系統（干擾誤差）。P2115.控制框圖的等效變換原則是變換前后的（輸入量和輸出量）保持不變。P3016.積分環節的特點是它的輸出量為輸入量對（時間）的積累。P2117.實際系統傳遞函數的分母階次（大于等于）分子階次。18.實際的物理系統的極點映射到復平面上為（無窮遠點）。P1719.理想微分環節的傳遞函數為（Ts）。P1920.比例環節能立即地響應（輸入量）的變化。P1821.積分環節輸出量隨時間的增長而不斷地增加，增長斜率為（時間常數的倒數）。P21三、名詞解釋題1.本質非線性系統：系統在工作點附近存在不連續直線、跳躍、折線以及非單值關系等嚴重非線性性質的系統。P122.系統微分方程的通解：系統由于初始條件引起的瞬態響應過程。P12、153.開環傳遞函數：指閉環系統中前向通道傳遞函數與反饋傳遞函數之積。P274.傳遞函數：線性定常系統在零初始條件下，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。P165.系統微分方程的特解：系統由輸入引起的強迫響應。P12、156.比例環節：輸出量能立即成比例地復現輸入量的環節。P187.微分環節：輸出量與輸入量的微分成比例的環節。P198.積分環節：輸出量正比于輸入量的積分的環節。P219.延時環節：輸出量滯后輸入量但不失真的環節。P2510.慣性環節：輸出量和輸入量的動力學關系為一階微分方程形式的環節。P2211.振動環節：輸出量和輸入量的動力學關系為二階微分方程形式的環節。P23四、簡答題1.簡答線性定常系統的2個重要特性。P10答：1）滿足疊加原理；2）線性定常系統對某輸入信號導數（積分）的時域響應等于該輸入信號時域響應的導數（積分）。2.簡答常見的幾種非線性特性。P10、11答：1）傳動間隙非線性；2）死區非線性；3）摩擦力非線性；4）飽和非線性；5）平方律非線性。3.若輸入為電流、輸出為電壓，分別寫出如圖所示電阻、電容及電感的復數阻抗（傳遞函數）。答：1）電阻2）電容3）電感4.若力為輸入、位移為輸出時，寫出如圖所示機械系統的彈簧、粘性阻尼以及質量的傳遞函數。答：1）彈簧：；2）粘性阻尼：；3）質量：5.已知控制系統如圖a）所示，利用系統匡圖等效變換原則確定題31圖b）所示系統函數方框中的內容A、B。p30-31(a)(b)圖答：根據系統框圖等效原則，由圖a）得6.已知控制系統如圖a）所示，利用系統匡圖等效變換原則確定圖b）所示系統函數方框中的內容。p30-31（a）（b）圖答：根據系統框圖等效原則，由圖a）及圖b）得7.簡述同一閉環控制系統的閉環傳遞函數與開環傳遞函數之間的特性關系。P29答：1）閉環特征方程為開環傳遞函數有理分式的分母多項式與分子多項式之和；2）閉環特征多項式和開環特征多項式具有相同的階次；3）閉環傳遞函數和開環傳遞函數具有相同的零點，但不存在公共極點。8.說明同一閉環系統的閉環傳遞函數和開環傳遞函數具有相同的零點。P27-29答：設系統的前向傳遞函數為：，反饋傳遞函數為：，則系統的開環傳遞函數為：系統的閉環傳遞函數為：分別令開環傳遞函數和閉環傳遞函數的分子為零可得同一方程：，方程的根即為傳遞函數的零點，故閉環傳遞函數和開環傳遞函數具有相同的零點。9.簡答典型環節的基本類型。P18-25答：典型環節包括的基本類型有：比例環節、微分環節、積分環節、慣性環節、振蕩環節、延時環節等。10.寫出線性定常系統傳遞函數的三種數學表達模型。P16-171）傳遞函數的基本模型：2）傳遞函數的零極點增益模型式中，——控制系統的增益；——控制系統的零點；——控制系統的極點。3）傳遞函數的時間常數模型式中，——控制系統的增益；——為控制系統的各種時間常數。11.簡述控制系統的基本聯接方式。P26-281）環節的串聯聯接方式由n個環節串聯而成的系統，則其系統傳遞函數為各環節傳遞函數之積，即2）環節的并聯聯接方式由n個環節并聯而成的系統，則其系統傳遞函數為各環節傳遞函數之和，即3）環節的反饋聯接若系統的前向通道傳遞函數為；反饋通道的傳遞函數為，則系統的傳遞函數為12.寫出比例、微分、積分、慣性、振蕩以及延時環節的傳遞函數。P18-25答：比例環節、微分環節、振蕩環節、積分環節、慣性環節、延時環節13.簡述傳遞函數的特點。P171）是以系統參數表示線性定常系統輸出量與輸入量之間關系的代數表達式；2）若系統的輸入給定，則系統的輸出完全取決于傳遞函數；3）實際的物理系統其傳遞函數的分母階次一定大于或等于分子的階次；4）傳遞函數的量綱取決于系統的輸入與輸出；5）傳遞函數不能描述系統的物理結構。14.簡述微分環節對系統的控制作用。P19-21（）答：1）使輸出提前，改善系統的快速性；2）增加系統阻尼，減小系統超調量，提高系統的穩定性；3）強化系統噪聲干擾作用，提高噪聲靈敏度，增大因干擾引起的誤差。15.簡述基于分支點和求和點移動的傳遞函數方框圖模型的等效變換原理。答：1）分支點移動：分支點逆（信號）流移動，則在各分支支路上乘以所跨過的傳遞函數；分支點順流移動，則在各分支支路上除以所跨過的傳遞函數。2）求和點移動：求和點逆流移動，則在各輸入支路上除以所跨過的傳遞函數；求和點順流移動，則在各輸入支路上乘以所跨過的傳遞函數。3）分支點和求和點不能互跨移動。五、計算應用題1.P12-18解：對m進行受力分析由牛頓第二定律得整理得系統的微分方程為：傳遞函數為2.已知圖中，k1、k2為彈簧剛度，c為阻尼器阻尼系數，xi為輸入量，xo為輸出量，求圖中所示彈簧阻尼系統的傳遞函數和單位階躍響應。P16-18進行受力分析，可寫出如下微分可得：3.圖所示為電感L、電阻R與電容C的串、并聯電路，ui為輸入電壓，uo為輸出電壓。求此系統的傳遞函數。P16-18RLC電路解：根據克希荷夫定律，有：拉氏變換后，將后兩式代入第一式，整理得：故傳遞函數為：式中，。4.系統如圖所示，為彈簧剛度，為阻尼器阻尼系數，為系統的輸入信號，為系統的輸出信號，求系統的傳遞函數。P16-18,p23-24圖解：對系統進行受力分析，由牛頓第二定理得：故系統的微分方程為：對方程兩邊取拉氏變換得由傳遞函數定義得5.無源R－C－L網絡如題38圖所示，其中為輸入電壓，為輸出電壓，為電流，為電阻，為電容，為電感，求其傳遞函數。P16-18,p23-24題38圖網絡的方程為進行拉氏變換后得消去中間變量得傳遞函數為6.P12-187.已知圖中，k1、k2為彈簧剛度，c為阻尼器阻尼系數，xi為輸入量，xo為輸出量，求圖中所示彈簧阻尼系統的傳遞函數。P16-18解：設中間變量為x，則對上述二式取拉氏變換得：消去中間變量得系統的傳遞函數為：8.電路系統如圖所示，建立系統的傳遞函數。P16-18(c)(d)(e)(f)解：（a）由圖根據克希霍夫電流和電壓定理得（1）（2）將（1）式代入（2）式并在零初始條件下取拉氏變換得：（3）由上式的第1式減去第3式，并將第2式代入其中得到：（4）由（3）式的第2式得，將其代入（3）式的第3式得：（5）將（5）式代入（4）式解得系統的傳遞函數為：（6）當時，（b）由圖根據克希霍夫電流和電壓定理（1）（2）將（1）式代入（2）式并在零初始條件下取拉氏變換得：（3）由上式的第1式減去第3式，并將第2式代入其中得到：（4）由（3）式的第2式得，將其代入（3）式的第3式得：（5）將（5）式代入（4）式解得系統的傳遞函數為：（6）當時，則（c）由圖根據克希霍夫電流和電壓定理得（1）（2）將（1）式代入（2）式并在零初始條件下取拉氏變換得：（3）由上式的第1式減去第3式，并將第2式代入其中得到：（4）由（3）式的第2式得，將其代入（3）式的第3式得：（5）將（5）式代入（4）式解得系統的傳遞函數為：（6）當時，（d）由圖根據克希霍夫電流和電壓定理（1）（2）將（1）式代入（2）式并在零初始條件下取拉氏變換得：（3）由上式的第1式減去第3式，并將第2式代入其中得到：（4）由（3）式的第2式得，將其代入（3）式的第3式得：（5）將（5）式代入（4）式解得系統的傳遞函數為：（6）當時，（e）由圖根據克希霍夫電流和電壓定理（1）（2）將（1）式代入（2）式并在零初始條件下取拉氏變換得：（3）由上式的第1式減去第3式，并將第2式代入其中得到：（4）由（3）式的第2式得，將其代入（3）式的第3式得：（5）將（5）式代入（4）式解得系統的傳遞函數為：（6）當時，則（f）由圖根據克希霍夫電流和電壓定理得（1）（2）將（1）式代入（2）式并在零初始條件下取拉氏變換得：（3）由上式的第1式減去第3式，并將第2式代入其中得到：（4）由（3）式的第2式得，將其代入（3）式的第3式得：（5）將（5）式代入（4）式解得系統的傳遞函數為：（6）當時，則第3章控制系統的時域分析一、選擇填空題1.高階系統的單位階躍響應穩態分量取決于（D）。P60-61A.系統實數極點B.系統虛數極點C.復數極點實部D.控制輸入信號２.二階系統的固有頻率為，阻尼比為，其單位斜坡響應的穩態誤差為（C）。P54-55A.B.C.D.３.一階系統的時間常數為T，其單位階躍響應為（A）p45A.B.C.D.４.系統的自由（固有）運動屬性（A）p61A.取決于系統的極點B.取決于系統的零點C.取決于外部輸入信號D.取決于外部干擾信號５.高階系統時間響應的一階環節瞬態分量和取決于（A）。P60-61A.系統實數極點B.系統虛數極點C.復數極點實部D.控制輸入信號6.一階系統的時間常數為T，其脈沖響應為（C）。p46A.B.C.D.7.高階系統時間響應的二階環節瞬態分量和取決于（C）。P60-61A.系統實數極點B.系統虛數極點C.復數極點實部D.控制輸入信號8.一階系統的時間常數為T，其單位斜坡響應為（B）p46-47A.B.C.D.9.過阻尼二階系統的單位階躍穩態響應為（C）p52-53A.零B.常數C.單調上升曲線D.等幅衰減曲線10.高階系統時間響應的各瞬態分量和為系統的（D）。P60-61A.單位階躍響應B.單位斜坡響應C.單位正弦響應D.自由運動響應11.一階系統的時間常數為T，其單位階躍響應的穩態誤差為（A）p45-46B.C.D.12.單位脈沖函數的拉普拉斯變換是（B）p40-41sB.1C.+1/s13.高（n）階系統的各極點為互不相等的實數極點時，則系統的自由運動模態形式為（C）。P61A.B.C.D.14.一階系統的時間常數為T，其單位斜坡響應的穩態誤差為（B）P47B.C.D.15.當輸入量發生突變時，慣性環節的輸出量不能突變，只能按（B）p22、p45-46A.正弦曲線變化B.指數曲線變化C.斜坡曲線變化D.加速度曲線變化16.線性定常二階系統的輸出量與輸入量之間的關系是（A）p49-55A.振蕩衰減關系B.比例線性關系C.指數上升關系D.等幅振蕩關系17.一階系統的單位階躍響應在t＝0處的斜率越大，系統的（A）p45A.響應速度越快B.響應速度越慢C.響應速度不變D.響應速度趨于零18.控制系統的時域穩態響應是時間（D）p42-43A.等于零的初值B.趨于零的終值C.變化的過程值D.趨于無窮大時的終值19.臨界阻尼二階系統的單位階躍穩態響應為（B）p49-52A.零B.常數C.單調上升曲線D.等幅衰減曲線20.欠阻尼二階系統的輸出信號振幅的衰減速度取決于（A）p49-54A.B.C.D.21.單位加速度信號的拉氏變換為（D）p40B.C.D.22.三個一階系統的時間常數關系為T2＜T1＜T3，則（A）p44-46系統響應快于T3系統系統響應快于T2系統系統響應慢于T1系統D.三個系統響應速度相等23.閉環控制系統的時域性能指標是（C）p44A.相位裕量B.輸入信號頻率C.最大超調量D.系統帶寬24.輸入階躍信號穩定的系統在輸入脈沖信號時（C）p59-62A．將變成不穩定系統B.其穩定性變好C.其穩定性不變D.其穩定性變差25.二階欠阻尼系統的階躍響應為（C）p49-52A.單調上升曲線B.等幅振蕩曲線C.衰減振蕩曲線D.指數上升曲線26.單位斜坡信號的拉氏變換為（C）p40B.C.D.27.若二階系統的阻尼比和固有頻率分別為和，則其共軛復數極點的實部為（B）p49-50A.B.C.D.28.一階系統的時間常數T越小，系統跟蹤斜坡信號的（C）p47A.穩定性越好B.穩定性越差C.穩態性越好D.穩態性越差29.二階臨界阻尼系統的階躍響應為（A）p52A.單調上升曲線B.等幅振蕩曲線C.衰減振蕩曲線D.指數上升曲線30.控制系統的最大超調量（A）p56A.只與阻尼比有關B.只與固有頻率有關C.與阻尼比和固有頻率都有關D.與阻尼比和固有頻率都無關31.過阻尼的二階系統與臨界阻尼的二階系統比較，其響應速度（A）p49-55A.過阻尼的小于臨界阻尼的B.過阻尼的大于臨界阻尼的C.過阻尼的等于臨界阻尼的D.過阻尼的反比于臨界阻尼的32.二階過阻尼系統的階躍響應為（D）p52-53A.單調衰減曲線B.等幅振蕩曲線C.衰減振蕩曲線D.指數上升曲線33.一階系統在時間為時刻的單位階躍響應為（D）p45-46A.1B.0.98C.D.34.當二階系統極點落在復平面S的負實軸上時，其系統（C）p50A.阻尼比為0B.阻尼比大于0C.阻尼比大于或等于1D.阻尼比小于035.欠阻尼二階系統的輸出信號的衰減振蕩角頻率為（B）p49-54A.無阻尼固有頻率B.有阻尼固有頻率C.幅值穿越頻率D.相位穿越頻率36.反映系統動態精度的指標是（A）p44、p56A.超調量B.調整時間C.上升時間D.振蕩次數37.典型二階系統在欠阻尼時的階躍響應為（B）p50A.等幅振蕩曲線B.衰減振蕩曲線C.發散振幅曲線D.單調上升曲線38.當系統極點落在復平面S的虛軸上時，其系統（A）p50A.阻尼比為0B.阻尼比大于0C.阻尼比小于1大于0D.阻尼比小于039.當系統極點落在復平面S的Ⅱ或Ⅲ象限內時，其系統（C）p50A.阻尼比等于0B.阻尼比等于1C.阻尼比大于0而小于1D.阻尼比小于040.欠阻尼二階系統是（A）p50A．穩定系統B.不穩定系統C.非最小相位系統D.Ⅱ型系統41.二階無阻尼系統的時間響應為（B）p49-54A.單調上升曲線B.等幅振蕩曲線C.衰減振蕩曲線D.指數上升曲線42.工程中的二階系統總是（C）p49-54A.開環系統B.閉環系統C.穩定系統D.非線性系統43.一階系統時間常數為T，在單位階躍響應誤差范圍要求為±時，其調整時間為（D）p4644.線性定常系統輸出響應的等幅振蕩頻率為，則系統存在的極點有（D）p50（）A.B.C.D.45.欠阻尼二階系統的單位階躍穩態響應為（B）p50-52A.零B.常數C.等幅振蕩曲線D.等幅衰減曲線46.單位階躍函數的拉普拉斯變換是（A）p40sB.1C.+1/s47.輸出量拉氏變換為，用終值定理求得其的穩態值為（C）p43A.∞B．4C.48.一階系統的時間常數為T，其單位階躍響應曲線開始時刻的斜率為（C）p45A.B.C.D.50.高階系統的主導極點離（D）p62（）A.實軸的距離大于其他極點的1/5B.實軸的距離小于其他極點的1/5C.虛軸的距離大于其他極點的1/5D.虛軸的距離小于其他極點的1/5二、填空題1.高階系統的單位階躍響應的穩態分量取決于系統（控制輸入信號）。P60-611-1.高階系統的單位脈沖響應的穩態分量為（零）。P61（）2.臨界阻尼二階系統的單位階躍穩態響應為（常數）。P50-523.高階系統時間響應的一階環節瞬態分量和取決于（實數極點）。P60-614.一階系統的時間常數T越小，系統跟蹤（斜坡信號）的穩態誤差也越小。P475.高階系統時間響應的二階環節瞬態分量和取決于（復數極點實部）。P60-615-1高階系統時間響應的瞬態分量取決于系統的（極點）。P61（）6.彈簧-質量-阻尼系統的阻尼力與兩相對運動構件的（相對速度）成正比。P227.高階系統時間響應的各瞬態分量和為系統的（自由運動模態）。P60-618.一階系統的時間常數為T，其脈沖響應為（）。P469.高階系統的極點出現相等的重實數極點時，則系統的自由運動模態形式為（）。P6110.過阻尼二階系統的單位階躍穩態響應為（常數）。P50-5311.一階系統的單位階躍響應在t＝0處的斜率越大，系統的（響應速度）越快。P45-4612.當系統極點落在復平面S的負實軸上時，其系統阻尼比（大于或等于1）。P50-5113.單位脈沖函數的拉普拉斯變換是（1）。P4014.二階臨界阻尼系統的階躍響應為（單調上升）曲線。15.當輸入量發生突變時，慣性環節的輸出量按（指數曲線）單調上升變化。P22、P45-4616.二階欠阻尼系統的時間響應為（衰減振蕩）曲線。P49-5517.欠阻尼二階系統的輸出信號以（有阻尼固有頻率）為角頻率衰減振蕩。P5218.一階系統時間常數為T，在單位階躍響應誤差范圍要求為±時，其調整時間為（3T）。p4619.當系統極點落在復平面S的虛軸上時，系統阻尼比為（0）。P5020.控制系統的最大超調量只與（阻尼比）有關。P5621.單位脈沖函數的拉普拉斯變換是（1）。P4022.欠阻尼二階系統的輸出信號隨阻尼比減小振蕩幅度（增大）。P50-5523.一階系統的單位階躍響應曲線開始時刻的斜率為（）。P45-4624.一階系統在時間為時刻的單位階躍響應為穩態值的（%）。25.當系統極點落在復平面S的二或三象限內時，其系統阻尼比（大于0而小于1）。P5026.欠阻尼二階系統的輸出信號隨（阻尼比）減小而振蕩幅度增大。27.工程中的二階系統總是（穩定）系統。P49-5528.一階系統時間常數為T，在單位階躍響應誤差范圍要求為±時，其調整時間為（4T）。P4629.積分環節的積分時間常數為T，其脈沖響應為（1/T）。p42-4330.一階系統的單位斜坡響應的穩態分量為（t+T）p46（）三、名詞解釋題1.時間響應：系統在輸入信號作用下，輸出量隨時間的變化情況。P42-432.瞬態響應：指系統在某一輸入信號的作用下，系統輸出量從初始狀態到穩定狀態的過渡過程。P433.主導極點：在高階系統中離虛軸最近的極點，其距離小于其余極點的1/5倍且附近無零點的極點。P624.穩態響應：指t→∞時系統的輸出狀態，表征系統輸出量最終復現輸入量的程度。P435.瞬態分量：在瞬態響應中取決于系統結構或系統極點實部的部分，表示線性系統在沒有控制作用下由初始條件引起的運動（即初始狀態轉移項）。P42-436.穩態分量：在瞬態響應中取決于控制輸入信號部分，即控制作用下的受控項。P427.一階系統：由一階微分方程描述其動力學特性的系統。P448.二階系統：由二階微分方程描述其動力學特性的系統。P499.高階系統：由若干零階、一階和二階環節、延時環節等組合形成的三階以及三階以上的系統。P59-612.系統的全響應：線性系統在控制輸入信號作用下的強迫運動。P43四、簡答題1.簡答一階系統單位階躍響應的特性。P45答：1）系統的唯一極點-位于s復平面左側，系統單調上升無振蕩地收斂于穩態值，是穩定系統；2）時間常數越小系統慣性越小，響應速度越快；3）調整時間ts=4T（誤差范圍△＝±2％），響應值，可調整時間ts=3T（誤差范圍△＝±5％）時，響應值。2.簡述高階系統的單位階躍響應組成及其影響因素。P60-61答：1）穩態分量，即取決于系統的控制輸入信號的受控項；2）一階環節（指數曲線）的瞬態分量和，取決于系統的實數極點；3）二階環節（振蕩曲線）的瞬態分量和，取決于共軛復數極點的實部。3.簡述高階系統極點對時間響應的影響。P61-p62答：1）若所有極點均位于s復平面左半平面，即實數極點小于零、復數極點實部小于零，則系統的時間響應將隨時間的增長收斂于穩態值，系統處于穩定狀態；2）若系統有極點位于s復平面的右半平面，即實數極點大于零、復數極點實部大于零，則系統的時間響應將隨時間的增長而發散，系統處于不穩定狀態；3）若系統有虛極點存在，其余極點均位于s復平面左半平面，則系統的時間響應將隨時間的變化而等幅振蕩，系統處于臨界穩定狀態。4.簡述極點對穩定系統動態性能的影響。P62答：1）極點在s復平面上距離虛軸越近，系統的自由運動響應模態幅值衰減越快，動態響應的過渡過程時間越短；2）極點距離實軸越遠，系統的自由運動響應模態振蕩頻率越高；3）極點距離原點越遠，則對應項模態幅值越小，對系統的過渡過程影響越小。5.簡述控制系統的極點在S平面上不同位置時，其動態性能的變化情況。P62答：1）控制系統極點處于S平面右半部分時，對應的暫態響應發散或振蕩發散；2）控制系統極點處于S平面左半部分時，對應的暫態響應衰減或振蕩衰減；3）控制系統極點處于S平面虛軸上時，對應的暫態響應不變或等幅振蕩。6.簡述二階系統的動態性能隨系統阻尼比的變化情況。P49-511)當時，系統的瞬態響應均處于不穩定的發散狀態。2)當時，系統的瞬態響應總是穩定收斂的。3)當時，系統的瞬態響應變為等幅振蕩的臨界穩定系統。7.簡述高階系統自由運動模態的組成形式。P61答：1）極點為互不相等的實數極點時，則系統的自由運動模態形式為：；2）極點中有共軛復數極點時，則系統的自由運動模態形式將出現：或；3）極點中出現相等的重實數極點時，則系統的自由運動模態形式將出現：；4）極點中出現重復數極點時，則系統的自由運動模態形式將出現：或5）極點既有互異的實數極點、共軛復數極點、又有重實數極點、重復數極點時，系統的自由運動模態形式是上述幾種形式的線性組合。8.簡述線性定常控制系統穩定性的充分必要條件。P61-62答：1）當系統特征方程的所有根（系統極點）具有負實部，或特征根全部在S平面的左半平面時，則系統是穩定的；2）當系統特征方程的根（系統極點）有一個在S平面的右半平面（即實部為正），則系統不穩定；3）當系統特征方程的根有在S平面虛軸上時，則系統為臨界穩定狀態。9.簡述控制系統的時域動態性能指標。P43-44答：1）延遲時間；2）上升時間；3）峰值時間；4）調節時間；5）超調量；6）振蕩次數。10.簡述三種典型輸入信號的數學描述。P39-421）單位階躍信號2）單位斜坡信號3）單位加速度信號4）單位脈沖信號5）單位正弦信號11.簡述二階系統特征根隨阻尼比變化情況。P50-511)當時，系統的特征根為一對純虛根；2)當時，系統的特征根為一對具有負實部的共軛復數根；3）當，時系統的特征根為一對相等的負實數根；4）當，時系統的特征根為一對不相等的負實數根。五、計算應用題1.典型二階系統的單位階躍響應曲線如圖所示，1）計算系統的固有頻率和阻尼比；2）確定系統的閉環傳遞函數。P49-57圖解：1）由圖可知，系統的超調量及峰值時間分別為故由解得系統的阻尼比為由系統的峰值時間計算公式解得系統的固有頻率為2）系統的傳遞函數形式為由圖可知，K＝2，將系統的固有頻率和阻尼比數據代人上式得該二階系統的傳遞函數為2.典型二階系統的單位階躍響應曲線如圖所示，當控制誤差在△＝±范圍內時，調整時間ts≤。試求：1）系統的固有頻率和阻尼比；2）系統的閉環傳遞函數。圖解：1）由圖可知，系統的超調量為故由解得系統的阻尼比為由系統的調節時間計算公式解得系統的固有頻率為2）系統的傳遞函數形式為將系統的固有頻率和阻尼比數據代人上式得該二階系統的傳遞函數為3.典型二階系統的單位階躍響應曲線如題圖所示，1）計算系統的固有頻率和阻尼比；2）確定系統的閉環傳遞函數。P49-57圖解：由圖可知，系統的超調量及上升時間分別為故由解得系統的阻尼比為由系統的上升時間計算公式解得系統的固有頻率為：2）系統的傳遞函數為4.一階系統控制原理如圖所示，求：（1）系統的傳遞函數和時間常數；（2）系統的單位階躍響應；（3）在單位階躍響應的調整時間。P44-48（a）（b）解：（a）系統的閉環傳遞函數為由此可知，系統的時間常數為，放大系數為。由傳遞函數得：由留數定理求得系數為：；對輸出信號進行拉氏反變換得系統的單位階躍響應為調整時間為：(b)系統的閉環傳遞函數為由此可知，系統的時間常數為，放大系數為。由傳遞函數得：由留數定理求得系數為：；對輸出信號進行拉氏反變換得系統的單位階躍響應為調整時間為：5．一階系統微分方程為，求系統的傳遞函數和單位階躍響應。P44-48解：對微分方程兩邊取拉氏變換得：所以系統的傳遞函數為：6.分析圖所示阻容電路的傳遞函數和單位階躍響應。為輸入電壓，為輸出電壓，為電流，為電阻，為電容。P44-48圖RC電路解：1）求傳遞函數該電路的動力學方程為：由上可知，故取拉氏變換得傳遞函數為式中，為慣性環節的時間常數。2）求單位階躍響應該系統為一階系統，故其單位階躍響應為7.分析圖所示RC微分電路的傳遞函數和單位斜坡響應。為輸入電壓，為輸出電壓，為電流，為電阻，為電容。P44-48圖RC電路解：1）求傳遞函數該電路的動力學方程為：由上消除中間變量i得故取拉氏變換得傳遞函數為式中，為時間常數。2）求單位斜坡響應由傳遞函數得對于斜坡輸入所以8.液壓阻尼器原理如圖所示。其中，彈簧與活塞剛性聯接，忽略運動件的慣性力，且設為輸入位移，為輸出位移，彈簧剛度，為粘性阻尼系數，求輸出與輸入之間的傳遞函數和系統的單位斜坡響應。P44-48圖解：1）求系統的傳遞函數活塞的力平衡方程式為經拉氏變換后有解得傳遞函數為2）求單位階躍響應由傳遞函數得對于斜坡輸入所以9.已知某機器人控制系統結構圖如題37圖所示。試確定其中參數K1，K2的值，使系統階躍響應的峰值時間tp=，超調量σ%=5%。P49-57圖解：依題意系統傳遞函數為：由于，解得∴∴10.已知系統的結構圖如圖所示：1)求系統的閉環傳遞函數；2）當、時，試確定系統的阻尼比、固有頻率。P49-57圖解：1）系統的閉環傳遞函數為2）當、時，系統的閉環傳遞函數為這是典型的二階系統故有及解得、11.P49-57解：系統為單位反饋系統，其閉環傳遞函數為：式中，系統開環傳遞函數為：所以，由此可知，系統為二階系統。其中，（1）由系統的動態性能指標得即，和解得系統的阻尼比和固有頻率分別為，將固有頻率和阻尼比參數代入（1）式得：12.某一系統的傳遞函數為，則該系統單位階躍響應函數的穩態值是多少過渡過程的調整時間為多少P49-57解：（1）求單位階躍響應的穩態值。1)利用拉普拉斯變換的終值定理2)把傳遞函數化為一階系統的標準形式從傳遞函數的標準形式可以看出該系統實質是一個比例環節和一個標準慣性環節的串聯。所以系統的穩態值為:（2）過渡過程的調整時間該系統的時間常數為，所以:第4章控制系統的頻域分析一、選擇填空題1．一階微分環節的幅頻特性（D）p75A.≤1B.≥1C.≤1D.≥1２.零型系統在時，其頻率特性為（C）p79A.B.C.D.３.慣性環節的幅頻特性(C)p73A.≤1B.≥1C.≤1D.≥1４.零型系統在時，其頻率特性為（D）p80A.B.C.D.５.積分環節的頻率特性是（B）p72-73A.B.C.D.6.零型系統在時，其頻率特性為（A）p80A.B.C.D.7.微分環節的頻率特性是（C）p72-73A.B.C.D.8.Ⅰ型系統在時，其頻率特性曲線的低頻漸近線（D）p80A.與復平面的正實軸平行B.與復平面的負實軸平行C.與復平面的正虛軸平行D.與復平面的負虛軸平行9.振蕩環節在固有頻率（轉折頻率）處的幅頻特性為（B）p76A.B.C.D.10.Ⅲ型系統在時，其頻率特性曲線的低頻漸近線（C）p80A.與復平面的正實軸平行B.與復平面的負實軸平行C.與復平面的正虛軸平行D.與復平面的負虛軸平行11.延時環節的頻率特性是（A）p78A.B.C.D.12.系統在時，頻率特性曲線終點的切線是（C）p80A.正實軸B.負實軸C.正虛軸D.負虛軸13.Ⅱ型系統在的頻率特性曲線是以為半徑隨（B）p80-81A.逆時針繞坐標原點的圓弧軌跡線B.逆時針繞坐標原點的圓弧軌跡線C.順時針繞坐標原點的圓弧軌跡線D.順時針繞坐標原點的圓弧軌跡線14.為最小相位系統的傳遞函數是（B）p83-85A.B.C.D.15.對數幅頻特性圖的起始段漸近線斜率為-20dB/dec，則系統為（B）p87A.零型系統B.Ⅰ型系統C.Ⅱ型系統D.非最小相位系統16.開環傳遞函數為，其幅值穿越頻率為（B）p70A.B.C.D.17.開環傳遞函數為，其相頻穿越頻率為（C）p70A.B.C.D.18.在系統對數幅頻特性圖中，在某慣性環節轉折頻率之后，其漸近線的斜率將（C）p87-88A.下降10dB/decB.增加10dB/decC.下降20dB/decD.增加20dB/dec19.在具有相同幅頻特性的系統中，當頻率時，其中相角變化范圍為最小的是（C）P83A.穩定系統B.不穩定系統C.最小相位系統D.非最小相位系統20.線性控制系統的頻率響應是系統對輸入（D）p67A.階躍信號的穩態響應B.脈沖信號的穩態響應C.斜坡信號的穩態響應D.正弦信號的穩態響應21.頻率響應是系統對不同頻率正弦輸入信號的（D）p67A.脈沖響應B.階躍響應C.瞬態響應D.穩態響應22.積分環節的輸出比輸入滯后（B）p71-72A.B.C.D.23.若慣性環節的時間常數為T，則其相位（A）p73A.滯后B.滯后C.超前D.超前24.線性系統的輸入信號為，則其輸出信號穩態響應的頻率為（A）p67-68A.B.C.D.25.微分環節的輸出比輸入超前（B）p72A.B.C.D.26.延遲環節的幅頻特性為（A）p78A.＝1B.＝0C.＜1D.＞127.線性系統的輸入信號為，則其穩態輸出響應相位（B）p67-68A.等于輸入信號相位B.為輸入信號頻率的函數C.大于輸入信號相位D.小于輸入信號相位28.延遲環節的相頻特性為（D）p78A.B.C.D.29.線性系統的輸出信號完全能復現輸入信號時，其幅頻特性（A）p67-68A.≥1B.＜1C.0＜＜1D.≤030.系統的幅值穿越頻率是開環極坐標曲線與（B）p70A.負實軸相交處頻率B.單位圓相交處頻率圖上零分貝線相交處頻率圖上－180°相位線相交處頻率31.系統的幅值穿越頻率是對數頻率特性曲線與（C）p70A.負實軸相交處頻率B.單位圓相交處頻率圖上零分貝線相交處頻率圖上－180°相位線相交處頻率32.最小相位系統傳遞函數的（D）p83-85A.零點和極點均在復平面的右側B.零點在復平面的右側而極點在左側C.零點在復平面的左側而極點在右側D.零點和極點均在復平面的左側33.比例環節的輸出能不滯后地立即響應輸入信號，其相頻特性為（A）p71A.B.C.D.34.系統的相位穿越頻率是開環極坐標曲線與（A）p70A.負實軸相交處頻率B.單位圓相交處頻率圖上零分貝線相交處頻率圖上-180°相位線相交處頻率35.系統的相位穿越頻率是對數頻率特性曲線與（D）p70A.負實軸相交處頻率B.單位圓相交處頻率圖上零分貝線相交處頻率圖上－180°相位線相交處頻率36.比例微分環節（時間常數為T）使系統的相位（C）p75A.滯后B.滯后C.超前D.超前37.積分環節的幅值穿越頻率為（A）p70-72A.B.－C.20D.－2038.微分環節的幅值穿越頻率為（A）p70、p72-73A.B.－C.20D.－2039.串聯積分環節的幅值穿越頻率為（C）p70-72A.B.－C.D.－40.一階系統是（A）p83-84A.最小相位系統B.非最小相位系統C.Ⅱ型系統D.不穩定系統41.慣性環節的轉折頻率越大其（B）p45-46、p73-74A.輸出響應越慢B.輸出響應越快C.輸出響應精度越高D.輸出響應精度越低42.慣性環節使系統的輸出（D）p73A.幅值增大B.幅值減小C.相位超前D.相位滯后43.慣性環節使系統的輸出隨輸入信號頻率增加而其（B）p73-74A.幅值增大B.幅值減小C.相位超前D.相位滯后44.串聯環節的對數頻率特性為各環節的對數頻率特性的（A）p87A.疊加B.相乘C.相除D.相減45.傳遞函數的零點和極點均在復平面的左側的系統為（B）p83A.非最小相位系統B.最小相位系統C.無差系統D.有差系統46.Ⅱ型系統是定義于包含有兩個積分環節的（A）p79A.開環傳遞函數的系統B.閉環傳遞函數的系統C.偏差傳遞函數的系統D.擾動傳遞函數的系統47.對于零型系統的開環頻率特性曲線在復平面上（B）p79A.始于虛軸上某點，終于坐標原點B.始于實軸上某點，終于實軸上另一點C.始于坐標原點，終于虛軸上某點D.始于虛軸上某點，終于虛軸上另一點48.對于Ⅰ型系統的開環頻率特性曲線在復平面上（B）p79-80A.始于的點，終于坐標原點B.始于的點，終于坐標原點C.始于的點，終于實軸上任意點D.始于的點，終于虛軸上任意點二、填空題1.若系統對數幅頻特性圖的起始段漸近線斜率為-40dB/dec，則系統是（Ⅱ型系統）。P872.微分環節的輸出比輸入超前（）。P723.在系統對數幅頻特性中慣性環節的轉折頻率之后斜率變化為（-20dB/dec）。p884.線性控制系統的頻率響應是系統對輸入（正弦信號或諧波信號）的穩態響應。P675.Ⅰ型系統在的頻率特性極坐標曲線是以為半徑隨（逆時針繞坐標原點）的圓弧軌跡線。p80-816.線性系統的輸入信號為，則其穩態輸出響應相位為輸入信號（頻率）的函數。P67-687.Ⅰ型系統在時，起點的相頻特性（）。p808.延遲環節的相頻特性為（）。P789.在具有相同幅頻特性的系統中，當頻率時，其中的（最小相位系統）相角變化范圍為最小。P8310.系統的相位穿越頻率是開環極坐標曲線與（負實軸）相交處的頻率。P7011.線性系統的輸入信號為，則其輸出信號響應頻率為（）。P67-6812.零型系統的開環頻率特性曲線在復平面上始于實軸上某點，終于（坐標原點或實軸上某點）。P7913.積分環節的輸出比輸入滯后（）。p7214.延遲環節的幅頻特性為（＝1）p78。15.頻率響應是系統對不同頻率正弦輸入信號的（穩態）響應。P7616.傳遞函數的零點和極點均在復平面的（左半平面）的系統為最小相位系統。P8317.比例環節的輸出能不滯后地立即響應輸入信號，其相頻特性為（）。P7118.線性系統的輸出信號完全能復現輸入信號時，其幅頻特性（≥1）。P67-6819.系統的幅值穿越頻率是開環極坐標曲線（與單位圓相交）處的頻率。P7020.慣性環節的轉折頻率越大其輸出響應（越快）。p45-46、p73-7421.Ⅱ型系統是定義于包含有兩個積分環節的（開環傳遞函數）的系統。P7922.開環傳遞函數的（零點和極點）均在復平面的左側的系統為最小相位系統。P8323.慣性環節使系統的輸出（相位滯后）。P7324.積分環節的幅值穿越頻率為（）。P70-72三、名詞解釋題1.頻率響應：頻率響應是系統對不同頻率正弦或諧波輸入信號的穩態響應。P762.幅頻特性：系統在正弦輸入信號作用下，穩態輸出與輸入的幅值比。P67-683.相頻特性：系統在正弦輸入信號作用下，穩態輸出與輸入的相位差。P67-68４.轉折頻率：為系統對數幅頻特性中典型環節低頻漸近線與高頻漸近線交點的頻率。P73-785.幅值穿越（截止）頻率：開環頻率特性極坐標曲線與單位圓相交處的頻率，或開環對數幅頻特性曲線與Bode圖上零分貝線相交處的頻率。P706.相頻穿越頻率：開環頻率特性極坐標曲線與負實軸相交的頻率，或開環對數相頻特性曲線與Bode圖上-180°相位線相交處頻率。P70７.十倍頻程：在對數頻率特性圖中，橫坐標（頻率坐標）按頻率變化十倍進行分度，每單位長度為十倍頻程。P698.系統型次（類型）：按開環傳遞函數包含積分環節的個數v對系統進行分類，v=0為零型系統、v=1為Ⅰ型系統、v=2為Ⅱ型系統、……。P799.最小相位系統：系統開環傳遞函數不包含延時環節，且其傳遞函數在s復平面右半平面無零點和極點的系統。P83-8510非最小相位系統：系統開環傳遞函數在s復平面右半平面存在零點或極點，或者傳遞函數中含有延時環節的系統。P83-85四、簡答題1.簡答頻率特性的求取方法。P67-69（）答：1）方法1：由頻率響應的定義求。求出系統輸出的頻率響應，再求出輸出頻率響應的幅值與輸入信號幅值之比（即系統的幅頻特性），以及輸出頻率響應與輸入信號之間的相位之差（即系統的相頻特性）；2）方法2：由傳遞函數求。將代入系統的傳遞函數得幅相頻特性；3）方法3：由試驗方法求。通過改變輸入信號的頻率，測出相應的穩態響應的幅值和相位，由此繪制輸出與輸入幅值比與輸入信號頻率之間的函數曲線（即幅頻特性曲線），以及輸出與輸入之間的相位差與輸入頻率之間的函數曲線（即相頻特性曲線）。2.簡答頻率特性的類型。P68-69答：1）幅頻特性和相頻特性；2）實頻特性和虛頻特性；3）對數幅頻特性和對數相頻特性。3.簡述當頻率變化范圍為時，頻率特性的極坐標曲線特點。P69-71答：當頻率變化范圍為時，頻率特性的極坐標曲線為封閉曲線；區間的極坐標曲線與對稱，且對稱軸為復平面坐標系的實軸。4．簡述開環頻率特性的極座標圖與其對數頻率特性圖的對應關系。1）極座標圖上＝1的單位圓對應于對數幅頻特性圖上＝0的零分貝線；當＞1時，＞0；當＜1時，＜0。2）極座標圖上的負實軸對應于對數相頻特性上的－180°的相位線。3）對數頻率特性圖只對應于ω＝0→＋∞變化的極座標圖。5.簡述線性定常系統對數幅頻特性圖的起始段漸近線所對應系統的包含微分或積分環節的數量。P87-88答：1）起始段漸近線為水平直線（斜率為零），則系統不包含微分和積分環節，為零型系統。2）起始段漸近線斜率為20dB/dec，則系統包含1個理想微分環節；起始段漸近線斜率為40dB/dec，則系統包含2個理想微分環節；……。3）起始段漸近線斜率為-20dB/dec，則系統包含1個積分環節，為Ⅰ型系統；起始段漸近線斜率為-40dB/dec，則系統包含2個積分環節，為Ⅱ型系統；……。6.簡述線性定常系統對數幅頻特性圖中各轉折頻率變化與典型環節之間的關系。P87-88答：對數幅頻特性圖的各段漸近線的斜率變化取決于對應轉折頻率的典型環節：1）慣性環節的轉折頻率之后斜率下降20dB/dec；2）振蕩環節的轉折頻率之后斜率下降40dB/dec；3）一階微分環節的轉折頻率之后斜率增加20dB/dec；4）二階微分環節的轉折頻率之后斜率增加40dB/dec。7.簡述同類型的最小相位系統與非最小相位系統的異同。P83答：1）幅頻特性相同；2）最小相位系統開環傳遞函數不包含延時環節，且在s平面右半平面無零點和極點；3）當頻率時，最小相位系統比同類的非最小相位系統相角變化范圍小。8.簡述幅頻特性和相頻特性的物理意義。P68-69答：1）幅頻特性A(ω)是輸出信號的幅值與輸入信號的幅值之比，表示輸入為不同頻率的諧波信號時，系統輸出信號幅值的衰減或放大特性；2）相頻特性φ(ω)是輸出信號的相位與輸入信號的相位之差，表示其輸出信號相位產生超前[φ(ω)>0]或滯后[φ(ω)<0]的特性。9.簡述系統頻率特性的類型及其相互之間的數學關系。P68-69答：1）幅相頻特性；2）幅頻特性和相頻特性；3）實頻特性和虛頻特性。它們之間的相互關系為：；五、計算應用題１.求下列系統的頻率特性。（1）；（2）；（3）解：（1）令得：幅頻特性和相頻特性為：，實頻特性和虛頻特性為：，（2）令得：幅頻特性和相頻特性為：，實頻特性和虛頻特性為：，（3）令得：幅頻特性和相頻特性為：，實頻特性和虛頻特性為：，2.單位反饋系統的開環傳遞函數為，求系統的相頻穿越頻率和截止頻率。解：系統的幅頻特性和相頻特性為：系統的相頻特性：系統的幅頻特性：=0可分別解得3.如圖所示為最小相位系統的開環對數幅頻特性折線圖。（1）求系統的開環傳遞函數；（2）求。圖解：（1）由圖知，系統的開環傳遞函數結構形式為其中，式中時間常數為。系統的幅頻特性為：由圖可知，系統的截