机电控制工程基础综合练习解答

1、第一章 习题答答案一、填空1.系统输出全全部或部分地地返回到输入入端叫做 。反馈解析：根据反馈馈的定义式填填空。2.有些系统中中，将开环与与闭环结合在在一起，这种种系统称为 。复合控制系统解析：根据定义义式填空。3.我们把输出出量直接或间间接地反馈到到 ，形形成闭环参与与控制的系统统，称作 。 输入端 闭环控控制系统解析：根据定义义式填空。4.控制的任务务实际上就是是 ，使使不管是否存存在扰动，均均能使 的输出量满足给给定值的要求求。 形成控制作用的的规律 被控制对象象 解析：根据控制制的基本概念念和定义式填填空。5.系统受扰动动后偏离了原原工作状态，扰扰动消失后，系系统能自动恢恢复到原来的的

2、工作状态这样的系统是 系统。 稳定 解析：根据稳定定系统的基本本概念和定义义式填空。6、自动控制系系统主要元件件的特性方程程式的性质，可可以分为 和非线线性控制系统统。线性控制系统解析：根据控制制系统分类的的基本概念来来填空。7、为了实现闭闭环控制，必必须对 量进行行测量，并将将测量的结果果反馈到输入入端与输入量量相减得到偏偏差，再由偏偏差产生直接接控制作用去去消除 。因此，整整个控制系统统形成一个闭闭合回路。我我们把输出量量直接或间接接地反馈到 端，形形成闭环,参与控制的的系统，称作作闭环控制系系统。输出 偏差差 输入入解析：根据闭环环控制的基本本概念和反馈馈的定义填空空。8、题图由图中系统

3、可知知，输入量直直接经过控制制器作用于被被控制对象，当当出现扰动时时，没有人为为干预，输出出量 按照输入量量所期望的状状态去工作，图图中系统是一一个 控制制系统。不能 开环解析：根据开环环控制的基本本概念填空。9、如果系统受受扰动后偏离离了原工作状状态，扰动消消失后，系统统能自动恢复复到原来的工工作状态，这这样的系统称称为 系统，否否则为 系统。任任何一个反馈馈控制系统能能正常工作，系系统必须是 的。稳定 ； 不稳稳定 ； 稳稳定解析：根据稳定定系统的基本本概念和定义义式填空。二、选择1.开环与闭环环结合在一起起的系统称为为 。（ ）A复合控制系统统；B开式控制系系统；C闭环控制制系统；D连连

4、续控制系统统答：A解析：根据复合合控制系统的的基本概念选选择。2.当时，闭环环反馈控制系系统输出的实实际值与按参参考输入所确确定的希望值值之间的差值值叫 。（ ）A微分； B差分； C稳稳态误差； D积分答：C解析：根据稳态态误差的基本本概念选择。3把输出量反反馈到系统的的输入端与输输入量相减称称为 。（ ）A反馈； B负反馈； C稳稳态差误； DD积分答：B解析：根据负反反馈的基本概概念选择。4机器人手臂臂运动控制属属于 。（ ）A闭环控制； B开环控制 C正正反馈控制 D连连续信号控制制答：A解析：根据闭环环控制系统的的具体应用进进行选择。5自动售货机机控制属于 。（ ）A闭环控制； B开

5、环控制 C正正反馈控制 D连连续信号控制制答：B解析：根据开环环控制系统的的具体应用进进行选择。三、判断题若系统的输出量量对系统没有有控制作用，则则该控制系统统称为开环控控制系统。正确。 解析：根据开环环控制系统的的定义来进行行判断。2火炮跟踪系系统属于开环环控制系统。错误。解析：根据开环环控制系统的的具体应用进进行判断。3自动洗衣机机属于闭环控控制系统。错误。解析：根据开环环控制系统的的具体应用进进行判断。4步进电机控控制刀架进给给机构属于闭闭环控制系统统。错误。解析：根据开环环控制系统的的具体应用进进行判断。5当系统的输输出量对系统统有控制作用用时，系统称称为闭环控制制系统。正确。解析：根

6、据闭环环控制系统的的定义来进行行判断。第二章 习题答答案一、填空1.于函数，它它的拉氏变换换的表达式为为 。 解析：根据拉氏氏变换的定义义填空。2.单位阶跃函函数对时间求求导的结果是是 。 单位冲击函数解析：“单位阶阶跃函数对时时间求导的结结果是单位冲冲击函数”是一个基本本常识。3.单位阶跃函函数的拉普拉拉斯变换结果果是 。 解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。4.单位脉冲函函数的拉普拉拉斯变换结果果为 。 1解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。5.的拉氏变换换为 。 解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。6.的原函数的的初值= ，终终值= 0 , 1解析：根据拉氏氏变换的基本本性质求取，

7、初值定理：。 终值定理：/ 7.已知的拉氏氏变换为，则则初值=（ ）。 0解析：根据拉氏氏变换的基本本性质求取，初值定理：。 8.的拉氏变换换为 。 解析：根据位移移性质若，则这个性质表明，函函数乘以后的拉氏氏变换等于的的拉氏变换中中的参变量用用代换。求的拉氏变换。因为 故 9.若，则 。 解析：根据位移移性质若，则 证明：令 则 这个性质表明，函函数乘以后的拉氏氏变换等于的的拉氏变换中中的参变量用用代换。10.若，则 。 解析： 根据拉拉氏变换的延延迟特性求解解， 令 代入上式得得 这个性质表明，时时间函数f(t)的变量量在时间轴位位移，其拉氏氏变换等于ff(t)的拉拉氏变换F(s)乘以指指

8、数因子。二、选择1.的拉氏变换换为（ ）。A. BB. C. D. 答：B解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。2.的拉氏变换换为（ ）。 A. BB. C. D. 答：C解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。3脉冲函数的的拉氏变换为为（ ）。 A 0 B. C. 常数 D. 变量量答：C解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。4.，则（ ）。A. 5 B. 1 C. 00 D. 答：A解析：特殊函数数的拉普拉斯斯变换结果。5.已知 ，其其原函数的终终值（ ）。A B. 0 C. 00.6 D. 0.3答：D解析：根据拉氏氏变换的基本本性质求取，终值定理：。 6.已知 ，其其原函数的终终值（ ）

9、。A. 0 B. C. 00.75 D. 3答：C解析：根据拉氏氏变换的基本本性质求取，终值定理：。 7.已知，其反反变换f (t)为（ ）。 A. B. C. D. 答：B解析：首先，为为整数，求的的拉氏变换。由于，且，由拉拉氏变换微分分性质得 ，又因故 然后 根据拉氏氏变换的延迟迟特性求解， 令 代入上式得得 因此L=8.已知，其反反变换f (t)为（ ）。 A. B. CC. D. 答：C解析：由部分分分式法求解。9. 的拉氏变变换为（ ）。 A. B. C. D. 答：C解析：根据位移移性质若，则这个性质表明，函函数乘以后的拉氏氏变换等于的的拉氏变换中中的参变量用用代换。求的拉氏变换。

10、因为 故 10.图示函数数的拉氏变换换为（ ）。 a 0 tA. B. C. DD. 答：A解析：根据典型型斜坡函数以以及阶跃函数数的拉氏变换换结果和拉氏氏变换的延迟迟特性求解。三、判断1满足狄利赫赫利条件的函函数f(t)的拉普拉斯斯变换为，积分的结果果取决于参数数t和s， F(ss)称为f(t)的象函函数，而f(t)为F(s)的原函函数。错误 解析：以上定义义式为定积分分，积分限00和是固定的的，所以积分分的结果与tt无关，而只只取决于参数数s ，因此，它它是复数s的函数。2.若=，则=0。错误解析：根据拉氏氏反变换的结结果进行判断断。 3.的拉氏变换换为，则为。正确解析：由部分分分式法求解

11、。4单位抛物线线函数为 ，其拉普普拉斯变换结结果为。错误解析： 根据拉拉普拉斯变换换的定义，单单位抛物线函函数的拉普拉拉斯变换为 5已知，的拉拉氏变换为。错误解析：应用线性性性质， 。第三章 习题一、填空1.描述系统在在运动过程中中各变量之间间相互关系的的数学表达式式叫做系统的的 。数学模型解析:根据数学学模型的定义义式来填空。2.在初条件为为零时， 与 之比称为为线性系统（或或元件）的传传递函数。 输出量的拉氏变变换；输入量量的拉氏变换换解析：传递函数数的定义式。3.根据自动控控制系统的特特性方程式可可以将其分为为 和和非线性控制制系统。 线性控制制系统解析：根据自动动控制系统的的分类的基本

12、本概念来填空空。4.数学模型是是描述系统 的数学表达达式，或者说说是描述系统统内部变量之之间关系的数数学表达式。 瞬态特性解析：建立数学学模型的功能能和作用。5.如果系统的的数学模型,方程是 的的，这种系统统叫线性系统统。线性解析：线性系统统的基本概念念。6 环环节的传递函函数是 。惯性解析：惯性环节节的基本定义义式。7题图根据以上题图填填空， 解析：根据电容容电流与电压压的关系以及及电路欧姆定定理来解答。8运动方程式式描述的是一一个 。惯性环节解析：根据惯性性环节的微分分表达式来填填空。二、选择1.已知线性系系统的输入xx(t)，输输出y(t)，传递函数数G(s)，则则正确的关系系是 。(

13、)A. BB. C. D. 答： B解析：根据传递递函数的定义义, ，所以。2.线性定常系系统的传递函函数是 。( )A. 输出出的拉氏变换换与输入的拉拉氏变换之比比 B. 零初始始条件下，输输出与输入之之比C. 零初初始条件下，输输出的拉氏变变换与输入的的拉氏变换之之比 D.无法法求出答： C解析：传递函数数的定义。3. 已知系统统的传递函数数为，则该系系统的时域原原函数g(tt)是 。( )A. BB. C. D. 答： B解析：根据部分分分式展开，所以的反变换为。4.表示了一个个 。（ ）A. 时滞环环节 BB. 振荡环环节 C. 微分分环节 D. 惯惯性环节答：A解析：时滞环节节的微分

14、方程程为其传递函数 5.一阶系统的的传递函数为为 ；其单单位阶跃响应应为（ ）A. B. CC. D. 答：B解析：一阶系统统的传递函数数为 ，其阶阶跃响应的传传递函数为，进进行部分分式式分解得：，因因此其反变换换为。6设有一弹簧簧、质量、阻阻尼器机械系系统，如图所所示，以外力力f(t)为为输入量，位位移y(t)为输出量的的运动微分方方程式可以对对图中系统进进行描述，那那么这个微分分方程的阶次次是：（ ）A. 1 B. 2 C. 3 DD. 4答：B解析：弹簧振子子是二阶系统统。7下图所示的的系统开环传传递函数为（ ）。 图A. ； B. ；C. ； D. 答：C解析：首先要注注意题目要求求求

15、出开环传传递函数，观观察A ，BB，D答案都都不对，因为为它们的分子子上都不含，所所以只有C符符合要求。8以下图形 a为输入x(tt)波形，图图b为输出y(tt)波形，所所描述的是一一个（ ） a bbA.积分环节 B. 微微分环节 C. 惯性环节 DD. 时滞环环节答案：D解析：显然输出出比输入之后后迟后了一些些，这是一个个时滞环节。三、判断数学模型是描述述系统稳态特特性的数学表表达式。 错误解析：根据数学学模型的定义义式来判断。2如果系统的的数学模型方方程是线性的的，这种系统统叫线性系统统。正确解析：根据线性性系统的定义义来判断。3.线性定常系系统的传递函函数是指初始始条件不为零零时，输出

16、的的拉氏变换与与输入的拉氏氏变换的比。错误解析：一定要注注意，传递函函数是指初始始条件为零时时，输出的拉拉氏变换与输输入的拉氏变变换的比。4传递函数反反映系统本身身的瞬态特性性，与输入有有关。错误解析：传递函数数的特点是与与输入无关，只只与系统自身身结构、参数数有关。5对于可实现现的物理系统统，传递函数数分母中s的的阶次必大于于分子中s的阶次。正确解析：根据传递递函数的特点点来判断。6传递函数并并不反映系统的物物理结构。正确解析：这是传递递函数的特点点。7不同的物理理系统，可以以有相同的传传递函数，传递函数与与初始条件无无关。正确解析：这是传递递函数的特点点。8比例环节（放放大环节）的的输出量

17、与输输入量的关系系为，K是一一个变量。错误解析：根据比例例环节的定义义，比例环节节（放大环节节）输出量与与输入量的关关系为式中 环节节的放大系数数（常数）。9比例环节的的传递函数为为 。正确解析：根据比例例环节的定义义来判断。10常见的电电子放大器，齿齿轮减速器，杠杠杆等均属于于比例环节。正确解析：根据比例例环节的实际际应用来判断断。11当输入xx(t)为单单位阶跃信号号时，输出yy(t)如图图所示，那么么这个系统一一定是一个微微分环节。 错误解析：根据图像像可以看出，输输出是输入的的积分，所以以这个系统是是一个积分环环节。第四章 习题答答案一、填空1电源突然接接通，负荷的的突然变化，指指令的

18、突然转转换等等，均均可视为 。答案：阶跃作用用解析：根据阶跃跃信号的定义义以及物理意意义来填空。2 函数数(t) 可认认为是在间断断点上单位阶阶跃函数对时时间的导数。答案：单位脉冲冲解析：这是单位位脉冲函数的的特点。3超调量是指指在瞬态过程程中，输出量量的 值超过稳态态或输入值的的百分数。答案：最大解析：根据超调调量的定义来来填空。4过渡过程时时间或调节时时间ts是指 量与稳态值值之间的偏差差达到允许范范围（一般取取2%或5%）并维持在在此允许范围围以内所需的的时间。答案：输出解析：根据对调调节时间基本本概念的理解解来填空。5n和这这两个参数是是决定二阶系系统瞬态特性性的非常重要要的参数，那那

19、么可把二阶阶系统的传递递函数写成含含有这两个参参数的标准式式，即 。答案： 解析：二阶系统统闭环传递函函数的标准表表达式是一个个重要基本概概念，要求记记忆：二、单项选择1. 一阶系统统的传递函数数为，其时间间常数为 。( )A. 0.225 B. 4 C. 2 D. 1答：B解析： 惯性环节的运动动方程式为：传递函数：，式式中环节的时时间常数；2. 若二阶系系统的阻尼比比为0.4，则系系统的阶跃响响应为 。( )A.等幅振荡 B.衰衰减振荡 C.振荡荡频率为的振振荡 D.发散振振荡答：B解析： 在（000 B. =0 C. 1 D. 0.70770答:C解析：显然迟后后环节分母的的相位迟后作作

20、用要大于分分子的相位超超前作用，所所以分母上ss系数应该大大于分子上ss的系数，答答案C正确。4. 系统如图图所示，为一一个 装置.（ ）A. 串串联校正 B. 并联校正C. 混混合校正 D. 正反馈校正正答:B解析：观察到校校正环节接到到被校正对象象的反馈通道道中，显然不不是串联校正正，也不是混混合校正，更更不是正反馈馈校正，因此此只有答案BB正确。5在实际工程程系统中常用用 来实实现类似迟后后超前校正作用用？( )A. 比比例积分微分调节节器 B. 微分调节器器C. 积积分调节器 DD. 比比例积分调节节器答:A解析：显然答案案A正确，因因为微分调节节器是相位超超前的，积分分和比例积分分调

21、节是相位位迟后的，只只有比例积分微分调节节器才能够实实现迟后超前校正。二、判断题在系统校正中，常常用的描述系系统稳定性的的指标有相角角裕量和幅值值裕量等。 正确解析：基本概念念，相角裕量量和幅值裕量量都是描述系系统稳定性的的指标。截止频率是描述述控制系统精精度的指标，它它可以直接确确定系统的稳稳态误差。错误解析：开环增益益才是描述控控制系统精度度的指标，开开环增益可以以直接确定系系统的稳态误误差。描述系统快速性性的指标通常常有穿越频率率，截止频率率等。 正确解析：根据系统统性能指标分分类的基本概概念来判断。为改善系统的性性能，通常在在系统中增加加新的环节，这这种方法称为为校正。 正确解析：这是

22、校正正的基本概念念。顺馈校正是一种种串联校正。 错误解析：串联校正正按其性质可可分为：相位位超前校正；相位迟后校校正；相位迟迟后超前校正正。反馈校正是一种种并联校正。正确解析：并联校正正按其性质可可分为反馈校校正和顺馈校校正。相位超前校正会会降低系统的的稳定性。 错误解析：相位超前前校正的特点点有3点：加大系统的相相位裕量，提提高稳定性。提高系统的快快速性。是高通滤波器器，降低抗高高频干扰能力力。相位迟后校正能能够提高系统统开环增益，从从而提高稳态态精度。 正确解析：这是相位位迟后校正的的特点。相位迟后超超前校正适用用于稳定性和和稳态精度要要求较高的场场合。 正确解析：相位迟后后 超前校校正兼

23、有迟后后，超前两种种校正方式的的优点，适合合于稳定性和和稳态精度要要求较高的场场合。10用频率法法校正控制系系统，实际上上就是采用校校正环节来改改善频率特性性形状，使之之具有合适的的高频、中频频、低频特性性和稳定裕量量，以便得到到满意的闭环环系统性能指指标要求。 正确解析：根据对校校正基本概念念的理解来判判断。第七章 习题题答案填空1. 如果在系系统中只有离离散信号而没没有连续信号号，则称此系系统为 系统，其其输入、输出出关系常用差差分方程来描描述。 离散 解析：离散系统统的定义：系系统中只有离离散信号而没没有连续信号号，则称此系系统为离散系系统。 2. 当采样频频率满足时，则则采样函数 到原

24、来来的连续函数数 。 能无失真地恢复复解析：根据采样样定理的基本本内容来填空空。3. 离散信号号的数学表达达式为 。 解析：见教材上上的离散信号号的基本定义义和概念。4. 所对应的的的前三项是是,依次是 ， ， 。 1， 2 ， 3解析：将进行长长除分解，可可以得到除以以的结果是，由由于题目要求求前3项结果果，所以只需需要长除得出出前3项值，根根据Z变换的的定义式，前前3项的系数数就是所对应应的的前三项项值。5. s平面与与z平面的对应应关系是：平平面的左半平平面对应于平平面上单位圆圆以内，平面面的虚轴对应应于平面 ，平面的右半半平面，对应应于平面单位位圆以外。单位圆解析：根据拉氏氏变换Z变换

25、换的对应关系系不难理解：平面的左半半平面相当于于平面上单位位圆以内，平平面的虚轴对对应于平面单单位圆，平面面的右半平面面，对应于平平面单位圆以以外。二、选择1. 脉冲传递递函数是 。( ) A输输出脉冲序列列与输入脉冲冲序列之比 B系系统输出的变变换与输入变换之比 C. 在初条件为为零时，系统统输出的变换换与输入的变换换之比D. 在初条件件为零时，系系统输入的变变换与输出的的变换之比答：C解析：根据脉冲冲传递函数的的定义来判断断、选择正确确答案。2. 变换的数数学表达式为为 。( ) A. B. C. DD. 答:A解析：根据Z变变换的定义式式可以看出，显显然答案A正正确。3. 的变换换为（

26、）。A. B. C. ； D. 答:B解析：这是一道道典型信号的的Z变换的题题目，将进行行离散化， 依据变换定定义： 两边同乘得 以上2式相减，得得。所以答案B正确确。4. 的变换换为（ ）。A. B. C. D. 答:C解析：首先将函函数离散化，得得，依据变换定义义： 两边同乘得 将2式相减，得得 答案C正确。5. 的变换换为（ ）。A. B. C. D. 答：B解析：典型的指指数函数，其其Z变换因此的Z变换结结果是。6. 如果为函函数有效频谱谱的最高频率率，那么采样样频率满足以以下 条件时，采样函函数能无失真真地恢复到原原来的连续函函数 。( )A. 至少为为 B. 至少为 CC.至多为 DD.至多为22 答: A解析：根据采样样定理的具体体内容可知，答答案A正确。7. 所对应的的的第1项是 。( )A. 1 B. 22 C. 3 D. 1/2答: B解析：很容易看看出长除的结结果第1项是是2，因此