控制工程各章小结及答案

第三章复习题一、选择题1、系统方框图如图示，则该系统的开环传递函数为（B）A、1051sB、2051ssC、10251ss()D、2s2、某系统的传递函数为2s5)s(G，则该系统的单位脉冲响应函数为（A）A、52etB、5tC、.52etD、5t3、二阶欠阻尼系统的上升时间tr定义为（C）A、单位阶跃响应达到稳态值所需的时间B、单位阶跃响应从稳态值的10%上升到90%所需的时间C、.单位阶跃响应从零第一次上升到稳态值时所需的时间D、单位阶跃响应达到其稳态值的50%所需的时间4、系统类型、开环增益K对系统稳态误差的影响为（A）A.系统型次越高，开环增益K越大，系统稳态误差越小B.系统型次越低，开环增益K越大，系统稳态误差越小C.系统型次越高，开环增益K越小，系统稳态误差越小D.系统型次越低，开环增益K越小，系统稳态误差越小5、一系统的传递函数为GsKTs()1，则该系统时间响应的快速性（C）A.与K有关B.与K和T有关C.与T有关D.与输入信号大小有关6、一闭环系统的开环传递函数为Gsssss()()()()83232，则该系统为（C）A.0型系统，开环增益为8B.I型系统，开环增益为8C.I型系统，开环增益为4D.0型系统，开环增益为47、瞬态响应的性能指标是根据哪一种输入信号作用下的瞬态响应定义的（B）A.单位脉冲函数B.单位阶跃函数C.单位正弦函数D.单位斜坡函数8.二阶系统的极点分别为ss12054.,，系统增益为5，则其传递函数为（D）A.2054(.)()ssB.2054(.)()ssC.5054(.)()ssD.10054(.)()ss9、二阶系统的传递函数为GsKss()2212，当K增大时，其（C）A.无阻尼自然频率n增大，阻尼比增大B.无阻尼自然频率n增大，阻尼比减小C.无阻尼自然频率n减小，阻尼比减小D.无阻尼自然频率n减小，阻尼比增大10、一阶系统KTs1的单位脉冲响应曲线在t=0处的斜率为(C)A.KTB.KTC.KT2D.KT211、某系统的传递函数G(s)=1TsK,则其单位阶跃响应函数为(C)A.1TeKtT/B.KTetT/C.K(1－e－t/T)D.(1－e－Kt/T)12、图示系统称为(B)A.0B.ⅠC.ⅡD.Ⅲ13、典型二阶振荡环节的峰值时间与(D)A.增益B.误差带C.增益和阻尼比D.阻尼比和无阻尼固有频率14、某系统的传递函数为G(s)=()()()()ssss72413,其零、极点是(D)A.零点s=－0.25,s=3;极点s=－7,s=2B.零点s=7,s=－2;极点s=0.25,s=3C.零点s=－7,s=2;极点s=－1,s=3D.零点s=－7,s=2;极点s=－0.25,s=315、一系统的开环传递函数为32235()()()ssss,则系统的开环增益和型次依次为(A)A.0.4，ⅠB.0.4，ⅡC.3，ⅠD.3，Ⅱ16、单位反馈控制系统的开环传递函数为G(s)=45ss()，则系统在r(t)=2t输入作用下，其稳态误差为(A)A.104B.54C.45D.017、二阶系统的传递函数为4)0.5)(s(s10,则系统增益为(D)A.10B.0.5C.4D.518、若系统的单位脉冲响应为e-2t+2e-t，则系统的传递函数为：(A)A.1s22s1B.1s2s32C.s2e2s1D.se1s119、某系统的传递函数为2)1)(s(s5系统的零极点为(C)A.极点s1=-1,s2=-2,零点s3=5B.极点s1=1,s2=2C.极点s1=-1,s2=-2D.极点s1=1,s2=2,零点s3=-520、下列信号中，哪个用来定义二阶系统的瞬态响应指标(A)A.单位阶跃B.单位脉冲C.单位斜坡D.单位正弦21、系统如图，其稳态误差定义为(C)A.ess=0slimSG(S)B.ess=slimte(t)C.ess=tlime(t)D.ess=0tlime(t)22、单位反馈系统稳态速度误差的正确含义是：CA、在()1()rtRt时，输出速度与输入速度的稳态误差；B、在()1()rtRt时，输出位置与输入位置的稳态误差；C、在()rtVt时，输出位置与输入位置的稳态误差；D、在()rtVt时，输出速度与输入速度的稳态误差。23、非单位反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，则输入端定义的误差E(S)与输出端定义的误差*()ES之间有如下关系：AA、*()()()ESHSESB、*()()()ESHSESC、*()()()()ESGSHSESD、*()()()()ESGSHSES24、技术指标中的（）表征自动控制系统的稳态性能。CA．系统误差B．最大误差C．稳态误差D．最大超调量25、典型二阶系统的单位阶跃响应，在阻尼比为时为减幅振荡。DA．ξ=0B．ξ=1C．ξ＞1D．0＜ξ＜126、典型二阶系统的阻尼比ξ＝0时，其单位阶跃响应是（B）A．单调上升曲线B．等幅振荡曲线C．阻尼衰减振荡曲线D．发散增幅振荡曲线27、在技术指标中，（B、C、D）表征自动控制系统的动态性能。（多项选择）A．系统误差B．最大超调量C．调整时间D．振荡次数二、填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）1、瞬态响应是系统受到外加作用激励后，从初始状态到最终状态的响应过程。2、系统的稳态误差与系统开环传递函数的增益、_型次_____和__输入函数_____有关。3、I型系统GsKss()()2在单位阶跃输入下，稳态误差为0，在单位加速度输入下，稳态误差为∞。4、一个单位反馈系统的前向传递函数为sssK4523，则该闭环系统的特征方程为_04523ksss______开环增益为_k/4_____5、二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间ts与阻尼比、_无阻尼固有频率__和__误差带____有关。6、系统在外加激励作用下，其_输出___随_时间__变化的函数关系称为系统的时间响应。三、简答题（共16分）1、时域动态性能指标有哪些？它们反映系统哪些方面的性能？上升时间、峰值时间、调整时间、最大超调量反映快速性：上升时间、峰值时间、调整时间平稳性：最大超调量2、4分)已知系统的传递函数为2432ss，求系统的脉冲响应表达式。)0()(31113422)()()(3teetxsssssXsGsXttoio3、(4分)已知单位反馈系统的开环传递函数为Kss()71，试问该系统为几型系统?系统的单位阶跃响应稳态值为多少?I型系统0)17(lim111)17(11lim00ssksssksssss4、(4分)已知二阶欠阻尼系统的单位阶跃响应如下，如果将阻尼比ζ增大(但不超过1)，请用文字和图形定性说明其单位阶跃响应的变化。上升时间调节时间减小(大体上)；5、(5分)单位反馈系统的前向通道传递函数为Gk(s)=1)1)(css(bsa，a、b、c为大于0的常数。(1)试写出静态误差系数Kp、Kv和Ka。(2)当系统输入为单位斜坡函数时，系统有无稳态误差，若有为何值?四、计算题（本大题共6小题，共44分）1、（7分）机械系统如图所示，其中，外力f(t)为系统的输入，位移x(t)为系统的输出，m为小车质量，k为弹簧的弹性系数，B为阻尼器的阻尼系数，试求系统的传递函数（忽略小车与地面的摩擦）。kBsmssGsFsXKBsmstfkxxBxm221)()()()()(2、（7分）系统如图所示，rtt()[]1为单位阶跃函数，试求：1.系统的阻尼比和无阻尼自然频率n2.动态性能指标：超调量Mp和调节时间ts()5stseMpsssGnnn32*5.033%5.165.0222424)(21/23、(8分)求如图所示机械网络的传递函数，其中X为输入位移，Y为输出位移。B()xyKy=0G(s)=TsTs1，T=B/k4、6分)写出图示系统的传递函数，并写出系统的ωn和ζ。5、(6分)某系统如图1)试求该系统的峰值时间、最大超调量(单位阶跃输入)2)系统结构如图2所示，试求系统的超调量%和调节时间st。（本题10分）R(S)C(S))5(25ss%)2(6.15.0*544%)5(2.15.0*533%3.16%100%5.0525525)(21/2nnnBtsstsesSsG6、已知单位负反馈系统的开环传递函数为()(0.11)(0.21)KGSsss，若r(t)=2t＋2时，要求系统的稳态误差为0.25，问K应取何值。825.02)12.0)(11.0(22lim22)12.0)(11.0(11lim)()12.0)(11.0(11lim0200kksskssssssskssRsssksesssss7、某数控机床的位置随动系统的方框图如下图所示，试求：（1）阻尼比及无阻尼固有频率n；（2）该系统的tr、Mp、tp、ts（取2%）。（15分）（二阶系统计算参考公式：2211rnarctgt21pnnt，21100%PMe，214ln1snt取2%）图X0(s)×Ka=91(1)ss－Xj(s)+