机电控制工程基础综合练习解答

第一章 习题答案
一、填空
1.系统输出全部或部分地返回到输入端叫做 反馈
2.有些系统中，将开环与闭环结合在一起，这种系统称为复合控制系统
3.我们把输出量直接或间接地反馈到 反馈 形成闭环参与控制的系统，称作闭环控制系统
4.控制的任务实际上就是形成控制作用的规律，使不管是否存在扰动，均能使被控制对象的输出量满足给定值的要求。

5.系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，系统能自动恢复到原来的工作状态
这样的系统是 稳定 系统。

6、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为线性控制系统和非线性控制系统。

7、为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差 。

因此，整个控制系统形成一个闭合回路。

我们把输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环,参与控制的系统，称作闭环控制系统 8、
题图 由图中系统可知，输入量直接经过控制器作用于被控制对象，当出现扰动时，没有人为干预，输出量 按照输入量所期望的状态去工作，图中系统是一个
控制系统。

1、 不能 开环 9、如果系统受扰动后偏离了原工作状态，扰动消失后，
系统能自动恢复到原来的工作状态，这样的系统称为 系统，否则为 系统。

任何一个反馈控制系统能正常工作，系统必须是 的。

稳定 ； 不稳定 ； 稳定
二、选择
1.开环与闭环结合在一起的系统称为 。

（ ） A 复合控制系统； B 开式控制系统； C 闭环控制系统；D 连续控制系统 答：A
2.当∞→t 时，闭环反馈控制系统输出的实际值)
(∞y 与按参考输入所确定的希望值)(∞r y 之间的差值
叫 。

（ ）
A 微分；
B 差分；
C 稳态误差；
D 积分 答：C
3．把输出量反馈到系统的输入端与输入量相减称为 。

（ ）
A 反馈；
B 负反馈；
C 稳态差误；
D 积分 答：B
4．机器人手臂运动控制属于 。

（ ）
A 闭环控制；
B 开环控制
C 正反馈控制
D 连续信号控制 答：A
5．自动售货机控制属于 。

（ ） A 闭环控制； B 开环控制 C 正反馈控制 D 连续信号控制 答：B
三、判断题
1. 若系统的输出量对系统没有控制作用，则该控制系
统称为开环控制系统。

正确。

2．火炮跟踪系统属于开环控制系统。

错误。

3．自动洗衣机属于闭环控制系统。

错误。

4．步进电机控制刀架进给机构属于闭环控制系统。

错误。

5．当系统的输出量对系统有控制作用时，系统称为闭
环控制系统。

正确。

第二章 习题答案 一、填空 1.于函数)(t f ，它的拉氏变换的表达式
为 。

⎰
∞
-=0
)()(dt e t f s F st 2.单位阶跃函数对时间求导的结果是 。

单位冲击函数
3.单位阶跃函数的拉普拉斯变换结果是 。

s
1 4.单位脉冲函数的拉普拉斯变换结果为 1 。

5.t
e -的拉氏变换为 。

1
1+s 6.)1(1
][+=s s s F 的原函数的初值)0(f = 0，终值
)(∞f = 1
7.已知)(t f 的拉氏变换为4
)2(2
++s s
，则初值)0(f =（ 0 ）。

8.t e t f t 2sin )(2-=的拉氏变换为4
)2(2++s s
9.若[])()(s F t f L =，则=-)]([t f e L at。

)(a s F +
10.若)()]([s F t f L =，则=-)]2([t f L 。

)(2s F e s -
二、选择 1.
t
e -2
1的拉氏变换为（ B ）。

A. s
21 B. 15.0+s C. 15.0-s D. 21
2.t
e
2-的拉氏变换为（ C ）。

A.
s 21 B. 15
.0+s C. 2
1+s
D.
2
1s
e 2- 3．脉冲函数的拉氏变换为（ C ）。

A ． 0 B. ∞ C. 常数 D. 变量 4.()t t f δ5)(=，则=)]([t f L （ A ）。

A. 5
B. 1
C. 0
D. s
5
5.已知)
52)(2(3
3)(22+++++=s s s s s s s F ，其原函数的终
值=∞
→t t f )(（ D ）。

A ． ∞ B. 0 C. 0.6 D. 0.3
6.已知)
45(3
2)(2
2++++=
s s s s s s F ，其原函数的终值=∞
→t t f )(（ C ）。

A. 0
B. ∞
C. 0.75
D. 3
7.已知s
n e s a s F τ-=2)(，其反变换f (t)为（B ）。

A.
)(ττa t n a
-⋅ B. )(τn t a -⋅ C. τn te a -⋅ D. )(1
τn t a
-⋅
8.已知)
1(1
)(+=
s s s F ，其反变换f (t)为（ C ）。

A. t e -1
B. t e -+1
C. t e --1
D. 1--t e
9. t e t f t 2sin )(-=的拉氏变换为（ C ）。

A.
s
e s 2242-+ B. 4
)4(22
++s C.
4
)1(2++s s
D.
s e s s
22
4
-+ 10.图示函数的拉氏变换为（ A ）。

A.
)1(12s e s a ττ-- B. )1(12
s
e s a ττ-- C. )1(1s e s a ττ-- D. )1(12
s
e s a ττ- 三、判断
1．满足狄利赫利条件的函数f(t)的拉普拉斯变换为
[]⎰∞
-==0
)()()(dt e t f t f L s F st ，积分的结果取决于参数
t 和s ， F(s)称为f(t)的象函数，而f(t)为F(s)的原函数。

错误 2.若][s F =
9
1
-s ，则)(∞f =0。

错误
3.)(t f 的拉氏变换为)
2(6
][+=s s s F ，则)(t f 为
)1(32t e --。

正确
4．单位抛物线函数为
⎪⎩⎪
⎨⎧≥<=0
2
100)(2
t t t t u ，其拉普拉斯变换结果
为21s。

错误
5．已知t e t f 21)(--=，)(t f 的拉氏变换为
2
11)]([)(--=
=s s t f L s F 。

错误
第三章 习题
一、填空
1.描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做系统的数学模型。

2.在初条件为零时，输出量的拉氏变换与
输入量的拉氏变换之比称为线性系统（或元件）的传递函数。

3.根据自动控制系统的特性方程式可以将其分为 线性控制系统和非线性控制系统。

4.数学模型是描述系统瞬态特性的数学表达式，或者说是描述系统内部变量之间关系的数学表达式。

5.如果系统的数学模型,方程是线性的，这种系统叫线性系统。

6．惯性环节的传递函数是()()()1
+==Ts K
s X s Y s G 。

7．
题图
根据以上题图填空，RC
()
dt
t du c ()()t u t u r c =+ 8．运动方程式()()()t Kx t y dt
t dy T
=+描述的是一个惯性环节。

二、选择
1.已知线性系统的输入x(t)，输出y(t)，传递函数G(s)，则正确的关系是 。

( B )
A. )]([)()(1s G L t x t y -⋅=
B.
)()()(s X s G s Y ⋅=
C. )()()(s G s Y s X ⋅=
D.
)(/)()(s X s G s Y =
2.线性定常系统的传递函数是 。

( C )
A. 输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比
B. 零初始条件下，输出与输入之比
C. 零初始条件下，输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比
D.无法求出
3. 已知系统的传递函数为)
1(1
+s s ，则该系统的时域原函数g(t)是 。

( B ) A. t e -+1 B. t e --1 C. t e +1 D.
t e -1
4.()()()
TS e s X s Y s G -==传递函数表示了一个 。

（ A ）
A. 时滞环节
B. 振荡环节
C. 微分环节
D. 惯性环节 5.一阶系统的传递函数为 1
53
+s ；其单位阶跃响应为（ B ）
A. 5
1t e -- B. 5
33t e -- C. 5
55t e
--
D. 5
55t e
-+
6．设有一弹簧、质量、阻尼器机械系统，如图所示，以外力f(t)为输入量，位移y(t)为输出量的运动微分方程式可以对图中系统进行描述，那么这个微分方程的阶次是：（ B ）
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
7．下图所示的系统开环传递函数()s G k 为（ C ）。

A.
()2
321133
11H G G G H G G G ⋅⋅+++；
B.
()()2
32113211H G G G H G G G ⋅⋅++++；
C. ()()1
32
3211H G H G G G s G k ⋅+⋅⋅+=
；
D. ()()2
321133
211H G G G H G G G G ⋅⋅+++⋅+
8．以下图形 a 为输入x(t)波形，图b 为输出y(t)波形，所描述的是一个（ D ）
a b
A.积分环节
B. 微分环节
C. 惯性环节
D. 时滞环节 三、判断
1． 数学模型是描述系统稳态特性的数学表达式。

错误
2．如果系统的数学模型方程是线性的，这种系统叫线性系统。

正确
3.线性定常系统的传递函数是指初始条件不为零时，输
出的拉氏变换与输入的拉氏变换的比。

错误
4．传递函数反映系统本身的瞬态特性，与输入有关。

错误
5．对于可实现的物理系统，传递函数分母中s 的阶次必大于分子中s 的阶次。

正确
6．传递函数并不反映系统的物理结构。

正确
7．不同的物理系统，可以有相同的传递函数，传递函数与初始条件无关。

正确
8．比例环节（放大环节）的输出量与输入量的关系为
()()t Kx t y =，K 是一个变量。

错误
9．比例环节的传递函数为 ()()()
K
s X s Y s G ==。

正确
11．当输入x(t)为单位阶跃信号时，输出y(t)如图所
示，那么这个系统一定是一个微分环 节。

错误
第四章 习题答案
一、填空
1．电源突然接通，负荷的突然变化，指令的突然转换等等，均可视为阶跃作用。

2．单位脉冲函数δ(t) 可认为是在间断点上单位阶跃函数对时间的导数。

3．超调量是指在瞬态过程中，输出量的最大值超过稳态或输入值的百分数。

4．过渡过程时间或调节时间ts 是指输出量与稳态值之间的偏差达到允许范围（一般取2%或5%）并维持在此允许范围以内所需的时间。

答5．ωn 和ζ这两个参数是决定二阶系统瞬态特性的非常重要的参数，那么可把二阶系统的传递函数写成含
有这两个参数的标准式，即()2
222n
n n
B s s s G ωζωω++=。

二、单项选择
1. 一阶系统的传递函数为
25
.02
+s ，其时间常数
为 。

( B )
A. 0.25
B. 4
C. 2
D. 1 2. 若二阶系统的阻尼比为0.4，则系统的阶跃响应为 。

( B )
A.等幅振荡
B.衰减振荡
C.振荡频率为n ω的振荡
D.发散振荡
3. 二阶系统的超调量%δ 。

( A ) A. 只与ζ有关 B.与ζ无关
C.与n ω和ζ无关 C.与n ω和ζ都有关 4.两个二阶系统的超调量%δ相等，则此二系统具有相同的 。

( B )
A. n ω
B. ζ
C. K
D. d ω 5. 对二阶欠阻尼系统，若保持ζ不变，而增大n ω，则 。

( B )
A.影响超调量
B.减小调节时间
C.增大调节时间
D. 不影响调节时间
6. 某一系统的速度误差为零，则该系统的开环传递函数可能是( C )。

A. 1+Ts K
B.))((b s a s d s +++
C.)(2a s s K
+ D. 1
1+s
7. 系统的传递函数为
)
3(3
+s s ，则该系统在单位脉冲函
数输入作用下输出为（ C ）。

A. )1(33t
e
-- B. t e 31-+ C. t e 31-- D .
)1(33t e -+
8．系统的时间响应由瞬态响应和 两部分组
成。

（ A ）
A ．稳态响应 B. 暂态响应 C.冲激响应
D.频率响应
9．系统受到外加作用后，系统从初始状态到最终稳定状态的响应过程称 。

（ B ） A ．稳态响应 B. 瞬态响应 C.冲激响应 D.
频率响应 10．系统的瞬态响应反映系统的 。

（ C ） A ．准确性 B. 误差 C.稳定性和响应的快速性 D.稳定性和误差 三、 判断题 1.系统受到外界扰动作用后，其输出偏离平衡状态，当扰动消失后，经过足够长的时间，若系统又恢复到原平衡状态，则系统是稳定的。

正确
2.系统的全部特征根都具有负实部，则系统一定是稳定
的。

正确
3.输出端定义误差是指希望输出与实际输出之差。

正确
4．输入端定义误差是指输入与主反馈信号之差。

正确
5．稳态误差的表达式是)(lim )(lim 0
s E t e e s t ss →∞
→==
错误
6．系统在外加作用的激励下，其输出随时间变化的函数关系叫时间响应。

正确
7．系统的稳态响应是指系统受到外加作用后，时间趋于无穷大时，系统的输出。

正确
8．电源突然接通，负荷的突然变化，指令的突然转换等，均可视为冲激作用。

因此冲激信号是评价系统瞬态性能时应用较多的一种典型信号。

错误 9．2
2
1)(t t x =
是单位速度函数，其拉氏变换为3
1
)(s s X =
，它表征的是速度均匀变化的信号。

错误 10．单位脉冲函数的幅值为无穷大，持续时间为零是数
学上的假设，在系统分析中很有用处。

正确
第五章 习题答案
一、填空
1. Ⅱ型系统的对数幅频特性低频渐近线斜率为–40dB/dec 。

2. )()
()(0
ωωωj G x y A ==
为系统的幅频特性，它描述系统对不同频率输入信号的稳态响应幅值衰减（或放大）的特性。

)()(ωωφj G ∠=为系统的相频特性，它
描述系统对不同频率输入信号相位迟后)0(<φ或超前
)0(>φ的特性。

3. 频率响应是正弦输入信号的稳态 响应。

4. 对于一阶系统，当ω由0→∞时，矢量D(j ω)
方向旋转2π，则系统是稳定的。

否则系统不稳定。

逆时针 5. 当输入信号的角频率ω在某一范围内改变时所得到的一系列频率的响应称为这个系统的频率特性。

6. 控制系统的时间响应，可以划分为瞬态和稳态两个过程。

瞬态过程是指系统从初始状态 到接近最终状态的响应过程；稳态过程是指时间t 趋于无穷时系统的输出状态。

7. 若系统输入为t A ωsin ，其稳态输出相应为
)sin(φω+t B ，则该系统的频率特性可表示为
φ
j e A
B 。

二、选择
1. 题图中R －C 电路的幅频特性为 。

( B )
A.
2
11ωT + B. 2
)
(11
ωT +
C.
2
)(11ωT - D.
ω
T +11
2. 已知系统频率特性为ω
315
j - ，则该系统频率还可
表示为（ C ）
A. ω
315-tg j e
B.
ω
ω1
1
5
2
--+tg
j e
C.
ω
ω32
1
1
5
--+tg
j e D. ω
15--tg j e
3．已知系统频率特性为
1
51+ωj ，当输入为
t t x 2sin )(=时，系统的稳态输出为（ D ）
A. )52sin(1
ω-+tg t B.
)52sin(1
1
12ωω-++tg t
C. )52sin(1
ω--tg t D.
)52sin(1
25112ωω--+tg t
4．理想微分环节对数幅频特性曲线是一条斜率为
（ ） A. dec
dB 20，通过ω=1点的直线 B. -dec
dB
20，通过ω=1点的直线
C. -dec dB 20，通过ω=0点的直线
D. dec
dB
20，通过ω=0点的直线
答：A
5．开环传递函数)(s G K 的对数幅频特性与对数相频特性如图所示，当K 增大时：（ A ）
L ω(ωϕ
ω
A. L(ω)向上平移，)(ωφ不变
B. L(ω)向上平移，)(ωφ向上平移
C. L(ω)向下平移，)(ωφ不变
D. L(ω)向下平移，)(ωφ向下平移
三、判断
1.已知系统频率特性为
1
5
+ωj ，则该系统可表示为ω
ω1
1
5
2
-+tg
j e 。

错误
2.一阶微分环节的传递函数为s s G τ+=1)(，其频率特性可表示为
τωτωτωωj e j j G -+=+=2)(11)(。

错误
3.积分环节的对数幅频特性是一条斜率为dec
dB
20-的直线。

正确 4.系统的传递函数1
5.010
1)(+=+=
s Ts K s G ，输出与输
入的相位差是︒-90。

错误 5.系统的传递函数1
1
)(+=
s s G ，当输入信号频率为1=f Hz ，振幅为100=X 时，系统的稳态输出信号的
频率是1Hz 。

正确
6．系统的幅频特性、相频特性取决于系统的输入以及初始条件。

错误
7．图中所示的频率特性是一个积分环节。

错误
第六章 习题答案
一、单项选择
1. 增大系统开环增益K 值，使系统 。

( B ) A. 精度降低 B. 精度提高 C. 稳定性提高 D.精度不受影响
2. 串联校正环节s
s
s G c 11.0127.01)(++=
，是属于 环
节。

( A )
A. 相位超前校正
B. 相位迟后校正
C. 相位迟后 ── 超前校正
D.以上都不对 3. 已知校正环节1
1
)(++=
Ts Ts s G c α，若作为迟后校正环
节使用，则系数应为 。

( C )
A. 1>α>0
B. α=0
C. α>1
D. 0.707>α>0
4. 系统如图所示，)(s G c 为一个
装置.（ B ）
A. 串联校正
B. 并联校正
C. 混合校正
D. 正反馈校正
5．在实际工程系统中常用 来实现类似迟后──超前校正作用？( A )
A. 比例──积分──微分调节器
B. 微分调节器
C. 积分调节器
D. 比例──积分调节器 二、判断题
1． 在系统校正中，常用的描述系统稳定性的指标有相
角裕量和幅值裕量等。

正确
2． 截止频率是描述控制系统精度的指标，它可以直接
确定系统的稳态误差。

错误 3． 描述系统快速性的指标通常有穿越频率c ω，截止频
率b ω等。

正确
4． 为改善系统的性能，通常在系统中增加新的环节，
这种方法称为校正。

正确
5． 顺馈校正是一种串联校正。

错误 6． 反馈校正是一种并联校正。

正确
7． 相位超前校正会降低系统的稳定性。

错误
8． 相位迟后校正能够提高系统开环增益，从而提高稳
态精度。

正确
9． 相位迟后──超前校正适用于稳定性和稳态精度要
求较高的场合。

正确
10．用频率法校正控制系统，实际上就是采用校正环节来改善频率特性形状，使之具有合适的高频、中频、低频特性和稳定裕量，以便得到满意的闭环系统性能指标要求。

正确
第七章 习题答案
一、填空
1. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号，则称此系统为离散系统，其输入、输出关系常用差分方程来描述。

2. 当采样频率满足max 2ωω≥s 时，则采样函数)(t f *
能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。

3. 离散信号
)(t f *的数学表达式为
∑∞-∞
=*-⋅=
k kT t kT f t f )()()(δ
4. z z z z z Y -++=3231
2)(所对应的)(kT y 的前三项是
)0(y ,)(T y )2(T y 依次是1， 2 ，3 。

5. s 平面与z 平面的对应关系是：s 平面的左半平面对应于z 平面上单位圆以内，s 平面的虚轴对应于z 平面单位圆，s 平面的右半平面，对应于z 平面单位圆以外。

二、选择
1. 脉冲传递函数是 。

( C ) A ．输出脉冲序列与输入脉冲序列之比
B ．系统输出的z 变换)(z
C 与输入z 变换)(z R 之比 C. 在初条件为零时，系统输出的z 变换)(z C 与输入的z 变换)(z R 之比
D. 在初条件为零时，系统输入的z 变换)(z R 与输出的z 变换之比
2. z 变换的数学表达式为 。

( A ) A. ∑+∞
-∞
=-=
k k
z
kT f z F )()( B.
∑+∞
-∞
==
k k z kT f z F )()(
C. ∑+∞
==
0)()(k k
z
kT f z F D.
∑+∞
=-=0
2)()(k z k f z F
3. )0()(>=-a e t f at 的Z 变换)(z F 为
（ B ）。

A.
aT e z z -+ B.
aT
e z z
-- C. aT
e z
--1； D. aT
e
z --1
4. t
a t f =)( 的Z 变换)(z F 为（ C ）。

A. T a z z +
B. T
a z -1 C.
T a z z - D. T
a
-11
5. t
t f 5)(= 的Z 变换)(z F 为（ B ）。

A. T z z 5+
B. T z z 5-
C. T
z 51
-
D.
T
z
2
5- 6. 如果max ω为函数)(t f 有效频谱的最高频率，那么采样频率s ω满足以下 条件时，采样函数)(*
t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。

( A ) A. 至少为max 2ω B. 至少为m a x ω C.至多为
m a x ω D.至多为2 max ω
7. z z z z z Y -++=3
231
22)(所对应的)(kT y 的第1项)0(y 是 。

( B )
A. 1
B. 2
C. 3
D. 1/2
8．一个时间信号的频率成分范围是1Hz~10Hz ，以下一定能够对这个信号进行无失真采样的采样频率范围是 。

（ D ）
A. 1Hz~10Hz
B. 1Hz~1０0Hz
C. ５Hz~５０Hz
D.２５Hz~５０Hz
９．已知连续信号t t t f 3sin sin )(+=，那么采样频s
ω满足以下 条件时，采样
函数)(*t f 能无失真地恢复到原来的连续函数)(t f 。

( B )
A. 至少为3rad/s
B. 至少为６rad/s
C. 至多为3rad/s
D. 至多为６rad/s
10. 单位阶跃函数f(t)的z 变换为 . (A )
A.
1-z z B. 1 C.
11
-z
D.
11
-z
三、判断
1． 长除法有时结果不是一个完整的闭式表达式。

正确 2．已知采样序列为 0 k=0或偶数
f(k)=
1，k 是奇数 其z 变换结果是1
1
1---z z 。

错误
3. 求)
()(a s s a
s F +=
的z 变换结果是1
11--z 。

错误 4．若连续时间函数)(t f 的z 变换为)(z F ，当t < 0时，0)(=t f , 则[])()(z F z kT t f Z k
-=-。

正确
5． 若[])()(z F t f Z =，则
)()()0(0
z F Lim t f Lim f z t ∞
→→==。

正确。