机械控制工程基础第三章复习题及答案教学提纲

题目：时间响应由_____________ 和___________ 两部分组成。

分析与提示：时间响应由瞬态响应和稳态响应两部分组成。

答案：瞬态响应、稳态响应

题目：系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，称为____________________ 。

分析与提示：瞬态响应，指系统在某一输入信号作用下，系统的输出量从初始状态到稳定状态的响应过程。

答案：瞬态响应

题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为___________________ 与__________ 。

分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应。

答案：自由响应、强迫响应

题目：系统的时间响应可从两方面分类，按振动来源可分为___________________ 与__________ 。

分析与提示：系统的时间响应可从两方面分类，按振动性质可分为自由响应与强迫响应；按振动来源

可分为零输入响应（即由“无输入时系统的初态” 引起的自由响应）与零状态响应（即仅由输入引起的响应）。答案：零输入响应、零状态响应

题目：系统微分方程的特解就是系统由输入引起的输出（响应），工程上称为____________ 。

分析与提示：初始条件及输入信号产生的时间响应就是微分方程的全解。包含通解和特解两个部分。

通解完全由初始条件引起的，它是一个瞬态过程，工程上称为自然响应（如机械振动中的自由振动）。特

解只由输入决定，特解就是系统由输入引起的输出（响应），工程上称为强迫响应（如机械振动中的强迫振

动）。

答案：强迫响应

题目：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加____________________ 的形式有关。

分析与提示：系统的瞬态响应不仅取决于系统本身的特性，还与外加输入信号的形式有关。

答案：输入信号

题目：单位阶跃信号

1

U(t) °

t 0

的拉氏变换为【】0t 0

11

A、-

B、右

C、1

D、S

s s

分析与提示：熟练掌握典型信号的拉氏变换。B为单位斜坡信号的拉氏变换，C为单位冲击信号的拉是变换。

答案：A

题目：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有__________________ ，能够反映系统工作的大部

分实际情况。

分析与提示：选取输入信号应当考虑以下几个方面，输入信号应当具有典型性，能够反映系统工作的大部分实际情况。

答案：典型性

题目：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能________________ 。

分析与提示：选取输入信号时，输入信号的形式应当尽可能简单。答案：简单

题目： _______________ 是使用得最为广泛的常用输入信号。

分析与提示：单位脉冲函数、单位阶跃函数、单位斜坡函数、单位抛物线函数都为常用输入信号时，单位脉冲函数是使用得最为广泛的常用输入信号。

答案：单位脉冲函数

3

题目：设一阶系统的传递函数为，则其时间常数和增益分别是【】

2s 5

为 2/5, 3/5

答案： C

题目：

4 某系统的传递函数为 G(s)

s 2

，则该系统的单位脉冲响应函数为

【 】

4 A.

t

B.

4t C.

4e 2t

D.

4e 2t

分析与提示：这是

-个一阶系统G(s)

4

2

k 丄

——，一阶系统的单位脉冲响应函数为

一 e T ，其

答案：D

题目：设温度计能在 1分钟内指示出响应值的

98%，并且假设温度计为一阶系统，传递函数为

1

G s

，求时间常数。如果将此温度计放在澡盆内，澡盆的温度依

10C /min 的速度线性变化，求

Ts 1

温度计的误差是多大？

分析与提示：温度计的输入信号为单位阶跃信号，由传递函数可得到单位阶跃信号的响应， 1分钟内

指示出响应值的98%可得到时间常数。误差为理想输出与实际输出之差。

I

—

答案：(1)因一阶系统 G s

的单位阶跃响应函数为 x 。t 1 e T ，令t=1, x o t 98% ,

Ts 1

即

t 1

X o t

1 e T 1 e T 0.98

解得 T=0.256min

(2)因一阶系统在输入信号 X i t

10t 作用下的时间响应为

t

10 t T Te T

所以有

A . 2, 3

B . 2, 3/2

C . 2/5, 3/5 分析与提示：一阶系统的传递函数的标准形式为

Ts 1

2s 5

5/2, 3/2

3 5 2 s

5

-，其时间常数和增益分别

1

中T 时间常数为0.5，k 比例系数为2。得单位脉冲响应函数为 4e

2t

1

X o t L G s X i s

L 1

1 10 Ts 1 s 2

10L 1

g

s

T 2 Ts 1