当前位置:文档之家› 机械控制工程基础第四章习题解答

机械控制工程基础第四章习题解答

题目:线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的 称为频率响应。

答案:稳态响应 题目:频率响应是系统对_____________的稳态响应;频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为____________。

答案:正弦输入、s=ωj题目:以下关于频率特性、传递函数和单位脉冲响应函数的说法错误的是【 】 A . ωωj s s G j G ==)()( B . [])()(t F s G ω=C . [])()(t L s G ω=D . [])()(t F j G ωω=分析与提示:令传递函数中ωj s =即得频率特性;单位脉冲响应函数的拉氏变换即得传递函数;单位脉冲响应函数的傅立叶变换即为频率特性。

答案:B题目:以下说法正确的有 【 】 A .时间响应只能分析系统瞬态特性B .系统的频率特性包括幅频特性和相频特性,它们都是频率ω的函数C .时间响应和频率特性都能揭示系统动态特性D .频率特性没有量纲E .频率特性反映系统或环节对不同频率正弦输入信号的放大倍数和相移 分析与提示:时间响应可分析系统瞬态特性和稳态性能;频率特性有量纲也可以没有量纲,其量纲为输出信号和输入信号量纲之比。

答案:B 、C 、E题目:通常将 和 统称为频率特性。

答案:幅频特性、相频特性题目:系统的频率特性是系统 响应函数的 变换。

答案:脉冲、傅氏 题目:频率响应是系统对_____________的稳态响应;频率特性G(jω)与传递函数G(s)的关系为____________。

答案:正弦输入、s=ωj题目:已知系统的单位阶跃响应为()()0,8.08.1194≥+-=--t e et x t to ,试求系统的幅频特性和相频特性。

分析与提示:首先由系统的输入输出得到系统传递函数;令s=ωj 即可得到频率特性,进而得到幅频特性和相频特性。

答案:由已知条件有()()918.0418.11,1+++-==s s s s X ss X o i 传递函数为()()()()()9436++==s s s X s X s G i o 则系统的频率特性为()()()9436++=ωωωj j j G其中,幅频特性为()()22811636ωωωω+⋅+==j G A相频特性为()94940ωωωωωϕarctgarctgarctgarctg-=--= 题目:系统的传递函数为2.03)(+=s s G ,则其频率特性是【】A . 2.03)(+=s j G ωB . 2.03)(+=ωωj GC . 04.03)(2+=ωωj GD . )2.0(04.03)(2ωωωj j G -+=答案:D题目:一阶系统的传递函数为11)(+=s s G ,在输入)30cos(4)(-=t t x i 作用下的稳态输出是【 】A . )15cos(4)(-=t t x oB . )15cos(22)( -=t t x oC . )15cos(22)( +=t t x oD . )15cos(4)( +=t t x o 分析与提示:系统的传递函数为21111)(ωωωω+-=+=j j j G ,幅频特性,相频特性分别为()211ωω+=A ,()()ωωϕ-=arctg输入信号频率为1的单频信号,其稳态输出为同频率的单频信号,输出信号幅值()2241111=⋅+=A ,相位为o o arctg 15130=-答案:B题目:频率特性表示了系统对不同频率的正弦信号的 或“跟踪能力” 答案:复现能力题目:频率特性实质上是系统的 的Fourier 变换。

答案:单位脉冲响应函数题目:频率特性随频率而变化,是因为系统含有 。

答案:储能元件题目:时间响应分析主要用于分析线性系统过渡过程,以获得系统的动态特性,而频率特性分析则将通过分析不同的谐波输入时系统的 ,以获得系统的动态特性。

答案:稳态响应题目:以下关于频率特性与传递函数的描述,错误的的是 【 】A .都是系统的数学模型B .都与系统的初始状态无关C .与单位脉冲响应函数存在一定的数学变换关系D .与系统的微分方程无关分析与提示: 传递函数和频率特性和初始状态有关 答案:D题目:当ω从0→∞变化时,)(ωj G 端点的轨迹为频率特性的极坐标图,称为 。

答案:Nyquist 图题目:极坐标图的实轴正方向为相位的零度线,由零度线起,矢量逆时针转过的角度为 ,顺时针转过的角度为 。

答案:正、负题目:极坐标图中用箭头标明ω 的方向。

答案:从小到大题目:对数幅频特性和对数相频特性,统称为频率特性的对数坐标图,又称为 。

答案:波德图题目:若ω2=10ω1,则称从ω1到ω2为 。

答案:10倍频程题目:已知某环节频率特性的Nyquist 图为一单位圆,则该环节的幅频特性为【 】 A . 0.1 B . 1 C . 10 D . 100分析与提示:Nyquist 图的矢量模即为幅频特性。

单位圆对应的矢量模均为1。

答案:B题目:极坐标图与波德图之间对应关系 【 】 A 、极坐标图上的实轴对应于波德图上的-180°线 B 、极坐标图上的负实轴对应于波德图上的-180°线 C 、极坐标图上的正实轴对应于波德图上的-180°线 D 、极坐标图上的单位圆对应于波德图上的0分贝线E 、极坐标图上的(-1,j0)点对应于波德图上的0分贝线分析与提示:极坐标图上的负实轴对应相位角-180°,极坐标图上的正实轴对应相位角0°,极坐标图上的单位圆对应矢量模1,其对数即为0分贝。

答案:B 、D 题目:某环节频率特性对数幅频特性图如图所示,则该环节是【 】 A .比例环节 B .微分环节C .积分环节D .惯性环节答案:D题目:某环节频率特性Nyquist 图如图所示,则该环节是【 】 A .比例环节 B .微分环节C .积分环节D .惯性环节答案:C题目:频率特性Nyquist 图为单位圆,则该环节是【 】 A .比例环节 B .微分环节 C .积分环节 D .延时环节答案:DdBωImRe ω题目:单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=50(0.6s+1)/s 2(4s+1),试绘制其开环Nyquist 图。

分析与提示:首先令ωj s =得到系统的频率特性,由此得到幅频特性和相频特性;得到特征频率∞=,0ω时,Nyquist 图上的点,根据变换趋势得到Nyquist 图。

答案:系统频率特性为:4242223216170161205043050)14()()16.0(50)(w w wjw w w w w j w j jw jw w j jw G ++++-=--+=++= 其中232222)(43050)(w w w jw G ++=, w w jw G 4arctan 6.0arctan )(--=∠π4221612050)(w w w w u ++-= , 4216170)(ww w w v += 当w=0时,=)(jw G ∞,=∠)(jw G -180o ,-∞=)(w u ,∞=)(w v当∞=w 时,=)(jw G 0 , =∠)(jw G -180o , 0)(=w u , 0)(=w v Nyquist 图为:题目:系统ss G 01.011)(-=的Nyquist 图为【 】答案:B题目:单位负反馈系统的开环传递函数为)1.01(1)(s s s G +=,试绘制其开环Nyquist 图。

答案:系统频率特性为:)101.0(1101.01.0)11.0)((1)(22+-++-=+=w w jjw jw jw G ω其中101.01)(2+=w jw G ω , w jw G 1.0arctan 2/)(--=∠π101.01.0)(2+-=ωw u , )101.0(1)(2+-=w w v ω 当w=0时,=)(jw G ∞,=∠)(jw G -90o ,1.0)(-=w u ,-∞=)(w v 当∞=w 时,=)(jw G 0 , =∠)(jw G -180o , 0)(=w u , 0)(=w v Nyquist 图为:题目:试绘制传递函数为101.01)(-=s s G 的Nyquist 图。

答案:系统频率特性为:()()()220001.0101.00001.01101.011ωωωωωωω+-+-=+=+-=j jv u j j G其中()20001.011ωω+=j G ,()ωπω01.0arctan --=∠j G且2222121⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-v u又因0,0<<v u ,系统频率特性的Nyquist 曲线为一个位于第三象限的半圆,Nyquist 图如下所示。

题目:试绘制传递函数为se s G 1.010)(-=的Nyquist 图。

答案:系统频率特性为:()()ωωωω1.0sin 1.0cos 10101.0j e j G j -==-其中()()ωωω1.0,10-=∠=j G j G当0=ω时()()0,10=∠=ωωj G j G当∞=ω时()()∞=∠=ωωj G j G ,10Nyquist 图为半径为10的圆,如下图所示题目:试绘制传递函数为()()()22310)(2++++=s s s s s s G 的对数幅频特性曲线。

答案:传递函数化为标准形式()⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=121211211315.72s s s s s s G 系统频率特性为:()()⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛+=121211211315.72ωωωωωωj j j j j j G 由一个比例环节(比例系数为K=7.5)、一个积分环节、一个二阶震荡环节(转折频率112-=s ω,42=ξ)、一个一阶惯性环节(转折频率122-=s ω)、一个一阶微分环节(转折频率133-=s ω)(1)在横轴上标出321,,ωωω。

(2)找出横坐标1=ω,纵坐标为dB 5.175.7lg 20=的点,过该点作斜率为-20dB/dec的直线。

(3)在21=ω处,折线斜率增加-40dB/dec ,即由-20dB/dec 变为-60dB/dec ;在122-=s ω处,折线斜率增加-20dB/dec ,即由-60dB/dec 变为-80dB/dec ;在133-=s ω处,折线斜率增加20dB/dec ,即由-80dB/dec 变为-60dB/dec ,即得到对数幅频特性曲线,如图。

题目:单位负反馈系统的开环传递函数为)12.0()101.0(5.2)(2++=s s s s G(1)试分析组成系统的典型环节及其转角频率; (2)画出系统对应的渐进线幅频特性曲线; (3)画出系统相应的近似相频特性曲线;(注:以虚线表示各典型环节幅、相频率特性曲线,并对应标注,以实线表示系统幅相频特性曲线)答案:系统开环传递函数化为:)12.0()11.0(5.2)(2++=s s s s G (1)系统由一个比例环节(比例系数k=25);两个积分环节2)(1ωj ;一个一阶惯性环节12.01+ωj ,其转角频率1152.01-==s ω;一个一阶微分环节11.0+ωj ,其转角频率12101.01-==s ω组成。

相关主题