1、,填空題每題2.5分,共25分1. 對限制系統(tǒng)的根本要求一般可以歸納為穩(wěn)定性、和二2. 按系統(tǒng)有無反應,通?？蓪⑾拗葡到y(tǒng)分為和.3. 在限制工程根底課程中描述系統(tǒng)的數(shù)學模型有、等.4. 反映出穩(wěn)態(tài)響應偏離系統(tǒng)希望值的程度,它用來衡量系統(tǒng)的程度15. 一階系統(tǒng)的單位階躍響應的表達是.Ts16. 有系統(tǒng)的性能指標根據(jù)其類型分為時域性能指標和.7. 頻率響應是線性定常系統(tǒng)對輸入的穩(wěn)態(tài)響應.8. 穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于系統(tǒng)自身的結構參數(shù),而且與的類型有關.9. 脈沖信號可以用來反映系統(tǒng)的.10. 階躍信號的拉氏變換是.其工作原理.三、如圖2為電路.求輸入電壓U與輸出電壓U0之間的微分方程,并求該電路的傳遞

2、函數(shù)10分EIIFT-uiRu0uiCRjUoa削2UiLCU0四、求拉氏變換與反變換10分1 .求電.5tet5分3s2 .求1(5分)(s1)(s2)£(s)ox十(S)!X(S%H六、圖4示機械系統(tǒng)由質量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度K和外力f(t)組成的機械動力系統(tǒng).圖4(a)中xo(t)是輸出位移.當外力f(t)施加3牛頓階躍力后(恒速信號),記錄儀上記錄質量m物體的時間響應曲線如圖4(b)所示.試求：1)該系統(tǒng)的微分方程數(shù)學模型和傳遞函數(shù)；(5分)2)該系統(tǒng)的自由頻率n、阻尼比；(2分)3)該系統(tǒng)的彈簧剛度質量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度k;(3分)4)時間響應性能指標：上升時間t

3、s、調整時間t.、穩(wěn)態(tài)誤差ess(5分).圖4(a)機械系統(tǒng)圖4(b)響應曲線10、,七、某系統(tǒng)是單位負反應系統(tǒng),其開環(huán)傳遞函數(shù)Gk一,那么該系統(tǒng)在單位脈沖、ess分別是多少10分5s1單位階躍和單位恒速信號斜坡信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差八、設有如圖5所示的反應限制系統(tǒng),試求根據(jù)勞斯判據(jù)確定傳遞函數(shù)k值的取值范圍10分.X(s)Ts1Xi(s)G_EXo(s)-s-+(s1)(s5)jA二.填空題每題2分,共20分10 .對限制系統(tǒng)的根本要求一般可以歸納為穩(wěn)定性、快速性和準確性.11 .按系統(tǒng)有無反應,通常可將限制系統(tǒng)分為開環(huán)限制系統(tǒng)和閉環(huán)限制系統(tǒng)12 .在限制工程根底課程中描述系統(tǒng)的數(shù)學模型有微分

4、方程、傳遞函數(shù)等.13 .穩(wěn)態(tài)誤差反映出穩(wěn)態(tài)響應偏離系統(tǒng)希望值的程度,它用來衡量系統(tǒng)限制精度的程度.14 .一階系統(tǒng)的單位階躍響應的表達是1et/ToTs115 .有系統(tǒng)的性能指標根據(jù)其類型分為時域性能指標和頻域性能指標.16 .頻率響應是線性定常系統(tǒng)對正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應.17 .穩(wěn)態(tài)誤差不僅取決于系統(tǒng)自身的結構參數(shù),而且與輸入信號的類型有關.18 .脈沖信號可以用來反映系統(tǒng)的抗沖擊水平.19 .階躍信號的拉氏變換是1/s.圖1為利用加熱器限制爐溫的反怫溫限制10統(tǒng)電爐熱電偶加熱器rnrv占Ugf_給定毫伏信號f圖1爐溫限制結構圖試求系統(tǒng)的輸出量、輸入量、被控對象和系統(tǒng)各局部的組成,且畫出原理

5、方框圖,說明其工作原理.解答：輸出量：爐溫.輸入量：給定電壓信號.被控對象：電爐.系統(tǒng)包括：電位器、放大器、電機、減速器以及自藕調壓器、熱電偶.原理方框圖：功率放大T可逆電機減速黑地質放大門籍詞壓母?力1：作原理工當電爐溫度低于設定值時,焦電偈輸出電壓.X小,是信號也壓放大、功率放大后驅動電機正向轉動.經(jīng)款速器兩帙自昂交壓器的動點位置.提升加«的供電電壓.使爐溫升高.節(jié)爐溫這到設定值肘必-電機停止痔郎維持爐.乂定值.反之亦怵.如圖2為電路.求輸入電壓Ui與輸出電壓Uo之間的微分方程,并求出該電路的傳遞函數(shù).10分、|uiRu0uiCRUo州2解答：跟據(jù)電壓定律得Ui1LCU0-Uod

6、tUoUiRC2 (C)2du01dU0dUidt2RCdtdt2G(s)RCsRCs1四、求拉氏變換與反變換3 .求f0.5tet11解答：-22s(s1)24 .t解答：=3et6te2Xi(S)G3(S)XO(S)解:H1/G3Xi(s)G1G2G3Xo(s)1G2G3H2G1G2G3G1G2H1圖a中xot是輸出位移.當外力ft施加3牛頓階躍力后,記錄儀上記錄質量m物體的時間響應曲線如b圖所示.試求：1該系統(tǒng)的微分方程數(shù)學模型和傳遞函數(shù)；4分2該系統(tǒng)的彈簧剛度質量m、阻尼系數(shù)C、彈簧剛度k;3分3時間響應性能指標：上升時間ts、調整時間tr、振蕩頻數(shù)N、穩(wěn)態(tài)誤差ess5分.f(t)X0

7、(t)OCT/VX圖b響應曲線圖a機械系統(tǒng)解答：解：1對于該系統(tǒng)有：mx0tcx0tkx0t12rmscsk2求k由Laplace變換的終值定理可知:Xolimx0tlimsX0ss01csklims2s0ms3k而Xo=1.0,因止匕k=3.XotpX0100%得:XoMp0.095彳100%1.09.5%又由式Mppe100%求得=0.6將tp2,0.6代入tpp片中,得n=1.96.再由km2,n求得m=0.78.著,求得c=1.83.3求tsts2.55取=0.05時求tr求esststr當輸入為階躍信號時,對于0型系統(tǒng)3.40取=0.02時,12arctan2.323d=0.05時,N=0.02時,N0.912一=0.64系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為:1KpKpK1,代入式中求得:p10,、八、某系統(tǒng)是單位負反應系統(tǒng),其開環(huán)傳遞函數(shù)Gk-,那么該系統(tǒng)在單位脈沖、5s1單位階躍和單位恒速信號作用下的ess分別是多少(8分)解答：該系統(tǒng)為單位負反應且為0型系統(tǒng),k=11,所以該系統(tǒng)在單位階躍和單位恒速信號作1用下的ess分力U是、.11在單位脈沖信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為.11esslimsXi(s)lims10s0H(s)1G(s)H(s)s01105s1九、設有如下圖的反應限制系統(tǒng),試求根據(jù)勞斯判據(jù)確定傳遞函