大连理工自动控制原理习题答案
大连理工大学22秋《自动控制原理》考试在线作业一

大工《自动控制原理》考试在线作业1第1题. ()又称为参考输入。
选项A:给定值选项B:被控量选项C:反馈通道选项D:前向通道参考答案:A第2题. 用()建立模型时,是通过系统本身机理的分析确定模型的结构和参数,从理论上推导出系统的数学模型。
选项A:数学法选项B:差分法选项C:演绎法选项D:归纳法参考答案:C第3题. 电枢控制的直流电动机属于()。
选项A:一阶系统选项B:二阶系统选项C:三阶系统选项D:四阶系统参考答案:C第4题. ()是经典控制理论中最基本也是最重要的概念。
选项A:传递函数选项B:频率法选项C:根轨迹法选项D:微分方程参考答案:A第5题. 测速发电机属于()。
选项A:比例环节选项B:惯性环节选项C:积分环节选项D:振荡环节参考答案:A第6题. 判定一个系统是否稳定有多种方法,其中不包括()。
选项A:劳斯判据法选项B:奈奎斯特判据法选项C:李雅普诺夫第二方法选项D:信号流图法参考答案:D第7题. 下列哪种输入信号属于斜坡函数()。
选项A:突然转换选项B:突然合闸选项C:负荷突变选项D:数控机床加工斜面的进给指令参考答案:D第8题. 当二阶系统为()响应时,系统的特征根为共轭虚根。
选项A:欠阻尼选项B:过阻尼选项C:无阻尼选项D:临界阻尼参考答案:C第9题. 高阶系统找到一对()就可近似地当作二阶系统来分析。
选项A:主导零点选项B:主导极点选项C:共轭复数主导极点选项D:共轭实数主导极点参考答案:C第10题. 若系统劳斯阵列表的第k行所有系数(),则系统要么不稳定,要么处于临界稳定状态。
选项A:均为零选项B:均为1选项C:不为零选项D:恒定参考答案:A第11题. 差动放大器属于计算装置。
选项A:对选项B:错参考答案:B第12题. 静态条件是指变量的各阶导数为零。
选项A:对选项B:错参考答案:A第13题. 传递函数的零点、极点分布图表征了系统的动态性能。
选项A:对选项B:错参考答案:A第14题. 采用消元处理后能形象直观地表明输入信号以及各中间变量在系统中的传递过程。
大连理工自动控制原理习题答案

大连理工自动控制原理习题答案自动控制原理课后习题答案编辑者:潘学俊第二章2.1 试分别写出图2.68中各无源电路的输入u r (t )与输出u c (t )之间的微分方程。
图2.68 习题2.1图解:(a)11r c u u i R -=,2()r c C u u i -= ,122c u i i R +=,12122 121212c c r r R R R R R Cu u Cu u R R R R R R +=++++(b)11()r c C uu i -= ,121r u u i R -=,1221i i C u+= ,121c u i R u =+, 121211122112121121()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ (c)11r cu u i R -=,112()r C u u i -=,1122u i i R +=,1121c u i dt u C =+?, 121212222112122221()()c c c r r r R R C C u RC R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++2.2 试证明图 2.69(a)所示电路与图 2.69(b)所示的机械系统具有相同的微分方程。
图2.69(b)中X r (t )为输入,X c (t )为输出,均是位移量。
(a) (b)图2.69 习题2.2图解:(a)11r cu u i R -=,12()r c C u u i -= ,12i i i +=,221c u idt iR C =+?,121211122212121122()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ (b)2121()c B xx K x -= ,1121()()()r c r c c B x x K x x B x x -+-=- ,121221212121211212()()c c c r r r B B B B B B B B Bx x x x x x K K K K K K K K K ++++=+++ 2.3 试分别求出图2.70中各有源电路的输入u r (t )与输出u c (t )之间的微分方程。
(完整版)自动控制原理课后习题答案

第一章引论1-1 试描述自动控制系统基本组成,并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。
答:自动控制系统一般都是反馈控制系统,主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。
控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的,按其职能分,主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。
如下图所示为自动控制系统的基本组成。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用,而没有反向联系的控制过程。
此时,系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。
开环控制的特点是:输出不影响输入,结构简单,通常容易实现;系统的精度与组成的元器件精度密切相关;系统的稳定性不是主要问题;系统的控制精度取决于系统事先的调整精度,对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。
闭环控制的特点是:输出影响输入,即通过传感器检测输出信号,然后将此信号与输入信号比较,再将其偏差送入控制器,所以能削弱或抑制干扰;可由低精度元件组成高精度系统。
闭环系统与开环系统比较的关键,是在于其结构有无反馈环节。
1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。
答:自动控制系统的基本要求概括来讲,就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。
稳定性是对系统的基本要求,不稳定的系统不能实现预定任务。
稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。
对恒值系统,要求当系统受到扰动后,经过一定时间的调整能够回到原来的期望值(例如恒温控制系统)。
对随动系统,被控制量始终跟踪参量的变化(例如炮轰飞机装置)。
快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求,因此快速性一般也称为动态特性。
在系统稳定的前提下,希望过渡过程进行得越快越好,但如果要求过渡过程时间很短,可能使动态误差过大,合理的设计应该兼顾这两方面的要求。
准确性用稳态误差来衡量。
在给定输入信号作用下,当系统达到稳态后,其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。
显然,这种误差越小,表示系统的精度越高,准确性越好。
当准确性与快速性有矛盾时,应兼顾这两方面的要求。
自动控制原理习题1(含答案)

《自动控制原理》习题解答第一章习题及答案1—1 根据题1—1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1) 将a ,b 与c,d 用线连接成负反馈状态;(2) 画出系统方框图。
解 (1)负反馈连接方式为:d a ↔,c b ↔;(2)系统方框图如图解1—1 所示.1—2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理,并画出系统方框图。
题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统解 当合上开门开关时,电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压,偏差电压经放大器放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,将大门向上提起。
与此同时,和大门连在一起的电刷也向上移动,直到桥式测量电路达到平衡,电动机停止转动,大门达到开启位置。
反之,当合上关门开关时,电动机带动绞盘使大门关闭,从而可以实现大门远距离开闭自动控制。
系统方框图如图解1-2所示。
1—3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。
分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量,画出系统方框图.题1-3图 炉温自动控制系统原理图解 加热炉采用电加热方式运行,加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比,c u 增高,炉温就上升,c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制,该触点由可逆转的直流电动机驱动。
炉子的实际温度用热电偶测量,输出电压f u 。
f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较,得出偏差电压e u ,经电压放大器、功率放大器放大成a u 后,作为控制电动机的电枢电压。
在正常情况下,炉温等于某个期望值T °C ,热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u .此时,0=-=f r e u u u ,故01==a u u ,可逆电动机不转动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上,使c u 保持一定的数值。
这时,炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。
大连理工大学21春《自动控制原理》在线作业2-辅导答案

大工21春《自动控制原理》在线作业2注:本套试卷为学习辅导资料,仅供学生复习使用!!!一、单选题 (共 10 道试题,共 50 分)第1题,用直接求解闭环特征根绘制根轨迹的办法,对于()是不适用的。
【A.】一阶系统【B.】二阶系统【C.】三阶系统【D.】高阶系统提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:D第2题,()是用来确定根轨迹上某点的相应增益值。
【A.】辐角条件【B.】幅值条件【C.】开环增益【D.】开环零点提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:B第3题,如果开环零点数目m小于开环极点数目n,则有()条根轨迹终止于无穷远处。
【A.】n【B.】m【C.】n-m【D.】m-n提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:C第4题,当根轨迹分支在实轴上某点相遇又向复平面运动时,该交点称为根轨迹的()。
【A.】会合点【B.】分离点【C.】相遇点【D.】分离极点提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:B第5题,在分析中常将同频率下输出信号相位与输入信号相位之差称为()。
【A.】相位差【B.】信号差【C.】频率差【D.】相差提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:A第6题,()是相位滞后环节,它的低通性能好。
【A.】比例环节【B.】微分环节【C.】积分环节【D.】振荡环节提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:C第7题,一阶滞后环节的最大滞后相角为()。
【A.】0°【B.】60°【C.】90°【D.】180°提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:C第8题,()的对数相频特性恒为0°。
【A.】比例环节【B.】惯性环节【C.】积分环节【D.】振荡环节提示:按照课程学习要求,完成本学期在线作业【正确答案】:A第9题,为了减少校正装置的输出功率,以降低成本和功耗,()装置通常被安置在前向通道的前端。
大连理工大学22春“电气工程及其自动化”《自动控制原理》期末考试高频考点版(带答案)试卷号:5

大连理工大学22春“电气工程及其自动化”《自动控制原理》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.用()建立模型时,是通过系统本身机理的分析确定模型的结构和参数,从理论上推导出系统的数学模型。
A.数学法B.差分法C.演绎法D.归纳法参考答案:C2.等加速度函数指的是()。
A.阶跃函数B.斜坡函数C.抛物线函数D.脉冲函数参考答案:C3.如果开环零点数目m小于开环极点数目n,则有()条根轨迹终止于无穷远处。
A.nB.mC.n-mD.m-n参考答案:C4.根轨迹是指当系统开环传递函数中某一参数()时,闭环特征方程式的根在s平面上运动的轨迹。
A.从正无穷变到负无穷B.从负无穷变到1C.从零变到无穷参考答案:C5.两个极点间的根轨迹上只有一个分离点。
()A.正确B.错误参考答案:B6.零阶保持器引入了附加的滞后相移,使得系统的相对稳定性增高。
()A.正确B.错误参考答案:B7.频率特性是指在()输入信号作用下,线性系统输出的稳态响应。
A.阶跃B.脉冲C.余弦D.正弦参考答案:D8.根轨迹是以实轴为对称的,故根轨迹的分离、会合点均位于实轴上。
()A.正确B.错误参考答案:B9.只有输入支路没有输出支路的节点称为()。
A.输出节点D.输入节点参考答案:A10.应用频率特性法设计串联无源滞后校正装置时,应先画出未校正系统的对数频率特性。
()A.正确B.错误参考答案:B11.()具有型外推规律的保持器称为零阶保持器。
A.常值B.线性C.二次函数D.高阶函数参考答案:A12.闭环系统的特征方程的根与()密切相关。
A.控制系统的瞬态响应B.控制系统的稳态响应C.系统的稳定性D.系统的动态性能参考答案:AC13.实际的饱和特性可以用折线构成的近似饱和特性来代替。
()A.正确B.错误参考答案:AZ变换考虑的是采样时刻之间的值。
()A.正确B.错误参考答案:B15.()的职能是产生控制量,直接推动被控对象的被控量发生变化。
(完整版)自动控制原理课后习题及答案

第一章绪论1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优弊端.解答: 1 开环系统(1)长处 :构造简单,成本低,工作稳固。
用于系统输入信号及扰动作用能早先知道时,可获得满意的成效。
(2)弊端:不可以自动调理被控量的偏差。
所以系统元器件参数变化,外来未知扰动存在时,控制精度差。
2闭环系统⑴长处:不论因为扰乱或因为系统自己构造参数变化所惹起的被控量偏离给定值,都会产生控制作用去消除此偏差,所以控制精度较高。
它是一种按偏差调理的控制系统。
在实质中应用宽泛。
⑵弊端:主要弊端是被控量可能出现颠簸,严重时系统没法工作。
1-2什么叫反应?为何闭环控制系统常采纳负反应?试举例说明之。
解答:将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反应。
闭环控制系统常采纳负反应。
由1-1 中的描绘的闭环系统的长处所证明。
比如,一个温度控制系统经过热电阻(或热电偶)检测出目前炉子的温度,再与温度值对比较,去控制加热系统,以达到设定值。
1-3试判断以下微分方程所描绘的系统属于何种种类(线性,非线性,定常,时变)?2 d 2 y(t)3 dy(t ) 4y(t ) 5 du (t ) 6u(t )(1)dt 2 dt dt(2) y(t ) 2 u(t)(3)t dy(t) 2 y(t) 4 du(t) u(t ) dt dtdy (t )u(t )sin t2 y(t )(4)dtd 2 y(t)y(t )dy (t ) (5)dt 2 2 y(t ) 3u(t )dt(6)dy (t ) y 2 (t) 2u(t ) dty(t ) 2u(t ) 3du (t )5 u(t) dt(7)dt解答: (1)线性定常(2)非线性定常 (3)线性时变(4)线性时变(5)非线性定常(6)非线性定常(7)线性定常1-4 如图 1-4 是水位自动控制系统的表示图, 图中 Q1,Q2 分别为进水流量和出水流量。
控制的目的是保持水位为必定的高度。
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自动控制原理:参考答案及评分标准一、单项选择题(每小题1分,共20分)1. 系统和输入已知,求输出并对动态特性进行研究,称为(C)A. 系统综合B.系统辨识C.系统分析D.系统设计2. 惯性环节和积分环节的频率特性在(A )上相等。
A. 幅频特性的斜率B.最小幅值C.相位变化率D.穿越频率3. 通过测量输出量,产生一个与输出信号存在确定函数比例关系值的元件称为(C)A.比较元件B.给定元件C.反馈元件D.放大元件4. 3从0变化到时,延迟环节频率特性极坐标图为(A )A.圆B.半圆C椭圆 D.双曲线5. 当忽略电动机的电枢电感后,以电动机的转速为输出变量,电枢电压为输入变量时,电动机可看作一个(B )A.比例环节B.微分环节C.积分环节D.惯性环节6.若系统的开环传递函数为10s(5s 2)则它的开环增益为(A.1B.2C.5D.107.二阶系统的传递函数G(s)5~2s 2s 5则该系统是(A.临界阻尼系统B.欠阻尼系统8. 若保持二阶系统的Z不变,提咼3n,A.提高上升时间和峰值时间C.提高上升时间和调整时间9. 一阶微分环节G(s) 1 Ts,当频率A. 45 °B.-45°10. 最小相位系统的开环增益越大,其(A.振荡次数越多C. 过阻尼系统D.零阻尼系统则可以(B )B. 减少上升时间和峰值时间D. 减少上升时间和超调量卡时,则相频特性G(j )为(A )C. 90 °D.- 90°D )B. 稳定裕量越大D. 稳态误差越小11设系统的特征方程为D s s4 8s3217s 16s 50,则此系统(A )A.稳定B.临界稳定C.不稳定D.稳定性不确定。
12某单位反馈系统的开环传递函数为: G ss(s 1)(s 5),当k= ( C )时,闭环系统临界稳定。
B.20 C.30 D.4013.设系统的特征方程为Ds 3s310s 5s2s 2 0,则此系统中包含正实部特征的个数有(C )A.0B.1C.2D.316.稳态误差e ss 与误差信号E (s )的函数关系为(B )A.(-3,x )B.(0宀)C.(- x ,-3)D.(-3,0)20.在直流电动机调速系统中,霍尔传感器是用作( B )反馈的传感器。
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自动控制原理课后习题答案编辑者:潘学俊 第二章2.1 试分别写出图2.68中各无源电路的输入u r (t )与输出u c (t )之间的微分方程。
图2.68 习题2.1图解:(a)11r c u u i R -=,2()r c C u u i -= ,122c u i i R +=,12122121212c c r r R R R R R Cu u Cu u R R R R R R +=++++(b)11()r c C uu i -= ,121r u u i R -=,1221i i C u+= ,121c u i R u =+, 121211122112121121()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ (c)11r cu u i R -=,112()r C u u i -=,1122u i i R +=,1121c u i dt u C =+⎰, 121212222112122221()()c c c r r r R R C C u RC R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++2.2 试证明图 2.69(a)所示电路与图 2.69(b)所示的机械系统具有相同的微分方程。
图2.69(b)中X r (t )为输入,X c (t )为输出,均是位移量。
(a) (b)图2.69 习题2.2图解:(a)11r cu u i R -=,12()r c C u u i -= ,12i i i +=,221c u idt iR C =+⎰,121211122212121122()()c c c r r r R R C C uR C R C R C u u R R C C u R C R C u u ++++=+++ (b)2121()c B xx K x -= ,1121()()()r c r c c B x x K x x B x x -+-=- , 121221212121211212()()c c c r r r B B B B B B B B Bx x x x x x K K K K K K K K K ++++=+++ 2.3 试分别求出图2.70中各有源电路的输入u r (t )与输出u c (t )之间的微分方程。
(a) (b) (c)图2.70 习题2.3图解:(a)12c r r u u Cu R R +=- ,221c r r R u R Cu u R =-- (b)12c r c u u CuR R =-- ,221c c r RR Cu u u R +=- (c)2111r r c u uu R dt R C R =--⎰,12c r r R CuR Cu u =-- 2.4 某弹簧的力-位移特性曲线如图2.71所示。
在仅存有小扰动的情况下,当工作点分别为x 0 =-1.2、0、2.5时,试计算弹簧在工作点附近的弹性系数。
图2.71 习题2.4图解:设力f 与位移x 的关系为f=g (x )。
取增量方程:()x dg x f x dx∆=∆, x 0 =-1.2、0、2.50()x dg x dx 为工作点处的弹性系数,分别从曲线中量出为30201660,20,80.512===2.5 设某系统的传递函数为G (s ),在初始条件为零时,施加输入测试信号r (t )= t (t ≥0),测得其输出响应为c (t )=1+sin t +2 e -2t (t ≥0),试确定该系统的G (s )。
解:21)(s s R =,22111)(2++++=s s s s C ,222533)(23234++++++=s s s ss s s s G2.6 系统的微分方程组如下:)(d )(d )( , )(d )(d )()()()( , )()()(d )(d )( , )()()(54435553422311121t c tt c T t x K t x K t t x t c K t x t x t x t x K t x t x K tt x t x t c t r t x +==--==+=-=τ其中τ,K 1,K 2,K 3,K 4,K 5,T 均为正常数。
试建立系统r (t )对c (t )的结构图。
解:2.7 系统的微分方程组如下:t t c tt c t x K t nNN K t x t x x tt x Tt x t x t x t x K t x t n t c t r t x d )(d d )(d )( , )()()(d )(d , )()()()()( , )()()()(225022453452311211+=-==-==+-=其中K 0,K 1,K 2,T 均为正常数。
试建立系统结构图。
解:2.8 图2.72是一个模拟调节器的电路图。
试写出输入与输出之间的微分方程,并建立该调节器的结构图。
图2.72 习题2.8图解:(a)11r cu u i R -=,)(11211dt du C R u i +-=,312R u i =,⎰-=dt i C u 2221,542R u R u c -=, r c c c u u u R R CR R R uR C C R R R -=-+ 5224315214312.9 图2.73是一个转速控制系统,输入量是电压u a ,输出量是负载的转速ω,试写出其输入输出间的微分方程,并画出系统的结构图。
图2.73 习题2.9图解:(a)ωe a aa a a K dtdi L R i u ++=,a i d i K M =,ωωB dt d J M d +=, a ee i a a a e i e i a u K K K B R B L J R K K K K J L 1)1()(1=++++ωωω2.10 某机械系统如图2.74所示。
质量为m 、半径为R 的均质圆筒与弹簧和阻尼器相连(通过轴心),假定圆筒在倾角为α的斜面上滚动(无滑动),试求出其运动方程和结构图。
图2.74 习题2.10图2.11 试化简图2.75中各系统结构图,并求传递函数C (s )/R (s )。
(a) (b)(c)图2.75 习题2.11图解:(a) 1222132211)(H G H G G G G G G s G +++=(b)211121211)1()(H H H G H H G G s G +++=(c)14321443232133243211)(H G G G G H G G H G G G H G G G G G G s G -+++=2.12 已知系统结构如图2.76所示,试将其转换成信号流图,并求出C (s )/R (s )。
(a) (b)图2.76 习题2.12图解:(a) 21212211211)(H H G G H G H G G G s G +++=(b) 2211211)(H G H G G G s G ++=2.13 系统的信号流图如图2.77所示,试用梅逊公式求C (s )/R (s )。
(a) (b)图2.77 习题2.13图解:(a) Ks s s Ks G 5.05.35.0)(23+++=(b)2142124513211212465143211)1()(H H G G G H G G G G G G H G G H G G G G G G G G s G ++++++++=2.14 试梅逊公式求图2.78所示结构图的传递函数C (s )/R (s )。
(a)(b)图2.78 习题2.14图解:(a) 3212521211241)(G G G H G G H G G H G G s G ++-+=(b)21212121312)(G G G G G G G G s G -++-+=2.15 已知系统结构图如图2.79所示,试写出系统在输入R (s )及扰动N (s )同时作用下输出C (s )的表达式。
图2.79 习题2.15图解:HG G G G G H G G G s N H G G G G G G G H G s R H G G G G G s C 3213122124314212231211)()]1(1[)()]1([)(+++++++++++=2.16 系统的结构如图2.80所示。
(1)求传递函数C 1(s )/R 1(s ),C 2(s )/R 1(s ),C 1(s )/R 2(s ),C 2(s )/R 2(s );(2)求传递函数阵G (s ),其中,C (s )=G (s )R (s ), C (s )=⎥⎦⎤⎢⎣⎡)()(21s C s C ,R (s )=⎥⎦⎤⎢⎣⎡)()(21s R s R 。
图2.80 习题2.16图解: (1))(1)1()()(1187513252532111s G G G G H G H G H G G G G s R s C =-+++=)(1)()(218751325765112s G G G G H G H G G G G G s R s C =-++=)(1)()(128751325954321s G G G G H G H G G G G G s R s C =-++=)(11)()(2287513251365422s G G G G H G H G H G G G G s R s C =-+++=)((2) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=)()()()()(22211211s G s G s G s G s G2.17 已知系统结构图如图2.81所示。
(1)试求传递函数C (s )/R (s )和C (s )/N (s );(2)若要消除干扰对输出的影响,即C (s )/N (s )=0,试问应如何选取G 0(s )。
图2.81 习题2.17图解: (1))1()()(321321++=Ts s K K K K K K s R s C )1()()()(321430321++-=Ts s K K K sK K s G K K K s N s C (2)2140)(K K sK s G =3.1.已知系统的单位阶跃响应为)0(2.1.0)(16≥-+=--t e e t c tt 0021试求:(1)系统的闭环传递函数Φ(s)=?(2) 阻尼比ζ=?无自然振荡频率ωn =?解:(1)由c (t )得系统的单位脉冲响应为t t e e t g 10601212)(--+-=600706006011210112)]([)(2++=+-+==Φs s s s t g L s (2)与标准2222)(nn ns s ωζωω++=Φ对比得: 5.24600==n ω,429.1600270=⨯=ζ3.2.设图3.36 (a )所示系统的单位阶跃响应如图3.36 (b )所示。