机械工程控制基础复习试卷.doc

《机械工程控制基础复习试卷.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、二．图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分）图1炉温控制结构图试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。解答：输出量：炉温。输入量：给定电压信号。被控对象：电炉。系统包括：电位器、放大器、电机、减速器以及自藕调压器、热电偶。原理方框图：三．如图2为电路。求输入电压与输出电压之间的微分方程，并求出该电路的传递函数。（10分）图2解答：跟据电压定律得四、求拉氏变换与反变换1．求解答：2．求解答：=七、图示机械系统由质量m、阻尼系数C、弹簧刚度K和外力组成的机械动力系统。图(a)中是输出位移。当外力施加3牛顿阶跃力后

2、，记录仪上记录质量m物体的时间响应曲线如（b）图所示。试求：1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(4分)2）该系统的弹簧刚度质量m、阻尼系数C、弹簧刚度k；（3分）3）时间响应性能指标：上升时间、调整时间、振荡频数、稳态误差（5分）。图(a)机械系统图（b）响应曲线解答：解：1）对于该系统有：故2）求k由Laplace变换的终值定理可知：而=1.0，因此k=3.求m，由得：又由式求得=0.6将0.6代入中，得=1.96。再由求得m=0.78。求c由，求得c=1.83.3）求2.55(取=0.05时)3.40(取=0.02时)求0.912.323求N取=0.

3、05时，=0.64取=0.02时，=0.85求当输入为阶跃信号时，系统的稳态误差为：对于0型系统，代入式中求得：=0.5八、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号作用下的分别是多少？（8分）解答：该系统为单位负反馈且为0型系统，k=11,所以该系统在单位阶跃和单位恒速信号作用下的分别是、¥。在单位脉冲信号作用下的稳态误差为九、设有如图所示的反馈控制系统，试求根据劳斯判据确定传递函数k值的取值范围解答：系统的特征方程：可展开为：列出劳斯数列：k>0,30-k>0<0k<30二、系统结构图如下图所示，求（15分）三、

4、已知单位反馈系统的开环传递函数为，确定使系统稳定时参数的取值范围。（15分）四、系统方框图如右图所示，要求超调量σ%=16.3%，峰值时间tp=1秒，求放大器放大倍数K和反馈校正微分时间常数T。（15分）（提示：）五、已知单位负反馈系统的开环传递函数为，求系统的幅值穿越频率、相位穿越频率、幅值裕度、相位裕度、并判断闭环系统的稳定性。（15分）2010年秋季《机械控制工程基础》试卷B答案第二题：（15分）第三题：（15分）闭环传递函数为：无论K取何值，闭环系统都不稳定。第四题：（15分）闭环传递函数为：；；则：，；第五题：（15分）则：则：机械工程控制基础试题四

5、、计算题（30分）一一H1/G2G1G2H2R(S)C(S)一一H1G1G2H2R(S)C(S)1、如下图所示，将方框图化简，并求出其传递函数。一H1/G2G1R(S)C(S)G21+G2H2解：一H1/G2R(S)C(S)G1G21+G2H2R(S)C(S)G1G21+G2H2+G1H12、设系统开环传递函数如下，试绘制系统的对数幅频特性曲线。解：该系统开环增益K＝100；有一个积分环节，即v＝1；低频渐近线通过（1，20lg100）这点，即通过（1，40）这点斜率为－20dB/dec；有两个惯性环节，对应转折频率为，，斜率分别增加－20dB/dec系统对数

6、幅频特性曲线如下所示。L(w)/dB20dB/dec40dB/dec1010060dB/decw(rad/s)01403、设系统特征方程为试用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别该系统的稳定性。解：用劳斯-赫尔维茨稳定判据判别，a4=1，a3=5，a2=2，a1=4，a0=3均大于零，且有所以，此系统是不稳定的。课程名称：控制工程基础学分：2试卷编号：A卷考试方式：闭卷满分分值：100考试时间：120分钟一、填空题(每空1分，共20分)1.传递函数的定义是对于线性定常系统,在初始条件为零的条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2.瞬态响应是系统受到外加作用

7、激励后，从初始状态到最终或稳定状态的响应过程。3.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为负实根或负实部的复数根，即系统的特征根必须全部在复平面的左半平面是系统稳定的充要条件。4.I型系统在单位阶跃输入下，稳态误差为0，在单位加速度输入下，稳态误差为∞。5.频率响应是系统对正弦输入稳态响应，频率特性包括幅频和相频两种特性。6.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，这样的系统是(渐进)稳定的系统。7.传递函数的组成与输入、输出信号无关，仅仅决定于系统本身的结构和参数，并且只适于零初始条件下的线性定常系统。8.系统的稳

8、态误差与输入信号的形式及系统的结构和参