内蒙古工业大学机械工程控制基础课后答案

1、机械工程控制基础2-13A）UiRCLiUo (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)D）UiCLUoi2-17 组合机床动力滑台铣平面时，当切削力Fi(t)变化时，滑台可能产生振动，从而降低被加工工件的切削表面质量。可将动力滑台连同铣刀抽象成为如图示质量弹簧阻尼系统的力学模型。其中，m为受控质量，K1、K2分别为铣刀系和工件的弹性刚度，f为阻尼系数，为输出位移。试建立数学模型。MFi(t)k2k1fX0(t)AX(t)解：对质量块m有力平衡方程： 拉氏变换并消去x有： 2-21试求下列系统的传递函数b)K1K2f2Xi(t)Xo(t)X1f1BA对A点列力平衡方程 对B点列力平

2、衡方程 对其进行拉氏变换并消去x 2-27如图所示系统，试求（1）以R(s)为输入，分别以C(s)、Y(s)、B(s)、E(s)为输出的传递函数；（2）以N(s)为输入，分别以C(s)、Y(s)、B(s)、E(s)为输出的传递函数。(3) 以R(s)和N(s)同时作用下， C(s)、Y(s)、B(s)、E(s)的表达式R(s)E(s)B(s)H(s)G1(s)G2(s)N(s)Y1(s)Y(s)C(s) 解：（1）以R(s)为输入，分别以C(s)、Y(s)、B(s)、E(s)为输出的传递函数； 以N(s)为输入，分别以C(s)、Y(s)、B(s)、E(s)为输出的传递函数X0(s)B(s)H(

3、s)G1(s)G2(s)N(s)1E(s)Y(s)Y1(s) (3) 以R(s)和N(s)同时作用下， C(s)、Y(s)、B(s)、E(s)的表达式2-28a) 串联和并联 反馈公式 反馈公式b) G1G2+H1H2+R(s)C(s)132H3G3G4+R(s)C(s)3H3解：分别消去回路1，2 c) G1G2G3+H1H2G4+R(s)C(s)AB1234G1G5G3+H1/G3H2G4+R(s)C(s)AB234G1G6+H1/G3G4+R(s)C(s)24消去回路1有 将2回路的A点移至B点消去3回路有 消去回路2有(正反馈)f) G1G2R(s)C(s)H第三章：控制系统的时域分析

4、3-5 系统如图所示，已知K125试求R(s)C(s)E(s)0.2（1）系统阶次，类型；（2）开环传递函数，开环放大倍数； 开环增益（3）闭环传递函数，闭环零、极点； 极点： （4）自然振荡频率、阻尼比、阻尼振荡频率 （5）调整时间，最大超调量 （6）输入信号时，系统的输出终值，输出最大值 （7) 系统的单位脉冲响应；（8）系统的单位斜坡响应；（9）静态误差系数 ，（10）系统对输入为时的稳态误差。 系统开环传递函数为型系统，对阶跃输入误差为；对斜坡输入误差为；加速度误差3-11已知单位反馈控制系统的开环传递函数为，且其单位阶跃响应为；（1）确定K、T之值；（2）求系统的单位脉冲响应解：（1

5、） 系统闭环传递函数为： （2）系统为线性系统输入信号为导数关系，由此输出信号也符合导数关系。单位脉冲响应为3-13系统单位阶跃响应为，求传递函数解： 3-161) 特征方程为：K为大于零的数，各项系数为正且第一列数值为正因而系统稳定，无右根2) 特征方程为：系统稳定，无右根5) 特征方程为： 系统稳定，无右根8) 特征方程为：系统稳定，无右根3-171) 4) 特征方程为：3-27 系统结构如图所示 （1）要求系统动态性能指标， 试确定参数K1、K2的值；（2）在上述K1、K2之值下计算系统在作用下的稳态误差R(s)C(s)E(s)解：（1）系统闭环传递函数为：典型二阶系统传递函数为 （1）

6、 （2） （2）系统开环传递函数为 开环传递函数型系统，其增益为则在单位斜坡输入信号作用下系统误差为3-28 某控制系统框图如图所示，欲保证阻尼比和单位斜坡响应的稳态误差，试确定系统参数R(s)C(s)E(s)解：系统开环传递函数开环传递函数为型系统，其增益为 （1）闭环传递函数典型二阶系统传递函数为 （2） （3）（3）式除以（2）式得 第五章 控制系统的频域分析5-6 已知RLC电路如图所示，假设作用在输入端的信号为，试求通过电阻R的稳态电流。URCLi 5-7下面的各传递函数能否在图中找到相应的奈氏曲线ReaImw RebIm RecIm RedIm ReeIm RefIm (1) (c

7、) (2) Re(2)Im(3) (e) (4) (a) (5) (6) Re(5)Im Re（6）ImwK/25-8 试画出下列传递函数的BODE图（1） w1=2, w2=10 L1(w)=20lg10=20wL(w)/dBw(w)°0.1-40-90°12-2020-2010-45°-180°-135°（2）标准形式为： 其Bode图与（1）相同（3） w1=2, w2=10 L1(w)=20lg10=20wL(w)/dBw(w)°0.1-40-90°12-2020-60-2010-135°-180°

8、;-225°-270°40（4） 标准形式为： L1(w)=20lg10=20, wL(w)/dBw(w)°0.1-180°120-80-4010-270°-360°6040(5) 解： 标准形式为： L1(w)=20lg2=6, wL(w)/dBw(w)°0.1-40-90°1226-2010-135°-180°6（6）标准形式为： w1=2, w2=10 L1(w)=20lg10=20wL(w)/dBw(w)°0.1-40-90°12-2020-2010-45°

9、-180°-135°（7） w1=2, w2=10 L1(w)=20lg10=200wL(w)/dBw(w)°0.14090°12-2020201045°180°135°（8）化为标准形式： L1(w)=20lg0.075=22.5 （0.2s+1） w1=5, （s+1） w2=1 w3=10ww(w)°0.10-90°15-22.52.5-20-2010-45°20L(w)/dB5-11 某单位反馈系统开环传递函数为，试画出其伯德图，求出相位裕量和幅值裕量Kg，并判断闭环系统的稳定性。解： 环节 转折频率WT1=50 环节 转折频率WT2=200幅频特性 相频特性 L(w)=20lgK=48dBwL