机械工程控制基础 习题解答李连进第2版 及 期末试卷和答案

1、机械工程控制基础习题解答李连进第2版第1章习题参考答案- 1.6 略答开环控制系统：例如洗衣机，它按洗衣、清水、去水、干衣的顺序进行工作，无须对输出信号 即衣服的清洁程度进行测量；又如简易数控机床的进给控制，输人指令，通过控制装置和驱动装置 推开工作台运动到指定位置，而位置信号不再反应。这些都是典型的开环系统。闭环控制系统：以数控机床工作台的驱动系统为例。一种简单的控制方案是根据控制装置发出 的一定频率和数量的指令脉冲驱动步进电机，以控制工作台或刀架的移动量，而对工作台或刀架的 实际移动量不作检测。这种控制方式简单，但问题是从驱动电路到工作台这整个“传递链”中的任 一环的误差均会影响工作台的移

2、动精度或定位精度。为了提高控制精度，采用反应控制，以检测装 置随时测定工作台的实际位置（即其输出信息）；然后反应送回输入端，与控制指令比拟，再根据 工作台实际位置与目的位置之间的误差，决定控制动作，到达消除误差的目的，检测装置即为反应 环节。答：如果希望开门，那么将门当前状态对应的电压取出，与开门状态参考电位比拟（相减），然 后送放大器，驱动伺服电机，带动绞盘使门翻开，直到门的状态所对应的电压与开门状态参考电位 相等时，放大器比拟（相减）的结果为零，执行元件不工作，门保持翻开状态不再变化。如果希望关门，那么将门当前状态对应的电压取出，与关门状态参考电位比拟（相减），然后送 放大器，驱动伺服电机

3、，带动绞盘使门关闭，直到门的状态所对应的电压与关门状态参考电位相等 时，放大器比拟（相减）的结果为零，执行元件不工作，门保持关闭状态不再变化。放大器伺服电机绞盘门实际状率开门/关门 状态参考 电位电位器式电阻传感器图1仓库大门自动控制的方框图解 题图1.9所示的车削过程，往往会产生自激振动，这种现象的产生与切削过程本身存在内 部反应作用有关。上述的切削信息传递关系可用图2的闭环系统来表示。这样，对于切削过程的动 态特性，切削自激振动的分析，完全可以应用控制理论有关稳定性理论进行分析，从而找到控制切 削过程、抑制切削振动的有效途径。切削机床工件系统图2车削过程控制方框图第2章习题参考答案2.1-

4、2.3 略4 /、2.4 f(t) = Z；b($) 二 (1 -),Z0/=七/=(21 -小卜20/=七尸(s) = ej20专升本机械工程控制基础一、（共75题洪152分）.工程控制理论研究的是:工程技术中广义系统及其 和输出（2分）.标准答案：1.输入；. 一个系统的输出，局部或全部地被反过来用于控制系统的输入，称为系 统的o （2 分）.标准答案：1.反应；.当一个系统以所需的方框图表示而存在反应回路时，称之为 系统。（2分）.标准答案：1.闭环；.系统的稳定性就是指动态过程中的震荡倾向和系统能够恢复的能力。（2分）.标准答案：1.平衡状态；.系统的传递函数是:当输入、输出的初始条件

5、为零时，线性定常系统、 环节或元件的输出和输入的 的比值。（2分）.标准答案：1.拉氏变化;.假设系统的输入已经给定，那么系统的输出完全取决于起系统的。（2 分）.标准答案：1 .传递函数；.但凡输出量与输入量成正比，输出不失真、也不延迟而按比例地反映输入的环节称为 环节。（2分）.标准答案：1.比例；.对于同一定常线形系统而言，如果输入函数等于某一函数的导函数，那么该输入函数的响应函数也等于这一函数的响应函数的 o （2分）.标准答案：1.导数；.可用一阶微分方程描述的系统称为 系统。（2分）.标准答案：1. 一阶；.系统的时间常数T越小，其过度过程的持续时间 o （2分）.标准答案：1.越

6、短；11.系统的误差是由系统的瞬态误差和 误差两局部组成的。（2分）.标准答案：1.稳态；.频率特性的 坐标图又称为Bode图，它由对数幅频特性和对数相频特性组成。（2分）.标准答案：1.对数；.积分环节的对数幅频特性曲线在整个频率范围内是一条斜率为dB/dec的直线。（2分）.标准答案：1.-20;.线性系统的稳定与否取决于系统的内部条件，而与 无关。（2分）.标准答案：1.输入；.当系统的开环稳定（即P=0）时，假设开环对数幅频特性比其对数先交于横轴，那么闭环系统稳定。（2分）.标准答案：1.相频特性；.系统能正常工作的首要条件是。（2分）A.快速性B.稳定性C.准确性.标准答案：B.按照

7、反应的有无，控制系统可以分为。（2分）A.标准答案：C.以下系统中不存在反应的是。（2分）A.并联联接的电灯B.交流稳压电源C.直流稳压电源.标准答案：A.属于系统时域数学模型的是。（2分）A.传递函数B.微分方程C.频率特性.标准答案：B.系统的传递函数是在零初始条件下，其的Laplace变换之比。（2分）A.输入与输出B.输出与输入C.输出与偏差.标准答案：C.增大一阶系统的时间常数，那么系统的调整时间。（2分）A.变长B.变短C不变.标准答案：B.二阶系统的动态性能指标中，调整时间ts反映了系统的。（2分）A.稳定性B.快速性C.准确性.标准答案：B.闭环系统的偏差为零时，意味着系统的输

8、出。（2分）A.为零B.停止改变C.等于输入.标准答案：C.二阶系统的以下动态性能指标中，仅与阻尼比有关。（2分）A.最大超调量B.上升时间C.调整时间.标准答案：A.假设二阶系统的单位阶跃响应曲线为一减幅振荡曲线，那么该系统为。（2 分）A.欠阻尼系统B.临界阻尼系统C.无阻尼系统.标准答案：A.在控制系统中如果是人为地、有意识地加上去的激励称为“控制”，而如果是偶然因素产生的、无法加以人为控制的，那么称为 O （2分）.标准答案：1.扰动；.当一个系统以所需要的方框图表示，而不存在反应回路时，此系统称 为。（2 分）.标准答案：1.开环系统；.快速性是指:当系统输出量与给定的 之间产生偏差

9、时，消除这种偏差的快速程度。（2分）.标准答案：1.输入量；.系统传递函数的分母和分子分别反映系统本身与 无关（2分）.标准答案：1.外界；.系统传递函数的零点、和放大系数决定着系统的瞬态性能和 稳态性能。（2分）.标准答案：1.极点；.典型系统中的一阶惯性环节一般包含一个储能元件和一个 元件。（2分）.标准答案：1.耗能;. 一阶系统的单位阶跃响应曲线是一条单调 的指数曲线。（2分）.标准答案：1.上升;33.当系统闭环极点全部都在“S”平面的左边时，其特 征根的 全部为负，其系统是稳定的。（2分）.标准答案：1.实部；.对于系统而言，期望的输出量和 输出量之差，就是该系统的误差。（2分）.

10、标准答案：1.输入量；.闭环系统的开环传递函数分母中含S的个数越多，那么系统的稳态精度 越高，但稳定性越 o （2分）.标准答案：1.差；.将系统传递函数中的S换成，那么系统的传递函数就变成了频 率特性。（2分）.标准答案：1.jw;.对于稳定系统而言，最小相位系统的相位变化范围最 （2分）.标准答案：1 .小；. 13系统的带宽表示了系统允许工作的最高频率范围，带宽大，那么系统的性能好。（2分）.标准答案：1.动态响应;.在Routh（劳斯）判据中，系统稳定的充要条件是：Routh表中第一列各 元素的符号均同号，且值不为 o （2分）.标准答案：1.零；.为了确定系统的相对稳定性，必须同时考

11、虑相位裕度和 裕度两个指标。（2分）.标准答案：1.幅值；.系统的传递函数是在初始条件为0时，其（）的Laplace交换之比。（2 分）A.输入与输出B.输出与输入C.输入与偏差.标准答案：B.以下典型环节中，（）是二阶环节（2分）A.积分环节B.惯性环节C.振荡环节.标准答案：C43.自动控制系统在频域里的数学模型是（）.（2分）A.传递函数B.微分方程C.频率特性.标准答案：C.二阶系统的动态指标中，调整时间表示了系统的（）（2分）A.稳定性B.快速性C.准确性.标准答案：B.闭环系统的偏差为零时，意味着系统的输出（）（2分）A.为零B.等于输入C.保持恒定.标准答案：B46.当系统的开环

12、传递函数型号不同时，系统的稳态偏差也不同。零型系 统只能跟踪输入（）信号。（2分）A.二阶信号B.阶跃信号C.斜坡信号.标准答案：B.时间常数为T的一阶系统的调整时间约为（）（2分）A.TB.2TC.4T.标准答案：C.系统的单位（）响应的拉氏变换等于系统的传递函数。（2分）A.脉冲B.阶跃C.斜坡.标准答案：A.二阶系统的以下动态性能指标中，（）仅与阻尼有关。（2分）A.上升时间B.最大超调量C.调整时间.标准答案：B50.谐波输入时，系统的（）响应称为频率响应。（2分）A.瞬态B.稳态C.瞬态+稳态.标准答案：Bf(t) = EF(s) = -2e? +3/ cos，/ 20 (补充:L1

13、 - = -eat cosbt)(s + a) +b2. 5 x(t) = 2a+b)er -(a+b)e2r,t03 33x(0 =er sin2/- - el cos2t,t05 105%= i-t2e -te -e,t 02.6数学模型：哨.+(+)% = U(69)=三V(co) =口的00疗 + j+、)6v 7 1 + 900#)1 + 900/Q1-0 1-1D/4(69)=.= -90 -arctgQAco U(co=1三V(co) = ；-t-l)Wo.oi + 1 八)J 1+0.01 疗 I)”1 + 0.01。2)4.74.8穹3)73 叉.28 季20-dOiiB/dcc*dB 吊 cc /-45 ZQdBdccSO、/4.94.10 T = 0AK = 10谐振峰值Mr = 4.437 dB 谐振频率0=2.828 rad/s4.11 G(s) =1000(上+ 1MY J G-+ 1 上+1 +112 八 200 人 4000 )3985 + 100, G(s) =(100-Uoo+1 (1000 )第5章习题参考答案5.1-5.3 略4稳定不稳定0vK7；滞后时7； 7；。8.5(1) % =4.47/， 出0。(2)=7.4s- , % e 28.63。8.6Gc(s) =8.7G(s)=1255 + 1 ,0 = 04J